公示项目详细情况.doc-首都师范大学信息公开

项目一：高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖

项目名称：DNA条形码新理论、新方法及其应用

候选单位名单：首都师范大学,中国科学院动物研究所

候选人：张爱兵,朱朝东,武春生,赵伟忠

项目简介：

主要研究内容：

通过计算机大规模模拟、引入人工智能算法、模糊数学理论、典型实例研究等方法，较为系统地研究了DNA条码及DNA分子分类中样本量的确定、物种识别算法、分子标记的

选择等核心问题，提出了基于BP人工神经网络的物种鉴定新方法，提出了新的物种特异

的取样策略，提出了基于模糊成员关系的DNA分类新方法，提出将人工智能算法与生物信

息学相结合的条码新算法, 发现标准的COI条码在鳞翅目昆虫中的高度有效性。

发现点和科学价值：

发现人工智能算法在DNA分子分类中的重要作用，尤其是在DNA条码数据库不完备时

较同类方法具有较高的物种识别成功率；发现并指出通常认为的适用于所有物种的DNA

条形码样本量大小并不存在，同时提出物种特异的DNA条形码取样策略；发现并指出在只

基于DNA序列信息的情况下，DNA条码样本只以一定的隶属度隶属于一定的物种，这种新

的方法大大减少了DNA条码识别中的假阳性，从而提高DNA条码识别的准确性；随着非编

码（non-coding）条码标记的使用增多，条码标记的比对成为影响识别成功的重要因素，提出将人工智能算法与生物信息学相结合的条码新算法，从而避免了序列比对对条码识别

成功率的影响，大大提高了非编码条码标记的物种识别成功率；在鳞翅目昆虫近缘种中，测试了标准的COI条码和两个核基因条码（ITS1,ITS2）的物种识别成功率，发现标准的

COI条码在鳞翅目昆虫中的高度有效性。

项目二：高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖

项目名称：燕辽地区侏罗-白垩纪昆虫化石研究

候选单位名单：首都师范大学

候选人：任东,姚云志,王永杰,高太平,赵云云,顾俊杰,杨强,张维婷,刘玉双,岳艳丽

项目简介：

本成果属于生物学和地质学的交叉领域，自1994年起，任东开始对燕辽地区侏罗-白垩纪昆虫化石进行系统研究工作。经过近20年的工作，任东研究团队系统研究了燕辽地区昆虫化石区系形成及时空分布规律，发现了17个目的昆虫化石，建立新科21个，新属182个、新种362个，其中共有11个目的46个科级单元在世界上是最低层位，12个目的49个科级单元化石在我国是首次发现，蛉蟋科(Trigonidiidae)，蚁蛉科化石(Myrmeleontidae)等38个科级类群在世界上是首次发现，初步证实我国燕辽地区是中生代时期昆虫一个重要起源和演化中心。燕辽昆虫群也成为世界上化石昆虫种类最丰富、类群构成体系最完整的化石昆虫群，为恢复和重建燕辽地区中生代晚期的古环境，阐明昆虫化石组合序列、群落演替与地质环境变迁的内在联系提供重要的参考依据。在系统学的研究中，依据从历史发展角度重建昆虫系统演化的原则，率先开始将化石形态数据与现代昆虫的形态数据和分子数据结合起来构建昆虫的系统发育树，并在多个类群中取得了突破：首次将化石和现生类群相结合，同时利用形态数据以及分子数据对脉翅目昆虫系统发育关系进行重建，从历史发展角度探讨脉翅目昆虫的系统演化；在革翅目、广翅目和蝽次目等昆虫类群的系统发育研究中，均将化石和现生类群相结合，构建了符合地质历史发展过程的的系统演化树。在昆虫行为学和生态学方面，2012年3月《美国科学院院报》(PNAS)以封面标题文章的形式发表了任东研究团队的成果--侏罗纪螽斯翅的摩擦发出低频鸣声吸引雌性昆虫。首次利用一块保留有发音器官（音锉）的雄性螽斯标本创造性的复原了来自1.6亿年前的悦耳古鸣螽（Archaboilus musicus）的鸣叫声。它是目前为止最早的可以发出纯音的昆虫，同时也是目前最早的关于远古生物鸣声物理特征的重建，使人们可以穿越时空聆听来自侏罗纪森林夜空的悦耳鸣声。由于昆虫化石保存的不完整性，目前对早期昆虫发声的起源、以及发音类型的研究是空白领域。

