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細菌通過多個趨化受體來感受周圍不同的化學小分子，主動游動，實現獲得更好的生長環境或者實現趨利避害。但不是強的正趨小分子都是很好的可利用營養物質—好聞的不一定有營養，同樣，也不是容易代謝的營養就是強的趨化因子—有營養的不一定好聞。細菌在自然界中往往面臨多種不同強弱的趨化小分子，多種不同可代謝程度的營養來源的復雜濃度梯度環境中，細菌群落是如何通過趨化行為抉擇它們的去向，實現最優化它們的環境適應性與生長速度？細菌在個體與群體的選擇上是否有不同？這一基于細菌的生物行為的研究也許對了解復雜的高等生物的群體行為也有所幫助。 北京大學物理學院歐陽頎院士領導的“生物物理”團隊的羅春雄研究組在基于微流體細菌趨化分析芯片的實驗研究中發現：在反向不同引誘物濃度梯度下，細菌首先趨向聚集于強引誘物而少營養的一端， 但當細胞密度超過一個閾值時，細菌群落部分“逃逸”強引誘物濃度場，游向趨化因子相對弱但可代謝物質富集的一端。這一現象被刻畫為細菌群體運動的“逃逸相變行為”。羅春雄研究組通過與美國IBM沃森研究中心的涂豫海教授（北大定量生物學中心資深訪問學者）合作，對此現象涉及的趨化受體間的協作行為進行了系統細致的理論分析和實驗論證，發現營養物質通過數量較少的Tap趨化受體進行了響應行為，而且在較大的一個趨化響應參數空間均會出現由細菌密度超過臨界密度而產生的逃逸條帶（“Escape Band”）行為，該行為可以使得細菌群落在復雜的趨化物濃度場中獲得更好的生長優勢。相關的定量實驗與理論研究以“The escape band in Escherichia coli chemotaxis in opposing attractant and nutrient gradients”為題于2019年1月23日在線發表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（PNAS）雜志上。細菌群體趨化運動的“逃逸相變行為” 文章第一作者為北京大學定量生物學中心博士研究生張玄麒,通訊作者為北京大學物理學院/定量生物學中心羅春雄教授及美國IBM沃森研究中心/定量生物學中心的涂豫海教授，參與人包括歐陽頎院士，前沿交叉學科研究院博士研究生司光偉，董一名，物理學院博士研究生陳凱悅。工作得到國家自然科學基金委、物理學院介觀物理重點實驗室、 北京大學定量生物學中心、北大-清華生命科學聯合中心的支持。 工作原文連接: https://www.pnas.org/content/early/2019/01/22/1808200116

以瀕危寄生中藥肉蓯蓉為切入點，建立規范化栽培技術并大規模 推廣，治理大片沙漠；開發系列產品并產業化，構建全產業鏈瀕危藥用植物開發新模式；帶動民族地區經濟發展和精準扶貧，取得巨大生 態、經濟和社會效益。

