生态与进化
　　
利用遥感重新评估大熊猫的保护状况

　　中国科学院生态环境研究中心欧阳志云研究团队结合卫星遥感影像数据和地面调查，分析了过去近40年中国大熊猫栖息地的演变特征，研究论文发表于《自然—生态学与进化》。从2001年以来，随着自然保护区建设、中国天然林保护工程、退耕还林工程等生态保护与恢复工程的实施，大熊猫栖息地得到明显恢复，与2001年相比，大熊猫栖息地面积目前已增加，质量也在提高。然而，由于旅游开发和基础设施建设不断加强，再加上气候变化等因素的可能影响，大熊猫隔离种群局部灭绝的风险很大，为确保野生大熊猫的长期生存，仍需继续加强自然保护区网络建设和廊道建设，增强栖息地的连通性。
　　
微生物群落稳定性研究

　　中国科学院生态环境研究中心邓晔研究组、王爱杰研究组合作，在微生物群落的稳定性机制研究方面取得进展，为微生物多样性与生态系统功能关系的理解提供了新思路，研究论文发表于Molecular Ecology。在宏观特征上，生物反应器模型在pH扰动下，性能表现出了良好的弹性恢复能力。同时，多样性水平高的生物膜群落在功能上可较快恢复，说明其响应环境干扰时具有更好的恢复性。通过运用分子生态网络分析发现，在恢复时间较长的微生物生物膜群落中，地杆菌和甲烷短杆菌两个优势菌属之间的负相互作用明显增多，意味着关键功能类群的内部资源或空间竞争可能会对生物膜群落的恢复力产生显著影响。
　　
降雨滑坡水—力耦合机理及预警研究

　　中国科学院成都山地灾害与环境研究所杨宗佶研究组开展国际合作，在降雨滑坡水—力耦合机理及预警方面取得新进展，研究论文发表于Engineering Geology。通过野外现场实验、结合非饱和土水—力耦合理论分析，比较模拟和观测降雨入渗及滑坡失稳过程，证明了非饱和优先流入渗在滑坡堆积体渗流水文过程中的主导地位，为非饱和优先流入渗的渗流特性提供了现场实测证据。研究发现，降雨滑坡非饱和条件下，失稳破坏过程中优先流和基质流渗流双渗流场的耦合渗流特性。降雨滑坡准确预警报是世界性难题之一，降雨滑坡的水—力耦合过程和机理研究是开展准确预警报的基础和前提。
　　
页岩水敏感性研究

　　中国科学院武汉岩土力学研究所杨典森研究员及其合作者采用细观原位测试技术，开展了四川盆地页岩水敏感性研究，相关研究成果发表于Energy&Fuels。随着美国页岩气大规模商业开发，很多国家开始重视并积极部署页岩气开采研究和工业尝试。页岩具有致密孔隙结构，其初始渗透率极低，为了实现页岩气开采，目前，主要采用水平钻井和水力压裂这两项技术来增加页岩储层的人工裂隙，提高开采层的渗透率，从而提高页岩气开采产量。水平钻井和水力压裂都需要大量水，水的使用将产生一系列问题，由于页岩具有水敏感性，页岩与水膨胀，可能会导致钻井失稳、天然和人工裂隙闭合、岩层开采难度增加、页岩气产量降低等问题。

斜纹夜蛾精细基因图谱

　　西南大学程廷才副教授与国内外科学家合作，绘制出斜纹夜蛾精细基因图谱，相关论文发表于《自然—生态学与进化》。斜纹夜蛾又称东方夜蛾，是一种多食性和暴食性的农业害虫，危害近100科的300余种植物，主要分布于亚洲和大洋洲的热带和亚热带地区。近年来，斜纹夜蛾在我国长江流域和沿海地区暴发频率明显增加，给农业尤其是蔬菜生产造成严重损失。研究人员构建了一个20多个世代的斜纹夜蛾自交品系，采用单个体基因组样本和全基因组鸟枪法方法，对斜纹夜蛾基因组进行测序和组装，获得了包括31条染色体和4亿多个碱基在内的斜纹夜蛾全基因组精细图谱。
　　
华北平原小麦根际微生物分布

