1869年11月第一期Nature出版,今年是Nature創(chuàng)刊150周年。150年的漫漫長(zhǎng)路,Nature見證了人類歷史上一次又一次重大科學(xué)突破。今天分享登上Nature封面的那些中國(guó)學(xué)者的重要研究,以及Nature史上意義非凡的十篇論文。來新智元 AI 朋友圈和AI大咖們一起討論吧。1869年11月第一期Nature出版,今年是Nature創(chuàng)刊150周年。150年的漫漫長(zhǎng)路,Nature見證了科學(xué)發(fā)展的挑戰(zhàn),也見證了人類歷史上一次又一次重大科學(xué)突破。
近日,Nature做了一系列專題內(nèi)容來紀(jì)念這一特殊時(shí)刻。今天新智元要和大家分享的是登上Nature封面的那些中國(guó)學(xué)者的重要研究,以及Nature史上意義非凡的十篇論文。
第一期Nature長(zhǎng)啥樣?
第一期Nature出版于1869年11月4日,創(chuàng)辦人為約瑟夫·諾爾曼·洛克耶爵士,洛克耶是一位天文學(xué)家和氦的發(fā)現(xiàn)者之一,他也是Nature的第一位主編(擔(dān)任到1919年)。最早的編輯群都來自X俱樂部,受到托馬斯·亨利·赫胥黎的啟發(fā)而集結(jié)。
在創(chuàng)刊150周年之際,Nature特意發(fā)出了創(chuàng)刊號(hào)的PDF文檔。從目錄上看,第一期Nature上有不少篇幅都是書評(píng)、新書預(yù)告,其中不乏教科書和科普讀物。
而就在前一年,清王朝幾乎徹底平定了此前十幾年的心腹大患——太平天國(guó)和捻軍,由上而下的洋務(wù)運(yùn)動(dòng)越辦越紅火,“同光中興”的好年景漸入佳境,引領(lǐng)人們走向大清王朝的嶄新時(shí)代。
中科院領(lǐng)跑,盤點(diǎn)Nature封面刊登的中國(guó)研究
清華全球首款異構(gòu)融合類腦芯片“天機(jī)芯”
2019年8月1日刊的《Nature》,封面是清華大學(xué)開發(fā)出的全球首款異構(gòu)融合類腦芯片“天機(jī)芯”(Tianjic)。這項(xiàng)研究由清華大學(xué)類腦計(jì)算研究中心施路平教授帶隊(duì),實(shí)現(xiàn)了中國(guó)在芯片和人工智能兩大領(lǐng)域《Nature》論文零的突破。
論文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1424-8
“天機(jī)芯”(Tianjic),有多個(gè)高度可重構(gòu)的功能性核,可以同時(shí)支持機(jī)器學(xué)習(xí)算法和現(xiàn)有類腦計(jì)算算法。
研究人員用一個(gè)自動(dòng)行駛自行車系統(tǒng)驗(yàn)證了這一混合芯片的處理能力。
試驗(yàn)中,無人自行車不僅可以識(shí)別語音指令、實(shí)現(xiàn)自平衡控制,還能對(duì)前方行人進(jìn)行探測(cè)和跟蹤,并自動(dòng)避障。
S型路線跟蹤
語音控制“左轉(zhuǎn)”
語音控制“直行和加速”
自主避障
美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》評(píng)論道:這可能是最接近獨(dú)立思考的自動(dòng)行駛自行車。美國(guó)《麻省理工學(xué)院技術(shù)評(píng)論》認(rèn)為:“天機(jī)芯”在無人駕駛自行車上的成功實(shí)驗(yàn),顯示了中國(guó)在芯片領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的專業(yè)能力,也展示了旨在優(yōu)化人工智能算法的全新芯片設(shè)計(jì)方法的價(jià)值。
更多關(guān)于“天機(jī)芯”的內(nèi)幕,詳見《“天機(jī)”今登Nature封面:清華施路平團(tuán)隊(duì)發(fā)布全球首款異構(gòu)融合類腦芯片!》。
中科院研究揭示膜質(zhì)翅膀在恐龍中的演化
2019年5月9日刊的《Nature》封面展現(xiàn)了Ambopteryx longibrachium恐龍的藝術(shù)想象圖。這項(xiàng)研究由中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王敏、鄒晶梅、徐星、周忠和等進(jìn)行,描述了距今1.63億年的上侏羅統(tǒng)Ambopteryx化石。
論文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1137-z
在脊椎動(dòng)物漫長(zhǎng)的演化史中,翼龍、鳥類和蝙蝠獨(dú)立演化出了形態(tài)迥異的飛行結(jié)構(gòu)。相較翼龍和蝙蝠不完整的化石記錄,隨著不斷發(fā)現(xiàn)的帶羽毛恐龍和早期鳥類化石,尤其得益于我國(guó)中晚侏羅世的燕遼生物群和早白堊世的熱河生物群,有關(guān)鳥類飛行起源這一重要科學(xué)問題取得了重要進(jìn)展,而擅攀鳥龍類的發(fā)現(xiàn)則揭示了“一條匪夷所思的征服藍(lán)天之旅”。
全球首次高清晰解析體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢的完整動(dòng)態(tài)過程
2018年12月6日刊的《Nature》封面刊登的研究成果同樣來自中科院。中科院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究院潘巍峻研究員團(tuán)隊(duì),歷時(shí)6年攻關(guān),在世界上首次高清晰解析了體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢的完整動(dòng)態(tài)過程。