该成果反应了多学科、多手段解决科学问题的重要性和创新性，在研究早期昆虫声学、行为学和生态学等方面取得了突破进展。这些成果不仅对昆虫的起源和系统演化具有重大意义，而且为解决昆虫与环境的协同演化及进化生物学和地学领域一些重要的理论问题提供了直接依据，改变了许多重大生物学和古生物学理论问题的固有认识。

项目三：高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖

项目名称：光学分数傅里叶变换及其在光学信息处理领域的应用

候选单位名单：首都师范大学,哈尔滨工业大学,中国科学院物理研究所

候选人：张岩,刘正君,朱邦和,刘树田,董碧珍

项目简介：

光学分数傅立叶变换及其在光学信息处理中的应用研究属于物理学科和光学工程学科的基础研究。

分数傅立叶变换在1993年引入到光学领域，引起众多研究者的关注。相对于傅立叶变换，分数傅立叶变换在信号和图像处理方面更具灵活性、效果更好，是光学领域中一个重要的前沿课题，具有重大的理论意义和广阔的应用前景。本项目组在分数傅立叶变换引入光学领域后仅一年，即1994年，就开始这方面的研究。在光学分数傅立叶变换方面做出了重大的推广和发展，开拓了分数傅立叶变换在光学信息领域中的应用。主要成果有：

光学分数傅立叶变换方面：提出了光学分数傅里叶变换实现级联的条件，根据这一条件，提出了一种新的实现分数傅立叶变换的光学系统结构，可以灵活地改变光学缩放尺度，实现级联操作，为分数傅立叶变换的光学实现做了不可或缺的工作，使得利用光学分数傅立叶变换进行信息处理成为可能；提出了广义的分数傅立叶变换，窗口分数变换,随机分数傅里叶变换等一系列分数变换形式，丰富并且完善了分数傅立叶变换的内容，其中广义的分数傅立叶变换和随机分数傅里叶变换被应用在相关识别和图像加密中，取得了较好的效果。

在光学信息处理中的应用：将分数傅立叶变换及广义分数傅立叶变换应用到光学图像加密，相关识别，相位恢复和光束整形以及实现光学Randon-Winger展示等，涉及面广，方法灵活，效果显著。我们提出了多种基于分数傅里叶变换的图像加密方法，特别是提出的基于光学干涉的图像加密方法，开拓了光学图像加密的途径，可以避免繁琐的迭代求解，可以利用解析方法直接将一副图像编码在两个相位分布中，得到了学术同行的认可和广泛使用。

项目四：高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖

项目名称：利用光学薄膜生物传感器芯片技术检测食品中的植物源性成分

候选单位名单：首都师范大学,北京农业职业学院,中国检验检疫科学研究院

候选人：白素兰,张耀川,陈颖,何奕騉

项目简介：

食品安全检测是保证消费者权益，维护社会稳定及国家形象的重要手段。对食品成分的检测可以避免不法经营者的掺伪造假行为，也可消除人们对是否食用转基因食品以及是否含有过敏原物质的担心，迫切需要建立快速、准确、简便、低成本、高效的食品检测技术。北京市教委分别立项开展了本项研究工作。

本项目的技术原理是采用薄膜生物传感器芯片（thin-film biosensor chips，也叫可视芯片）技术，它是一种能够用于生物芯片的超高灵敏度、反应信号可肉眼观察的检测技术。如果在其表面的特定探针部位发生了沉淀反应，芯片表面厚度就会发生变化，导致芯片表面可见光反射波长随之发生变化，从而显示出颜色的变化，这种颜色的变化可通过肉眼识别；芯片表面无沉淀反应的部位则颜色不变，这样就可肉眼识别检测结果。

