生态环境和自然资源是人类赖以生存的基本条件，也是社会经济发展的物质基础。第二次世界大战以来，因人口巨增，资源利用不当，导致一系列严重环境污染事件（如烟雾事件、水俣事件）发生，引起人类对环境治理的关注。20世纪80年代，因气候变暖、臭氧空洞、厄尔尼诺、土地沙漠化等各种全球性环境与灾害问题对人类构成了严重的威胁，使人们普遍认识到保护生态环境的重要性。进入21世纪，随着科技的发展，环境污染、生态破坏和资源危机等环境资源问题已经成为严重的社会问题，人们对环境的关注度也越来越高。

2016年是中国科普工作不平凡的一年，科普的重要作用被历史性地提升到国家战略的高度。国家主席习近平在2016年5月30日召开的“科技三会”上提出，“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化”。与此同时，科普工作也取得了亮眼的成绩：一批新的优秀科普作品和人物涌现，一批新的科普场馆建成、科普机构设立，形式多样的科普活动举办，还有新媒体科普的成长。

光学显微镜的出现，将人类带入以往难以窥探的微观世界。比如，1665年Robert Hooke用光学显微镜看到了肉眼看不到的细胞。之后，人们对细胞结构的认识才逐渐清晰。300多年后的今天，生物学家们仍然在借助光学显微镜开展细胞研究。

2016年底，第一个较大规模的中国人群自闭症的基因测序研究成果发表在《自然·通讯》杂志上，将对自闭症成因的遗传研究向前推进了一步，对于饱受自闭症困扰的家庭来说，任何微茫的希望都值得期待。

随着社会的发展与科学的进步，人们对医疗保健工作的要求日益提高。由于中药的特殊性，中国在中药发展及新药审批方面有些问题需要不断改革、完善、发展、创新。国家食品药品监督管理总局正在广泛征求意见，对有关政策、法规、标准进行修改、完善，使之更适合中国国情及中医药特点，更有利于中医药事业的健康发展，更有利于中国人民健康水平的提高。

本着分门别类、本刊推荐、专家遴选、宁缺毋滥、叙述事实的原则，从国内外重要科技期刊和科技新闻媒体所报道的中国科技成果中，按科学、技术、工程3个类别，由《科技导报》编辑部遴选、推荐候选条目，经《科技导报》编委、审稿人等专家通信评选，推选出2016年度中国重大科学、技术、工程进展30项。1）2016年中国重大科学进展10项：精子RNA可做为记忆载体将获得性性状跨代遗传；构建出世界上首个非人类灵长类自闭症模型；提出基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法；首次在原子尺度揭示水的核量子效应；实验证实马约拉纳费米子的存在；揭示RNA剪接的关键分子机制；PandaX-II实验对暗物质粒子特性给出迄今最强的限制；揭示水稻产量性杂种优势的分子遗传机制；在玻色-爱因斯坦凝聚态中实现来自二维自旋-轨道耦合；揭示胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理。2）2016年中国重大技术进展10项：新型钴基催化剂可将CO₂高效清洁转化为液体燃料；中国“智造”软件成功解决肿瘤定位难题；实现零容量信道量子信息的有效传输；实现煤基合成气一步法高效生产烯烃；全球首例单分子电子开关器件问世；中国首次实现卫星“空中加油”；推力最大固体火箭助推发动机试车成功；让隐形战机显形的量子雷达研制成功；“神威·太湖之光”问鼎世界超算冠军；发明病毒直接转化疫苗新技术。3）2016年中国重大工程进展10项：全球首座四代核反压力容器吊装成功；中国标准动车组完成世界最高速交会试验；世界首颗量子卫星“墨子号”成功发射，系列大型科学实验项目启动；神舟十一号与天宫二号成功实现自动交会对接；中国万米级载人深潜器科考母船“张謇”号首航成功；世界最大单口径射电望远镜FAST落成启用；“现代世界七大奇迹”之一的港珠澳大桥贯通；中国首枚大型运载火箭长征五号首飞成功；辽宁号航母实弹演习，歼15舰载战斗机首现身；世界第一高桥——北盘江大桥建成通车。

