华东师大最新科技成果速递
秋高气爽
华东师大科研团队近期自然科学研究工作进展如何？小编整理了今年7月-9月部分科研成果一起来看吧
1.一种自供能光遗传系统用于血糖稳态控制
近年来，通过挖掘和设计光敏蛋白，科学家们构建出一系列光遗传学工具，并用于肿瘤和代谢疾病的精准治疗。糖尿病的治疗和康复通常是一个终生的过程，严重影响患者生活质量。基于光遗传学的基因工程定制细胞疗法在调节血糖稳态方面提供了一种新方法。然而，便携式、可持续和长期稳定的光能供应依然是光遗传学应用中面临的重要挑战之一。
针对这一问题，华东师大叶海峰教授团队、中科院北京纳米能源与系统研究所李舟研究员团队和北京航空航天大学樊瑜波教授团队合作开发了一种自供能光遗传系统（SOS）应用于植入式血糖控制。
通过多学科技术交叉，该研究将纳米发电机技术和光遗传学相结合，为光遗传学治疗中持续能源供给提供了一种新的策略，将进一步推动光控智能细胞药物用于疾病治疗的临床转化研究。相关成果6月17日以A Self-Powered Optogenetic System for Implantable Blood Glucose Control为题发表在 Research 期刊上。
2.基于DNA分子调控电路研制的试管分子人工智能神经网络
华东师大化学与分子工程学院裴昊教授团队和朱通副教授在生物传感和人工智能交叉研究领域取得新进展。研究团队构建了迄今规模最大、功能最复杂的人工生化电路。团队基于一种新的分子电路设计系统——DNA分子调控电路，研制出了一种试管分子人工智能神经网络，能够直接处理复杂的生物分子信息。该具有稀疏拓扑连接性的超大规模的试管分子DNA人工神经网络，具备对32类分子图谱信息分类能力。相关成果以 Molecular convolutional neural networks with DNA regulatory circuits 为题，于2022年7月4日在《自然﹒机器智能》(Nature Machine Intelligence)上发表。
这种DNA计算机能够使科学测量（感知信息）与化学反应同步，相较于传统硅基计算机仅能处理符号信息，它可以对生命活动中的分子特征信息进行直接检测与感知，在下一代智能生物检测及载药方面有潜在的应用。该项工作得到上海交通大学樊春海院士的悉心指导和国家自然科学基金的支持（21722502, 22074041, 21991134 ,T2188102）。
3.华东师大科学家受邀在29届国际数学家大会上做特邀报告、获18届霍英东青年科学奖一等奖
7月6日-14日，素有“数学界奥运会”之称的第29届国际数学家大会（ICM）在线上召开。世界各地的数学家云端参与这一数学学科最为重要的国际盛会，受邀报告人都是近年来在各自领域做出最出色研究成果的数学家。
数学科学学院刘钢教授因其在单值化猜想、Kähler流形的Gromov-Hausdorff极限、非负Ricci曲率非紧三维流形的分类上作出的卓越贡献，于7月12日做45分钟特邀报告，报告题目为Kähler manifolds with curvature bounded below。
7月21日，霍英东教育基金会第18届高等院校青年科学奖及教育教学奖颁奖活动在北京和香港连线举行。刘钢教授荣膺霍英东青年科学奖一等奖（全国仅5位）。
刘钢教授的研究方向为复几何与几何分析。他通过研究Kähler流形的收敛极限，对丘成桐单值化猜想做出了重要推动；推广了田刚的部分C0估计；对Kähler流形极限复解析性作出了重要贡献；从拓扑上完全分类了具有非负Ricci曲率非紧三维流形，因而肯定了Schoen和丘成桐的一个猜想。
4.提出生物体型大小调控生态系统多功能性的新理论框架
7月7日，华东师大阎恩荣教授团队联合阿姆斯特丹自由大学Hans Cornelissen 教授在Trends in Ecology & Evolution 发表了综述论文，提出“生物的体型大小通过介导功能性状变异而调控生态系统的多功能性”的创新性理论框架，并提供了融合生物体型大小与功能性状评估生态系统多功能性的操作步骤。Trends in Ecology & Evolution 作为 Cell 旗下的权威综述系列期刊，在生态学领域影响力排名第一（2021年最新影响因子20.59）。
该研究以植物为例，首先论述了植物体型和器官大小的变化在介导生态系统多功能性方面的重要作用。然后，以植物地上器官为例，建立了植物资源经济性状（plant resource economic traits）和形态大小性状（shape and size traits）在不同大小器官间的“垂直”变化以及在物种和个体间的“水平”变化如何共同调节生态系统多功能性的理论框架。同时，文章论述了植物地上器官大小多样性的理论框架推广到地下根系，以及其他生物如草本植物和动物与生态系统多功能性关系的潜在可能性。