在國家海洋強國戰略中，“海空天”對海觀測和探測是必要手段。面向我國海洋強國戰略需求和十四五規劃中軍民領域技術挑戰，以及山東省地方經濟發展和產業升級重大需求，威海校區“海空天”對海觀測團隊開展了關鍵技術突破、觀測裝備研發、系統研制和應用服務，同時與涉海企業和科研院所合作，升級傳統行業，提升產業行業競爭力，服務新舊動能轉換。課題組十三五期間承擔了國家級、省部級項目30余項，包括國家自然科學基金、山東省自然科學基金在內基金的基礎研究類項目，國家、省市重點研發計劃等民口類項目，此外還承擔了軍委科技委、裝備發展部等國防類項目，形成了諸多科技成果。科研經費累計約1.5億元。獲批國家雙一流高校基礎設施建設——新一代海空天對海觀測技術綜合試驗平臺、工信部對海監測與信息處理重點實驗室、山東省海洋通信與智能無人觀測裝備工程技術中心、山東省海洋智能無人裝備工程技術協同創新中心等7個省部級科研平臺。課題組重點打造一個中心：海洋信息綜合獲取技術及裝備創新中心，建設兩個基地：數據獲取及處理平臺建設，標準化綜合試驗測試平臺建設；解決三大難題：海洋探測手段不完善、海洋探測裝備可靠性低、海洋技術復合型人才嚴重不足的難題；提供四個支撐：支撐“海空天”一體化空海協同探測技術體系、海洋裝備試驗測試標準化體系、山東省十強產業和新舊動能轉換、海洋強國和海防建設。 面向我國海洋強國戰略重大需求，軍民領域對海觀測技術挑戰，以及山東省地方經濟經濟發展和產業升級重大需求，針對我國海洋智能裝備企業研發投入大、產出慢、可靠性差、穩定度低，難以滿足應用需求的問題，威海校區“海空天”對海探測團隊開展智能裝備核心技術突破和共用技術研發，降低裝備研發成本。通過標準化試驗和測試保障可靠性和穩定度，形成了涵蓋綜合環境感知目標探測、智能觀測平臺技術（無人機、無人船、水下自主航行器和水下機器人）、跨域通信協同組網技術、觀測數據處理、服務與應用等為一體的“海空天”對海觀測技術體系。基于“海空天”一體化空海協同觀測技術體系，開展相關探測裝備研發，構建演示示范系統。取得典型研究成果如圖所示。 科研團隊規模60余人，目前烏克蘭外籍院士1人、教授/研究員3人，副教授10人，講師4人，基本科研崗和任務型工程師2人，研究生40余人。 研究成果將為組建山東省“高密度、多要素、全天候、智能化的海空天立體觀測網”，提升我省乃至國家的自主海洋裝備研發能力、海洋資源開發能力以及建立海洋裝備測試服務體系提供技術及裝備支撐。本項目所研究成果不僅能夠突破海洋傳感器低功耗設計、自主無人觀測平臺控制、異構網絡組網、海洋數據深度學習及處理等關鍵技術，進而實現海洋觀測裝備的立體化和智能化跨越式發展，而且對于樹立我國海洋觀測產品品牌的國際形象，提升國際影響力和市場競爭力，增強對全球性資源要素的控制能力具有重大戰略意義，在海工裝備、航空、航天、軍工等領域具有廣闊的技術應用產業化前景。 項目產品旨在通過關鍵技術的開發滿足我國在海洋國防安全、海洋地形觀測、海洋漁業養殖環境監測、勘探、打撈等以及災害預警方面的智能化裝備亟需，有著極其廣泛的應用市場，特別對于山東省半島藍色經濟帶和海上糧倉的需求，具有極大經濟價值和效益。預計未來3 年，年投資增幅超過百億元，保守估計平均年復合增長率將達到40%以上，行業前景良好，將提升我省海洋產業的可持續發展能力。同時，我國其他臨海省份也存在巨大海洋和漁業需求，同時為相關行業的競爭力起到不可估量的作用。項目研發將推動牽頭公司產品提檔升級，具有海空天立體化監測功能的智能海洋觀測裝備在未來將成為市場上極具競爭力的主流產品之一，市場容量極大，可達數千億元。

進入21世紀以來，手性氨基酸作為最重要的原料和中間體，市場規模也越來越大。本項目目前研發的手性氨基酸包含L-2-氨基丁酸、D-蘇氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。 創新點： 1）本項目采用一鍋化反應，以廉價的L-蘇氨酸為原料，經過工程菌催化合成2-氨基丁酸，反應時間10-12 h，原料的轉化率達到99%以上，2-氨基丁酸的產量達到100 g/L以上。 2）以消旋化蘇氨酸為原料，進行酶法拆分制備D-蘇氨酸。底物添加量達到2.5 M,反應10 h內達到完全拆分，D-蘇氨酸ee值為99%。 3）以天冬氨酸為原料，采用工程菌催化反應10-12 h，L-天冬氨酸轉化率達到了94.4 %，L-天冬酰胺產量可達120 g/L，生產強度達到12.4 g/(L•h)。 4）基于構建的基因工程菌，采用偶聯輔酶再生技術，轉化廉價底物合成L-叔亮氨酸，反應24 h，底物轉化率達95%，產量達到100 g/L以上水平。 5）其它手性氨基酸（L-色氨酸、D-氨基酸）發酵和生物合成正在陸續開展中。 6）多種高效酶制劑的工程菌株構建、發酵產酶以及多種中間體的制備。如蘇氨酸脫氨酶、亮氨酸脫氫酶、甲酸脫氫酶、ω-轉氨酶等，以及利用這些酶制備的多種醫藥中間體。

