本成果将全息技术与位置复用、偏振复用、共形超颖表面、非对称传输、结构色、相变材料、轨道角动量调控等超颖表面相关特性相结合，设计出了多种基于光学超颖表面的多维信息复用防伪标识，为提升光存储技术的存储密度和防伪加密性能提供了新的解决方案，具有极大的设计优势和应用前景。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 近年来，超颖表面作为一个新兴的研究领域发展迅速，其强大的波前调控能力和与生俱来的超薄、紧凑的性质非常适合应用于光学加密、防伪领域。为了推进超颖表面的实用化发展，增加其信息容量，项目组在超颖表面的多维信息复用领域做出许多努力。将全息技术与位置复用、偏振复用、共形超颖表面、非对称传输、结构色、相变材料、轨道角动量调控等超颖表面相关特性相结合，设计出了多种基于光学超颖表面的多维信息复用防伪标识，为提升光存储技术的存储密度和防伪加密性能提供了新的解决方案，具有极大的设计优势和应用前景。 基于光学超颖表面的多维信息复用防伪标识与加密技术信息容量大，能提供多层次的防伪特征；必须采用电子束刻蚀系统进行加工，设计制造难度高，极难仿制和伪造；面积小，外表精致，不影响产品或证件的外观；具有极高的唯一性，由于全息算法的特性，即使对应的全息再现像完全相同，也可以通过对比SEM图来从根源上避免伪造。该技术代表着未来光学加密、防伪技术的发展方向，可作为数据存储、模式识别、信息处理和光学加密的平台，有望在增强现实、智能手机等人机交互领域及防伪、信息加密等信息安全领域发挥关键作用。

复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件（CPSD）源于军工科研项目，是一款集成在全三维数字化环境下的集工艺设计与仿真于一体的软件系统，解决复合材料零件铺层工艺设计模式改进、精细化水平和设计效率提升的问题。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件（CPSD）源于军工科研项目，是一款集成在全三维数字化环境下的集工艺设计与仿真于一体的软件系统，解决复合材料零件铺层工艺设计模式改进、精细化水平和设计效率提升的问题。该软件集复合材料零件的模具型面生成、铺层工艺设计、仿真分析、工艺验证及可制造性评价等功能于一体，具有高效铺层设计、高精度仿真和全过程三维数字化、可视化、知识化、集成化的特点，为实现复合材料零件的数字化设计制造一体化提供有力支撑。航天、航空、汽车、能源等行业大量采用复合材料零件，需要专业的基于三维模型的复合材料快速设计与制造软件，实现从经验的手工设计到全三维数字化设计的转变，从而提升复材零件的智能制造水平。

α-细辛脑（ARE，α-Asarone, 2, 4, 5-三甲氧基-1-丙烯基苯），是一种临床上用于慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺炎、支气管哮喘等呼吸系统疾病以及癫痫治疗的药物，但其口服生物利用度低（2～6%）。为了提高疗效，临床上通常以静脉注射的方式给药。然而由于其水溶性差（0.16mg/mL，35℃），为达到适当的溶解度，市售α-细辛脑注射液中添加了较大量的吐温-80，带来的副作用是易引起过敏反应（反应率51.5%），并且由于其过敏反应迅速、危害大，故存在很大安全隐患。因此，通过药剂学的手段开发一种更安全的α-细辛脑注射液是非常必要的。本实验室分别采用了磷脂/胆盐混合胶束作为难溶性药物的载体或BASF公司在中国注册的Solutol HS 15替换吐温80作为增溶剂，来改善α-细辛脑的溶解性能，将其制备成注射液。 目前我们已经研究了细辛脑混合胶束(ARE-SPC-DC-MMs)的处方和制备工艺。由此制得的混合胶束呈类圆形，其细辛脑含量为 4.71 ± 0.16 mg/mL，比文献报道中细辛脑在水中的溶解度提高了约30倍，胶束粒径大小为24.74 ± 1.14 nm。 对研制的细辛脑混合胶束(ARE-SPC-DC-MMs)的体内行为和致敏性进行了研究：（1）以市售细辛脑注射液为对照(CA-AREs)，对ARE-SPC-DC-MMs的Wistar大鼠体内药动学和组织分布进行了研究，两者无明显差异。(2) 进行了豚鼠致敏性实验，比较和评价了ARE-SPC-DC-MMs和CA-AREs的致敏性。通过观察各组实验豚鼠症状，测定其血清中组胺释放水平，观察各组动物肺脏和气管的病理切片，来综合评价ARE-SPC-DC-MMs的安全性。表明①症状方面阳性组在豚鼠激发后表现出明显的过敏反应。豚鼠表现为步态不稳、痉挛等强阳性症状并且在5min内死亡。而对于给药CA-AREs组的豚鼠来说，有晕厥和步态不稳的症状，但是未发现死亡。ARE-SPC-DC-MMs与生理盐水组豚鼠未发现异常症状；②组胺水平方面，激发后阳性对照组与CA-AREs组中的血清组胺水平远高于阴性对照组和ARE-SPC-DC-MMs组(p<0.05)。ARE-SPC-DC-MMs组组胺释放比市售组CA-AREs降低了17%。而对于ARE-SPC-DC-MMs组和阴性对照组来说，两者并无显著性差异(p>0.05)；③其病理切片观察结果表明，激发后阳性组和市售CA-AREs组豚鼠肺部可见豚鼠肺泡大量融合，肺间质有炎症细胞浸润，气管黏膜上皮脱落。而对照组以及ARE-SPC-DC-MMs组的豚鼠肺泡均未见融合，间质并无炎症，气管黏膜上皮未见脱落。上述实验结果说明ARE-SPC-DC-MMs大大降低了致敏性。 综上，ARE-SPC-DC-MMs有望成为市售细辛脑注射液的优良替代品。

