能源是人类生存和发展的重要物质基础，也是当今国际政治、经济、军事、外交关注的焦点。人类能否可持续发展，离不开坚实的能源保障。在经济全球化深入发展和中国现代化加快推进的大背景下，如何认识能源发展趋势以及选择怎样的能源发展战略，成为一个需要认真思考的问题。

1979年，计算机化轴向层析X射线摄影技术（computerized tomography，CT）获得诺贝尔生理学或医学奖；1984年，美国哈佛大学推出了全地幔地震层析成像图。1985年，笔者在中国地球物理学会报告了地震层析成像的理论方法。此后，地球物理探测随信息技术同步发展，大约每10年就更新换代，地球内部更深更精细的成像成果不断涌现。全球除了几千个固定地震台站在连续监测地震活动之外，还有几万台流动的地震仪，安置在海底和大陆，采集全球和重点区域的地壳运动。

科技是推动人类进步的重要力量，科学家在人类历史发展过程中也扮演了极其重要的角色。然而在很长一段时间内，公众对科学家这个群体却没有正确的认识，也没有给予足够的关注。现在，这个群体开始更多地出现在聚光灯下，让公众感受到科技的力量，也使科技变得更加流行。

2016年11月，瑞典哥德堡大学研究人员在《Microbiome》发表“The structure and diversity of human，animal and environmental resistomes”（人、动物和环境耐药基因组的结构与多样性）一文，被部分国内媒体误读，将北京雾霾与耐药菌捆绑在一起，称北京雾霾中存在耐药菌且其对抗生素具有耐药性，引发了公众热议。随后，国内权威媒体邀请相关领域科研人员进行了解读辟谣，但“抢先发布、随后矫正”的报道方式并不利于科学的有效传播。

11月14日，第七届全国青少年科学影像节展映展评活动闭幕式暨颁奖典礼在辽宁省科技馆举行。本届活动共评选出一等奖38部、二等奖54部、三等奖1082部。全国青少年科学影像节作为一项展示青少年优秀科学影像实践成果的科普活动，在创立短短几年，发展迅速，活动内容日益丰富，活动形式不断创新，得到广大青少年的喜爱和各积极参与。从2015年开始，该活动被教育部列为“圆梦蒲公英”暑期主题实践活动。

新能源的迅猛发展促使中国在配网及用电侧大量发展微电网，预计在城镇化建设过程中，微电网将会有井喷式发展。而每个微电网中必须备有一套容量足够的、无二次污染、具有长寿命周期的储能单元。这对提高国家新能源的利用率，大幅降低CO₂及所有可吸入悬浮颗粒物的排放具有重大意义。这种与中国城镇化进程配套的创新型储能技术的推广应是对建设宜居城镇和蓝天国家所不可缺失的。

一般来说，自然生态系统都有一定的自我修复功能。当受到外力破坏之后，如果系统仍能在相应的时间尺度内恢复至原来的状态，那么这个系统是绝对稳定的；如果系统不能恢复原状但可以在新的状态下达到平衡，那么这个系统是相对稳定的；如果系统非但不能恢复原状，甚至不能在新的状态下达到平衡，而是继续向坏的方向发展，直至丧失其基本生态功能，那么这个系统就是绝对不稳定的。绝对不稳定系统通常会走向极端，造成不可逆的生态灾难。人类在发展经济的过程中，总会或多或少地给自然生态系统造成破坏或干扰。保护环境，并不是追求绝对的零影响，而是把经济活动对生态系统的破坏或干扰限制在确保系统稳定的范围内，即保持生态系统的可持续性。

