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科创中国

2022-03-15

科技创新与品牌 2022年2期
关键词:桑树火炬比特

2022年2月2日,一则#院士放弃专利让救命药一盒仅290元#冲上热搜词条。这位就是中国工程院院士、我国著名内科血液专家王振义,在国际上首创使用国产全反式维甲酸治疗急性早幼粒细胞白血病。他曾先后培养出三位院士,师徒接力攻克白血病,被称为“癌肿诱导分化第一人”。

王振义说:“病人没钱活不了,院里给我工资,已经够吃了。看到一个病人治好后就非常开心,这个就是医生的享受人生”。如今,已经98岁高龄的王振义还活跃在治疗一线。

1月25日,清华大学计算机系AMiner团队联合智谱AI、清华-中国工程科技知识中心知识智能联合研究中心共同发布“2022年人工智能全球最具影响力学者榜单——AI2000”,华人学者何恺明登顶榜首。

2022年度榜单基于2012-2021十年间AI领域46个顶级期刊会议收录的共计185241篇论文和258268位作者的学术数据,榜单涵盖了20个AI核心领域及1个新兴领域。何恺明任职于Meta,曾获2016CVPR最佳论文,此论文拥有接近9W的引用数(谷歌学术被引用量已超10万+)。

洪尧烨是美国北卡罗莱纳州立大学机械及航空航天工程专业的一名博士生。1月26日,他以第一作者的身份,在Nature Communications上发表了一项关于形状可编程材料的研究成果。在这项研究中,洪尧烨用2D材料制作了一个精巧的机械手,能完好无损地抓起那些易碎的小东西,还能够抓起超过自重1000倍的物品,例如抓起一枚生蛋黄,或捏起一根头发丝。为此,洪尧烨做了近1500次实验,让它抓住、移动、放下重达400克的东西。重复这个动作上千次后,机械手仍然完好无损,还能继续抓。

2月11日,最新一期《科学》杂志封面,刊登了美国弗吉尼亚理工大学机械工程系的助理教授李灵及其团队所发现的馒头海星的神奇结构。在扫描电子显微镜下,它的表面上密布着鳞次栉比的小方解石晶体。

馒头海星的骨骼由不计其数的、直径只有几毫米的“小骨”组成,这些小骨与软组织相连,使馒头海星能够灵活运动;与此同时,每个小骨又由细密紧致的微晶格构成,既灵活又坚固,还能阻止裂纹进一步扩展。李灵说:“海星的骨骼是由多孔碳酸钙材料组成的,这种材料的化学成分与粉笔一样,是非常易碎的。但我们看到的海星却既灵活又强韧。这是一种纯天然的、具有良好性能的多孔轻质陶瓷材料。”

近日,北京理工大学宇航学院教授张凯团队研制出的新型材料凝胶冰雪在中国科技馆“科技冬奥”主题展上亮相。展台不大,但吸引了不少路过的观众。

张凯带领的凝胶冰雪团队主要研究的是航天和水下大型装备的减震降噪问题。几年前,他们开始研究水凝胶,主攻方向是将它与声学结合,研发面向海洋装备和面向医学的先进声学材料。将水凝胶和冰雪结合,在世界范围内是首创。团队研发的新型水凝胶,能让病患体验更好,B超成像更清晰。张凯说:“水凝胶是一种很有潜力的材料,未来在很多领域都能大显身手。”

近日,网上爆火了一段贺岁视频。美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士、北京生命科学研究所所长王晓东带领他的学生“整点儿奇活”,最终制成贺岁大片《苦行僧》科研版和王晓东solo大作《晓东RAP》!

这是课题组第七次放送贺岁视频,融合了摇滚和RAP,并用黑色幽默的形式将时下的热梗融入科研,展现了科研“苦行僧”在梦想与现实,杂念和初心之间的“斗争”和“修行”。风趣的贺岁视频也打破了大家对以往硕博生的刻板印象,保持初心的科研生活其实是不枯燥的。

王晓东常说:“对娱乐的好奇心,也是好奇心的一部分,而科研呢,最最重要的,就是保持好奇心。”拍摄新年贺岁视频是王晓东课题组近几年的传统,再往前,还有课题组的2015《小苹果之狗血基情版》、2016《生科的意义》、2018年《CoinciScience》等。从最初的自娱自乐,到逐渐火出“圈”,不少网友直呼“这是被实验耽误的才华横溢的欢乐群体”,也让越来越多的学生开始追更“王晓东院士课题组的‘新年整活’”。

