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深圳先進院 | 創新極坐標AI模型將血管“展開”分析：大幅提升腦卒中影像定量評估精度（European Radiology）

該技術通過將環形血管結構“展開”成平面進行分析，顯著提升了模型對薄層血管壁的識別能力。多中心臨床驗證表明，該系統性能卓越，為腦卒中風險的精準評估與防控提供了高效的量化新工具。2025年11月，中國科學院深圳先進技術研究院醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室張娜副研究員，開發出一套創新的深度學習框架，通過將“極坐標映射”這一數學變換引入人工智能分析系統，實現了對全腦及頸動脈血管壁的快速、精準、全自動分割。該技術通過將環形血管結構“展開”成平面進行分析，顯著提升了模型對薄層血管壁的識別能力。多中心臨床驗證表明，該系統性能卓越，為腦卒中風險的精準評估與防控提供了高效的量化新工具。研究以"Clinically Oriented Deep Learning Framework for Automated Vessel Wall Segmentation in Black-Blood MRI: A Multi-Center Study"為題，發表于國際影像學領域權威期刊European Radiology。動脈粥樣硬化斑塊是導致缺血性腦卒中的重要原因。傳統的評估方法主要關注血管腔內的狹窄程度，往往難以有效識別那些雖未引起重度狹窄、卻具有高破裂風險的斑塊。與之不同，黑血MR血管壁成像技術能直接顯示血管壁的細微結構，清晰呈現斑塊的形態、分布及其強化特征，對于精準識別高風險斑塊、量化血管疾病負擔具有重要意義。然而，該技術的臨床應用長期面臨一項關鍵瓶頸：依賴影像科醫生在數百張圖像上進行耗時且繁瑣的手動勾畫，這一過程不僅效率低下，且存在明顯的觀察者間差異，限制了該技術在大規模篩查與長期隨訪中的應用推廣。因此，開發一套“精準、高效且具備跨中心一致性”的自動化量化工具，已成為推動血管壁成像技術邁向規模化臨床應用的迫切需求。針對上述挑戰，研究團隊創新性地提出了一個融合深度學習與血管結構先驗信息的全自動血管壁分割框架。該框架聚焦于血管壁薄、呈環形、斑塊導致形態復雜以及邊界模糊等多個核心難點，在深度學習框架中系統性地引入極坐標映射模塊，構建了由 “極坐標映射—特征連續性建模—結構敏感損失函數” 組成的系統性解決方案，有效克服了傳統笛卡爾坐標系下卷積神經網絡難以精準捕捉血管徑向特征的局限。具體而言，團隊借鑒數學中的極坐標概念，將圓形的血管橫截面如同展開一幅卷軸般轉換為平面矩形結構，這種“線性化”處理顯著增強了模型對血管壁徑向厚度變化與連續性的表征能力，從而在解剖結構復雜的區域實現了分割精度的大幅提升。此外，為解決極坐標變換可能帶來的角度端點不連續問題，研究者設計了特征共享填充策略，確保了血管壁在角度維度上的形態連貫性，進一步提升了模型對真實解剖結構的建模精度。最后，團隊還提出了專門的極坐標Dice損失函數，重點優化在圖像中占比小、卻極具臨床意義的血管壁區域，使模型在復雜背景中仍能保持優異的邊界識別能力。為驗證該方法的有效性與泛化能力，研究團隊整合了來自五家醫療中心的多源臨床數據。在內部測試中，系統對血管外壁、管腔及血管壁區域的分割精度均超過94%。尤為重要的是，在另外四家中心的獨立外部測試集上，系統性能表現依然穩定可靠，證明了其強大的跨中心適應能力。為進一步確立方法的國際競爭力，團隊在公開的MICCAI 2021血管壁分割挑戰賽數據集上進行了測試，模型取得了當前最高的血管壁分割精度，結果處于國際領先水平。本研究不僅技術上具有創新性，在臨床轉化與應用層面也展現出重要價值。通過梯度加權類激活映射技術，團隊可視化揭示了模型的決策依據，顯示其注意力始終聚焦于解剖學相關的血管壁邊界，增強了臨床醫生對AI輔助診斷結果的信任度。該系統的成功應用，有望將醫生從繁重的手工標注中解放出來，實現秒級自動化分析，顯著提升臨床工作效率；同時，其輸出結果具備高度客觀性與一致性，可為血管壁厚度、斑塊負荷等關鍵量化指標的計算提供穩定基礎，輔助醫生更早、更準地識別高風險患者，為腦卒中的個體化預防與干預提供可靠的影像學支持。中國科學院深圳先進技術研究院博士后陶學桐為論文第一作者，中國科學院深圳先進技術研究院張娜副研究員為論文的通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、廣東省磁共振成像與多模系統重點實驗室和廣東省腦血管病轉化醫學創新平臺等項目的資助。圖1:文章上線截圖圖2：提出方法的總體技術路線圖圖3：典型病例中自動分割結果與專家手工標注的一致性對比圖圖4：模型在不同坐標域下的?Grad-CAM?可視化，用于展示其關注的關鍵區域