举世瞩目的美国大选终于尘埃落定，唐纳德·特朗普当选为美国新一任总统。而在美国新总统上台之前，《Science》已经为其准备了6堂重要的科学课：危险的进化，病原体的变化比我们的防御快；基因编辑，该技术引起了棘手的伦理问题；海平面上升，大西洋沿岸已经有被淹没的危险；大脑健康，有关阿尔兹海默病等疾病的个人、政府预算支出负担沉重；聪明的人工智能，飞速发展中期望与风险并存；风险评估，不要高估我们的能力，直觉判断会带来糟糕的政策。这些问题涉及今后4~8年中，美国总统办公室可能最应关注的6个方面的科学政策问题，它们也可能是值得中国科技工作者密切关注的与全球社会、经济及民生发展密切相关的科学议题。限于个人的学识与认知，在此仅就危险的进化方面陈述自己的管见，以求教于大家。

页岩气作为一种资源量巨大的非常规天然气，具有“自生自储，原地成藏”的特征，其储层致密、开采难度大、气井投产后“初产高，递减快，长期低产”的特点明显。综述了全球页岩气的储量、开发技术及意义，介绍了目前中国页岩气的开发现状。中国页岩气资源丰富，地质资源量134.42×10¹² m³，技术可采资源量25.08×10¹² m³，“水平井+体积压裂+工厂化作业”是页岩气成功开发的基本模式，目前在长宁-威远、昭通和涪陵3个南方海相页岩气示范区实现了初步规模开发，已经具备了年产气97亿m³的生产能力。分析表明，合理高效地开发页岩气，对于缓解中国能源供需矛盾、调整能源消费结构、增强国际天然气定价影响力及促进区域经济发展均具有重要意义。

通过对中、美页岩气开发的资源基础、地质条件、开发技术等方面的对比，认为当前中国页岩气开发具有资源基础较好、勘探开发技术起点较高的有利因素，但也存在地质及地表条件相对差、技术尚未成熟、配套不完善等不利因素。针对这些实际情况，需要解决核心区优选、研发和优化等适合中国地质条件和地表条件的开发工程技术系列，发展“工厂化”作业模式等关键技术，以克服诸多客观因素带来的不利影响。

论述了水力压裂过程中裂缝面内压力引起的岩石变形、裂缝的起裂和扩展、裂缝内流体的流动和流固耦合等关键力学问题，综述了用于模拟水力压裂的有限元法、扩展有限元法、边界元法、离散元法及其他相关数值计算方法的基本原理、研究进展和发展趋势，分析了各方法的优点及适用性。

水平井钻井是推动美国页岩气大规模开发的核心技术之一，美国在页岩气水平井初期使用油基钻井液成功钻探页岩水平井。迫于油基钻井液环保和成本高的压力，美国对页岩气水平井水基钻井液进行了研究并推广应用。介绍了美国典型的3个页岩气区块水基钻井液研究情况。Haynesville地区选用更接近井下环境1.38 MPa分压的CO₂侵、12%低密度固相污染和204℃、48 h条件评价钻井液抗污染能力；通过模拟钻井液流入、井底静止和流出过程中井温和压力变化的新方法测试钻井液在井眼中的流变性。而Fayetteville和Barnett地区采用扫描电子显微镜（SEM）分析浸泡后岩石的形貌研究钻井液与岩石的作用机理，进而研究水基钻井液配方。Haynesville地区现场应用时，在CO₂侵和井底204℃高温条件下，机械钻速比使用油基钻井液的邻井提高8.5%；Fayetteville和Barnett地区应用钠米硅醇封堵水基钻井液时，滑动钻速分别是9.2~15.4 m/h和7.4~24.6 m/h，复合钻钻速30.8~77.0 m/h。

目前中国页岩气已进行大规模商业开发，但页岩气开发对当地水资源环境造成一定的风险。通过川渝两地页岩气井场实地调查和取样分析，结果表明：一方面，页岩气开发总耗水量巨大，每口井用水量约32000 m³；另一方面，水环境污染风险来自于：1）压裂返排液和钻井返排液，其成分复杂，盐度高，并含有多种重金属；2）钻进过程产生巨量的废油基泥浆和含油钻屑；3）页岩气开发地区，溶洞、裂缝、暗河发育，钻井过程易发生井漏或井喷；4）地面工程建设。因此，在页岩气开发过程中，必须精心施工，合理调配水资源，大力发展返排液处理技术，以便防止页岩气开发过程中过度消耗水资源，并避免水污染。