沙漠化因严重阻碍和威胁人类生存与社会可持续发展而受到世界各国高度重视。沙尘颗粒物受气流作用在地表和空中的运动是沙漠化过程发生、发展的主要表现形式，也是沙漠科学和治沙工程的核心研究内容之一，只有掌握了风、地表及沙尘颗粒物之间的互馈机制，才能科学分析土地沙漠化过程并建立有效的风沙灾害防治工程。本文回顾了风沙物理学研究的发展历程，综述了近30年以来风沙环境力学在风场结构、沙尘颗粒的起动机制、沙尘颗粒的碰撞机制、近地表风沙流的理论模型与实验观测、风成沙波纹与沙丘地貌研究以及风沙环境力学研究在沙漠化防治中的应用等方面取得的进展，并对未来研究方向提出了展望。

风沙流与沙尘暴是发生在高雷诺数大气边界层中的气固两相流，对风沙流与沙尘暴的深入认识、准确预报和科学防治都要基于对风沙运动规律的认知和把握，因而需要借鉴高雷诺数湍流的研究成果。本文综述了高雷诺数壁湍流和风沙流/沙尘暴研究的现状，着重介绍了在中国民勤地区建立的沙尘暴与高雷诺数壁湍流野外观测站，以及基于观测站的观测列阵所获得的初步成果，展望了进一步的发展方向。

近床面风沙输移是一个复杂的多尺度非线性随机过程，一直以来都是风沙物理学领域持续关注的热点问题，对此过程的准确测量则变得尤为关键。本文回顾了近年来针对近床面风沙输移风洞实验的光学测量技术，主要包括激光测速、高速摄影及一些新兴手段，并简要评价了其特点和适用性。最后，对目前存在的问题及未来的发展趋势进行了探讨。

植被通过生物物理过程影响着周围微气候环境，对于城市植被环境流动的研究需要建立合理的植被模型。本研究发展了一套适于模拟植被边界层流动的大涡模拟数值方法，并通过水平均匀模型植被算例对其进行了验证。在此基础上，对空气流过三维非均匀分布钝体元阵列模型植被进行了大涡模拟，并将不同植被数值模型的计算结果与相应的风洞实验数据进行了比较。结果表明，树干部分采用刚性圆柱模拟、树冠用阻力模型的“阻力冠”方法相比于传统的“阻力元”方法能更好反映植被流动的影响。

水体污染治理实践表明，水环境质量要从根本上得到改善，需要从区域甚至流域尺度开展系统规划和综合治理。地表水质模型是水环境综合治理方案优化论证的核心技术手段。介绍了地表水质模型从解决水体黑臭到提高水生态质量的4个阶段发展历程，并从经济社会发展和技术驱动两方面展望了水质模型的发展前景。

深水湖泊通常具有水体交换周期长、污染物滞留率高、垂向水温分层等特征，水质参数的分布具有明显的时空变异性。以2009年5月和7月的两次现场水质调查数据为基础，结合入湖污染源和湖泊自身的水动力条件，深入探讨了抚仙湖水体中磷的水平、垂直分布特征以及入湖污染源和水动力条件的影响，结果表明：表层水体中总磷（TP）的空间分布及其变化与抚仙湖风生流场和入湖污染源的分布特征具有较好的一致性；雨季降雨径流携带了大量的污染物和泥沙入湖，导致7月表层水体中TP质量浓度较5月明显增加；降雨径流污染主要影响浅层水体，对100 m以下深层水体的影响较小；水体中TP质量浓度有沿水深逐渐增高的趋势，深层水体中磷的蓄积较重，并有加剧趋势。底部“磷库”的存在对湖泊水质存在较大的潜在威胁，需引起高度重视。