本项目通过大量的实验研究设计出以水或水/酒精为绿色提取溶剂，采用合适的提取温度，借助合理的物理强化技术组成提取农林废弃物提取植物色素工艺；利用树脂吸附、柱分离、超滤膜、高效逆流色谱等技术，并优选合适的流动相分离出植物色素中的染色有效组份，利用HPLC-MS、IR、SEM、TEM及NMR等现代分析技术研究有效组份的主成分及结构特点；根据天然色素组份的结构特征寻求生态应用方法，植物染料应用于天然纤维棉毛丝麻上的绿色染色技术，开发了附合生态要求的天然染料染色的纺织品；以提取过色素的板栗壳残渣为原料，开展

由本团队研制开发的便携式大范围三维场景全景重构与智能监控系统是用于移动机器人、环境监控、灾难救援等领域的三维环境感知、建模与监控的最新一代产品。本产品由自主研发的硬件设备和专用配套软件两部分构成。本产品还可与视觉传感器配合使用，并基于自主专利技术实现三维激光数据与视觉数据的像素级融合，从而基于RGB-D数据实现大范围三维场景的建模与重构。该成果属于自主创新成果，技术性能达到国际先进水平，填补了国内空白。本产品利用自主研发的高精度旋转云台，可实现360度全景激光测距数据实时采集与处理、多

一、项目分类 重大科学前沿创新 二、技术分析 梨是我国第三大水果，我国梨栽培总面积和总产量均居世界首位，在农业种植业中居重要地位。针对我国梨品种结构不合理，晚熟梨占比过大，果实品质无法满足消费需求，传统杂交育种效率低，培育优异性状聚合的新品种极其困难等突出问题，项目组在国家863计划等项目支持下，重点开展梨高效育种技术创新与优质早、中熟新品种选育，取得突破性成果。 1、创建梨种质资源库，挖掘优异种质，并作为育种材料。系统收集不同生态型梨属植物1600余份资源；创建分子与表型相结合的梨种质资源综合评价体系，并开展资源的规模化评价；创建梨DNA指纹图谱数据库，以及包含成熟期、果实品质、抗性等29个重要性状的表型数据库；构建包含180份特异种质的骨干亲本资源库。 2、揭示梨的分子遗传基础，创建梨高效分子辅助选择和远缘杂交育种技术体系，应用于育种实践。解决高杂合植物基因组组装的世界性难题，绘制了国际首个梨全基因组及遗传变异图谱；建立世界首个梨基因组数据库，系统挖掘调控梨成熟、色泽、石细胞及抗性等重要性状功能基因42个；构建最高密度梨遗传连锁图谱，精确定位11个品质性状32个QTL，发明果实色泽等性状的分子鉴定标记13个，并获得国家授权发明专利，创建了分子标记辅助选择高效育种技术体系；建立以花粉“速冻缓融”长期保存、促进杂种萌发成苗为核心的远缘杂交育种技术体系,并应用于育种实践。 3、育成了优质早熟、中熟及特色红梨新品种12个,优化了梨品种结构、提早了市场供应期。利用“骨干亲本+种间远缘杂交+分子标记辅助选择”高效育种技术，创制122份优异种质；育成早熟品种‘翠冠’、‘早白蜜’、‘宁早蜜’、‘宁酥蜜’和‘夏清’，提前了鲜果供应期。 4、创新梨提质增效栽培技术，实现了良种良法配套。创建梨“刻槽高接”品种更新技术，发明倒“个”形高光效新树形，解决了品种更新慢、传统树形不合理及果实品质差等问题；发明梨树液体授粉技术，授粉用工量节省90%，实现节本增效；研发梨优质高效生产技术，制定了《梨花粉制备与质量要求》、《梨施肥技术规程》等标准10项。 该项目已获得省部级科技成果一等奖4项、授权国家发明专利43件、实用新型专利6件；育成早熟、中熟及特色红梨新品种12个；制定标准10项；发表论文272篇，其中在Genome Research等期刊发表SCI论文78篇（被SCI论文引用694次）；出版《梨学》专著。