論文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0709-7
研究人員利用斑馬魚胚胎,發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞起著“先導(dǎo)細(xì)胞”的作用,能引導(dǎo)HSPC歸巢并幫助其在微環(huán)境中停留。中科院的報(bào)道指出:“該工作不僅回答了‘體內(nèi)的造血干細(xì)胞歸巢如何發(fā)生’這一世界造血干細(xì)胞研究領(lǐng)域的重大科學(xué)問題,而且發(fā)現(xiàn)了對(duì)造血干細(xì)胞歸巢起關(guān)鍵引導(dǎo)作用的‘先導(dǎo)細(xì)胞’,為提高造血干細(xì)胞移植效率的轉(zhuǎn)化研究提出了新理論,開創(chuàng)了新思路。”
調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)代謝以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展
2018年8月30日刊的《Nature》封面刊登了中科院傅向東等人的研究。研究表明:提高GRF4蛋白的活性可以提高作物的氮素利用效率,同時(shí)保持其高產(chǎn)量。
論文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0415-5
該項(xiàng)成果進(jìn)一步深入了我們對(duì)于植物生長(zhǎng)與代謝協(xié)同調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí),從而找到了一條在保證糧食總產(chǎn)量不斷提高的同時(shí),提高了氮肥利用效率,降低了生產(chǎn)投入成本,減少了對(duì)環(huán)境造成的污染的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)新途徑。
香港城市大學(xué)&浙江大學(xué)最強(qiáng)鎂基合金材料
2017年5月4日刊的《Nature》封面顯示了使用透射電子顯微鏡捕獲的異常堅(jiān)固的薄膜鎂合金的微觀結(jié)構(gòu)。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature21691
這項(xiàng)研究由香港城市大學(xué)和浙江大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)合作,首次制備出了超納雙相-玻璃納米晶(Supra-nano-dual-phase glass-crystal)鎂合金膜結(jié)構(gòu),其強(qiáng)度達(dá)到3.3 GPa(接近理論值E/20,E為材料的楊氏模量)。這種材料的強(qiáng)度,超過了所有已知鎂基納米材料,并接近理論上鎂基合金的強(qiáng)度極限。
中國(guó)科學(xué)家對(duì)埃博拉病毒的研究
2015年8月6日刊的《Nature》封面是關(guān)于中國(guó)科學(xué)家對(duì)埃博拉病毒的研究。這項(xiàng)項(xiàng)研究由包括病原微生物生物安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國(guó)疾病預(yù)防控制中心、中國(guó)科學(xué)院等多家單位合作完成。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature14490
研究通過對(duì)2014年秋天在塞拉利昂5個(gè)地區(qū)收集的埃博拉病毒(Ebola virus, EBOV)進(jìn)行了基因組序列分析,追蹤了埃博拉疫情后期階段這一病毒的多樣性和進(jìn)化。
距今約1.24億年的“李氏果”
2011年3月31日刊的《Nature》封面刊登了沈陽(yáng)師范大學(xué)的孫革等人的研究成果
在遼寧凌源早白堊世義縣組中部首次發(fā)現(xiàn)迄今最早的真雙子葉被子植物化石—“李氏果”(Leefructus),時(shí)代距今大約1.24億年。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature09811
這一古老的真雙子葉植物非常接近現(xiàn)生的毛茛科,是我國(guó)乃至全球迄今最早的與現(xiàn)生被子植物有直接系統(tǒng)演化聯(lián)系的被子植物化石。
大熊貓基因組測(cè)序
2010年1月21日刊的《Nature》封面刊登了中國(guó)研究人員對(duì)北京奧運(yùn)吉祥物大熊貓“晶晶”的基因組的測(cè)序。這項(xiàng)研究由深圳華大基因研究院發(fā)起,中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所、成都大熊貓繁育研究基地和中國(guó)保護(hù)大熊貓研究中心參與。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature08696
這是全球第一個(gè)完全使用新一代合成法測(cè)序技術(shù)完成的基因組序列圖,研究成果填補(bǔ)了大熊貓基因組及分子生物學(xué)研究的空白,將從基因組學(xué)的層面上為大熊貓這種瀕危物種的保護(hù)、疾病的監(jiān)控及其人工繁殖提供科學(xué)依據(jù),并為保護(hù)我國(guó)其他一級(jí)保護(hù)動(dòng)物提供范例。
北京猿人“老”了20多萬年
