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  研究院承办，广州大学附属中学南沙实验学校（以下简称“广附南实”）协办的格致论道·湾区第26期在广附南实举办。本期讲坛邀请来自极化中子、海洋观测仪器、动物演化、废水资源化利用、猴面包树领域的科学家，为观众讲述他们在科学、技术领域推陈出新背后的故事。这是格致论道·湾区讲坛首次走进南沙学校。

  海洋中的浮游生物是一个极为庞大且多样化的群体，普查海洋浮游生物及其群落结构等很重要，中国科学院深圳先进技术研究院正高级工程师李剑平便是为“浮口”普查研制新技术和新工具的。

  2017年到2021年，李剑平团队研发设计了水下暗场成像仪（简称IPP），在深圳大亚湾进行了四次海试，累计得到了上百万张各类浮游生物的图像。但仅依靠人工筛选，工程量巨大且效率低下。于是，他们采取主动学习的策略，通过迭代优化的方式训练AI，由此构建起中国第一个海洋中大型浮游生物原位图像数据库。此外，他们还引入AI算法，使低分辨率的图像放大后依然清晰，把离焦模糊的图像复原成清晰图像，把浮游生物的灰度图像还原成接近人眼观察的颜色。

  李剑平团队通过“IPP+AI”双剑合璧的方法，不仅观测到深圳大亚湾海域一次著名的尖笔帽螺暴发事件，还记录到了一些网采难以捕获的浮游生物，如桡足类的鱼虱和怪水蚤，它们有的寄生在鱼类鳃部，导致宿主死亡；有的会啃咬幼年海参表皮，造成其溃疡死亡。这对监测渔业养殖圈里的害虫意义重大。

  “我们知道恐龙是远古生物，其实蚂蚁也是和它同时代的生物。然而恐龙（除鸟类外）早已灭绝，蚂蚁仍繁衍至今。”华大生命科学研究院数字化地球研究所执行所长李启业为观众介绍了看似弱小、实则强大的蚂蚁。

  蚂蚁为什么能分工明确、各司其职呢？李启业团队选取了常见的法老蚁展开了研究，他们发现蚁群复杂的社会行为是由大脑决定的，通过对法老蚁4种不同品级（工蚁、王子蚁、公主蚁、蚁后）的大脑做多元化的分析，发现它们的大脑虽然都拥有相同的细胞类型，但由于不同细胞类型的用量和互相间的配比不一样，导致4种品级的蚂蚁大脑差别很大。

  李启业说，王子蚁是敏捷型，它视力和负责求偶的神经元发达，这样更方便找到公主蚁；工蚁是智力型，学习和记忆的神经元发达，嗅觉灵敏，是干活能手；公主蚁综合能力较为均衡，毕竟是下一代蚁后，需要亲自照顾后代建立自己的王国；公主蚁发育成蚁后之后，多巴胺神经元变得更发达，对产卵活力的维持起着重要作用。

  尽管是同个物种，但为实现严格的社会分工，蚂蚁群内却发育出了差别如此大的成年个体，这也为除了人类外自然界中实现复杂社会性演化提供了另一种机制。在这种机制下，群体内部成员各司其职，不会产生矛盾和欺骗，简单化的大脑能耗更低，有利于种群繁衍。可以说它们在相拥各自的“不完整”，这便是蚂蚁存活亿年的生存之道。

  原子由原子核和带负电的电子构成，而原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。中子不带电、具有磁矩、穿透性强，且对样品具有非破坏性，这些性质使得中子成为研究物质结构和动力学的理想探针。此外，中子自带磁矩，可被极化，它就像一块极小的“磁铁”，一旦遇到磁场，就会有所反应。而极化后的中子通过研究复杂磁性和物体内部磁力线能够得到其磁信息，是研究复杂磁性、高温超导等材料强有力的手段。因此，中子极化装置应运而生。