2025-12-09

深圳先進院｜揭示母代孕前壓力應激影響子代成年后精神行為的腦體互作網絡機制（Mol Psychiatry）

本研究系統解析了母代孕前壓力—焦慮狀態導致子代成年后情緒行為異常的腦體互作網絡機制。女性情緒障礙的患病率顯著高于男性。母親產前抑郁癥狀與兒童早期心理健康風險之間的關聯已有大量報道。1995年英國 David Barker 教授提出的胎兒期起源假說（Developmental Origins of Health and Disease,DOHaD）認為，胎兒期的營養與發育不良可增加成年期高血壓、2型糖尿病、心血管疾病及部分神經精神疾患的風險。圍產期內母體與子代的腸道微生物群呈高度相關性：母源菌株可在經陰道分娩與母乳喂養等情形下部分垂直傳遞至新生兒腸道，且微生物代謝產物（例如短鏈脂肪酸）、母體免疫狀態與宿主表觀遺傳調控等通路被提出為可能的生物學機制，進而在產前和/或產后影響子代神經發育及成年期的代謝與精神行為；而在更廣的時間維度上腸道菌群如何參與情緒的跨代影響及其整體網絡調控機制尚不清楚。12月10日，中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所/深港腦科學創新研究院劉欣安、陳祖昕和王立平團隊，在Molecular Psychiatry發表題為"Unraveling Sexually Dimorphic Offspring Behaviors: Maternal Premating Stress and the Neuro-Microbial-Metabolic Network"的研究論文。本研究系統解析了母代孕前壓力—焦慮狀態導致子代成年后情緒行為異常的腦體互作網絡機制。在本研究中，團隊以慢性不可預期應激小鼠模型模擬女性在交配前經歷的持續心理壓力。結果發現，母代在交配前遭受壓力應激會導致子代出現神經發育遲緩，并在成年后表現出精神行為異常，且行為表型具有顯著的性別差異（圖1）：成年雌性子代表現為多動和社交缺陷，而雄性子代則主要表現為焦慮樣行為。同時，母代交配前應激可改變子代腸道微生物群的組成，且雄性子代在代謝水平上的改變更為明顯。乳鐵蛋白（lactoferrin）是一類廣泛用于嬰幼兒營養與神經發育支持的天然功能性益生元，為探究微生物群網絡在子代行為調控中的因果作用，研究團隊將其作為靶向腸道微生物群的干預手段進行驗證。研究結果表明，乳鐵蛋白灌胃能夠有效逆轉雄性子代小鼠的焦慮樣行為，但對雌性子代的多動和社交缺陷改善效果甚微（圖2）。進一步結合行為學、多組學及電生理分析，研究團隊發現乳鐵蛋白可增強子代腸道微生物群整體網絡的連接性，并提升血清代謝組與小腦轉錄組中免疫相關信號通路的富集水平。同時，乳鐵蛋白顯著降低了雄性子代小鼠的小腦浦肯野細胞的放電頻率，而并不顯著改變藍斑核神經元的放電活動，提示其可能通過調節小腦神經環路活動參與子代雄鼠焦慮樣行為的改善。此外，乳鐵蛋白干預可增強“腸道微生物群—血清代謝物—小腦轉錄因子”網絡的耦合強度，且這種網絡整合度的提升與子代小鼠行為評分的恢復指數呈一致性變化（圖3）。總體而言，本研究構建了一個“腸道微生物群通過神經–代謝網絡介導母體情緒應激對子代產生性別特異性精神行為影響”的系統性理論框架，并從微生物組、代謝組、轉錄組與神經電生理多層證據中驗證了這一腦體互作網絡機制。研究結果強調了腸道菌群穩態在維持神經–代謝聯動網絡中的關鍵作用，并提示不同菌群網絡樞紐可能參與介導性別特異性的精神行為表型。未來將進一步解析這些關鍵微生物在跨代情緒與行為調控中的作用。深圳先進院腦所/深港腦院劉欣安，陳祖昕和王立平為本文的共同通訊作者；深圳先進院腦所/深港腦院的景曉源、徐智彬、楊其興和武漢大學附屬人民醫院婦產科的江燕醫師為共同第一作者；深圳先進院/深港腦院為第一單位。研究論文的共同作者還包括深圳先進院王若曦、汪金桃，深圳市婦幼保健院麻醉科李元濤主任、周柔璇醫師等成員。該研究致謝了深圳市科技計劃項目、深圳市科技創新委員會、合生元營養與護理研究院“母嬰營養與護理研究基金項目”、科技部科技創新2030 “腦科學與類腦研究”重大項目、國家自然科學基金（NSFC）、深圳市醫學研究基金、深圳市杰出人才培養基金、深圳市重點基礎研究項目、廣東省基礎與應用基礎研究基金等項目的資助與支持。感謝深港腦科學創新研究院以及深圳市腦解析與腦模擬重大科技基礎設施對本研究的支持。拓展研究?鑒于母體情緒障礙及其腸道微生物群對子代神經發育、免疫調節和代謝狀態具有深遠影響，劉欣安團隊在Acta Pharmacologica Sinica發表的綜述論文"Intergenerational Effects of the Microbiota on Neurodevelopment: Mechanisms and Therapeutic Perspectives"將于近期上線，系統探討了腸道微生物群在神經發育中的代際作用及其通過免疫、代謝和表觀遺傳等多重通路實現“代際編程”的機制。該研究由深圳先進院腦所/深港腦院的劉欣安與深圳市兒童醫院操德智為共同通訊作者，王若曦為第一作者。該研究綜述指出，母體腸道微生物群可通過胎盤、產道及母乳等途徑塑造新生兒的“微生物藍圖”，其代謝產物可通過表觀遺傳調控及神經–免疫–代謝軸影響子代大腦發育與心理健康。孕期營養狀況、壓力暴露、感染以及分娩方式均可改變母體菌群，從而調控子代罹患自閉癥、多動癥及其他神經發育障礙的風險。最新研究表明，孕期及嬰幼兒期是腸道菌群干預的關鍵窗口期，例如補充特定益生菌/益生元、高纖維飲食、母乳喂養及在嚴格監管下的菌群移植均顯示出改善神經發育結局的潛力。該綜述構建了從機制解析到干預策略的系統框架，為理解神經發育障礙的早期起源及基于腸道菌群的精準防治提供了新的理論依據和實踐方向。文章上線截圖圖1. 母代小鼠交配前壓力應激暴露導致子代出現顯著的性別特異性精神行為異常圖2. 乳鐵蛋白灌胃改善雄性子代小鼠的焦慮樣行為，而對雌性子代異常行為表型的改善不顯著圖3. 乳鐵蛋白改善子代小鼠的行為評分及微生物-神經-代謝網絡特征