冰荷载是影响极区船舶及海洋结构振动响应和疲劳寿命的重要因素。针对海冰的离散特性，分别采用具有黏结-破碎效应的球体单元、扩展圆盘单元以及基于闵可夫斯基和方法的扩展多面体单元构造海冰离散单元模型，分析了船体、固定式、自升式以及浮式海洋结构的冰荷载特性及分布规律。此外，为计算海冰作用下海洋结构的振动响应，建立了相应的冰激结构振动的离散元-有限元模型。在上述基础上自主研发了基于图像处理单位（GPU）并行算法的海冰离散元软件（IceDEM），实现了对船舶以及海洋平台结构冰荷载离散元分析的大规模计算。

海底热液羽流系统对海洋底部热量与物质输运等科学问题的研究具有重要意义。本文采用数值模拟的方法研究在温度层结环境中二维轴对称热液羽流的发展过程，讨论热液羽流不同喷口条件对羽流发展过程的影响。计算结果表明，热液羽流的喷发过程分为2个阶段：上升过程中温度逐渐降低浮力减小，在背景层结的作用下达到稳定的上升高度；其后羽流顶部转向横向输运。喷口温度、喷口半径对热液羽流的上升高度和横向输运能力的影响正相关。

土壤砷污染是全球尤其是东南亚和中国非常突出且亟需解决的环境问题。自砷超富集植物——蜈蚣草（Pteris vittata L.）发现以来，一直是国内外学者研究的一个热点。深入理解蜈蚣草体内砷代谢和富集机制是有效利用植物修复技术治理砷污染土壤的关键。在长期的自然进化过程中，蜈蚣草逐渐分化出不同生态型。已有研究结果显示：不同生态型蜈蚣草在砷富集和砷耐性等方面均存在明显差异。本文在系统分析蜈蚣草砷富集特征、机理的基础上，重点阐述了生态型差异对蜈蚣草砷富集的影响方面的最新研究进展。研究结果显示：非污染生态型与污染生态型蜈蚣草相比砷富集能力更为高效，说明通过选择性的利用合适的蜈蚣草生态型将明显改善植物修复的效率。不同生态型蜈蚣草砷富集与砷耐性差异的分子机理尚不清楚，相关关键功能基因及其过程尚需深入研究。

最近，亚马逊公司旗下的云计算服务平台（AWS）发布了Amazon Polly和Amazon Lex。Amazon Polly的发音与人声已经非常相像，很多时候很难分辨机器与人声的界限。Amazon Lex是亚马逊的人工智能助手Alexa的内核，而Alexa已经被应用于亚马逊的Echo系列智能音箱。

歌德（Goethe，1749-1832）是德国大诗人、戏剧家和思想家。这是广为人知的，但是歌德在诸多科学领域有独到的研究与发现、歌德关于科学技术的一些感悟与思想，却不为世人所广泛熟知。科学与艺术是歌德精神世界缺一不可的两根栋梁，它们有力地互相缠绕，成为其绚烂人生的主要张力。

在我指导研究生的过程中，花费时间最多的是与研究生一起写论文。

在中国传统的教育中，一直向人们孜孜不倦地灌输如何吃得对、保养好、活得长的养生哲学。由于人们讳于或畏惧谈论死亡，因此几乎没有涉及临终和死亡的教育，笔者认为这是中国传统教育中的短板。最近有幸读到美国作者迈克尔·R·雷明和乔治·E·迪金森撰写的关于死亡的专著《温暖消逝：关于临终、死亡与丧亲关怀（第八版）》，本书作者是当今世界对死亡教育造诣颇深的博学鸿儒，《温暖消逝》就是他们潜心研究和长期实践的智慧结晶。有鉴于此，该书中文版的面世恰好是对中国传统教育的必要补充。该书第一版问世距今已逾30年。