近年来，阎恩荣教授团队深耕植物功能性状多样性与生态系统功能关系研究领域，从植物群落构建和动植物互作等方面系统揭示了植物功能性状在调控物种共存、生态系统生产力形成和物质周转等生态过程中的作用，系列成果在生态学专业顶级期刊发表，并获得国家自然科学基金重点项目资助（32030068）。
5.首次发现位于奇古菌门中的一类含电子传递链的新型甲烷古菌
华东师大河口海岸学国家重点实验室碳氮循环与微生物生理生态研究团队联合校内地理科学学院以及澳大利亚昆士兰理工大学、加拿大哥伦比亚大学、德国地球科学研究中心（GFZ）、美国德克萨斯大学奥斯汀分校等单位，融合多学科研究技术，在我国红树林湿地与印度尼西亚火山湖中首次发现一类位于奇古菌门下含有电子传递链的甲烷古菌（Methylarchaeales），且代谢重构分析发现Methylarchaeales微生物拥有利用与膜结合的电子传递链将甲基化合物还原为甲烷的代谢潜力。同时，研究团队基于标志基因追踪了全球300多个宏基因组数据，发现Methylarchaeales微生物在全球缺氧沉积环境中广泛分布，暗示了Methylarchaeales微生物对甲烷产生贡献的全球重要性。
基于系统发育和分子演化模型，研究团队分析了目前所有甲烷代谢菌甲基辅酶M还原酶和古菌的b型细胞色素进化历史，发现具有b型细胞色素电子传递链的甲烷古菌可能在Thermoproteota门或者Halobacteriota门的共同祖先中已经出现，大约发生在35-40亿前的太古宙早期。太古宙时期的海洋是厌氧的，包含着丰富的来自火山喷发产生的二价铁离子，为甲烷古菌合成亚铁血红素（细胞色素的辅基）提供充足的基质养分，同时火山喷发产生的二氧化碳、氢气和有机物也为甲烷古菌的生长提供了充足的碳源和能源。本研究扩大了生源性甲烷产生菌中的种类，对于辨析大气甲烷的源以及评估全球甲烷通量有着重要的科学意义，也为认识地球生命进化和地球环境演化提供了宝贵的基因组资料。
相关工作于7月9日以Expanding the phylogenetic distribution of cytochrome b-containing methanogenic archaea sheds light on the evolution of methanogenesis为题在线发表在 Nature 旗下学术刊物 The ISME Journal (2022, https://www.nature.com/articles/s41396-022-01281-0)。华东师大河口海岸学国家重点实验室为该研究成果第一单位，博士生欧亚飞为第一作者，董宏坡研究员和侯立军研究员为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金和科技部重点研发计划项目的资助。
6.南极雪冰硝酸盐揭示如何研究过去平流层臭氧变化
过去几十年南极上空出现的臭氧层空洞引起了世界各国极大关注，成为20世纪世界“十大环境问题”之一。历史上臭氧层是如何变化的，臭氧层空洞是否发生过？寻找合适的代用指标是回答这些问题的关键。
华东师大地理科学学院史贵涛研究团队近期通过在南极昆仑站采集的浅雪芯，对硝酸盐含量及其同位素组成（δ15N，δ18和Δ17O）分析发现，1960s-2000年期间硝酸盐含量呈显著下降趋势，结合同位素变化趋势分析这一趋势是紫外光解增强驱动的；即这一时期臭氧层空洞持续增强，臭氧浓度从1960s的300-350DU降低为2000年前后的200-250DU，从而导致到达近地表的紫外辐射显著增强，引起了硝酸盐光解逸失增多。这一结果为研究平流层臭氧的演变规律及变化机理提供了新思路。
相关研究成果7月18日以Snow nitrate isotopes in central Antarctica record the prolonged period of stratospheric ozone depletion from ∼1960 to 2000为题发表在美国地球物理学会（AGU）期刊 Geophysical Research Letters 上。
7.发现经典概念之外的药物调控机制
在生物医药研究领域，常用正构和变构两个经典概念来阐述药物调控靶标的分子机制。基于正构机制产生了很多经典药物，近年来变构调控机制研究也取得重要进展，有力推动新药发现。华东师大生命科学学院阳怀宇教授团队则发现了一种靶向离子通道调控的非经典概念的激动机制，为药物开发提供了正构和变构之外的新方向。
