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本教學(xué)團(tuán)隊依托河北省化學(xué)工程與工藝專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項目、河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項目，聚焦化工類創(chuàng)新人才培養(yǎng)，圍繞學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提升，形成了“強(qiáng)實(shí)踐、重創(chuàng)新、提素質(zhì)”的人才培養(yǎng)理念，構(gòu)建了“面向產(chǎn)業(yè)、突出實(shí)踐、強(qiáng)化創(chuàng)新、持續(xù)改進(jìn)”的化工類創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，有效解決了“人才培養(yǎng)課程體系創(chuàng)新不夠，難以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展新需求”、“教學(xué)模式較為單一，不能滿足學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的個性化學(xué)習(xí)需求”、“協(xié)同育人機(jī)制不完善，無法實(shí)現(xiàn)人才供給側(cè)與產(chǎn)業(yè)需求側(cè)的良性互動”等問題。

山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室陶緒堂教授團(tuán)隊通過自主設(shè)計的“微爆炸法”獲得了無氧化MXene-Ti3C2Tx量子點(diǎn)，首次提出可將此類二維結(jié)構(gòu)鈦基晶體材料用于腫瘤治療，并與劉宏教授團(tuán)隊合作發(fā)現(xiàn)其具有較強(qiáng)的類芬頓反應(yīng)特性，在抗腫瘤實(shí)驗中效果顯著，從而實(shí)現(xiàn)了更高效、更安全的納米催化治療方式。相關(guān)結(jié)果以“Nonoxidized MXene Quantum Dots Prepared by Microexplosion Method for Cancer Catalytic Therapy”為題，發(fā)表在材料類權(quán)威期刊Advanced Functional Materials（IF=15.621）上，陶緒堂教授和劉宏教授為通訊作者，晶體所博士研究生李雪松和劉鋒為共同第一作者，山東大學(xué)為獨(dú)立完成單位。 對于腫瘤治療，傳統(tǒng)的化學(xué)、物理療法都存在嚴(yán)重的副作用，限制了其在實(shí)際臨床治療中的應(yīng)用。最近，基于特殊的腫瘤微環(huán)境，利用腫瘤內(nèi)部催化反應(yīng)的納米催化治療成為前沿且備受關(guān)注。其中，研究最為廣泛的鐵基納米催化劑可特異性響應(yīng)腫瘤的弱酸性細(xì)胞微環(huán)境，釋放Fe2+并引發(fā)芬頓反應(yīng)，產(chǎn)生?OH自由基以觸發(fā)細(xì)胞凋亡，從而抑制腫瘤。然而，在弱酸性腫瘤環(huán)境中，F(xiàn)e2+催化的芬頓反應(yīng)速率較低，導(dǎo)致?OH自由基形成緩慢。此外，眾多抗腫瘤復(fù)合納米制劑的潛在毒性值得關(guān)注。因此，尋找更高催化活性和更安全的納米制劑是人們一直追求的目標(biāo)。晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室陶緒堂教授團(tuán)隊與劉宏教授團(tuán)隊合作發(fā)現(xiàn)所制備的鈦基無氧化MXene-Ti3C2Tx量子點(diǎn)具有較強(qiáng)的類芬頓反應(yīng)特性，其對正常細(xì)胞和組織器官均表現(xiàn)良好的生物相容性，并對宮頸癌和乳腺癌均有強(qiáng)烈的殺傷能力，體現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤效果。這種以鈦基類芬頓反應(yīng)為基礎(chǔ)的腫瘤治療方式潛力巨大，為實(shí)現(xiàn)腫瘤的高效、精準(zhǔn)治療提供了一條新的探索途徑。

凋亡囊泡可以維持體內(nèi)間充質(zhì)干細(xì)胞（Mesenchymal stem cell, MSC）及骨組織穩(wěn)態(tài)；并首次以骨質(zhì)疏松為例提出干細(xì)胞來源凋亡囊泡作為新的生物治療手段用于治療疾病。