CRISPR FISHer，即实现了活细胞单拷贝基因成像的标记系统，是基于CRISPR技术而来。它具有追踪任何特定细胞固有或外源DNA序列的潜力，极大地拓宽了活细胞成像的应用范围，为生物学过程研究和生物医学诊断的进一步发展奠定了基础。

成果简介（1） 运用动力学中凯恩(KANE) 动力学方程结合牛顿一欧拉算法， 对含有闭链结构的机器人动力学进行了分析和研究， 导出了一种新的、 计算量少的基于 KANE 方程的机器人动力学算法， 该算法是一种通用算法， 很易于计算机实现， 不仅能处理开链结构的机器人动力学， 还可不经拆链就可方便地解决含有闭链结构的机器人动力学；（2） 利用分布参数法结合拉格朗日方程， 提出了一种机器人弹性动力学分析方法， 导出了含有弹性构件的机器人广义运动微分方程， 该广义运动方程具有通

成果简介造纸工艺中的高浓度废水成分复杂、 有机质极高， 难以达标处理， 导致部分中小型企业直接排放， 造成极大的环境污染问题。 所提出的复配混凝沉降+空气催化氧化+两级电催化氧化处理技术， 可以实现有机质的有效提质， 达成水资源和有机质的返生产循环消纳或是商品化高效利用目的。成熟程度和所需建设条件已完成实验室研发， 如下图所示； 在现有废水处理设备基础上加以改进即可。

一、项目分类 重大科学前沿创新、关键核心技术突破 二、成果简介 蔷薇科果树如苹果、梨、樱桃等主栽品种多表现为自花授粉不结实（自交不亲和性），需配罝授粉树和人工授粉来保证生产。针对我国一些果园存在授粉品种配置不当、人工授粉成本高造成生产成本高、坐果少、偏斜果多，损失巨大的问趣，通过持续攻关，取得如下创新性成果： 1、探究了苹果等蔷薇科果树自花（不）结实内在分子基础。系统揭示了苹果花柱S-RNase 在 ABCF 蛋白辅助下非特异性跨膜转运进入花粉管、突破硫堇蛋白 D1 介导的防御反应、引起微丝骨架解聚、tRNA 氨酰化受阻导致花粉管生长停止的机制；此外，明确花粉膜蛋白基因 HT1 变异导致苹果 ‘中苹1号’ 自花结实的分子机制；发现梨‘闫庄’中 S21-RNase 基因的一个碱基突变导致其蛋白氨基酸变异是造成自花结实的原因；解析了‘拉宾斯’樱桃中 S-RNase 被 SLFL 识别并泛素化降解的分子机制，为打破自交不亲和性，育成自花结实品种奠定理论基础，理论创新国际领先。 2、研发苹果等蔷薇科果树自花结实育种技术。全基因组关联性分析（GWAS）获得苹果‘寒富’ 自花结实性 SNP 高精度分子标记 1个，‘惠’ 自花结实性 SSR 分子标记 1个，建立了自花结实苹果分子快速预选育种体系；研发了花柱 S-RNase 快速提取技术、花粉管微丝标记技术及花粉管核蛋白提取技术，为自花结实分子育种提供了有力的技术支撑。 3、选育、推广苹果蔷薇科果树自花结实性品种。利用自花结实性综合评价技术挖掘白化结实苹果种质 4份、梨2份、樱桃1份；配置杂交组合，选育出自花结实优质苹果‘中苹1号’、‘岳冠’等，在北京、河北、辽宁等地示范推广10万余亩，经济效益每亩增加1000余元，有效推动当地果树产业轻简化生产进程，节本增效成效显著。