已知靶向离子通道的药物激动机制均是“药物影响蛋白质，蛋白质再影响离子”变构调控机制，药物与离子通道结合后，变构地影响门控区，门控区构象变化后再影响离子的通透。阳怀宇教授团队研究发现一种新机制，小分子不通过变构影响蛋白质构象来间接干预离子通透，而是直接与钾离子作用，降低钾离子通过跨膜孔道中心空腔时的能垒，该机制被称作“ligand-to-ion”机制。研究结果显示含有不同门控结构的两种钾离子通道可共享该机制，支持了机制的普适性。与新机制一致，该工作中所发现的新型电压门控钾通道激动剂只增加通道电流，不影响电压敏感性，而目前已报道的变构机制的激动剂均影响电压敏感性，这些结果表明新调控机制可以产生新药理功能。
该研究成果以General pharmacological activation mechanism of K+ channels bypassing channel gates为题，于2022年7月25日在 Journal of Medicinal Chemistry 杂志在线发表。研究生刘诗洁、郭佩佩和王昆为论文共同第一作者，阳怀宇教授为通讯作者。中科苏州药物研究院和苏州阿尔脉生物科技有限公司参与该研究工作。
8. 气候变化会导致全球泥炭地扩张和收缩
华东师大苔藓植物研究团队基于长期泥炭藓物种多样性的调查，首次模拟了不同气候情境下6种泥炭地优势泥炭藓物种的全球分布，发现随着全球变暖泥炭藓潜在分布区呈向北移动的趋势，且移动距离随着温室气体排放的加剧而增加。北方高纬度泥炭地的泥炭藓适宜分布区和物种丰富度将在未来30-50年增加，北方高纬度泥炭地以南的泥炭藓适宜分布区和物种丰富度则会大规模减少。全球变暖可能会加剧北半球高纬度泥炭地富营养沼泽物种的局部灭绝，同时也会导致北半球中低纬度和南半球泥炭藓泥炭地本身的消亡。
值得注意的是，随着气候变暖，和全球其他区域相比，包括我国东北泥炭地在内的北方泥炭地南缘将经历最大程度的泥炭藓适宜分布区的缩减及物种丰富度的下降，是全球泥炭地碳汇向碳源转变的风险区域，将成为未来研究气候变暖对全球泥炭地碳通量影响的重点区域。
该成果以Will climate change cause the global peatland to expand or contract? Evidence from the habitat shift pattern of Sphagnum mosses为题于7月28日在线发表在 Global Change Biology 。论文的第一作者为博士研究生马晓英，通讯作者为生命科学学院朱瑞良教授，硕士生徐浩和曹子寅以及舒蕾讲师参与了本项研究。
9.实现室温BEC全光超快开关
国际学术期刊Physcial Review Letters 报道了华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授团队及合作者在基于激子极化激元的室温玻色爱因斯坦凝聚（BEC）全光超快开关方面的最新进展。该工作被选为Editors’ Suggestions和Featured in Physics，并被美国物理学会网站Physics.aps.org以题为Ultrafast Switch from a Bose-Einstein Condensate 作为Focus进展报道。
室温下激子极化激元超快动力学过程的观测需要飞秒（10-15s）时间分辨。以往该领域的研究大多使用商用条纹相机，对于动力学过程的分辨水平被限制在了皮秒量级，无法实现室温BEC超快过程的探测。针对这一瓶颈，华东师大研究团队基于多年来在超快光学领域的研究积累，自主发展了飞秒角分辨光谱成像技术，能够对微区光致发光实现飞秒时间分辨测量，并且能够同时观测能量、动量、空间等多维信息的演化。
基于此技术，华东师大研究团队与厦门大学、上海纽约大学研究者们合作，用飞秒脉冲将激子极化激元凝聚体中的光子成分通过参量散射瞬间耗尽，使得凝聚体宏观量子态在百飞秒时间尺度内快速关闭，实现了THz极化激元全光开关。这比早期的极化激元开关快至少一个数量级，且开关消光比高达60 dB（百万）以上，这是近30年来人们第一次实现BEC的飞秒时间尺度超快调控，对推动基于室温BEC的光子器件研制具有重要意义。
该工作7月29日以Optically Controlled Femtosecond Polariton Switch at Room Temperature为题在国际顶尖学术期刊 Physical Review Letters 上发表。华东师大博士研究生陈飞为文章第一作者，李辉副研究员、Tim Byrnes教授、陈张海教授、吴健教授为论文的共同通讯作者。相关研究工作受到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委项目的大力支持。
