望□新基建如何實現代際飛躍　　重慶新基建穩步釋放新動能。這是在重慶高新區的國家質檢基地，參觀者在國家筆電質檢中心參觀（4月7日攝）　　◇新型基礎設施是支撐未來經濟社會發展，有系統性、質的“代際”飛躍特征的軟硬件設施網絡，可為實現“新發展理念”提供持久性公共服務支撐　　◇新基建發展的主要動力來自創新推動、數字賦能和需求拉動　　◇十大新型基礎設施，將為塑造“美好未來”提供基礎支撐。要以高質量發展為要求、以為未來國家發展奠基為目標，在現代化強國願景下，統籌、有序推進新型基礎設施建設未來藍圖的實現　　中國是基礎設施建設大國，但人均基礎設施存量僅相當于發達國家的20%～30%，發展前景廣闊。以數字技術為代表的新科技及其應用創新催生新一代基礎設施，

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開闢了基礎設施建設的新空間。從中長期趨勢看，科技革命、產業變革，城鎮化、創新、協調、綠色、開放、共享發展和數字化轉型是新基建持續發展的內在動力。　　未來30年，現代化強國建設的目標任務是明確的，在民生、新科技、新產業、區域發展、新能源、國家安全與治理等方面，還有大量的新基建投資需求。可以從使命、願景、動力與任務四個方面來描繪新基建的未來藍圖。　　新基建新使命　　隨著中國經濟從高速增長階段轉向高質量發展，原有基礎設施體系的不適應性問題更加凸顯，基于新時代新使命，基礎設施體系也必然要進行戰略性調整，