2025-12-12

《畜禽糞便無害化處理與資源利用》榮獲國家出版基金優秀項目及百種優秀科技圖書

近日，由湖南科學技術出版社策劃組織，印遇龍院士、朱永官院士、譙仕彥院士領銜，聯合董紅敏研究員、李國學教授、董仁杰教授、閆志英研究員、武深樹研究員、楊興明教授、張克強研究員、沈玉君研究員等國內農業環境與畜牧工程領域頂尖專家共同撰寫的《畜禽糞便無害化處理與資源利用》一書，繼入選“2022年國家出版基金優秀項目”后，再獲殊榮，成功入選“2024年百種優秀科技圖書”。近日，由湖南科學技術出版社策劃組織，印遇龍院士、朱永官院士、譙仕彥院士領銜，聯合董紅敏研究員、李國學教授、董仁杰教授、閆志英研究員、武深樹研究員、楊興明教授、張克強研究員、沈玉君研究員等國內農業環境與畜牧工程領域頂尖專家共同撰寫的《畜禽糞便無害化處理與資源利用》一書，繼入選“2022年國家出版基金優秀項目”后，再獲殊榮，成功入選“2024年百種優秀科技圖書”。該書聚焦畜禽養殖廢棄物處理這一關乎現代農業可持續發展與生態環境安全的重大課題，系統闡述了畜禽糞便無害化處理的前沿技術、核心工藝及資源化利用的科學路徑與實踐案例。內容兼具理論高度與實踐指導性，為我國畜牧業綠色轉型、種養循環體系構建及鄉村人居環境改善提供了重要的科技支撐與解決方案。連續獲得重要獎項，不僅彰顯了該書突出的學術價值、實踐意義與出版質量，也體現了國家對農業生態環境領域科技創新與知識傳播的高度重視。該著作的出版與推廣，將為推動我國畜禽養殖污染防治、助力農業碳中和目標實現發揮積極作用。《畜禽糞便無害化處理與資源利用》圖書榮譽證書

2025-12-09

亞熱帶所?|?玉米新品種“科星玉6號”通過湖南省農作物品種審定委員會審定

由中國科學院亞熱帶農業生態研究所副研究員賀喜全選育的玉米新品種“科星玉6號”于2025年通過湖南省農作物品種審定委員會審定（審定編號為“湘審玉20251003”）。由中國科學院亞熱帶農業生態研究所副研究員賀喜全選育的玉米新品種“科星玉6號”于2025年通過湖南省農作物品種審定委員會審定（審定編號為“湘審玉20251003”）。該品種在湖南省做春玉米種植，生育期113.7天，株型半緊湊型，株高246.3厘米，穗位高107.2厘米，果穗長錐型，穗長18.1厘米，禿尖長0.8厘米，穗粗4.8厘米，穗行數16.3行，行粒數34.1粒，穗軸紅色，籽粒硬粒型，黃色，百粒重31.2克。空稈率0.2%，倒伏率0.0%，倒折率0.0%（無倒伏、倒折）。該品種抗性較好，中抗紋枯病，中抗小斑病，中抗莖腐病，中抗穗腐病。品質優良：容重810克/升（為湖南自審定以來玉米品種容重最重），粗蛋白質10.44%，粗脂肪5.18%，粗淀粉71.45%，賴氨酸0.32%。兩年區域試驗平均畝產537.1公斤，較對照增產4.3%。生產試驗，平均畝產547.4公斤，比對照增產7.9%。該品種適宜在湖南省及相鄰省份作春玉米種植。該品種在湘南3月中、下旬，湘中3月下旬，湘西北3月底至4月初播種，每畝種植3800-4200株。施足基肥，畝施農家肥600千克，三元復合肥30-40千克，在喇叭口期畝施尿素10-15千克作穗肥。及時防治紋枯病、玉米螟和草地貪夜蛾。