10. 在碳氢键官能团化领域取得新突破
华东师大化学与分子工程学院、上海市分子治疗与新药开发工程研究中心刘路教授团队在碳氢键官能团化领域取得新突破，首次实现了惰性芳烃的远程手性“分子编辑”，该项研究成果对芳烃的高附加值转化及应用具有重要意义。
刘路教授团队长期致力于芳香化合物的选择性C(sp2)-H键官能团化新方法的开发。针对惰性芳烃对映选择性对位C(sp2)-H键官能团化的科学问题，课题组通过对反应机理的分析，利用金卡宾对苯环对位的独特反应能力，设计开发了金／手性磷酸共催化系统，解决了惰性芳烃对映选择性C(sp2)-H键官能团化过程中的选择性难题，实现了由廉价芳烃向手性分子的转化。该方法具有条件温和、反应速率快、原子经济性、选择性好以及适用范围广等优点，有大规模生产的潜力。通过该策略，课题组快速构建了超过60例手性1, 1-二芳基功能砌块，制备的手性1，1-二芳基乙酸酯是多种手性化合物的关键中间体。通过该策略，可以高效获得包括b，b-二芳基胺，手性吲哚以及手性异喹啉等结构在内的多种生物活性分子，也可以方便地对药物分子进行后期修饰，从而为手性药物、手性农药以及手性材料的进一步开发提供丰富的化合物库。
相关成果以Enantioselective para-C(sp2)−H Functionalization of Alkyl Benzene Derivatives via Cooperative Catalysis of Gold/Chiral Brønsted Acid为题于8月3日在线发表于 Angewandte Chemie International Edition 上。华东师大刘迅绅博士为论文第一作者，刘路教授为论文通讯作者，唐智琼硕士、硕士生司志姚和本科生章智焜、赵蕾也参与此课题的研究。
11. 合作报告世界首例CRISPR基因编辑治疗β0/β0型重度地贫患儿临床结果
华东师大生命科学学院吴宇轩、刘明耀、李大力团队、中南大学湘雅医院付斌团队和邦耀生物合作报告了世界首例CRISPR基因编辑治疗β0/β0型重度地贫儿童患者的临床结果。截至日前，两例受试者脱离输血依赖均已超过24个月。
该研究提供了可以实现CRISPR/Cas9 编辑的自体HSPC的移植和长期植入的原理证明，并且证实了胎儿血红蛋白水平的持续升高足以改善输血依赖性β-地中海贫血，即使对于β-珠蛋白链生成完全受抑制的β0/β0 基因型也是如此。
该成果于8月4日在 Nature Medicine 杂志上发表，题为CRISPR–Cas9-mediated gene editing of the BCL11A enhancer for pediatric β0/β0 transfusion-dependent β-thalassemia。华东师大生命科学学院吴宇轩教授、刘明耀教授和李大力教授为论文共同通讯作者；中南大学湘雅医院付斌教授、华东师大生命科学学院吴宇轩课题组廖娇阳博士和陈双红博士是本文的共同第一作者。中南大学湘雅医院为论文第一完成单位，华东师大为第二完成单位，研究过程中还得到了S. Siwko 博士和哈佛医学院、波士顿儿童医院的D. E. Bauer 博士的大力帮助。
12. 在指标理论研究方面取得重要新进展
Atiyah-Singer指标定理是二十世纪最重要的数学定理之一，它将分析与几何中两个重要的拓扑不变量用等式联系在了一起。如果将指标定理推广到带群作用的一簇流形，则此时两边不再相等，而是相差一个微分形式的正合形式，这个微分形式称为等变η形式。另一方面，表示论中的Kirillov型公式就可以看作无穷小等变的指标定理。
最近，数学科学学院刘博教授与法国巴黎大学麻小南教授合作给出了簇情形Kirillov型公式的热核证明，将两边的相差项写成了无穷小等变η形式的正合形式并对两种η形式做了精细的比较，进一步地，通过证明无穷小等变η形式的解析性，他们应用这个比较公式分析了等变η形式的奇性。此类奇性结果是指标理论局部化问题的重要一环。
相关研究论文Comparison of two equivariant η-forms长达76页，于8月6日正式发表于国际著名数学期刊Advances in Mathematics 第404卷。
13. 在可信人工智能领域取得研究进展
深度强化学习系统已被广泛运用于无人驾驶飞机、自主驾驶汽车等安全攸关领域，由于智能模块的不可解释性、系统空间的高维和无限连续性，使得深度强化学习系统的构造与验证面临极大的技术挑战。