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這對新基建的支撐能力提出了更高的要求。　　為實現“新發展理念”提供系統支撐是新基建的核心使命。　　新型基礎設施是支撐未來經濟社會發展，有系統性、質的“代際”飛躍特征的軟硬件設施網絡。從這個意義上講，帶動傳統基礎設施體系轉型升級就是新型基礎設施建設（下稱“新基建”）的重要使命，新基建投資就是面向全局和長遠發展的基礎性、戰略性、先導性、引領性投資，必須確保科技體系更新穎，工程體系更健全，融合應用更便捷，有系統性、質的“代際”飛躍，才能為帶動傳統基礎設施體系轉型升級提供強大的“以新帶舊”的驅動力。　　現代化強國建設需要以現代化產業體系、現代化創新體系和現代化基礎設施體系為支撐，這也是新基建的直接使命。　　當前，科技革命、產業變革和數字化轉型正在加速催生基礎設施體系變革，同時也引發思想觀念的轉變，生產、生活、組織方式和制度的變革。新基建是近期穩就業、穩投資等“六穩”工作的重要抓手，是未來15年厚實產業基礎、孕育科技創新、暢通經濟循環、帶動新消費、促進數字化轉型的基石，更是要為未來30年長遠發展打下堅實基礎，創造發展新機遇、塑造發展新優勢。　　要牢牢把握現代化強國建設這一戰略基點，發揮我國人口眾多、市場廣闊的優勢，構建現代化基礎設施體系，提升基礎設施建設及其應用的標準化、數字化、智能化治理能力。　　新基建新願景　　從生產力、生產關系、物質流、能量流、信息流、制度和文明等不同視角看，人類社會正在從信息社會轉向知識社會、智能社會，社會形態正在發生系統性、質的“代際”飛躍，基礎設施體系也在發生相應的變化。以數字基建為代表的新基建，保障物質流、能量流、信息流的數字化、網絡化、智能化，將使人類社會、虛擬空間、自然空間、機器物理空間聯通互動、數字雙生，形成以人為中心的人機物三元融合社會。從這個角度看，新基建催生“未來已來”。　　中國科學院《創新2050：科技革命與中國的未來》系列戰略研究報告，描繪了2050年實現現代化的圖景，提出“以科技創新為支撐的八大經濟社會基礎和戰略體系”整體構想，加上支撐科技創新和制度創新的基礎體系，構成了十大新型基礎設施的未來藍圖，即以數字化科技創新和智能化數字基礎設施為雙核，以現代資源能源與交通物流、先進材料與智能綠色制造、現代農業和生物產業基礎設施為經濟基礎設施主體，以現代教育、文化與衛生健康基礎設施為社會基礎設施主體，以生態環境和空天海洋新型基礎設施為環境基礎設施主體，以國家總體安全和國家治理現代化基礎設施為保障。這十大新型基礎設施，將為塑造“美好未來”提供基礎支撐。　　支撐現代化強國的新型基礎設施，具體包括以下4種類型。　　狹義的新型基礎設施，即數字化科技創新與智能化數字基礎設施，現代能源、先進材料與智能綠色制造等基礎設施，屬于“新瓶新酒”類新基建。如5G、數據中心、人工智能、工業互聯網、光源、平方公裡陣列射電望遠鏡（SKA）、新能源汽車充電設施等。高性能國家數字孿生體和國家知識基礎設施，為經濟社會發展提供了巨大的開放共享基礎平台，保障物質流、能量流和信息流更加順暢、安全、高效流動，使供應鏈、產業鏈、創新鏈、價值鏈、人才鏈、資金鏈、政策鏈、信息鏈等功能更齊全、融通發展、安全可靠，減少資源錯配和浪費，提升資源整合利用效率，進而提高全社會創新力、生產力和競爭力，更好地滿足公眾的美好生活需要。　　廣義的新型基礎設施包括3種類型，一類是“新瓶舊酒”，即基礎設施數字化，如智慧物流、智慧交通、智慧港口、智慧農業、智慧醫療等基礎設施；一類是“舊瓶新酒”，即有系統性、質的“代際”飛躍特征的基礎設施升級，如空天海洋、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通等基礎設施更新、拓展；還有一類是“新制度”，圍繞國家新發展理念、新部署進行的基礎設施建設，即國家總體安全與治理現代化基礎設施，如安全與治理標準、制度等軟硬件設施。這些廣義的新基建賦予傳統基礎設施建設以新的內涵，能更好地支撐新時代的經濟社會發展。　　黨的十九屆四中全會將“數據”列為新生產要素。與土地、勞動力、資金等傳統要素供給的有限性不同，知識、技術、信息、數據等新生產要素的供給具有共享性、累積性和倍增性，需要協調好有效市場、有為政府和有序社會三種機制，以數字化為代表的新基建將帶動治理能力的提升，為構建現代化治理體系提供基礎支撐。　　新基建新動力　　未來社會，新基建發展的主要動力來自創新推動、數字賦能和需求拉動。要努力實現科學新發現、技術新發明、產業新方向、發展新理念從0到1、從無到有的跨越，從源頭創新突破，才能塑造更多依靠創新驅動、發揮先發優勢的引領性發展，才能面向未來，培植發展新動能、拓展發展新空間。　　組合創新和數字賦能是新基建的加速器。創新本質上是知識、技術、信息、數據等生產要素的新組合。基于“數字基建”，應大力培育數字經濟新業態，以數據流引領物資流、人才流、技術流、資金流，形成上下遊和跨行業融合的數字化生態。政府通過創新和產業政策引導，可支持有平台搭建基礎、有長遠生態需求、有創新帶動能力的企業和社會資本提前介入新基建，促進產業基礎高級化和產業鏈現代化。　　開放共享是新基建發展的內生動力。新舊基礎設施體系躍遷需要經歷長時間的新建、更新、改造、升級過程。“融合科學”“會聚技術”作為基于多學科知識交叉來解決重大經濟社會問題的新型科研範式，必然要求建設開放共享的數字化知識基礎設施。　　補短板、縮小區域及城鄉發展差距的傳統基建項目，是有效投資項目，需要基于新科技進行技術升級和數字化改造，