2025-12-09

南海海洋所?|?研究團隊在海南島波浪能長期變化研究取得新進展

近期，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境實驗室、熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室和廣東省海洋遙感與大數據重點實驗室施平/唐世林團隊在海南島周邊海浪資源研究方面取得重要進展。相關成果以“Wave energy assessments around Hainan Island based on a fine-resolution model: the long-term trend and climatic mutation”為題，發表在國際期刊Renewable Energy上。副研究員李駿旻為論文的第一作者兼通訊作者，助理研究員李少鈿、李博為共同通訊作者。其它合作者還包括研究員施平、李毅能，助理工程師陳武陽，博士后孫唯一和碩士生童一峰等。極端波高與波能密度是海洋工程設施規劃與建設所依賴的關鍵基礎參數。然而，近年來季風強度、強風頻率及大洋涌浪的頻繁變異，可能已引起南海波浪動力過程及其極端參數的顯著變化。早前的研究更已顯示，資料時限的不足會為海南島極端波高的評估結果帶來較大不確定性（Li et al.,2024）。為進一步解釋此現象，本研究基于一套歷時42年、空間分辨率達十米級的浪-流耦合數值模式，系統地評估了海南島周邊海域波能密度的長期變化特征。結果顯示，該海域波高與波能密度的變化趨勢在1999年前后發生了一次氣候意義上的突變，總體由增長轉為下降，并呈現出明顯的季節與空間差異性（圖1）。這一具有時空異質性的趨勢突變，是由局地風場與遠距離傳入涌浪的變化共同作用所致。本研究揭示了南海波浪動力的長期演變過程與氣候因子變化的緊密關聯性，強調在評估波能資源與極端波高等基礎參數時，必須充分考慮全球變化背景下海洋動力過程的變異特性。研究成果對南海海洋資源開發與工程設施建設具有重要的科學指導與技術支撐價值。上述研究得到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、中國科學院南海海洋所基礎前沿與創新發展項目，以及熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室提升原始創新能力平臺項目的共同資助。圖1 基于長期高分辨率數值模式對海南島波能資源(a)突變過程和(b)相應趨勢變化的診斷結果（修改自Li et al.,2026）相關論文信息：Li,J.*,Tong,Y.,Li,S.*,Chen,W.,Li,Y.,Li,B.*,Sun,W.,Shi,P. (2026). Wave energy assessments around Hainan Island based on a fine-resolution model: the long-term trend and climatic mutation,Renewable Energy,257,124807. https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.124807Li,J.*,Li,S.*,Li,Y.,Chen,W.,Li,B.,Liu,J.,Shi,P. (2024). Evaluations of extreme wave heights around Hainan Island and their uncertainty induced by decadal variations of input variables. Ocean Engineering,294,116705. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.116705原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.renene.2025.124807??????????https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.116705

