科技导报

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封面图片说明:光通信的历史

科技导报. 2016, 34(16): 0-0.

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人类很早就认识到用光可以传递信息，3000多年前中国就有了用光传递远距离信息的设施——烽火台。后来出现了用灯光问烁、旗语等传递信息的方法，这些都是用可见光进行的视觉通信，是非常原始的光通信方式，不能称得上是完全意义上的光通信。

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国家实验室应具备的主要特征

柴之芳

科技导报. 2016, 34(16): 1-1.

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当前，国际科学发展有4个特点：学科界线模糊、学科相互渗透、科学问题全球化、科学家国际化。由此，一批学科高度交叉、原创性强的研究机构应运而生。遗憾的是，中国迄今还没有一个真正开放、大型、国际化、多学科综合性研究基地。习近平总书记最近指出：“我国同发达国家的科技经济实力差距主要体现在创新能力上。提高创新能力，必须夯实自主创新的物质技术基础，加快建设以国家实验室为引领的创新基础平台。”这一指示完全符合当前科学发展潮流，也是中国创新战略的重大需求。

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大胆猜想,小心求证

鞠强

科技导报. 2016, 34(16): 7-7.

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历史已经无数次证明，如果墨守成规，科学就永远不可能进步。每一个科学上的重大突破，都是以惊人的猜想为序曲，比如魏格纳的板块漂移学说。但是，科学需要证据；如果没有证据，猜想永远只能是空中楼阁。得益于20世纪地质学研究提供的坚实证据，这样伟大的猜想才最终成为令人信服的理论。因此，对于科学研究来说，大胆猜想和小心求证都必不可少；对于以实验为基础的物理学来说更是如此。

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“大禹治水”存在的新证据或被推翻?

祝叶华

科技导报. 2016, 34(16): 9-9.

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大禹治水，三过家门不入的故事在中国妇孺皆知。但究竟有没有大禹此人，夏朝是否真实存在过，一直缺乏第一手历史资料。考古学家、历史学家和地质学家在多年的研究中，力求能寻找到更确凿的证据来证明大禹和夏朝并非是上古传说。

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大学科技园管理应强化创新

郁秋亚

科技导报. 2016, 34(16): 11-11.

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大学科技园是以拥有知识、人才和研发优势的大学为依托，通过提供场地、资金、政策等优惠条件，激励科技企业或高技术公司创建及发展，促进大学科技研发创新、科研成果转化、高新企业孵化、创业人才培养、产学研结合的科技产业园区。中国的大学科技园始于20世纪80年代，至2015年底，中国大学科技园达200多家，国家大学科技园达115家，已成为高新技术产业开发区的重要组成部分，也成为新兴产业的生长点。

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以北京为例谈中国城市规划中的交通问题

杨秀生

科技导报. 2016, 34(16): 12-12.

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北京是中国的首都，也被戏称为“首堵”。车辆多是一个原因，城市规划不合理是另外一个原因。中国很多大城市的交通也或多或少的存在着与北京相似的情况。现就我们的一些观察提供给大家参考。

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光通信器件的发展历史、现状与趋势

周天宏, 马卫东

科技导报. 2016, 34(16): 13-19. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.001

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从行业和技术的角度概述了光通信器件的发展现状，介绍了中国光通信器件的发展水平，分析了中国光通信器件与国际领先水平的差距。分析表明，光集成技术是未来光器件的主流发展方向，Ⅲ-Ⅴ族材料和硅基材料被业界普遍看作未来光集成技术的两大阵营，将改变光器件的设计和未来。

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大容量光传输系统发展现状

刘博, 李丽楠

科技导报. 2016, 34(16): 20-33. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.002

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综述了大容量光传输系统的发展现状及最新技术研究进展。理论和实验研究表明，由于光纤的非线性及放大器的带宽等限制，通信容量已经接近了单模光纤的传输极限。因此，光纤通信的发展需要克服单载波传输中高速电器件的限制瓶颈。本文总结了多载波技术的产生方案：用频分复用（OFDM）或奈奎斯特波分复用（Nyquist-WDM）技术提高频谱的利用率，增加信道容量实现P bit/s甚至更高传输速率。另一方面需要从研究光纤本身的角度出发，在考虑成本效益和能源效率的前提下充分利用光纤的空间维度。空分复用技术（多模、多芯）及角动量复用技术（OAM）将成为未来超越单模光纤的容量极限、大幅度提高光纤传输容量的研究重点。