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提升廣義新基建的數字化、智能化水平，進而帶來巨大的經濟和社會效益。　　挖掘潛力、增加優勢的狹義新基建項目，則必須確保科技體系更新穎，工程體系更健全，融合應用更便捷，有系統性、質的“代際”飛躍，才能實現“以新帶舊”，為提升現代化基礎設施體系的新舊協調性和整體效能提供強大的驅動力。　　新基建新任務　　新基建未來藍圖是現代化強國願景的底層，是面向未來的戰略布局，應基于經濟社會發展的大邏輯、大格局、大趨勢，深化細化路線圖設計，系統布局新基建中長期規劃和“十四五”規劃，優化區域、行業布局，做好時、空、量、構、序統籌安排。　　首先，要在現代化強國建設的總體戰略框架下全面準確地理解“新基建”的內涵深意。社會上普遍關注到重點任務，但對總體任務重視不夠。中央提出要加快5G商用步伐，加強人工智能等新型基礎設施建設，同時也強調要加快教育、養老、醫療、文旅等服務業發展，加大制造業技術改造和設備更新，加快補齊農村基礎設施和公共服務設施建設短板，加強自然災害防治能力建設。這些領域都需要新基建的支撐。2019年3月，政府工作報告要求“加快5G商用步伐和IPv6規模部署，加強人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設和融合應用”，同時部署了相關基礎性、戰略性任務。這些任務都要統籌推進、協同發展。　　其次，要在現代化強國建設願景下細化新基建未來戰略布局，切實落地“統籌存量和增量、傳統和新型基礎設施發展”的要求。　　目前，新基建受到新一輪投資追捧，有近期穩增長、調結構、惠民生的內在需求，更應著眼長遠，“以整體優化、協同融合為導向，統籌存量和增量、傳統和新型基礎設施發展，打造集約高效、經濟適用、智能綠色、安全可靠的現代化基礎設施體系”。不宜僅僅局限于當前熱點領域，而忽視其他基礎性、戰略性領域，更不能脫離國情、盲目建設。要堅持實事求是、量力而行、以新帶舊的原則，將基礎設施投資逐步從傳統領域轉向新興領域，有序推進十大新型基礎設施建設，促進新舊基礎設施體系互聯互通、開放共享，加速整體轉型升級，支撐經濟社會數字化轉型和新舊動能轉換。　　第三，要在現代化強國建設願景下統籌、有序推進新基建未來藍圖的實現。目前，多地多部門都把5G、數據中心、城際軌道交通等新基建作為2020年投資重點項目並加大投資力度，這種“密集行動”布局新基建，亟需科學規劃、統籌協調，有序進行，切忌走大水漫灌、盲目刺激的老路。要以高質量發展為要求、以為未來國家發展奠基為目標，將資金投入到符合新發展理念的重要領域；要統籌協調好政府、地方、企業、社會各種資源，科學謀劃，從規劃政策、資金等多方面多維度予以引導和扶持，從政府、市場和社會三個方面協同推動新基建未來藍圖的實現。　　（潘教峰：中國科學院科技戰略咨詢研究院院長、研究員、博士生導師；萬勁波：中國科學院科技戰略咨詢研究院研究員）　　為了監測神經活動進而理解神經系統的功能機制，科學家們研發了不少高大上的“武器”。　　近日，《美國化學會志》期刊報道了一項新研究成果。研究人員開發了一種可用近紅外光激發的電壓熒光納米探針，並用它成功監測了斑馬魚和小鼠腦中神經元膜電位的動態變化。活體監測時，這種新“武器”表現不俗。　　設計電壓敏感探針一直是個技術難關　　群體神經元活動的在體監測是揭示神經系統功能機制的關鍵。目前，神經元鈣離子熒光成像是主要手段之一。然而，