2025-12-05

深圳先進院?|?類囊體光學診療探針可視化重塑炎癥微環境（Nature Nanotechnology）

近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室鄭海榮院士、盛宗海研究員與哈佛醫學院陶偉教授、南方醫科大學李穎嘉教授等多家單位合作，研制出類囊體靶向新探針，創建植物光合作用重塑炎癥微環境新技術，實現了炎癥關鍵分子事件的精準成像與調控。相關成果以"Bioengineered photosynthetic nanothylakoids reshape the inflammatory microenvironment for rheumatoid arthritis therapy"為題發表在Nature Nanotechnology上。炎癥是癌癥、神經退行性疾病、心血管病變及自身免疫性疾病等重大疾病的核心驅動因素。炎癥過程涉及免疫細胞、炎癥因子與乏氧微環境的跨尺度動態互作。動態可視化與精準調控炎癥關鍵分子事件是實現上述重大疾病精準診療的關鍵。近日，中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱“深圳先進院”）醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室鄭海榮院士、盛宗海研究員與哈佛醫學院陶偉教授、南方醫科大學李穎嘉教授等多家單位合作，研制出類囊體靶向新探針，創建植物光合作用重塑炎癥微環境新技術，實現了炎癥關鍵分子事件的精準成像與調控。相關成果以"Bioengineered photosynthetic nanothylakoids reshape the inflammatory microenvironment for rheumatoid arthritis therapy"為題發表在Nature Nanotechnology上。研究團隊從菠菜中提取植物類囊體，并利用臨床輔料聚乙二醇（PEG）對其進行表面修飾，成功研制出一種天然植物來源的靶向熒光探針，打破了傳統依賴化學合成制備診療探針的主流范式。靶向類囊體探針能特異性識別并追蹤促炎巨噬細胞，在660nm LED光照射下，可驅動光合作用改善病灶的乏氧微環境，同步清除多種炎癥因子，有效調控巨噬細胞從促炎表型向抑炎表型轉化。團隊在膠原誘導的類風濕大鼠模型、兔子模型和巴馬豬模型上驗證了類囊體探針的有效性和安全性，療效優于臨床一線治療藥物甲氨蝶呤。該研究為新型光學診療探針的研發及其用于炎癥微環境關鍵分子事件的精準可視化與調控提供了全新思路。相關成果正在與醫院合作推進臨床轉化應用。? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?本研究得到了醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室、國家自然科學基金重大研究計劃集成項目、科技部重點研發計劃（基礎科研條件與重大科學儀器設備研發）、深圳醫學科學院前沿探索項目、中國科學院深圳先進技術研究院國際聯合實驗室等項目資助。深圳先進院客座研究生李子玥博士、楊貽培博士以及哈佛醫學院石業思博士為本文第一作者，深圳先進院鄭海榮院士、盛宗海研究員，哈佛醫學院陶偉教授，南方醫科大學李穎嘉教授為本文通訊作者。深圳先進院為本文第一單位。文章上線截圖類囊體探針特異性標記巨噬細胞，“多管齊下”調控炎癥微環境實驗室團隊合影

2025-12-09

華南植物園發表綜述：城市化如何重塑城市森林土壤有機碳穩定性

中國科學院華南植物園魯顯楷研究員團隊在Carbon Research期刊發表最新研究成果，綜述了城市化如何重塑森林生態系統土壤有機碳穩定性。該成果不僅有助于深入評估城市化發展對森林土壤碳匯動態的長期影響，還可為制定有效碳匯管理措施提供重要依據。森林生態系統是城市的綠色屏障，在調節區域碳平衡中扮演關鍵角色。然而，城市化進程顯著改變土地利用方式，影響到毗鄰森林生態系統的結構和功能，并改變土壤有機碳固存能力及其穩定性。目前，有關城市化如何影響森林生態系統土壤有機碳穩定性及其分空間分布格局的研究仍不系統。全球變化下，該文章綜述了城市化進程如何在城鄉梯度上影響森林土壤有機碳（SOC）穩定性，重點分析了與穩定性相關的物理、化學和生物學指標。研究表明，與郊區森林（Suburban forests）和鄉村森林（Rural forests）相比，城市森林（Urban forests）土壤有機碳穩定性顯著降低，尤其是穩定性物理學組分——礦物結合有機碳（MAOC）的減少。SOC化學穩定性在郊區森林土壤中表現更優，這類土壤通常積累更多不易氧化有機碳，有利于長期碳固存。微生物量碳等生物學指標在城市森林中普遍下降，特別是在凋落物和根系輸入減少的受干擾區域，而介導碳循環的酶活性沿城鄉梯度呈現出明顯的波動。城市化可通過營養富集和物理擾動增加微生物（尤其是細菌）分類學多樣性，但土地壓實或污染會導致微生物豐度下降，這可能會限制微生物介導的SOC穩定過程。在城市森林，影響SOC穩定性的主要因素是人為脅迫因素；在鄉村森林，主導因素則表現為生物因素和氣候過程；城郊森林則同時受自然與人類活動的綜合驅動。識別這些差異性調控機制對于理解城市化進程中土壤有機碳持久性至關重要。此外，文章指出了城市生態系統面臨的挑戰和管理對策、當前研究存在的局限性，以及未來研究方向。相關研究成果以“How urbanization reshapes soil organic carbon stability in urban forests: a critical review”為題發表在國際學術刊物Carbon Research（《碳研究》）上。中國科學院華南植物園碩士生Lasisi Hammed Tobiloba為論文第一作者，魯顯楷研究員為通訊作者。研究得到國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金項目等資助。文章鏈接：?https://doi.org/10.1007/s44246-025-00230-8圖1. 基于城市化視角的土壤有機質的形成與分布框架圖。圖2. 人為干擾對土壤有機碳組分的影響以及鐵鋁氧化物穩定有機碳的機制。圖3. 在城鄉梯度上影響土壤有機碳穩定性的關鍵因素：農村森林(a)、郊區森林(b)和城市森林(c)