　　中国科学院南京土壤研究所褚海燕研究组组采集了大尺度下（80万平方公里）华北平原麦田根际土壤样品，利用高通量测序、生物信息分析等技术，研究小麦根际土壤微生物的空间分布及其驱动机制，研究成果分别发表于Environmental Microbiology、Soil Biology and Biochemistry。与垄间土壤微生物相比，根际微生物群落组成显著不同，根际细菌具有相对简单却更加高效的网络结构。由于根际筛选的作用，离根越近细菌多样性逐渐降低；由于菌根际效应，真菌在根际中仍保持较高的多样性。此外，当代环境因素对垄间土壤微生物分布起主要作用，而地理空间距离（历史进化因素）对根际微生物群落分布有更大贡献。
　　
全球森林养分分配规律

　　中国科学院武汉植物园张全发团队揭示了全球森林氮、磷、钾、钙、镁的分配规律，提出了“养分根冠比”这一生态参数并量化了主要气候区不同年龄森林的养分根冠比，发现了全球森林地上、地下养分分配的异速生长尺度律及影响森林养分分配的生物与非生物因素，研究论文发表于Global Change Biology。森林生态系统具有固碳释氧、调节气候、涵养水源、防控自然灾害、提供林产品、支撑生物多样性等功能。森林的生长发育及生态功能的发挥通常受到养分元素的制约。研究氮、磷、钾、钙、镁等必需元素在森林中的积累与分配对于森林动态模拟、森林经营管理等至关重要。在全球尺度上，生长在较冷区域的森林倾向于分配更多养分到根系。
　　
家鸡矮小化研究

　　中国科学院昆明动物研究所张亚平院士、彭?晟副研究员等开展家鸡矮小化研究，群体遗传结构分析揭示，元宝鸡、塞拉玛和大围山微型鸡有着独立的遗传组分；群体历史分析显示，元宝鸡和塞拉玛在选育过程中经历了强烈的瓶颈效应，研究论文发表于Molecular Biology and Evolution。人类的驯化和选育使得家鸡成为表型多样性最为丰富的动物之一。在体型大小方面，大型肉鸡或斗鸡（>5kg）和小型观赏鸡（约0.5kg）可达到10倍以上的悬殊差异。作为重要的经济性状，家鸡的体型一直受到育种工作者的长期关注。其中，家鸡的矮小化在蛋鸡和观赏鸡选育中至关重要。
　　
　　
高新技术
　　
单分子单光子发射及其源阵列展示

　　中科大单分子科学团队董振超研究组，通过发展与扫描隧道显微镜（STM）相结合的单光子检测技术和分子光电特性调控手段，清晰地展示了空间位置和形貌确定的单个分子在电激励下的单光子发射行为及其单光子源阵列，研究论文发表于《自然—通讯》。由于受到实验技术和荧光淬灭效应的制约，一直难以实现从空间位置和形貌确定的单个分子产生强而稳定的单分子电致发光信号。研究通过调控隧道结纳腔等离激元的宽频、局域与增强特性，拓展了测量极限，为在单分子水平上观测和调控分子的光电行为提供了方案；所有分子均表现出近乎全同的单光子发射特性，实现了高密度单光子源阵列的构造和展示。
　　
云计算技术研究进展

　　中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学影像室高欣研究组开展云计算技术在医学影像计算领域的研究，并应用于医学影像的数据处理，相关论文发表于Australasian Physical & Engineering Sciences in Medicine。云计算是基于互联网的计算方式，通过这种方式，用户可以按需来申请由供应商提供的各种软硬件资源，进行大规模计算。云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、按需服务、极其廉价等诸多优点，这使它成为科学计算的重要工具。在医学影像技术及其交叉学科领域，有许多问题需要借助高性能计算才能得到解决，如医学影像重建、放疗剂量评估、影像基因组学等。
　　
离子精确“装订”石墨烯膜可用于离子筛分和海水淡化

　　中国科学院上海应用物理研究所方海平团队与上海大学、南京工业大学和浙江农林大学学者合作，实现了用水合离子自身精确控制石墨烯膜的层间距，展示了其出色的离子筛分和海水淡化性能，并用理论计算、上海光源的X射线小角散射（BL16B1）和精细吸收谱（BL14W1）实验阐明了机理，研究论文发表于《自然》。研究制备的一系列水合离子控制的多孔陶瓷支撑的石墨烯复合膜，实现了不同离子间的精确筛分。经过钾离子溶液浸泡的石墨烯膜能阻止水合钾离子自身的进入，有效截留盐溶液中包括钾离子本身在内的所有离子，还能维持水分子通过，实现一边是离子溶液一边是纯水的水处理效果。
　　
太阳能电池研究