PET是典型的半結晶型高分子，兼具優異的熱穩定性和良好的機械性能，并且因其可降解成單體易于化學回收可作為綠色環保高分子材料，被廣泛應用于纖維、薄膜、包裝瓶等領域。同時PET是最便宜的工程塑料，具有巨大的市場潛力。研究表明，離聚物與PET的相容性較好，能夠有效分散于PET基體中；尤其是嵌段離聚物形成的微相區域不僅為高分子鏈結晶提供了界面而且還可以增大晶核尺寸，使晶核快速增大到臨界尺寸并突破能量位壘，從而促進晶體的生長。

自主研發了多機器人協作焊接系統，其中機器人控制器自主研發，采用EtherCAT總線通訊控制底層伺服，控制周期1ms。參與協作焊接的機器人均為國產6軸通用該機器人，多機器人系統的各項性能指標對照ABB MultiMove、KUKA RoboTeam功能，技術指標達到國外領先品牌同等技術水平。具體技術指標： ① 變位機（夾持）機器人支持6維力-力矩傳感器，實時補償估計偏差； ② 焊接機器人支持接觸找焊縫、激光焊縫跟蹤等多種焊接工藝； ③ 最多支持4臺機器人協作； ④ 可根據應用需求開發新場景控制程序。

項目立足于國家糧食高產穩產增收等重大戰略需求，持續進行馬鈴薯機械化產學研聯合攻關研發，發明了馬鈴薯全程機械化種植技術，提出了馬鈴薯高臺大壟機械化栽培技術和機械化種植合理密度、水肥耦合增產集成技術栽培模式；創制了具有自主知識產權的馬鈴薯機械化種植的氣吸播種、動力中耕除草培土防病蟲害、除馬鈴薯秧葉、收獲及分級處理5種全程機械化裝備；解決了馬鈴薯機械化作業效率低難度大等技術難題，顯著推動了馬鈴薯機械化裝備升級換代和行業科技的提升，實現了農機農藝農技相結合的馬鈴薯機械化糧食增產目標。項目主要發明點如下： （1）探明了智能動態供種和負壓吸種正壓吹種組合作用的氣吸式馬鈴薯播種新理論，創新了基于無液體潤滑的陶瓷鍍層凸凹錐體動態緊配密封的排種器氣室新結構；破解了排種器因取種區供種量不恒定而取種難和排種時前慣性力作用而引起的零速投種技術難題，創制了常規薯和微型薯兼用的氣吸式馬鈴薯精量排種器，集成創制出高速智能氣吸式馬鈴薯精量播種機。填補了我國無氣吸式馬鈴薯播種機田間應用的空白。 （2）項目首次基于分體刀輥獨立驅動仿壟形碎土培土除草技術，提出了馬鈴薯動力中耕機具防除病害理論，創建了刀輥雙螺旋導向輸送防堵和立刀仿壟形螺旋刀輥排列技術，發明了動力中耕除草培土防害驅動式馬鈴薯中耕培土機。 （3）提出了馬鈴薯莖葉粉碎還田刀具的雙刃口雙旋向空間曲線設計理論，創建了雙螺旋排列仿壟形清除莖葉新方法，發明了系列多功能正反轉作用刀具及刀輥，突破了馬鈴薯除莖葉難的技術瓶頸；創制了系列馬鈴薯雙螺旋交錯組合式刀輥總成，解決了馬鈴薯機械化除莖葉的難題。 （4）發明了馬鈴薯收獲機防堵技術，創制了切導土浮動圓盤減阻系統，解決了因馬鈴薯收獲機喂入量動態不恒定導致的堵塞壅土難題；發明了去硬雜物防阻自調技術，創制了自轉增隙自復位除石或硬雜物等減阻裝置，解決了馬鈴薯收獲過程中田間石塊等硬雜物產生的突變阻力或卡死升運分離部件的技術難題。 （5）基于馬鈴薯收獲升運分離技術，提出了升運鏈長度、頻率、振幅與土壤含水率等土壤特性相匹配的薯土分離規律，創制了馬鈴薯收獲機升運分離總成，解決了馬鈴薯收獲機因升運分離能力差而影響馬鈴薯收獲機收獲質量的問題；避免了因升運分離技術不佳導致馬鈴薯機械損傷的技術難題。 （6）項目提出了馬鈴薯四壟歸一壟的馬鈴薯收獲新方法，創建了具有橫向換向功能馬鈴薯橫向歸壟技術，創制了馬鈴薯收獲機專用的歸壟裝置，解決了馬鈴薯收獲過程中撿拾難效率低的難題。 （7）針對目前馬鈴薯分級機分級級數少、規格范圍不可調的技術難題，發明了無級調節技術，創制了馬鈴薯分級機無級調控機構，解決了馬鈴薯分級機級數規格不可調不可控的問題。 目前該成果在東北、西北、西南、中原等馬鈴薯主產區大面積應用推廣，滿足馬鈴薯栽培區北方一作區和中原二作區的馬鈴薯機械化種植。5種裝備經樣機試驗、性能測試生產考核技術已成熟，獲得自主知識產權30余件。本項目創制的系列馬鈴薯裝備，為馬鈴薯機械化種植提供可靠技術保障，為保證國家糧食安全做出了貢獻。