2025-12-08

深圳先進院發布全球最新集中式光伏電站數據集（JAG）

近日，中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所可持續發展團隊孫立群副研究員，聯合東北農業與地理研究所賈明明研究團隊與南京航空航天大學薛朝輝研究團隊，在光伏遙感領域，構建了目前已知全球首套10米分辨率、覆蓋2019-2025年的集中式光伏電站數據集。相關成果以"?Global high-resolution mapping of photovoltaic power plants from 2019 to 2025 using unsupervised index-based multi-source data fusion method?"為題，發表在遙感和地球科學領域的高水平學術期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation（JAG）上。近日，中國科學院深圳先進技術研究院碳中和技術研究所可持續發展團隊孫立群副研究員，聯合東北農業與地理研究所賈明明研究團隊與南京航空航天大學薛朝輝研究團隊，在光伏遙感領域，構建了目前已知全球首套10米分辨率、覆蓋2019年—2025年的集中式光伏電站數據集。相關成果以"?Global high-resolution mapping of photovoltaic power plants from 2019 to 2025 using unsupervised index-based multi-source data fusion method?"為題，發表在遙感和地球科學領域的高水平學術期刊International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation（JAG）上。光伏（PV）技術作為全球最具潛力的可再生能源之一，被視為實現碳中和的核心力量。理論上，精準定位光伏電站分布、追蹤其時空擴張，能為能源政策制定、產業規劃和氣候治理提供關鍵支撐。但隨著全球光伏裝機量爆發式增長，一個關鍵瓶頸日益凸顯：現有光伏數據是否能精準反映全球發展實況，還是停留在“ 覆蓋有限、分辨率不足、更新滯后”的困境中？以往光伏電站制圖或依賴單一遙感指數（如 NDPI，場景適應性差），或依賴深度學習（需大量標注樣本、成本高），難以低成本有效實現且兼顧 “全球覆蓋、高分辨率、時效性”。研究團隊創新提出 “自適應指數 + 多源數據融合” 框架，用極簡思路實現極致效果。團隊通過融合三大核心數據集TZ-SAM（全球定位）、ChinaPV（中國 10 米高精度）、GlobalPV（全球時序），實現優勢互補；設計自適應歸一化光伏指數（ANDPI），通過雙峰分布閾值自動區分光伏與非光伏區域，適配不同土地覆蓋場景；采用數據融合方法，既保留及優化2019至2022年的歷史數據，又更新 2023至2025第二季度最新動態，最終生成 10 米分辨率的全球光伏電站制圖結果。這套目前已知最全面的全球集中式光伏電站數據集，通過數據描述出清潔能源發展脈絡：從8432km2到16289km2，全球集中式光伏鋪設面積?6 年近乎翻倍；而這背后，中國一己之力撐起了 61% 的新增量，清潔能源革命的‘中國引擎’名不虛傳。從2025年全球光伏格局來看，中國以 8358km2 獨占全球半壁江山（51.3%），超過美國+德國+印度的總和。新疆、青海、甘肅等西北區域，更是聚集了大量超20km2 的大型電站。除了規模與技術，數據集揭示的光伏電站的?“土地利用類型” 也值得關注。數據集顯示，全球近 9 成光伏建在牧場和農田，但趨勢發生變化：2021 年前二者平分秋色，2022 年后牧場占優。這項研究不僅解決了光伏行業的 “數據痛點”，更給出了清潔能源發展的清晰指引，為全球能源轉型提供精準數據支撐，助力政策制定與產業布局；驗證了多源數據融合的低成本優勢，為其他可再生能源監測提供借鑒；指明光伏選址的理性趨勢，平衡能源發展與生態保護。數據集地址：https://zenodo.org/records/17780251團隊提出的 “自適應指數 + 多源數據融合” 框架示意圖全球光伏總面積增長趨勢（2019-2025Q2）2025?年全球光伏?Top 10?國家規模對比2025?年全球光伏電站土地覆蓋分布