南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所和地理與海洋科學(xué)學(xué)院張永光教授、居為民教授和陳鏡明院士團(tuán)隊在全球變化和陸地碳循環(huán)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。未來全球變暖的速率及陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球變暖的響應(yīng)是《Science》雜志列出的未來25年需要解決的125個重大科學(xué)問題之一。工業(yè)革命以來，人類活動造成大氣中二氧化碳（CO2）的濃度持續(xù)上升。CO2濃度的不斷增加，在通過溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖的同時，也提高了植被的光合作用速率（即CO2施肥效應(yīng)），增加陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣CO2的能力（即碳匯能力），從而減緩全球變暖的速率。研究表明，大氣CO2施肥效應(yīng)是造成近幾十年來全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯顯著增加的決定性因素，也是全球變綠的主要驅(qū)動因子之一。因此，在全球尺度定量化評估CO2施肥效應(yīng)，并分析其時空變化格局，有助于準(zhǔn)確評估全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力以及其變化趨勢、降低未來氣候變化預(yù)測的不確定性十分重要。 盡管基于控制實(shí)驗可以在葉片和冠層尺度對CO2施肥效應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了的研究，但控制實(shí)驗的數(shù)量、空間分布和物種代表性有限，全球尺度CO2施肥效應(yīng)的時空變化得定量評估尚不清楚。長時間序列遙感觀測為全球CO2施肥效應(yīng)研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，該研究首先基于系列衛(wèi)星傳感器的觀測數(shù)據(jù)，研制了1982-2015年全球新型植被指數(shù)（NIRv）數(shù)據(jù)，驗證其作為全球植被光合作用（總初級生產(chǎn)力，GPP）指示器的可行性；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了準(zhǔn)確評估全球CO2施肥效應(yīng)的檢測-歸因模型，揭示了近四十年全球CO2施肥效應(yīng)的時空變化特征，評價了結(jié)果的可能不確定性；最后，結(jié)合歐洲ICP Forests等機(jī)構(gòu)提供的歐洲地區(qū)葉片氮磷觀測和全球陸地水儲量等遙感數(shù)據(jù)，揭示了全球CO2施肥效應(yīng)時空變化的可能原因。 研究表明，全球CO2施肥效應(yīng)在近四十年呈現(xiàn)顯著的下降的趨勢；2001-2015年的全球CO2施肥效應(yīng)比1982-1996年顯著降低。全球超過70-80%的陸地植被區(qū)域CO2施肥效應(yīng)呈現(xiàn)下降的趨勢，歐洲、西伯利亞、南美洲和非洲大部以及澳大利亞西部地區(qū)尤為明顯；在少部分地區(qū)CO2施肥效應(yīng)存在著上升的趨勢，例如東南亞部分地區(qū)和澳大利亞東部地區(qū)。多個生態(tài)系統(tǒng)模型同樣能夠模擬出全球CO2施肥效應(yīng)的下降趨勢，但顯著低于基于遙感數(shù)據(jù)的結(jié)果。

本項目是新興的自動化系統(tǒng)與計算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域前沿重大問題的研究，屬人工智能、知識工程技術(shù)領(lǐng)域。早期專家系統(tǒng)中知識的自動獲取與知識匱乏成為其瓶頸問題，一直制約著專家系統(tǒng)的發(fā)展。本項目找到了解決這一瓶頸問題的有效途徑與方法，即用知識發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)知識的自動獲取與解決知識匱乏這一難題；有望將專家系統(tǒng)的發(fā)展推向新階段。 本項目提出了一種基于知識發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)的專家系統(tǒng)，簡記作ESKD，它采用了自主研發(fā)的知識發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了ESKD的全新總體架構(gòu):第一，把知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)視為認(rèn)知系統(tǒng)，研究其自身的內(nèi)在認(rèn)知機(jī)理(涵蓋4個機(jī)制),由機(jī)理的研究導(dǎo)致7個新模型與11種新技法；第二，以知識發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)作成專家系統(tǒng)新的知識自動獲取構(gòu)件,并形成了全新的動態(tài)知識庫系統(tǒng)；第三，其推理機(jī)中集成了多種不確定性推理形式與方法；第四，它以多個知識源、多種知識融合、多抽象級與多知識層次結(jié)構(gòu)為特征形成了具有豐富內(nèi)涵的專家系統(tǒng)總體構(gòu)架,提高了實(shí)用化功能，推動其向新一代專家系統(tǒng)的發(fā)展；第五，通過在鋁電解生產(chǎn)等領(lǐng)域中的應(yīng)用，解決了過去憑經(jīng)驗與簡單技法難于解決的控制過程與參數(shù)等優(yōu)化問題。 ESKD突顯其技術(shù)先進(jìn)與學(xué)科領(lǐng)域促進(jìn)作用的根源，就是作為其理論基礎(chǔ)的KDTICM(我們獨(dú)立提出的基于內(nèi)在認(rèn)知機(jī)理的知識發(fā)現(xiàn)理論)及其載體（軟件系統(tǒng)ICCKDSS）是原創(chuàng)性的與自主的。這一點(diǎn)由2項國際獲獎及其評價書、國際著名科學(xué)家與國內(nèi)5院士評價、8項國家發(fā)明專利(詳見附件)、教育部鑒定、國內(nèi)外著名刊物發(fā)表的論著等證實(shí)。

