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2022年03期

专题 | 碳计算和碳管理

近年来，碳排放引起的温室效应等气候问题引起了全世界越来越多的重视。日渐恶劣的气候变化严重危害了生态系统的平衡，对人类活动产生深远的影响。具体表现有我们经常听到的全球气温升高、冰川融化、海平面上升等。此外还如：在一些地区，降水的变化、冰雪的消融改变了当地的水文系统，影响了水源的数量和质量；影响到一些动物的生活习性，改变了它们生活的地理范围、季节性活动、迁移模式、丰富度和物种间的相互作用；对人类农作物

专题 | 碳金融

为了很好地鼓励企业减少碳排，只用处罚方式显然是不够的，一个重要的辅助手段就是利用市场加以调整。所谓的碳市场，狭义的是指碳配额排放许可权的交易市场，广义的还包括碳排污权、水权等环境产权，以及天然气、电力等清洁能源的大宗交易这些可交易品的市场。随着碳交易市场的开放，碳金融也应运而生。什么是碳金融碳金融指服务于旨在减少温室气体排放的各种金融制度安排和金融交易活动，主要包括碳排放权及其衍生品的交易

专题 | 碳优化

碳减排过程涉及很多需要优化的问题，数学在这一方面大有可为，但在实际中，问题要复杂得多，优化要应用更复杂的数学工具，如数学规划、泛函分析和最优控制中的哈密顿—雅可比—贝尔曼方程（HJB方程）。碳优化几乎在双碳行动的所有领域都很活跃。减排优化碳减排肯定是要花钱的，而且花了钱也没有立竿见影。这也从某种程度抑制了人们的减排动力。政府就要有所作为，一方面发放一定的排放许可，一方面对排放超标的企业进行

前沿 | 奥密克戎的挑战

自2021年11月起，新出现的新冠病毒超级变异株——奥密克戎（Omicron）正以超强的感染力迅速传播，目前全球疫情形势极为严峻。伴随感染人数的急剧增加以及感染后的临床表现的变化，全球各领域科学家正以积极的态度回应奥密克戎的挑战，主动探索其临床表现、病毒学研究、疫苗接种、免疫应答、药物治疗和突变株演化等问题。本文从文献计量和重要文献解读角度，基于之前的解读[1]，继续梳理和总结近期针对奥密克戎突变

前沿 | 神奇的数字全息显微镜

从光学显微镜到电子显微镜，人类观察微观世界的努力从未停下过脚步。光学显微技术作为一种快速无损的表征方法，可获得微米尺度观察对象的图像信息，应用范围极为广泛；电子显微镜则以高速运动的电子为介质，通过电子束“看清”更小的观测样品。但无论是光学显微镜还是电子显微镜，获得的都只是平面图像。数字全息显微镜是一种新型的光学三维成像途径。光的干涉从火把到电灯，人类利用光的身影始终出现在文明的发展历

前沿 | 仿生纳流离子学：面向未来人工智能、脑机接口的前沿探索

自1946年世界上第一台电子计算机问世以来，计算机技术成为过去70多年中发展速度最快、对人类生产生活的影响最具颠覆性的技术，特别是近几年飞速发展的人工智能技术更是远超人们的预期和想象。但是，人工智能技术加速发展建立在计算量指数增长的基础上，因而带来巨大能耗。因此，发展新一代节能高效的智能计算机的需求日益迫切。而反观人类大脑，每个人每天所需的能量大约为10 465千焦，其中只有大约2

前沿 | 小个头有大能量：微生物开启固定CO₂新篇章

CO2是地球上最主要的温室气体，但同时也是自然界最为丰富的碳一资源（如CO2、甲酸、甲醇等含有一个碳原子的物质，可当作资源被利用）。因此，若能发展高效的CO2捕集和转化技术，将其转化成酯、醇、醚、酸等具有高应用价值和高经济效益的化学产品，温室效应等问题或将随之得到改善。 CO2捕集和转化技术可分为物理、化学和生物3种。物理固定技术是对CO2进行分离、收集和浓缩，再将其输送至地下或

论坛 | 长三角的交通一体化现状、进程与挑战

长三角地区是我国最重要的经济核心区域，也是经济最具活力、开放程度最高、创新能力最强、吸纳外来人口最多的区域之一。2019年，长三角地区沪苏浙皖三省一市地区生产总值总量达23.73万亿元，占到当年我国国内生产总值99.09万亿元的23.95%，几近1/4。按照汇率计算，2019年长三角地区三省一市的国内生产总值为3.43万亿美元，逼近德国的3.8万亿美元，靠近日本的5.08万亿美元，超过印度、英国、

百草园 | 围在“墙”里的科学

从笔者最初学习科学之时就看到这样的解释：科学研究的是客观事实，追求的是真理；探索科学的驱动力是好奇心，是自由的心灵。但是，笔者逐渐认识到一个简单的事实：研究科学的是人，是具有社会属性的人。尽管当今的科学力量有增无减，但科学依然只是一门社会认可和需要的学问。重要的是，社会为科学砌了四面无形的“墙”，让研究者的心灵时时刻刻都感受到它们的存在，受制于它们的影响。围在宗教里的科学科学的很多学科被认