2025-12-05

【深圳先進院】構建傳質分離的“高速路”——深圳先進院這張“膜”連獲顛覆性技術獎項

一張“離子膜”，如何影響世界？近日，中國科學院深圳先進技術研究院研發的“二維垂直亞納米通道膜技術”榮獲全國顛覆性技術創新大賽優勝獎。該技術通過構筑顛覆性的“二維垂直亞納米”通道結構，破解了膜法離子分離領域長期存在的“選擇性”與“通量”不可兼得的國際難題。一張“離子膜”，如何影響世界？近日，中國科學院深圳先進技術研究院研發的“二維垂直亞納米通道膜技術”榮獲全國顛覆性技術創新大賽優勝獎。該技術通過構筑顛覆性的“二維垂直亞納米”通道結構，破解了膜法離子分離領域長期存在的“選擇性”與“通量”不可兼得的國際難題。在能源、環境、水資源等領域，離子分離膜是決定裝備“性能上限”和“成本下限”的“芯片”。然而，傳統離子膜因其亞納米通道難以精準構筑，導致膜材料長期面臨一個難以逾越的瓶頸：選擇性與通量難以兼得。膜材料要實現精確篩分，就得犧牲傳質速率；想要快速傳質，就難以保證篩分精度。從“0”到“1”的原始創新，是破解膜材料領域“高選擇性與高通量無法兼得”這一國際難題的有效路徑。中國科學院深圳先進技術研究院成會明、丁寶福、羅杰及團隊成員聚焦“高選擇性兼高通量膜材料”這一科技制高點和產業高地，在深圳先進院國際上原創大面積構筑“二維垂直亞納米通道膜”的顛覆性膜結構。團隊4年磨一劍，實現了“狹縫式”二維垂直亞納米通道的有序組裝和突破了相關通道構筑的理論、技術、材料、工藝難點，相關技術連續在2024年及2025年兩獲得京津冀國家技術創新中心組織的顛覆性技術大賽優勝獎，并與近期聯合中煤（深圳）研究院有限公司獲得國家重點研發計劃-顛覆性技術創新專項的支持，也是深圳先進院首個獲批的顛覆性技術創新專項項目。這種基膜的突破，還有利支撐了多種含水處理膜、儲能用離子膜等功能膜的性能瓶頸的突破，并在2025年度內，連續獲得了中國科學院搶占科技制高點攻堅計劃子課題、深圳市科技重大專項等重要縱向項目的支持，凸顯了其巨大的創新潛力與產業價值。“二維垂直亞納米通道膜”技術的顛覆性，始于對膜材料最根本“原理”、“結構”、“工藝”的重構。結構顛覆：從“曲折小路”到“垂直高速”傳統分離膜內的通道如同蜿蜒曲折的鄉間小路，路徑長、寬窄不一，導致分子、離子通行效率低且篩分不精準。研究團隊首創了大面積構筑“二維垂直亞納米通道膜”這一顛覆傳統膜通道結構的構筑策略。團隊創制的膜材料內，具備尺寸精準可控、尺寸均一、筆直垂直的二維納米通道，為目標物質修建了足夠“寬闊”的“垂直高速公路”。這項技術能夠在 0.4到1.0納米（約等于頭發絲的五萬分之一）的范圍內，實現對通道尺寸的任意、均一且垂直取向的精準調控，從而能精準、快速地區分任意兩種亞納米尺寸的離子或分子。技術顛覆：從“分子為中心”到“有序疇為中心”的范式革命為了構筑“二維垂直納米通道”這一全新的膜結構，團隊摒棄了傳統 “以分子為中心”的膜材料研發思路和制備工藝，發明了 “以疇基元為中心”的全新制膜技術。這如同從用“無序的砂礫”建房，升級為用“制式規則的磚塊”建房，為“跨膜取向二維通道的構筑”奠定的結構學和材料學基礎，實現了膜材料研制范式的革新。該技術具備極強的普適性，可適配不同分子結構、化學屬性的制膜原料，為針對不同應用場景開發高性能膜材料帶來了無限可能。性能顛覆：搶占膜材料性能、技術制高點憑借革命性的結構設計與制備技術，“二維垂直納米通道膜”在多項關鍵性能指標上實現了顛覆性突破，全面刷新現有紀錄：能源領域：相比進口膜材，質子傳導率提升1倍以上，陰離子傳導率提升4倍，提升了液流電池、電解水制氫等效率。資源提取領域：用于鹽湖提鋰時，水通量提升5倍，為綠色、高效獲取鋰資源提供了高效方案。水處理領域：正滲透海水淡化水通量提升1個數量級，率先實現了無需外加壓力的家用凈水，節能潛力巨大。產業顛覆：專利布局完善，宏量化路線可行一項真正的顛覆性技術，在于其能否形成從基礎研究到產業應用的完整閉環。團隊正在朝著這一目標前進：團隊已形成完備的研發體系，建立了涵蓋“膜理論模擬、材料學、傳質學、工程放大、器件開發、應用示范”的完備研發體系和隊伍。專利壁壘堅實，圍繞核心技術，已申請專利14項，已授權5項，PCT專利2項，形成了堅實的知識產權壁壘。產學研高頻聯動，技術已成功研發卷對卷制備裝備，完成了米級原型膜樣品制造，并與多家行業領軍企業、研究所簽訂合作開發與應用示范協議，持續推進產業化步伐。“二維垂直納米通道”顛覆性膜技術，是深圳先進院堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場的生動體現。這項從“0”到“1”的原始創新，不僅為基礎科學貢獻了新的方向，更以其顛覆性的技術特點，為能源、環境、資源提取等眾多關鍵領域帶來了變革性的解決方案。從實驗室的原創概念，到大賽的脫穎而出，再到國家重大專項的認可與支持，這條清晰的路徑標志著“二維垂直納米通道膜”技術正加速從實驗室走向產業化，有望在未來為解決國家重大需求、推動產業升級貢獻“先進院力量”。建立“二維材料液晶”新方向，原創“二維垂直亞納米通道膜”結構兩獲“全國顛覆性技術創新大賽優勝獎”及系統化專利布局