本項目是新興的自動化系統(tǒng)與計算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域前沿重大問題的研究，屬人工智能、知識工程技術(shù)領(lǐng)域。早期專家系統(tǒng)中知識的自動獲取與知識匱乏成為其瓶頸問題，一直制約著專家系統(tǒng)的發(fā)展。本項目找到了解決這一瓶頸問題的有效途徑與方法，即用知識發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)知識的自動獲取與解決知識匱乏這一難題；有望將專家系統(tǒng)的發(fā)展推向新階段。 本項目提出了一種基于知識發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)的專家系統(tǒng)，簡記作ESKD， ESKD是將KDTICM與傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)相融合的結(jié)果,它以原創(chuàng)性理論KDTICM為貫穿,以動態(tài)知識庫為主線,以全新的知識表示和獲取方法為依托,構(gòu)成了多層遞階的獨(dú)特結(jié)構(gòu),很好地解決了傳統(tǒng)專家系統(tǒng)中極為重要的“知識自動獲取”與“知識匱乏”的瓶頸問題;成為新一代專家系統(tǒng)的基本概型(新分支學(xué)科)。 它具有多知識源、多知識融合、多抽象級等特征的全新總體架構(gòu)、全新知識自動獲取構(gòu)件、全新動態(tài)知識庫系統(tǒng)、全新推理機(jī)。(見圖5)“科技時報”就“中國科學(xué)”發(fā)表的此文與產(chǎn)生的重要影響作了報道。ESKD促進(jìn)與影響著基于KDTICM的其它智能系統(tǒng)新構(gòu)造的形成。 ESKD全新的構(gòu)造要素:1)知識獲取源除書本知識、專家知識與經(jīng)驗、推理機(jī)制外,增加了數(shù)據(jù)庫與知識庫的知識源;并利用KDTICM自動獲取知識,拓展了知識自動獲取的新途徑。2)構(gòu)造了獨(dú)特的基礎(chǔ)知識庫--衍生知識庫--合成知識庫--綜合知識庫--擴(kuò)展知識庫的動態(tài)知識庫系統(tǒng)。3)集成了模糊、綜合歸納、定性、基于案例等多種推理形式和方法。4)采用我們獨(dú)立提出的基于語言場的知識表示方法,能夠深層次的綜合表達(dá)具有不確定性與定性描述特征的知識。5）結(jié)合了KDD*和KDK*的多項相關(guān)專利技術(shù)。 ESKD突顯其技術(shù)先進(jìn)與學(xué)科領(lǐng)域促進(jìn)作用的根源，就是作為其理論基礎(chǔ)的KDTICM(我們獨(dú)立提出的基于內(nèi)在認(rèn)知機(jī)理的知識發(fā)現(xiàn)理論)及其載體（軟件系統(tǒng)ICCKDSS）是原創(chuàng)性的與自主的。這一點(diǎn)由3項國際獲獎及其評價書、國際著名科學(xué)家與國內(nèi)5院士評價、10項國家發(fā)明專利(詳見附件)、教育部鑒定、國內(nèi)外著名刊物發(fā)表的論著等證實(shí)。