电力系统需要配置大容量的储能装置，补偿功率变化，适应新能源的大规模发展。更重要的是，近年来电力负荷率较低、负荷波动较大，需要对负荷进行调整。在电力系统中配置适当规模的抽水蓄能，是解决当前风电等新能源大规模发展对电网安全稳定影响问题的最佳选择。分析了抽水蓄能技术的基本原理和特性，阐述了抽水蓄能技术发展的新趋势。介绍了可变速抽水蓄能技术，探讨了双馈方式和全功率方式的整体结构，并提出了在不同模式下的控制策略，分析了新型特殊抽水蓄能电站的构成、技术挑战和解决方案。

超导磁储能系统将电磁能存储在超导储能线圈中，具有反应速度快、转换效率高、快速进行功率补偿等优点，在提高电能品质、改善供电可靠性及提高大电网的动态稳定性方面具有重要价值。概述了超导储能系统的工作原理、研究现状及优缺点，并展望了其未来应用可能性及发展方向。

压缩空气储能是目前大规模电力储能技术研发的热点，是支撑可再生能源发展的关键技术之一，在新能源并网发电、电网调峰等领域有广泛的应用空间。介绍了空气压缩设备的发展状况，总结了绝热压缩设备效率的不足，分析了螺杆式空压机提升能效的关键因素。比较了压缩空气储能所经历的传统燃气补热压缩、非燃气补热的绝热压缩、等温压缩等阶段不同类型的储能原理和效率，介绍了等温压缩空气储能的实现方法和进展，并结合当前专利情况展望了未来压缩空气储能的技术发展方向。

可充电锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域。随着其应用领域的快速发展，迫切需要进一步提高其能量密度。本文综述对目前广泛研究的高能量密度负极材料（如硅、锗）在充/放电过程中力学行为的研究进展；基于最新实验手段及数值模拟方法，介绍负极材料由于电化学-力学耦合所造成的变形和破坏，并讨论相关技术在其他电池系统研究中的应用。

碱金属激光器的输出波长无需稳频即可实现中心波长与碱金属原子D₁线波长的匹配，在无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力计泵浦领域具有较为广阔的应用前景。综述了SERF磁力计泵浦源和碱金属激光器的发展现状，分析了SERF磁力计对泵浦源的需求，讨论了碱金属激光器用于SERF磁力计泵浦源的潜力及面临的问题。

传统硅晶体管在微小化方面遇到瓶颈，碳纳米管作为一维量子材料，成为未来晶体管最具潜力的候选者。介绍了几种典型的碳纳米管场效应晶体管结构的基本工作原理及独特性能；着重介绍了近年来几种常见的碳纳米管场效应晶体管，并结合其结构与工作原理，论述了一系列技术革新和性能改进；总结了碳纳米管场效应晶体管未来需解决的几个重要问题。

用故障树方法，分析了并联机器人失效问题，给出了典型并联机器人的失效级别、失效形式、失效原因和失效后果。采用故障树分析法建立并联机器人故障树，基于概率层面，给出了可能失效的相关定性、定量分析，得出了并联机器人失效的薄弱环节和一般规律，可确保并联机器人在应用中具有高可靠性。

2009年后东地中海地区相继获得了多个大的油气发现，显示该地区油气资源潜力巨大。目前已经在地中海海域的19个盆地中找到了约44.7亿t油当量的油气可采储量，待发现油气近122.8亿t油当量，但资源分布很不均匀。整体上以东地中海最为富集，中地中海次之。大部分油气储量分布在水深小于300 m的近岸浅水区，其次为大于500 m的深水区。地中海海域已发现的油气田中，以大型和特大型油气田居多，主要分布在东地中海，且大多数油气田目前并未采取增产措施，具有进一步挖潜的空间。地中海地区具有非常好的油气勘探潜力，但存在“东西分区，上下分层”的特征。其中，西地中海勘探程度相对较低，未来主要以新区新领域勘探为主，中地中海勘探程度相对较高，以新层系的挖潜为主，而东地中海的深层和新区均有很大的勘探潜力。