  2018年，童欣从海外回国入职中国科学院高能物理研究所，并加入中国散裂中子源，组建了一支来自全世界著名国家实验室的极化中子国际团队。在童欣的带领下，他们完成了极化中子全链条设备及研发技术，并建成了中国散裂中子源首个极化中子实验装置，填补了国内相关领域的空白，摆脱了该领域长期以来对国外的依赖。此外，童欣还提到“一般的情况下，普通的磁探针是没办法进入到超导体内部的，而他们利用极化中子的高穿透性，测量了超导体表面的磁力线以及方向和大小，成功验证了超导体表面的迈斯纳效应”。

  极化中子是研究磁存储材料的重要手段，也是研究超导机理及现象的重要手段。因此极化中子应用是未来中国散裂中子源应用的重要领域之一。虽然极化中子目前还属于基础研究范畴，但其研究成果通过磁存储材料等已深刻影响了人类生活。

  “猴面包树果实成熟后的果肉质地很像面包，猴子和狒狒很喜欢吃，久而久之大家就叫它‘猴面包树’了。”中山大学生态学院副教授叶建飞介绍道。猴面包树主要分布在非洲大陆、马达加斯加岛和澳大利亚西北部。在雨季，猴面包树大大的肚子可以储存水源，旱季时是动物的水库和当地人的水缸；果肉可拿来冲泡果汁，喝起来酸甜可口；嫩的树叶是可食用的蔬菜；树皮入药，可用来医治疮疾。此外，树干掏空后还可用作储藏室、旅馆或监狱。可以说猴面包树全身都是宝，是当地人的重要生活来源，被亲切地称作“母亲树”。

  全世界一共有8种猴面包树，叶建飞从2016年开始从事猴面包树的野外考察，目前已见到过7种。他第一站去了肯尼亚，这里的猴面包树是和大象、狮子生活在一起的，“我们担心会受到野生动物的袭击，因此每次都会雇佣当地的民兵真枪实弹地来保护我们。”接着，叶建飞去到了分布有6种猴面包树的马达加斯加，他见到了形态各异的红皮猴面包树，与当地最古老的1600岁“老祖母”合影。接着，他在马达加斯加著名的猴面包树大道上，看到了树皮上长有祥云纹路的大猴面包树；也曾徒步6小时，找到了非常珍稀、果实非常大的大果猴面包树……

  “目前，大果猴面包树、大猴面包树以及灰岩猴面包树3种已濒临灭绝，一项研究表明到2085年，马达加斯加岛的4种猴面包树将会灭绝。”叶建飞说道。

  广东惠州博罗四角楼是广东最大的宝玉石加工贸易集散地，来自世界各地的1000多种宝玉石在此加工，加工出的珠链产品占全球80%的市场占有率。鼎盛时期，这里的小作坊宝玉石加工厂曾达5000家。然而宝玉石加工需经过切割、钻孔、抛光、染色等环节，不仅导致大量的资源浪费，还会产生大量的固废和废水，污染土地和河流，危害居民健康。

  2017年，广东省科学院资源利用与稀土开发研究所教授级高级工程师喻连香及团队赴博罗小金村调查，发现当地大部分宝玉石加工厂都是以小作坊经营为主，加工方式粗放，环保意识低，将未处理的废弃物直接排放，导致多次发生“血河”“蓝河”事件；污染背后还存在着小作坊产生的废弃物分散处理难、政府管控难等各种问题。

  如何才能解决这一系列的问题呢？喻连香带领科研团队深入一线调查取样，将固体废料按不一样分类，通过X射线衍射分析发现这些固废成分单一、杂质少，大部分成分是二氧化硅，有的含量达到99%以上，可使用价值高。喻连香首次将“城市矿山”理念引入到宝玉石加工行业，采用矿物加工等方法将边角料资源化利用。针对“牛奶水”废水污染问题，他们采用絮凝沉淀等方法，把废水从源头分类，然后集中处理，研发出了国内首个针对宝石加工行业产生的废水、固废资源化利用的技术成果。泥浆废水经处理后的“回用水”可全部再用于宝玉石加工，而分离出的“泥”可作为人造石英板材、陶瓷、土壤修复剂等。

  此外，为降低博罗小金村宝玉石生产成本和规范化管理，喻连香及其团队组织产业园方案论证会，通过产业园的模式将小作坊分散生产改为集中生产，规模处理废水固废。