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宽带接入网关键技术研究进展

张崇富, 陈晨, 张位, 邱昆, 袁伟程, 闫扬扬

科技导报. 2016, 34(16): 34-44. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.003

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宽带通信网包括高速光纤传输骨干网和宽带接入网（BAN），但两者发展极不平衡。尤其是BAN在保密性与私有性、成本与能耗、融合兼容性及速率与带宽等方面亟待突破。综述了BAN的研究进展，分析了BAN理论与技术的发展趋势及关键问题，探讨了增强BAN的保密性与私有性、降低BAN的成本及提升BAN的融合兼容性等问题。

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光载无线电核心技术研究进展

罗飚, 王任凡, 胡海, 李灯熬, 赵菊敏

科技导报. 2016, 34(16): 45-53. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.004

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光载无线电（RoF）技术融合了微波射频技术和光子技术，充分体现了光通信“高速”和无线通信“移动”的技术特色，可大幅降低无线网络的能耗，代表了未来光网络和无线网络的发展方向。本文从RoF技术的国内外研究与应用现状出发，在分析RoF涉及的关键技术基础上，探讨了目前RoF技术面临的挑战，展望了其未来的发展方向。

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模式分集复用通信技术研究进展

胡贵军, 闫李, 常玉鑫, 韩悦羽

科技导报. 2016, 34(16): 54-61. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.005

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模式分集复用技术是当前光纤通信领域的研究热点之一，该技术以少模光纤中相互正交的独立模式为信道，同时承载多路信号，可以成倍提升光纤通信系统的容量，近年来备受关注。从系统建模、信号均衡和实验进展等方面总结了模分复用通信领域近年来的主要研究成果，重点分析了模分复用系统输出信号的主要均衡方法及其复杂度；从系统结构的角度，总结了模分复用系统的主要类型及其主要实验结果；对模分复用技术的未来研究动向和发展前景进行了展望。

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基于少模光纤的模分复用光传输技术

付松年, 于大伟

科技导报. 2016, 34(16): 62-68. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.006

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基于少模光纤的模分复用技术可将现有单模光纤通信传输系统容量提高数倍乃至数十倍，被公认为能够突破传统单模光纤通信系统传输容量瓶颈的有效技术手段。本文综述了用于对光纤中模式进行复用和解复用的模分复用器、传输用少模光纤、长距离传输提供中继的少模光放大器等方面的研究进展，介绍了利用上述器件开展的模式复用光传输系统实验，展望了模分复用光传输的未来研究方向。

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时分波分复用无源光网络关键技术

胡卫生, 义理林, 何浩, 李正璇, 李军, 毕美华

科技导报. 2016, 34(16): 69-75. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.007

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下一代光接入网采用波长堆叠同时提升单波长速率的方式提升网络容量。分析了直接调制技术在下一代无源光网络第二阶段（NG-PON2）和下一代以太无源光网络（NG-EPON）中的应用前景，讨论了啁啾管理技术和功率预算提升方案，并进行了系统演示。探讨了全业务接入网共存的无源光网络中波长间串扰，提出通过编码降低拉曼串扰的影响。

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空间信息网中的FSO/RF通信技术

郭磊, 亓伟敬, 侯维刚, 赵鹏艳

科技导报. 2016, 34(16): 76-81. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.008

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空间信息网是以多种空间平台（如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层浮空器及有人或无人驾驶飞行器等）为载体，实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。由于其节点种类多，通信链路状态相对复杂。调研了空间信息网通信链路传输技术，分析了空间信息网中微波射频通信（RF）、自由空间光通信（FSO）和FSO/RF混合通信技术。分析表明，星-星链路适合FSO通信，但对于受天气影响严重或定位困难的其他类型链路，FSO/RF混合通信更具有优势。提出了空间信息网中基于大数据预测的FSO/RF自适应切换通信技术的开放思路。