2009年3月12日刊的《Nature》封面刊登了關(guān)于“北京猿人‘老’了20多萬年”的研究成果,科學(xué)家將“北京猿人”的生存時(shí)間從以往四五十萬年前,推向了更久遠(yuǎn)的77萬年前。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature07741
該研究成果是中美兩國(guó)科研人員共同完成的,測(cè)定了比較準(zhǔn)確的同位素“年齡”。這一測(cè)定結(jié)果意味著,學(xué)術(shù)界應(yīng)對(duì)北京猿人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力和在寒冷氣候下的生存方式進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。研究得出兩個(gè)結(jié)論,一是北京猿人體質(zhì)上比較耐寒,二是為“可能會(huì)用火”提供了間接支持。
最早會(huì)飛的哺乳動(dòng)物“遠(yuǎn)古翔獸”
2006年12月14日刊的《Nature》封面刊登了中國(guó)科學(xué)家對(duì)恐龍演化的研究。中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的孟津及同事報(bào)告了來自中國(guó)內(nèi)蒙古的一種新的中生代哺乳動(dòng)物(“遠(yuǎn)古翔獸”),這一化石是目前已知的最早會(huì)飛的哺乳動(dòng)物,因此相比較于之前最早記錄的大約5100萬年前的蝙蝠化石,能在空中飛行的哺乳動(dòng)物的歷史提前了至少7千萬年。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature05234
根據(jù)研究,遠(yuǎn)古翔獸體態(tài)輕盈,身長(zhǎng)不過12-14厘米,體重約70克,而四肢卻很長(zhǎng),前后肢與身體的比例分別達(dá)到0.68和0.77,舒展張開后,就如一只小巧精致的風(fēng)箏。
中科院研究將光合作用提升到原子數(shù)據(jù)水平
2004年3月18日刊的《Nature》刊登了中科院的一項(xiàng)研究。中國(guó)科學(xué)院的柳振峰及同事成功測(cè)定的菠菜主要捕光復(fù)合物2.72??分辨率的X射線晶體結(jié)構(gòu)圖。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature02373
這一結(jié)果將人們關(guān)于光合作用中所涉及的光能收集和能量轉(zhuǎn)移過程的知識(shí)全面提升到原子數(shù)據(jù)水平。
中科院“顧氏小盜龍”化石研究
2003年1月23日刊的《Nature》封面刊登了中科院徐星等人對(duì)“顧氏小盜龍”化石的研究成果。屬名“小盜龍”有小偷之意,種名“顧氏”則是為紀(jì)念為熱河生物群做出重大貢獻(xiàn)的中國(guó)著名古生物學(xué)家顧知微院士。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature01342
該研究論證了這是一種四翼動(dòng)物,并且可能會(huì)滑行,代表著邁向活躍的拍打飛行階段的飛行演化,為鳥類的恐龍起源說提供了新的證據(jù).。
中國(guó)首次大基因組單條染色體精確測(cè)序
2002年11月21日刊的《Nature》封面是關(guān)于水稻的故事。中科院的馮旗和同事的這項(xiàng)研究是中國(guó)首次完成的大基因組單條染色體的精確測(cè)序。
論文地址:https://www.nature.com/articles/nature01183
對(duì)栽培稻種Oryza sativa第4號(hào)染色體的序列測(cè)定顯示,共有3千5百萬堿基對(duì),覆蓋了第四號(hào)染色體的97.3%;對(duì)水稻4號(hào)染色體所含的基因進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析,共鑒定了4658個(gè)基因;完整地測(cè)定了水稻4號(hào)染色體的著絲粒的序列;并對(duì)水稻亞種之間比較、重復(fù)序列、基因簇進(jìn)行了研究。
Nature史上最有影響力的十大論文
1、K中介子的發(fā)現(xiàn)
1947年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種以前未見過的粒子,后來命名為K中介子,這一發(fā)現(xiàn)后來導(dǎo)致人們發(fā)現(xiàn)了基本粒子“夸克”,并最終建立了粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。
標(biāo)題:Evidence for the Existence of NewUnstable Elementary Particles
作者:G. D. ROCHESTER & C. C. BUTLER
發(fā)表日期:1947年12月20日
2、免疫性疾病療法的新突破
1975年,Nature報(bào)道了如何制造能產(chǎn)生已知特異性抗體的細(xì)胞系。這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了在治療自身免疫疾病和癌癥方面的重要生物學(xué)發(fā)現(xiàn)和臨床上的成功進(jìn)展。
題目:Continuous cultures of fused cellssecreting antibody of predefined specificity
作者:G. K?HLER & C. MILSTEIN
發(fā)表日期:1975年8月7日
3、南方古猿與人類進(jìn)化新論的誕生