软件工程学院张民团队创新性地提出了一种新的抽象强化学习方法。研究团队对系统的无限状态空间进行了有限离散与抽象，巧妙地设计了一种可以接受并在抽象状态上对系统进行训练的方法，使得训练的强化学习系统可以在抽象状态上形式化验证。同时，团队将验证技术引入训练过程，从一个粗粒度的抽象开始，根据验证的结果对抽象状态进行精化，直到训练的系统满足所有预设的需求，并保证系统性能保持在相当于实际状态中训练的水准。通过这种反例制导的“训练-验证-精化”迭代策略，实现了深度强化学习系统的构造正确性保证。这种新型的训练方法为训练开发安全可信的智能系统提供了新思路。
相关研究成果8月7日以Trainify: A CEGAR-Driven Training and Verification Framework for Safe Deep Reinforcement Learning为题在线发表在第34届计算机科学理论领域顶级会议International Conference on Computer-Aided Verification(CAV2022)上。华东师大、上海市高可信计算重点实验室为该研究成果第一单位，硕士生金鹏为第一作者，张民教授为通讯作者。
14. 稳定的高维弱光孤子分子及其主动操控
Materials view China 网站报道了华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室黄国翔教授课题组发表于国际著名学术期刊 Laser and Photonics Reviews 的研究成果“稳定的高维弱光孤子分子及其主动操控”(Stable High-Dimensional Weak-Light Soliton Molecules and Their Active Control)。
课题组提出了利用超冷里德堡原子（Rydberg atom）气体作为非局域非线性光学介质产生高维弱光孤子分子并实现其主动操控的理论方案。
通过对里德堡-EIT系统建立数学模型并进行超出平均场近似的理论分析和计算，课题组发现体系具有很强的非局域克尔非线性效应。利用非局域非线性与衍射效应的平衡，在该系统中可产生稳定的（2+1）维（其中“2”表示两个横向的空间维度，“1”表示一个传播方向的空间维度）光孤子分子，他们可由基孤子或涡旋孤子的无接触相互作用而形成。这些光孤子分子具有比单个光孤子大得多的几何尺寸（约80微米），极低的产生功率（微瓦量级），以及很好的可操控性。同时，课题组还发现，基于非局域非线性与色散和衍射效应的平衡，在该系统中也可产生稳定的（3+1）维（其中“3”表示两个横向的空间维度和一个时间维度，“1”表示一个传播方向的空间维度）高维光孤子分子。这些光孤子分子不仅具有很低的产生功率，还能以远低于真空光速的速度（约为真空光速的10的负5次方量级）传播。此外，通过主动操控（关闭和打启）系统中的控制激光场，可实现这些光孤子分子的存储和读取，并具有较高的存储效率和保真度。
这项工作展示了如何利用里德堡-EIT系统产生和操控高维弱光孤子分子，不仅揭示了光孤子分子的新奇物理特性，为进一步发展非局域非线性光学提供了新思路，还拓展了里德堡-EIT研究的应用范围，为开展相关的实验实现打下了的理论基础，并有望在光信息处理与传输问题中获得应用。
课题组相关工作以Stable High-Dimensional Weak-Light Soliton Molecules and Their Active Control为题，8月7日发表于 Laser and Photonics Reviews (DOI: 10.1002/lpor.202100297) 。论文第一作者为华东师大博士研究生秦璐（现就职于河南师范大学物理系），通讯作者为黄国翔教授。
15. 稳定的高维弱光孤子分子及其主动操控
Materials View China 网站报道了我校精密光谱科学与技术国家重点实验室黄国翔教授课题组发表于国际著名学术期刊Laser and Photonics Reviews 的研究成果 ——“稳定的高维弱光孤子分子及其主动操控”。
华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室的黄国翔课题组提出了利用超冷里德堡原子（Rydberg atom）气体作为非局域非线性光学介质产生高维弱光孤子分子并实现其主动操控的理论方案。