北京2022年冬奥会、冬残奥会期间,北京卫视里亮相的一个“冬奥手语播报数字人”,可以提供全流程智能化的手语生成服务,用手语根据语音自动播报冬奥会相关信息,使听障群体也能享受冬奥赛事盛况。该系统以超大规模预训练模型为核心技术,自主搭建多模态肢体动作、表情、手指同步采集系统,运用跨模态拟人生成算法、超高精度写实数字人等行业领先技术,实现冬奥期间赛事新闻的实时专业手语翻译播报。

为实现高精度、高自然度的人物形象和手语动作姿态,研发团队还自主搭建了多模态肢体动作、表情、手指同步采集系统。通过采集多模态动作捕捉数据,运用跨模态拟人生成算法对超写实数字人进行自然、流畅的驱动和渲染,实现对文本内容的手语播报。其中,通过肌肉绑定技术驱动实现面部采集,结合业内领先的语音识别及高清视频合成等技术,呈现给听障人群亲切自然的冬奥手语播报服务。

菰米首个染色体水平基因组组装完成

近日,中国农业科学院烟草研究所烟草功能成分与综合利用创新团队与中国水稻研究所、深圳农业基因组研究所等单位联合,完成首个中国菰染色体水平基因组组装,并通过共线性分析和转录组测序鉴定到中国菰落粒性相关基因。该研究为中国菰落粒性基因编辑提供了候选靶点,有助于加速中国菰落粒性的定向驯化改良。相关研究成果发表于《通讯—生物学》。

中国菰原产于中国,属于禾本科稻族菰属,主要分布于中国、韩国、日本和印度等国家。由于缺乏高质量基因組,中国菰的遗传学及其落粒性基因研究远远落后于水稻等重要禾本科作物。

研究团队运用第三代Nanopore、二代Illumina和高通量染色体捕获技术进行全基因组测序与组装,获得中国菰基因组全长547.38Mb,其中含有38852个基因以及52.89%的重复序列,重叠群(Contig N50)为4.78 Mb,基因组骨架(Scaffold N50)为32.79 Mb。545.36 Mb基因组序列被定位到17条染色体上,挂载率高达99.63%。

系统发育分析发现,中国菰与假稻和稻属植物亲缘关系更近,其分化时间约为19.7百万-31.0百万年前。研究还发现,中国菰和水稻基因组之间存在显著的共线性。该团队通过与水稻落粒性基因共线性分析鉴定出中国菰落粒性相关基因,并分析了这些基因在离层形成和降解过程中的表达特性。

科学家发现桑树有两套染色体基数

近日,中国科技期刊《园艺研究》发表了该实验室论文《川桑和白桑在进化过程中的染色体重构与数目的改变》,在世界上首次发现桑树有14条和7条两套染色体基数,并提出“桑树染色体断裂-融合循环”理论。这一研究成果为绘制桑树亲缘关系“家谱”奠定了基础,也将为桑树学科和产业发展提供更精准的指导。

以往的研究文献将桑树染色体基数定为14条,以此作为桑树基因组测序的单倍体,不过在研究中何宁佳团队却发现很多染色体数目不是14的倍数。2012年,团队发现有的桑树染色体基数是7条,并历时10年,搭建起分子细胞遗传学平台,解析桑树全基因组,反复确证判明:14条和7条都是组成桑树最小遗传单位的染色体基数,而且这两套染色体之间,不是简单的倍数关系,不能相互取代,他们是由于1条染色体断裂形成多染色体或者多条染色体头尾相连地融合造成的。

高效铜催化剂助力二氧化碳“变废为宝”

中国科学技术大学教授高敏锐课题组合成一系列暴露不同铜(100)和铜(111)晶面比例的铜催化剂,发现铜(100)/铜(111)的界面位点相比于单一的晶面展现了显著增强地催化碳-碳电化学耦联性能,对于利用二氧化碳制备多碳燃料具有重要意义。相关成果日前发表于《美国化学会志》。