針對現階段木竹材防腐處理技術對環境污染大、長期效果不佳等問題，研發的新型防腐技術具有高效、低毒、高滲透性、低流失性的優點，可廣泛應用于木竹材防腐、防霉、防白蟻等領域，可滿足木竹材防腐、人造板、木質包裝等企業的相關需求,獲國家發明專利授權4項。 季銨鹽/硼酸鹽復合防腐處理工藝。針對硼酸鹽極易流失問題，開發了一種無機硼酸鹽與季銨鹽用兩步法處理木材的復合防腐處理工藝。硼的流失率可從接近100%降至10%。處理材的耐腐性明顯提高，對白蟻的毒性不強，具有環保特性。處理后物理力學特性及耐光老化性也得到提高。 有機微乳液型木竹材防腐防霉劑。以低毒、高效的有機殺菌劑為主要殺菌成分，用低揮發、高環保型有機溶劑替代高揮發性有機溶劑，制備微乳液型木竹材防腐防霉劑。可直接使用自來水進行稀釋，采用常規防腐劑處理方法處理各種針闊葉材與竹材，防腐處理過程與防腐處理材均安全環保無污染。

數字化仿真技術又稱數字化模擬技術，就是利用數字化技術組建虛擬系統模仿另一個真實系統的技術。在天氣預報、溫室效應評估分析、模擬核試驗、軍事訓練和武器制造、交通訓練與指揮、醫學虛擬現實手術培訓、醫學虛擬現實手術培訓、虛擬現實建筑物的展示、虛擬現實建筑物的展示、機電產品的虛擬制造與設計等領域得到應用。山東大學數字化仿真分析團隊為山東鋼鐵集團有限公司、兗礦集團有限公司、濟南二機床集團有限公司、山東玲瓏輪胎股份有限公司等企業進行過H型鋼軋制過程數字化仿真、皮帶運輸機滾筒優化設計、高速送料機器人軌跡優化、輪胎花紋網格自動化等實際應用。

自動化移液槍頭移裝系統，裝盒機構和用于輸送移液槍頭的傳送機構，裝盒機構包括取槍頭機構、用于槍頭盒平臺、電動推桿、用于搭載槍頭盒平臺并可帶動槍頭盒平臺沿兩個互為垂直的方向運動的水平工作臺；取槍頭機構包括槍頭獲取裝置，及控制機構；槍頭盒平臺的邊緣，遠離電動推桿的一端，設置有用于執行扣合盒蓋的扣蓋機構；扣蓋機構包括安裝于工作平臺上的扣蓋條，沿槍頭盒被推動的方向，扣蓋條向槍頭盒平臺的內側、上方傾斜。可完成取移液槍頭、放移液槍頭，以及移液槍頭裝盒結束后，自動扣合槍頭盒的盒蓋的移液槍頭裝盒全流程操作。整合裝盒過程中，不需人工干預，可提高移液槍頭的裝盒效率。