通过对里德堡-EIT系统建立数学模型并进行超出平均场近似的理论分析和计算，课题组发现体系具有很强的非局域克尔非线性效应。利用非局域非线性与衍射效应的平衡，在该系统中可产生稳定的（2+1）维（其中“2”表示两个横向的空间维度，“1”表示一个传播方向的空间维度）光孤子分子，他们可由基孤子或涡旋孤子的无接触相互作用而形成。这些光孤子分子具有比单个光孤子大得多的几何尺寸（约80微米），极低的产生功率（微瓦量级），以及很好的可操控性。同时，课题组还发现，基于非局域非线性与色散和衍射效应的平衡，在该系统中也可产生稳定的（3+1）维（其中“3”表示两个横向的空间维度和一个时间维度，“1”表示一个传播方向的空间维度）高维光孤子分子。这些光孤子分子不仅具有很低的产生功率，还能以远低于真空光速的速度（约为真空光速的10的负5次方量级）传播。此外，通过主动操控（关闭和打启）系统中的控制激光场，可实现这些光孤子分子的存储和读取，并具有较高的存储效率和保真度。
这项工作展示了如何利用里德堡-EIT系统产生和操控高维弱光孤子分子，不仅揭示了光孤子分子的新奇物理特性，为进一步发展非局域非线性光学提供了新思路，还拓展了里德堡-EIT研究的应用范围，为开展相关的实验实现打下了的理论基础，并有望在光信息处理与传输问题中获得应用。
相关工作以Stable High-Dimensional Weak-Light Soliton Molecules and Their Active Control为题，于8月7日在线发表于 Laser and Photonics Reviews。论文第一作者为华东师大博士研究生秦璐（现就职于河南师范大学物理系），通讯作者为华东师大黄国翔教授。
16. 通过FeRh中的磁相变实现自旋轨道矩的高效温度调控
在近年来兴起的反铁磁自旋电子学领域，对借助自旋轨道矩（SOT,spin orbit torque）实现磁化翻转的研究成为了热门。为了更高效地实现磁化翻转，寻找SOT效率高的材料成为了一项核心任务。迄今为止，尽管寻求了具有高SOT效率的材料，但是在给定材料中并未实现对SOT效率的显著调控。而可受温度调控发生磁相变的材料则为有效调控SOT提供了一个新的视角。
针对这一问题，华东师大物理与电子科学学院詹清峰教授、徐杨研究员团队采用具有磁相变特性的FeRh材料，利用反常霍尔效应、谐波霍尔电压、磁光克尔效应等测量手段，揭示了通过磁相变可实现SOT的高效调控以及SOT诱导的无外场辅助的确定性垂直磁化翻转，使得FeRh成为高效的自旋流产生源和理想自旋电子学器件的候选材料。在特定材料中通过控制其磁有序状态而实现对SOT强度的有效调控这一现象，提供了一种实时打开和关闭“SOT自由度”的方法。通过温度驱动磁相变并对SOT效率显著调控的实现提供了一种新的有效策略，即以动态、连续和可逆的方式对SOT器件性能进行有效调控。
该研究成果于8月9日以Efficient Tuning of the Spin-orbit Torque via the Magnetic Phase Transition of FeRh为题发表在杂志 ACS Nano 。华东范大博士生曹翠梅与同济大学博士生陈是位为共同第一作者，华东师大詹清峰教授和徐杨研究员为共同通讯作者。
17. 空间距离和注视角度对团体创造性交流及多脑网络的影响
华东师大心理与认知科学学院郝宁教授团队采用基于近红外功能成像的超扫描技术，探索了空间距离、注视角度等非言语要素对创造性交流的影响及效应背后的脑间神经互动机制。研究包括两个实验。实验一中，108被试组成54个两人小队，随机分入远距离组与近距离组，每组各27队。实验二中，110被试组成55个两人小队，随机分入直视组与侧视组，直视组27队，侧视组28队。每组被试均需通过言语交流完成创造性观念生成任务（非常规用途任务）与作为对照任务的记忆提取任务（物体特征任务）。实验过程中，使用近红外功能成像设备同时记录两名被试前额叶与右侧颞顶联合区的脑活动水平。通过比较远/近距离组，及直视/侧视组在行为表现、脑间神经耦合水平（IBS）和多脑网络参数上的差异，探索空间距离与注视角度对创造性交流效果的影响及其背后的脑间神经互动机制。
本研究发现证实了空间距离和注视角度对创造性言语交流的影响，初步揭示了效应背后的脑间神经互动机制，为进一步探索非言语要素对人际交流的影响提供了一个新的、可量化的神经实验范式。实践意义方面，本研究发现也为提升团体创造性交流的效率，增进团体创造性表现提供了有益的启发。
本研究已于8月9日在线发表在国际高水平学术期刊NeuroImage 上。华东师大心理与认知科学学院博士生王欣悦、博士后卢克龙为共同第一作者，博士生何映遥、博士高桢妮参与了研究，通讯作者为郝宁教授。
18. 猕猴也有精细的元认知系统 前额叶对于猕猴的内省能力有重要意义