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相比于神經脈衝信號，鈣離子熒光信號的動力學相對較慢，且很難推斷出與之對應的神經脈衝的頻率和數量。因此，神經科學界迫切期望能開發出對細胞膜電位變化敏感、有高信噪比的納米粒子或分子探針，從而實現高時空分辨率、大範圍神經元集群電活動的活體監測。　　現有的熒光電壓探針多用紫外光或可見光激發，由于這兩種光在活組織中易于吸收和散射，因此它們只能應用于大腦淺層。相比于可見光或紫外光，紅外光（750納米l000納米）在生物組織中穿透能力更強，穿透深度可達釐米量級，能夠應用于大腦深層，被稱為“生物組織的光學窗口”。“因此，如何研發高靈敏、可用近紅外光激發的電壓敏感探針已成為目前國際神經科學領域迫切希望攻克的技術難關之一。”中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心/神經科學研究所研究員杜久林對科技日報記者說。　　稀土元素摻雜的上轉換熒光納米顆粒（UCNPs）是一類近紅外光激發，紫外、可見光多重發射的反斯託克斯發光納米材料。所謂反斯託克斯，即指物質的發射光波長短于激發光波長的反常現象。由于上轉換熒光納米顆粒具有低背景熒光、多重發射的特性，已在生物成像與活體診療的應用中獲得廣泛關注。　　在這項研究中，研究人員設計和制備了一種基于上轉換熒光納米顆粒的電壓敏感探針。研究人員首先將上轉換熒光納米顆粒固定在細胞膜上，然後將六硝基二苯胺（DPA）嵌入細胞膜磷脂雙分子層。在細胞靜息狀態下，帶負電荷的六硝基二苯胺在細胞膜外側富集，上轉換熒光納米顆粒與六硝基二苯胺之間距離在10納米以內，形成發光共振能量轉移效應（FRET），上轉換熒光納米顆粒發光被六硝基二苯胺吸收，檢測到的光信號較弱。當細胞去極化後，六硝基二苯胺在電場作用下于細胞膜內側富集，上轉換熒光納米顆粒與六硝基二苯胺之間距離超過10納米，發光共振能量轉移效應消失，從而恢復了上轉換熒光納米顆粒的發光。　　探究活體組織中神經元活動有了新思路　　為驗證新研發的電壓納米探針在神經元電活動檢測中的優勢，研究人員應用該納米探針分別監測了斑馬魚前腦神經元的嗅覺反應和小鼠新皮層神經元膜電位振蕩隨麻醉深度的變化。　　神經元的電活動動態性強，以往開發的基于熒光蛋白的電壓探針信噪相對較低，大都需要多次疊加才能得到清晰的感覺反應。同時，此類探針易被熒光淬滅，因此可記錄時間窗口較短，

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限制了其實用性。　　“我們運用新開發的電壓納米探針，研究了斑馬魚前腦神經元對食物刺激的反應。在近紅外光激發下，單次施加食物刺激即可顯著增強神經元的熒光信號，並可在連續數次刺激下穩定記錄。更重要的是，得益于上轉換熒光納米顆粒較低的淬滅程度，活體記錄時間可長達30分鐘，為數據收集提供了充足的時間窗口。”杜久林向記者介紹。　　哺乳動物神經元膜電位的閾下振蕩，反映了動物個體的腦狀態及其變化。在深度睡眠和麻醉狀態下，腦狀態主要是慢波；在動物趨于清醒時，慢波減弱甚至消失，代之以高頻電活動。傳統的鈣離子成像反映的神經活動難以體現這種閾下膜電位振蕩，研究人員在小鼠初級體感皮層中注入電壓納米探針，並考察了戊巴比妥麻醉不同深度下的神經元閾下膜電位活動。在深度麻醉狀態下，

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納米探針發光存在低頻振蕩現象，

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提示此狀態下閾下膜電位以慢波為主。通過機械刺激小鼠尾巴提高其清醒水平後，納米探針發光的低頻振蕩減弱，高頻電活動相對增強，在10分鐘後恢復至原有水平。此現象說明納米探針的發光強度可真實反映腦電活動的相應變化。　　對此，杜久林表示，這項研究為設計可用近紅外光激發的電壓敏感探針提供了全新思路，為探究深層活體組織中群體神經元活動開闢了實時動態監測的新方法。（記者 陸成寬），