研究人员利用电化学测试表明,与其他铜催化剂相比,这种新型铜催化剂在电流密度为每平方厘米100毫安至400毫安时,均能有利于催化二氧化碳到多碳产物的转化。多碳产物的选择性与铜(100)/铜(111)界面的长度呈现线性相关,证明该界面为催化碳-碳耦联的活性位点。原位拉曼和红外实验证明,在铜(100)/铜(111)界面处,能更好吸附中间体,展现更强的碳-碳耦联能力。理论计算进一步表明,铜(100)/铜(111)界面处电子结构被优化,促进了碳-碳耦联动力学。

奥运史上首次实现机器人水下火炬接力

2月2日,中国科学院沈阳自动化研究所发布消息,在北京冬奥公园举行的2022年冬奥火炬传递活动中,该所牵头研制的两台机器人实现奥运史上首次机器人水下火炬接力,彰显了奥运与科技的结合。

在火炬传递中,火炬手将奥运火炬传递给水陆两栖机器人,其手持燃烧火炬,沿冰壶赛道旋转滑入冰洞口;水下变结构机器人向其靠拢,两台机器人手持火炬在水下精准对接点火;水下变结构机器人手持点燃火炬从冰洞口出水,将奥运火炬传递给下一棒火炬手。科研团队集智攻关,突破了冰水跨介质高适应性运动控制、复杂流场扰动的水下动态对准、水下机械臂厘米级精准作业、跨介质可靠燃烧组织等关键技术,研发国际首支绿色清洁水空跨介质火炬,实现机器人水下高精度对接。

细点石斑鱼相关技术通过专家现场验收

近日,由中国水产科学研究院黄海水产研究所与海阳市黄海水产有限公司共同承担的“细点石斑鱼工厂化规模化苗种繁育及健康管理技术”相关研发工作通过了专家的现场验收。验收专家现场查看了细点石斑鱼苗种生产情况,查阅了生产记录,进行了随机抽样,确认了育苗池中存池的苗种数量、规格大小和健康程度。

项目组共驯化、保育细点石斑鱼亲鱼145尾,通过营养强化培育和促熟调控,共获得受精卵25kg。在2021年11月,分两批次共布池细点石斑鱼受精卵5Kg,孵化率约70%。截至验收当天,细点石斑鱼56日龄幼鱼存池约1.5万尾/池,其中大规格幼鱼1池,平均全长6.15cm,普通规格幼鱼9池,平均全长4.40cm;45日龄幼鱼存池约1.8万尾/池,共6池,平均全长3.59cm。两批苗种共计存池25.8万尾。育苗过程中采用项目组研制的抗神经坏死病毒(NNV)和抗菌复方中草药中试产品强化轮虫等生物饵料,并定期使用消毒剂“胍泰”(主要成分为聚六亚甲基胍)控制育苗水體细菌数量,有效控制了鱼苗疾病的发生和传播。

中外学者“超快操控”硅基自旋量子比特

中国科学技术大学郭光灿院士团队郭国平、李海欧近期与国内外学者合作,实现了硅基自旋量子比特的超快操控,其自旋翻转速率超过540兆赫,是目前国际上已报道的最高值。相关成果日前在线发表于《自然-通讯》。

硅基半导体自旋量子比特是量子计算研究的核心方向之一,其具有长量子退相干时间、高操控保真度等独特优势,并且可以很好地与现代半导体工艺技术兼容。高操控保真度要求量子比特在拥有较长量子退相干时间的同时具备更快的操控速率,而使用材料中天然存在的自旋轨道耦合可以更有效地操控自旋量子比特。

郭光灿团队2021年首次在硅基锗量子线空穴量子点中实现朗道g因子张量和自旋轨道耦合场方向的测量与调控。在此基础上,李海欧等人进一步优化器件性能,在耦合强度高度可调的双量子点中完成自旋量子比特的泡利自旋阻塞读取,观测到多能级的电偶极自旋共振谱。通过调节和选择共振谱中所展示的不同自旋翻转模式,实现了自旋翻转速率超过540兆赫的自旋量子比特超快操控。

研究人员通过建模分析,揭示了超快自旋量子比特操控速率的主要贡献来自于该体系的强自旋轨道耦合效应。研究结果表明,硅基锗空穴自旋量子比特是实现全电控量子比特操控与扩展的重要候选体系。

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