8月9日，华东师大心理与认知科学学院兼职副教授、昆山杜克大学认知神经科学研究员郭思齐博士及其合作者团队在Nature 旗下2018年新刊 Communications Biology （2年影响因子6.548）发表了题为Time-sensitive prefrontal involvement in associating confidence with task performance illustrates metacognitive introspection in monkeys的研究成果，该研究团队使用时间赌注范式，发现了猕猴的元认知领域特异性，并结合经颅磁刺激（TMS）发现了前额叶对猕猴元认知的重要作用，揭示了猕猴复杂的元认知系统。
本研究发现Brodmann区域46d（BA46d）在支持独立于任务表现的元认知上发挥了关键作用；同时该区域在元计算中的关键作用是时间敏感的。此外，本研究认为，猕猴的元认知在记忆和感知决策方面具有高度的领域特异性。这些发现为研究者理解灵长类谱系内的元认知内省提供了启示。而且，随着人类与猕猴元认知能力的相似性逐渐被发现，研究人员也可以更多地从进化的角度去理解自省。
华东师大心理与认知科学学院博士后蔡禹甸博士为论文的第一作者，学院硕士毕业生靳志勇、翟晨曦，学院研究员王惠敏博士，上海市精神卫生中心脑电生理研究室主任王继军博士参与了该研究；上海市精神卫生中心研究员唐莺莹博士，华东师大心理与认知科学学院兼职副教授、昆山杜克大学认知神经科学研究员郭思齐博士为共同通讯作者。
19. 基于概率功能连接的活动流模型研究
8月10日，华东师大心理与认知科学学院尹大志研究员课题组在神经影像学国际知名期刊Human Brain Mapping 在线发表了题为Activity flow mapping over probabilistic functional connectivity的研究论文。本研究首先基于课题组前期提出的概率功能连接作为路径建立活动流映射模型，并与使用经典的皮尔逊相关和多元回归功能连接路径进行比较。其次，针对每个脑区分别采用其网络内和网络间功能连接进行活动流映射，以揭示脑区内在功能连接拓扑结构与功能角色之间的机制关系。最后，探究任务对比度类型（紧密对比度和松散对比度）对不同功能系统活动流预测性能的影响，以解析高级认知过程和功能系统之间的机制关系。
本研究展示了一种很有前途的活动流路径（即概率功能连接），特别是用于个体水平的活动流预测。此外，结果发现脑区内在功能连接拓扑特性和任务对比度类型对不同功能系统的活动流预测具有不同的影响。这种系统水平的分化与大脑层次结构具有一致性，从而进一步证实了人类认知的活动流机制。
本论文的第一作者为华东师大心理与认知科学学院科研助理朱恒成，通讯作者为尹大志研究员。心理与认知科学学院博士生黄子懿、硕士生杨旖飞雪、宿凯强，物理与电子科学学院范明霞副教授、邹勇教授，以及华东师大附属精神卫生中心（上海市长宁精神卫生中心）李婷主任参与了本研究并给予了大力支持。
20. 形状优化中的连续型离散边界形状梯度研究取得突破
自然界中存在形态各异的几何图形，因此在科学与工程设计领域，形状优化无处不在。随着计算机性能的提高和算法的发展，通过数值模拟实现形状优化过程具有广阔应用前景。形状优化算法通常基于形状灵敏度分析，最早可追溯到1908年 Hadamard 的相关研究。从上世纪70年代起，Zolesio 和 Sokolowski 对多类力学问题建立了形状灵敏度分析理论，得到了边界型Eulerian导数及其形状梯度。
2015年，苏黎世联邦理工学院Hiptmair 团队首次分析得到Dirichlet椭圆型偏微分方程边界形状梯度的线性有限元离散具有一阶收敛性。2021年，数学科学学院朱升峰教授和中科院数学与系统科学研究院龚伟副研究员合作，基于离散变分外法向导数，提出了校正的边界形状梯度计算公式，并证明其具有二阶离散精度。
最近，朱升峰、龚伟又和李嘉杰博士一起提出了两种保持连续性的离散边界形状梯度，这与国际上流行的间断型离散边界形状梯度有所不同。在这项工作中，他们将Dirichlet边界校正公式推广应用到Laplace、Stokes特征值优化，Stokes、Navier-Stokes流体形状设计、界面反问题等形状优化模型；并对Neumann问题采用梯度恢复技术。大量数值实验验证了数值精度，表明连续的离散边界形状梯度在流行的形状优化算法中的良好性能。本项工作于8月15日在国际著名计算数学杂志SIAM J. Sci. Comput. 上发表。
21. 在脊髓神经系统可塑性研究方面取得新进展