为利用物联网和室内定位等新技术的优势，并充分利用图书馆的特点，设计开发了结合物联网和室内定位的手机图书馆推荐系统。借助物联网中的近场通信（NFC）搜集了系统数据；利用Mahout和Redis实现了基于物品的协同过滤推荐和基于热点的推荐，并将2种推荐的结果混合推荐计算得到推荐图书列表；利用位置指纹定位法得到读者的实时位置，以此向读者推送推荐结果，同时根据用户的反馈优化推荐结果。通过这些优化和改进，可使图书馆更好地为读者服务。

美国是当今世界科技发达国家、第一经济大国。20世纪80年代以来，为了进一步加快科技成果转化为现实生产力的进程，加快新技术开发和技术转移，美国政府先后制定实施了一系列法律法规，建立了比较完善的政策体系。美国促进科技成果转化与技术转移的许多政策措施，尤其是为转化项目提供充足的经费、重视成果信息推广服务、支持企业与科研机构的合作研发、激励科技人员积极参与成果转化与技术创新等举措，对中国建设及完善促进科技成果转化和技术创新的法律政策体系具有一定的借鉴意义。

2014年6月，习近平总书记发表重要讲话强调，能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。推动能源的生产和消费革命是长期战略，必须从当前做起，加快实施重点任务和重大举措。明确提出了“推进能源消费、供给、技术、体制革命和全方位加强能源国际合作”的能源工作总要求，明确了“节约、清洁、安全”的能源战略方针^[1]。

基础研究是非常重要的，它是应用研究的基础。在医学方面，应用研究早期的疗法、早期检测和疾病预防等都是基于基础研究的发展。基础研究对应用研究有很大的推动作用，对社会发展非常重要。然而，它也是一项长远的投入，一般来说，基础研究的进展速度不会太快，像我所从事的关于蛋白质的研究，可能需要30年才能有重大突破。

2013年1月18日，2012年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行。中国爆炸力学奠基人和开拓者之一、著名力学家、中国科学院院士、中国工程院院士郑哲敏被授予国家最高科学技术奖。当年郑哲敏已89岁高龄，献身祖国力学事业整整58个年头。

2011年，“70后”青年教师冯老师（化名）成为研究生导师。在接下来带教“90后”研究生的过程中，他遇到很多新情况、新问题。这使他明白：带课题组并不同于做博士后，也不仅仅是带学生做科研，还需要花时间协调师生关系。

力学是研究物质宏观机械运动规律的科学，既是一门基础科学，又是一门技术科学。新中国成立以来，以周培源、钱学森、钱伟长、郭永怀为代表的中国力学工作者在湍流理论、空气动力学、板壳理论、工程控制论、物理力学等多方面所做的开创性工作，赢得了世界的尊重；在以两弹一星、航天航空、船舰、海洋平台、能源开发、高速列车、精密机械、机器人等为代表的国防和经济建设中，力学工作者也做出了重要的贡献。

11月在《Microbiome》发表的一项研究指出，瑞典哥德堡大学的研究人员分析了来自人类、动物及全球环境的864个DNA样本，目的是寻找与抗生素耐药性细菌相关的基因。其中，他们选取了来自北京的14份空气样本，来寻找作为环境要素之一的空气是否含有抗生素耐药性的基因。分析结果表明，相比泥土、水等外部环境要素，北京空气中的微生物群落含有的已知抗生素耐药性基因种类最多，平均有64.4种。研究团队指出，他们在北京的空气中发现了针对碳青霉烯类抗生素的耐药性基因，这种抗生素是抗菌活性最强的一类非典型β-内酰胺抗生素，被广泛应用在呼吸系统感染、败血症等病症上，也是治疗严重细菌感染最主要的抗菌药物之一。

创建一个更加安全可靠、清洁环保、经济高效、智能开放的能源系统，是未来能源发展的必然选择，而电力的转型升级则是能源革命的核心和关键。