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基于相机的可见光通信技术

张民, 罗鹏飞, 冯淑兰, ZHANG Philipp

科技导报. 2016, 34(16): 82-89. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.009

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可见光通信（VLC）有效结合了发光二极管（LED）的绿色照明和通信两大优点，是无线光通信的研究热点之一。基于相机VLC系统（简称OCC系统）在智能手机越来越普及的潮流下受到了广泛的关注和研究。OCC系统以照明LED为信号光源而以相机中图像传感器（IS）为信号接收器件，具有天然空间分集接收能力，因此具有广泛的应用前景。由于IS与传统光电二极管（PD）在可见光信号的接收与处理过程有明显不同，原有基于PD的VLC相关通信技术无法直接应用于基于IS的VLC系统。本文阐述了OCC系统的关键技术，并给出了相关应用场景。

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光背板互连技术研究进展

邓传鲁, 王廷云, 庞拂飞, 宋志强, 王建辉, 陈佳敏, 严新捷

科技导报. 2016, 34(16): 90-98. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.010

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光背板互连技术是近年来通信领域的研究热点，以高传输带宽、低损耗、低成本、无电磁干扰等优势具有广阔的应用前景。本文介绍互连光波导的结构模型及光背板的制备方法，综述近年来光背板相关的传输特性、耦合方式、应用系统研究等关键技术的重要进展，展望了对光背板互连技术的发展方向。

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超长距离高精度光纤双向时间传递

吴龟灵, 陈建平

科技导报. 2016, 34(16): 99-103. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.011

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采用双向时分复用同纤同波传输（BTDM-SFSW）方案进行了超长距离高精度双向时间传递实验，设计了改进的IRIG-B时间码和相应的低抖动、自对准时间编/解码器。在2000 km的光纤环路上，实现了稳定度优于89 ps/s和23 ps/10⁵ s时间传递。针对现有单纤双向光放大器受后向散射噪声影响，以及无法有效利用现有光网络资源的问题，结合BTDM-SFSW的特点，提出了一种单向放大单纤双向传输的方法；在6000 km的光纤环路上，实现了稳定度优于190 ps/s和61 ps/10⁵ s时间传递。计算的时间传递不确定度小于70 ps，并进行了实验验证。

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基于F-P滤波器和饱和吸收体的单纵模掺铥激光器

白燕, 延凤平, 孙景辉, 尹智

科技导报. 2016, 34(16): 104-107. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.012

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提出一种基于法布里-珀罗滤波器和饱和吸收体的单纵模掺铥光纤激光器。利用窄带法布里-珀罗滤波器和未泵浦掺铥光纤的饱和吸收体来实现激光的单纵模输出。在室温条件下，实现中心波长1941.6 nm、信噪比32 dB的稳定激光输出。通过100 min的连续观测，激光器的中心波长偏移小于0.04 nm，激光输出功率抖动小于1.5 dB，证明单纵模掺铥光纤激光器可以在一段时间内稳定工作。

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光纤通信中非线性香农极限的突破——光频梳应用及发展趋势

李建平, 李朝晖

科技导报. 2016, 34(16): 108-111. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.013

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受限于光纤克尔非线性效应对传输信号质量的影响，光纤通信系统的传输速率和容量难以突破非线性香农极限的限制。利用光频梳的相干特性结合数字信号处理技术突破了早期非线性香农极限的传输性能，有望开启光频梳在下一代光纤通信领域研究的新时代。本文介绍光频梳的定义及产生机制、光频梳在信息通信系统中的最新典型应用、基于光频梳和通信信号处理技术在其他物理科学领域中的交叉应用，探讨了光频梳技术的未来发展方向。

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光频梳技术在微波光子学中的应用

刘娅, 方宵, 白明, 郑铮

科技导报. 2016, 34(16): 112-115. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.014

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光频梳是一种具有若干等频率间隔和窄线宽的相干谱线的一种新型光源。本文介绍了国内外电光调制和非线性微腔等光频梳产生技术，并分析了其在微波光子信号生成、变换和接收等方面的应用及前景。

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近红外波段硅基石墨烯电光调制器研究进展

潘听, 吴佳旸, 徐真真, 邱辞源, 苏翼凯

科技导报. 2016, 34(16): 116-120. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.015