利用该项技术建立了食用油、转基因农产品、食品过敏原的可视芯片检测系统，既具有基因芯片检测技术的高通量、高灵敏度、高准确性、检测速度快等特点，又实现了肉眼识别检测结果，可用于现场检测，大大降低了检测成本，方便检测部门及商场使用，也可以制作成适合于普通市民使用的检测试剂盒或便携式检测仪。

目前该技术已经成熟，适用范围包括国家进出口检验检疫部门、商场、生产厂家及普通市民。已经在部分检验检疫部门使用，取得了一定的经济效益。

项目五：高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖

项目名称：自然灾害监测与应急救助决策支持系统

候选单位名单：首都师范大学

候选人：宫辉力,胡卓玮,赵文吉,王志恒,段福洲,胡德勇,邓磊

项目简介：

该研究成果通过建立基于灾害应急救援业务的综合信息协同分析与天地一体化数据集成示范系统，实现灾情数据快速获取与处理服务，结合灾害综合信息集成显示系统，实现现场与后台两种环境下巨灾综合信息显示，同时，形成基于空间信息技术的空天地一体化监测与风险评估预警技术体系，获取不同空间尺度下的孕灾环境、致灾因子和承灾体信息，建立面向减灾业务的洪涝、干旱、滑坡、泥石流、雪灾等多灾种风险评估预警模型，构建了对自然灾害孕灾环境和承灾体要素监测与模拟的技术平台，形成了自然灾害监测与风险评估预警的业务流程，为我国自然灾害救助和辅助决策提供技术支撑。

主要研究内容：

1.以灾害应急通讯一体化保障技术应用示范和示范区灾害现场应急装备配置为保障，结

合多尺度基础地理信息整合与快速服务技术，集成了灾情数据分析与展示、灾区遥感数据快速获取与处理、灾情地理信息提取、遥感专题灾情快速制图等功能，实现多尺度基础地理信息快速处理、多源异构数据综合分析，为现场灾情采集信息远程管理、灾情信息挖掘提供技术支撑；2.形成了基于地理信息系统和遥感的自然灾害监测与风险评估预警的业务化方法和技术平台，在数据支持下进行风险评估，构建面向减灾业务的多灾种风险评估预警模型，根据风险评估结果进行灾情信息发布、风险等级制图，并提供救灾决策支持；3.基于多源遥感数据优化组合和协同分析，实现自然灾害孕灾环境和承灾体信息的快速获取，解决在复杂地形区域、多云雨地区遥感难以应用的难点问题；4.自主开发了业务化支撑软件"灾害风险评估与预警系统"、"灾害快速评估与制图系统"以及"巨灾综合信息集成显示系统"，结合灾害形成机理和区域分异规律，开展灾情预评估和灾害风险预警，制作灾害监测产品、灾情预评估与灾害风险预警等产品，并实现推广应用，满足灾害预警和监测的需求。

授权专利情况：

已获得软件著作权专利：1.灾害快速评估与制图软件（编号：2010SR065888）；2.巨灾综合信息集成显示系统（编号：2011SR040521）。

技术性能指标：在满足模型运行需求的基础上，常规模式下10小时内完成灾害风险评估预警产品，应急模式下3小时内完成灾害风险评估预警产品；洪涝、雪灾、滑坡等灾害的风险评估产品精度达到75%以上。

促进科技进步的作用：促进了地理信息系统、遥感等空间信息技术在减灾领域的深入应用。

推广应用及社会效益：形成的系统成果在民政部国家减灾中心长期持续运行，为减灾业务的顺利开展提供了有效的技术支撑；形成的技术体系在"5.12"汶川大地震灾情遥感监测与风险评估、巴基斯坦洪涝灾害遥感监测与风险评估、环境与灾害监测预报小卫星星座运行管理与减灾应用系统工程建设等国内和国际重大项目中发挥了重要作用。