1925年,Nature報(bào)道了非洲古猿化石的發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)徹底改變了關(guān)于早期人類進(jìn)化的觀點(diǎn),人類的祖先猿猴在進(jìn)化樹上開始有了不同的分支。
題目:Australopithecus africanus The Man-Apeof South Africa
作者:RAYMOND A. DART
發(fā)表日期:1925年2月7日
4、C60引發(fā)納米技術(shù)革命
1985年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了形態(tài)如籠子一樣的碳分子C60,這一發(fā)現(xiàn)為石墨烯、碳納米管為代表的材料科學(xué)革命鋪平了道路,也標(biāo)志著納米技術(shù)的開端。
題目:C60: Buckminsterfullerene
作者:H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien,R. F. Curl & R. E. Smalley
發(fā)表日期:1985年11月14日
5、南極臭氧空洞的發(fā)現(xiàn)
科學(xué)家出人意料地在南極洲上空發(fā)現(xiàn)了臭氧層空洞,并因此建立起了20世紀(jì)最成功的全球性環(huán)保政策體系。
題目:Large losses of total ozone inAntarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction
作者:J. C. Farman, B. G. Gardiner & J. D.Shanklin
發(fā)表日期:1985年5月16日
6、神經(jīng)科學(xué)的突破性工具的誕生
膜片鉗技術(shù)最初是為記錄流過細(xì)胞膜通道的蛋白的離子流而開發(fā)的,現(xiàn)已成為神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)性的重要工具。
題目:Single-channel currents recorded frommembrane of denervated frog muscle fibres
作者:ERWIN NEHER & BERT SAKMANN
發(fā)表日期:1976年4月29日
7、一類納米材料的誕生
大約30年前,Nature報(bào)道了一條簡(jiǎn)單的化學(xué)定律,能夠合成過剩的多孔材料。其中一些材料后來催生出大量從生物醫(yī)藥到石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用。
題目:Ordered mesoporous molecular sieves synthesizedby a liquid-crystal template mechanism
作者:C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J.Roth, J. C. Vartuli & J. S. Beck
發(fā)表日期:1992年10月22日
8、細(xì)胞的“身份”可以編輯
細(xì)胞分化可以逆轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了如何確定細(xì)胞身份的理論,這為細(xì)胞再編輯的現(xiàn)代化方法和細(xì)胞再生療法的誕生奠定了基礎(chǔ)。
題目:Sexually Mature Individuals of Xenopuslaevis from the Transplantation of Single Somatic Nuclei
作者:J. B. GURDON, T. R. ELSDALE & M.FISCHBERG
發(fā)表日期:1958年7月5日
9、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)徹底改變生物學(xué)
上世紀(jì)50年代早期,遺傳物質(zhì)究竟是什么樣子還是個(gè)有爭(zhēng)議的問題。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)解決了這個(gè)爭(zhēng)議,并永遠(yuǎn)改變了生物學(xué)。
題目:Molecular Structure of Nucleic Acids: AStructure for Deoxyribose Nucleic Acid
作者:J. D. WATSON & F. H. C. CRICK
發(fā)表日期:1953年4月25日
10、開創(chuàng)系外行星探索新時(shí)代
1995年,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆質(zhì)量和木星差不多的系外行星,其公轉(zhuǎn)軌道距離母星比水星和太陽(yáng)還要近,這個(gè)發(fā)現(xiàn)徹底改變了我們對(duì)行星形成過程的認(rèn)識(shí),也開啟了系外行星探索的新時(shí)代。
題目:A Jupiter-mass companion to a solar-typestar
作者:Michel Mayor & Didier Queloz
發(fā)表日期: 1995年11月23日
最后,讓我們向偉大的科研工作者致敬!
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原文標(biāo)題:Nature150歲生日:盤點(diǎn)史上十大重磅論文,中國(guó)13篇文章登上封面!
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