2025-12-05

南海海洋所?|?太平洋熱帶寡營養鹽區海洋生產力的環流驅動機制研究取得進展

印度-太平洋熱帶寡營養鹽區作為“珊瑚三角區”的分布中心，是全球珊瑚礁生物多樣性的頂峰。深刻理解熱帶寡營養鹽區營養鹽與海洋生產力的動態變化及其調控機制，是揭示熱帶珊瑚礁生態系統演變規律的根本前提，對于維護其生態安全與資源可持續性具有核心指導意義。近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室、邊緣海與大洋地質實驗室顏文研究員團隊在太平洋熱帶寡營養鹽區海洋生產力的環流驅動機制研究方面取得系列新認識。相關研究成果以“Enhanced North Pacific biological pump contributed to atmospheric carbon dioxide plateau during the B?lling-Aller?d period”為題，發表于國際知名期刊Communications Earth & Environment。副研究員朱小畏為論文第一作者，研究員黎剛和研究員顏文為共同通訊作者。溫鹽環流作為全球海洋營養鹽再分配的核心通道，其驅動的深海營養鹽上涌是維持表層海洋生產力的重要基礎，也是海洋碳循環中驅動“生物泵”運轉的重要一環。學界對其演化的研究，長期聚焦于兩個核心環節：一是大西洋深層水的下沉及其所產生的碳匯效應；另一方面是南大洋深層水的上涌及其所扮演的碳源作用。這兩個“閥門”被認為是海洋溫鹽環流調控大氣CO?的濃度變化的核心機制。然而，太平洋作為地表系統最大的碳儲庫，其環流體系在全球碳循環中的核心機制與貢獻，學界仍缺乏統一認識。自2018年起，研究團隊依托南海海洋研究所在南海南部采集的豐富沉積巖芯樣品，重點圍繞末次冰期以來熱帶太平洋海域的中深層環流體系的演變機制開展系列研究（Li et al.,2018;Zhang et al.,2025），旨在揭示太平洋中深層環流演化對熱帶低緯寡營養鹽區海洋生產力的調控機制。本次研究聚焦于末次冰消期B?lling-Aller?d（B/A）暖期大氣CO?濃度上升停滯這一科學謎題（Zhu et al.,2025）：在該時期，南大洋通風作用增強且生物泵效應減弱，導致大氣CO?含量顯著上升，然而南極冰芯記錄卻顯示其濃度在此期間保持穩定（圖1）。目前，無論是來自海洋表層CO?分壓的記錄重建，還是基于陸地碳匯的數值模擬，均未能查明平衡B/A暖期南大洋顯著碳源的關鍵機制。現代觀測表明，在北太平洋熱帶-副熱帶寡營養海區，海-氣CO?交換不僅受海溫調控的溶解泵作用支配，同時也受到營養鹽調控的生物泵效應的顯著影響，后者是影響該區域海洋碳匯的關鍵途徑。本研究基于南海南部兩個沉積柱樣，對末次冰消期古生產力進行了多指標重建，綜合運用長鏈二醇指標、菜籽甾醇與甲藻甾醇豐度、生源Ba含量以及底棲有孔蟲δ13C梯度等有機與無機地球化學指標，進行交叉驗證。所有指標均一致證實，南海南部在B/A暖期海洋生產力顯著上升（圖1）。進一步系統整理泛北太平洋地區已發表的古生產力記錄發現，該時期生產力的增強普遍存在于整個北太平洋熱帶-副熱帶寡營養海區。這一現象與B/A暖期北太平洋中層水（NPIW）減弱導致的深層營養鹽上涌增強密切相關。研究據此提出了B/A暖期平衡南大洋碳源的新猜想：太平洋中層水減弱-深部營養物質上涌增多+上層水體熱層化加劇-促進固氮作用協同驅動北太平洋寡營養區海洋生物泵及其碳匯增強（圖2）。本研究不僅揭示了廣闊的太平洋副熱帶-熱帶寡營養鹽區海洋生產力變化背后的環流調控機制，還提出了一個關于太平洋環流調控大氣CO?變化的潛在新途徑，同時對太平洋珊瑚礁發育具有深遠的營養學意義。當北太平洋中層水減弱時，深部營養物質和CO2上涌至透光層可為造礁珊瑚共生蟲黃藻光合作用提供充足原料，加速造礁珊瑚鈣化過程，進而促進珊瑚礁生產發育，成為重要的碳酸鹽巖碳匯。本研究得到了科技部重點研發計劃項目、國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和中國科學院南海海洋研究所自主部署項目資助的資助。?相關論文信息：Xiaowei,Zhu,Shengyi Mao,Fen Chen,Gang Li* &Wen Yan* (2025). Enhanced North Pacific biological pump contributed to atmospheric carbon dioxide plateau during the B?lling-Aller?d period. Communications Earth & Environment,6,981.?論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02943-5#citeas圖1 末次冰期以來南極冰芯CO2 （a）和南大洋表層DpCO2（b）與南海沉積柱氮同位素（c）和有機-無機指標重建的生產力（d-g）對比圖2 末次冰消期（a：暖期；b：冷期）南大洋和北太平洋熱帶-亞熱帶的物理-生物地化過程驅動的表層-深層碳循環過程

2025-12-03