　　上海交通大学赵一新研究组研制的铯铅碘钙钛矿太阳能电池拥有目前溶液法制备的最高转化效率，研究论文发表于Science Advances。有机无机杂化钙钛矿材料成本低廉，光电转换效率优异，其中全无机的铯铅碘无机钙钛矿材料较高的热稳定和匹配的带隙使其成为叠层电池的理想选择。研究采用碘化铅与氢碘酸的配体PbI2.xHI来代替传统的PbI2使得其钙钛矿相转换温度降低，从而降低了操作温度窗口。通过创造性的引入乙二胺铅碘这一基于双胺阳离子二维钙钛矿组分构筑二维—三维混合钙钛矿，从而调整全无机铯铅碘钙钛矿的晶粒大小，稳定其钙钛矿晶相，并实现了良好的电子传输，最终成功获得11.8%转化效率的高效率全无机钙钛矿太阳能电池。
　　
相干时间超过10分钟的单量子比特储存

　　清华大学交叉信息研究院量子信息中心金奇奂研究组实现了拥有超过10分钟相干时间的单量子比特储存，这是目前为止单量子比特相干时间的世界纪录，将之前的世界纪录提高了10倍，相关论文发表于《自然—光子学》。离子阱技术是最接近实现大型量子计算机的技术之一。离子阱量子计算机架构由量子储存区域和量子操作区域组成，并通过移动离子来实现两个区域的连接，该成果为实现量子储存区域提供了研究基础。同时，由于离子光子纠缠过程具有不确定性，为了保证足够小的误差，需要很长相干时间的离子进行操作，该成果也为利用离子光子纠缠实现量子网络提供了研究基础。
　　
利用量子模拟识别拓扑序

　　复旦大学物理学系孔令欣团队、万义顿团队与中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰、彭新华团队共同合作，实现利用量子模拟识别二维系统中的Ｚ２拓扑序。这为研究量子物质和实现量子计算打下重要基础，研究论文发表于《自然—物理》。针对新的具有拓扑序物质态的研究成为凝聚态物理的最前沿，该领域的研究对新一代电子元件和超导体研发和在未来容错拓扑量子计算方面均有着应用前景。研究者利用量子模拟方法，设计并实验演示在不需要基态解析解的先验知识也能直接测量和重构出具有拓扑特征的Ｓ、Ｔ矩阵，并识别出拓扑相，获得其拓扑指纹。
　　
新型柔性智能驱动器

　　合肥工业大学胡颖研究员等与中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所合作研发一种新型柔性智能驱动器，相关论文发表于《先进功能材料》。柔性智能驱动器可将光、电、热、湿度等外部能量直接转化为器件本身的机械变形，而无需通过繁琐的能量转化装置，传统跳跃机器人需要通过弹簧、齿轮等一系列结构设计来积累、存储和快速释放能量从而实现跳跃运动，而通过柔性仿生智能驱动材料器件模拟“弹指”这一日常行为。通过形状设计将该驱动器的两端部分重合来模拟“弹指”中的拇指与中指的相互接触，从而构筑了光驱动跳跃“机器人”，其跳跃高度可达到自身高度的5倍以上，并伴随空中翻滚动作。
　　
完整藻胆体的冷冻电镜三维结构

　　清华大学生命科学学院隋森芳教授研究组解析了完整藻胆体的近原子分辨率的冷冻电镜三维结构，为揭示藻胆体的组装机制和光能传递途径奠定了重要基础，相关论文发表于《自然》。光合作用是地球上的生物赖以生存的基础。其中，存在于蓝藻和红藻中的藻胆体是迄今已知最大的捕光蛋白复合物，它位于膜表面，并与位于膜中的光合反应中心结合，能将吸收的太阳光以极高的效率传递给光合反应中心以进一步转化为有机物并释放氧气。该复合体理论分子量为16.8MDa，包含862个蛋白亚基。这项工作第一次解析出了所有连接蛋白在功能组装状态下的结构，包括4个核内连接蛋白、16个核杆连接蛋白、52个杆连接蛋白的结构。