知识讲堂 | 光学与精准医学

医学是人类健康的保护神。精准医学的提出和发展，大大提高了疾病预防、诊断和治疗的效果，进一步为人类消除病痛、健康生活带来更有力、更好的保证。医学新理念精准医学是一种生物医学医疗保健战略，对患者进行个性化诊断、医疗决策、药物治疗及预后，从而改善生活质量。精准医学，又称为“个性化医疗”，是一种医疗模式。是以个人基因组信息为基础，结合蛋白质组、代谢组等相关内环境信息，为患者量身设计

知识讲堂 | 揭开深时古土壤的神秘面纱

一套地层、一片露头，承载着地球的演变历程；一个剖面、一个土层，记录着地球过去的模样。透过层层叠叠的地层与类型各异的露头，我们可以看到远古地球波澜壮阔的海陆变迁过程，也可以探察远古地球超级火山的肆虐蔓延，还可以见到远古地球生态系统中绚丽多彩的生物群。深时古土壤的定义与内涵万物土中生，作为地球的皮肤，土壤是人类生存之本，也是“绿水青山”的根。土壤发生学认为土壤是复杂的自然因素和多变的人为因素相

科学源流 | 水下机器人在中国的早期发展

地球总面积约5.1亿千米2，其中海洋约3.61亿千米2，占地球表面积的71%。人类每天获取的蛋白质中有20%来自海洋，她是人类的摇篮，也是地球上大部分生物的栖息地。今天，海洋是超过90%的商品、数据与信息交流的中转站；明天，海洋对人类的生活将更加重要。2000多年前，古罗马哲学家西塞罗（M. T. Cicero）就曾说过，“谁控制了海洋，谁就控制了世界”。水下机器人的发展历程那些极大改变人

科学源流 | 众译佳作：金斯作品的民国译介

天文学作为最古老的自然学科之一，一直是科普图书的重要主题。在民国时期，我国的专业天文学工作者寥寥无几。市面上大部分天文科普作品都是从国外引进的，尤以英国天体物理学家金斯（J. Jeans）爵士的作品最多，达到了8本4种。其中，《神秘的宇宙》（The Mysterious Universe）有两个译本，而《流转的星辰》（The Stars in Their Courses）甚至出现了4个不同书名的独

跟踪·扫描 | 三亿年前的巨量碳排放导致全球变暖与海洋缺氧

[本刊讯] 在国家自然科学基金项目等资助下，由中国科学院南京地质古生物研究所陈吉涛领衔的国际合作团队对我国华南石炭纪地层开展了沉积学、地层学、沉积地球化学、数值模拟等多学科综合交叉研究，首次发现石炭纪晚期冰室气候下的一次巨量碳排放及其引起的全球变暖和海洋缺氧事件。相关研究结果以“地球上次冰室气候下的全球变暖及海洋缺氧”为题，于2022年5月2日在《美国科学院院报》（PNAS）上在线发表。近百年

跟踪·扫描 | 基于简并腔中涡旋光子的量子模拟实验获得成功

[本刊讯] 2022年4月，中国科学技术大学郭光灿院士团队在基于人工合成维度的量子模拟方面取得重要实验进展。该团队将携带不同轨道角动量的光子（又称为涡旋光子）束缚在驻波简并光学谐振腔内，通过引入光子的自旋轨道耦合，人工模拟了一种具有拓扑性质的一维晶格。相关科研成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。人工合成的维度，能等效于实际空间维度，进而压缩实验体系占用的物理

跟踪·扫描 | 首次证实细菌是乳腺癌转移的重要帮凶

[本刊讯] 西湖大学生命科学学院蔡尚团队首次证实乳腺癌组织中存在多种独特的“胞内菌”，并揭示了它们在肿瘤转移和定植过程中所起的关键作用，相关成果于2022年4月7日在线发表在《细胞》（Cell）上。传统观念认为，由于免疫系统的存在，人体绝大多数组织器官（除肠道、口腔、皮肤外）内部处于无菌状态，肿瘤组织亦然。但在2020年左右，科学家发现细菌也是癌症本身的组成部分，它们广泛存在于结直肠癌、胰腺癌

跟踪·扫描 | 揭秘4.38亿年前的海洋“萌主”身份

[本刊讯] 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所盖志琨团队在《亚洲地球科学杂志》（Journal of Asian Earth Sciences）在线发表志留纪真盔甲鱼类的研究成果：在江西武宁志留纪兰多维列世特列奇早期（约4.38亿年前）清水组发现早期真盔甲鱼类两个新物种，俊卿清水鱼（Qingshuiaspis junqingi）和刺猬安吉鱼（Anjiaspis ericius）。这