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近红外波段的电光调制器是未来光信号处理和计算系统中的关键功能元器件，硅基石墨烯电光调制器在结构尺寸、调制速率、调制带宽及大规模片上集成等方面具有诸多潜在优点而引起人们的广泛关注和重视。本文介绍了石墨烯的光电特性及光调制机理，结合石墨烯在近红外波段电光调制器中的研究及应用，综述了国内外近红外波段硅基石墨烯电光调制器的研究进展，重点叙述了条形波导结构、谐振结构、纳米梁结构的电光调制器的工作原理及各器件的特性，展望了硅基石墨烯电光调制器的研究方向。

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高速光通信中的全光数字信号处理技术

王智

科技导报. 2016, 34(16): 121-138. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.016

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2016年美国光纤通讯展览会及研讨会（OFC）报道了光传输速率105.1 Tbit/s、传输距离14350 km的实验方案，高速光传输技术日渐成熟丰富，全光交换成为全光网的关键。光交换网络节点对高速光信号进行处理，主要包括全光逻辑、波长变换、全光缓存、全光计算等核心全光信号处理技术。本文在课题组研究工作基础上，介绍现代高速光通信中全光数字信号处理技术。

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分数阶傅里叶变换及其在光通信中的应用

唐明, 杨爱英, 忻向军

科技导报. 2016, 34(16): 139-143. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.017

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分数阶傅里叶变换是传统傅里叶变换的一种扩展形式，它能够在介于时域和频域之间的分数域内分析和处理信号。由于分数阶傅里叶变换的一些独特的性质，已经被广泛应用于解微分方程、量子力学、图像处理和信号处理当中。本文介绍分数阶傅里叶变换，综述其在滤波器、神经网络、图像处理和无线通信等领域的应用；结合本课题组近年来的工作成果，重点介绍了其在光通信领域中的典型应用；展望了分数阶傅里叶变换在光通信中的发展趋势。

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基于硬件预均衡电路的高速可见光通信系统

迟楠, 周盈君, 赵嘉琦, 黄星星

科技导报. 2016, 34(16): 144-149. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.018

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可见光通信（VLC）是一种新型无线光通信技术，它将照明和通信结合起来，因此具有极其广阔的应用前景，成为近年来研究的热点。目前VLC发展的主要瓶颈在于，LED有限的调制带宽限制了VLC系统的传输速率。为解决这一问题，可见光通信系统中使用了硬件预均衡电路，设计并使用了单双级联桥T幅度均衡器，结合自适应比特功率加载正交频分复用（OFDM）技术，有效地提高了可见光通信系统的调制带宽和传输速率。

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基于FPGA的光OFDM系统中实时色散均衡研究

田凤, 李现鹏

科技导报. 2016, 34(16): 150-153. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.019

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提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的光正交频分复用（OFDM）系统的实时色散均衡方法，根据色散均衡的原理，搭建了OFDM-PON系统色散均衡的仿真平台。研究结果表明，基于FPGA的色散均衡模块可以有效地补偿色散损伤，在不同的传输距离范围内光信噪比（OSNR）性能提高了0.5～1 dB，同时能够满足信号处理系统的实时性需求。

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高速光纤通信测量技术的发展趋势

杨爱英, 陶然, 忻向军

科技导报. 2016, 34(16): 154-158. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2016.16.020

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光纤通信单信道速率持续向100 Gbit/s甚至更高发展，对测量仪器的带宽提出了更高的要求。由于电子瓶颈的限制，传统的电示波器极限带宽在70～90 GHz。目前能够测量100 Gbit/s光通信信号的电示波器技术难度和成本越来越高。为了突破电子瓶颈的限制，需要采用新的采样机理对超高速光通信信号或超宽带光信号进行测量。介绍了光域采样的基本原理和相应的光采样示波器及光采样示波器研发的进展。随着信道速率的不断提高，光纤链路的物理损伤对信号的影响越来越显著，如何监测光纤链路的物理损伤成为超高速光通信网需要解决的问题。基于对光物理层损伤的研究，提出了采用分数阶傅里叶变换测量光纤链路色散和非线性效应的方法，并对高速光纤通信链路的测量技术发展作了展望。

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建设信息科技领域高端智库——中国科协成立信息科技学会联合体

田恬

科技导报. 2016, 34(16): 159-159.

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为顺应当前学科融合交叉的新特点、新趋势，中国科学技术协会在深入调研并征求学会意见的基础上，借鉴国际科学理事会等国际组织的组织模式，提出根据国家科技发展战略的重大部署，在一些重点学科领域，由学科相近的学会自愿联合，组建非法人的学会联合体，依托学会联合体来举办高水平学术交流研讨活动，明确中国在相应学科领域科技前沿的战略方向和重大选题，提出重大决策建议，促进学科发展和原始创新，提升国际影响力和话语权，提高会员凝聚力和学术权威性。

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美国汉学家丁匙良眼中的“四大发明”

任增强

科技导报. 2016, 34(16): 160-160.

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提及古代中国“四大发明”，人们自然会联想到其提出者——英国著名汉学家、中国科技史家李约瑟。实际上，在李约瑟于20世纪40年代提出这一说法之前，一些外国学者已然将目光投诸中国古代科技史上的重要发明，如哲学家弗兰西斯·培根、传教士麦都思、思想家卡尔·马克思等均曾指出过古代中国火药、印刷术和指南针这三大发明，而英国传教士汉学家艾约瑟于20世纪初又添加上造纸术这一项发明^[1]，由此完整提出了“四大发明”。以上说法在学界基本已达成共识，但殊为遗憾的是，在“四大发明”的提出进程中有一位关键性人物长期以来一直被湮没于历史长河中，其便是美国传教士汉学家丁匙良。

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置身杏林的业界翘楚硕果累累的创新先锋

游苏宁

科技导报. 2016, 34(16): 161-162.

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笔者与李兆申教授可以称得上情同手足。初识李兆申，他憨厚的外表给我的印象似乎是一位性格简单粗犷的北方汉子，但真正走进他的情感空间，深感他是一位胸怀大爱的医学名家。经过30年的惺惺相惜，我越发觉得他拥有常人鲜见的无尽爱心。他不仅是一位誉满杏林的医者，更是一位不安现状并勇攀医学高峰的创新先锋。正如他的恩师许国铭所言：李兆申是个很有责任感，不安于现状，认准了目标就执著追求的人。

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带研究生面临的问题和解决尝试

马臻

科技导报. 2016, 34(16): 163-163.

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我在国外做博士后时，读了几本关于青年教师科研起步的英文著作，就以为自己掌握了“秘籍”。2009年回国任教至今，我陆续指导了十多名研究生，也了解了别的一些学生的情况，这才明白带研究生并非原本想象中那么简单。每当有新进校教师向我咨询，我都提醒说：带研究生很重要，切勿掉以轻心。

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“老王”的科幻长征

呼思乐

科技导报. 2016, 34(16): 164-164.

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《中国科幻的思想者——王晋康科幻创作研究文集》一书不仅是王晋康创作科幻作品20年的回顾，也是科幻发展在中国的一个缩影。因为，如果有一个人理解20年前在中国写科幻有多难，那这个人一定是王晋康；如果有一个人一直怀揣着历史感写出了科幻感，那这个人也一定是王晋康。在他创作的20年里，从中年的王工程师一直写成了“老王”，创作了无数的科幻精品。从较早创作的《生命之歌》《类人》一直写到了《蚁生》《逃出母宇宙》，他的科幻创作过程就像是一场科幻长征路。用微博贴出自己一时的科幻点子很容易，但是连续20年笔耕不辍很难；随意写写心灵鸡汤容易，提笔写出《与吾同在》难。这长年累月类似长征的创作，足显出“老王”对于科幻的热爱和执着。

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新闻时段:2016-08-01至2016-08-15

祝叶华

科技导报. 2016, 34(16): 5-6.

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2016-16科技界声音

祝叶华

科技导报. 2016, 34(16): 8-8.

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2016-16科学共同体要闻

李娜

科技导报. 2016, 34(16): 10-10.

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2016年, 第34卷, 第16期　刊出日期：2016-08-28

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