著名英国生理学期刊 Journal of Physiology 报道了华东师大青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室戴跃教授团队在运动干预对脊髓神经系统适应性研究方面取得的最新进展，论文于8月15日以题目Chronic exercise increases excitability of lamina X neurons through enhancement of persistent inward currents and dendritic development in mice发表在该期刊第600期16卷3775-3793页(Journal of Physiology 600 (16): 3775-3793, 2022)，论文的第一作者是戴跃教授的博士研究生陈珂。
运动训练可以引发神经系统对环境适应性的改变，其中涉及到复杂的神经生理学机制至今尚不完全清楚。戴跃团队从离子通道调控和神经元形态重塑的原理上解释了这一现象形成的机制。使用全细胞膜片钳测量技术，戴跃团队研究了三周跑台运动对小鼠脊髓第十板层神经元兴奋性调控的机制。该团队在之前的研究中已经发现运动干预显著增强脊髓中间神经元（Chen et al. 2019）和脑干 5羟色胺神经元（Ge and Dai 2020）的兴奋性，本项研究进一步揭示了兴奋性增强的离子与细胞机制。
这项研究第一次从离子通道和神经元形态的水平上解释了运动干预对脊髓运动系统适应性重塑的神经生理机制；为运动训练和脊髓损伤康复方案的设计提供了重要的依据和参考。
Journal of Physiology 期刊特邀美国西北大学（Northwestern University）著名神经科学家C. J. Heckman教授针对戴跃团队的这项研究撰写了深度解析的文章（perspective article），论文题为Treadmill running: more ‘exciting’ than you think，8月23日在线发表在 Journal of Physiology。
22. 在全球未来人口及热暴露研究领域取得新进展
8月18日，国际学术期刊Environmental Research Letters 在线发表了华东师大地理科学学院黎夏教授团队在全球未来人口及热暴露时空动态的最新成果Spatiotemporal dynamics of global population and heat exposure (2020–2100): based on improved SSP-consistent population projections。华东师大博士研究生李梦雅为第一作者，黎夏教授为通讯作者。
该研究耦合了CMIP6下且与SSP一致的全球建成区，在机器学习框架下开发了一组与SSP一致的新的1公里全球人口网格化数据产品，旨在解决现有的同类数据集中对未来建成区人口的错误估计。该产品的总体精度在多个尺度上均优于现有的五个产品，尤其在城镇等人口稠密地区的估算中。
他们的研究表明，未来全球人口密度和区域人口集中的空间马太效应存在类似的趋势。不同SSP-RCP的热暴露对比结果表明气候政策似乎比社会经济政策更具影响力，基于此，全球热暴露在2020年约为3000亿人日；到2100年，在SSP5-RCP4.5下可能会增加至5160亿人日，SSP3-RCP8.5下高达16260亿人日——其中亚洲和非洲分别占比64%-68%和21%-25%。该研究进一步强调了应对未来全球极端高温的积极的政策干预，支持重新审查和评估其他灾害的未来暴露度和脆弱性。
23. 首次计算长江三角洲过去2000年以500年为时间间隔的沉积物堆积量的变化
华东师大河口海岸学国家重点实验室张卫国研究团队基于最新的OSL年代学研究及研究区已有发表的年代数据，首次计算了长江三角洲过去2000年以500年为时间间隔的沉积物堆积量的变化。结果表明，2.0–1.5 ka和0.5–0 ka时期的沉积物堆积量高于1.5–1.0 ka和1.0–0.5 ka时期，最大值约为最小值的2倍。对比流域洪水和干旱事件的历史记录表明，较湿润的气候导致了三角洲沉积物堆积量的增加，反映了河流输沙量在三角洲生长中的作用。然而，过去500年最高的沉积物堆积量 (205±29×106m3/a)不仅与小冰期的湿润条件有关，而且与区域人口的急剧增长有关。
作者认为，在过去的五个世纪里，人类活动在三角洲增长方面的影响已经超过了自然强迫。以堆积量最低的中世纪暖期作为当前气候变暖的相似型，并考虑近些年来的筑坝和水土流失治理造成的河流入海泥沙量下降，作者预测，在未来几个世纪，长江三角洲可能面临更严重的泥沙供应不足及更高的侵蚀风险。
研究区域及钻孔位置图
相关研究成果8月18日以Multi-Centennial Variability of Yangtze Delta Growth Over the Last 2000 Years: Interplay of Climate and People为题发表在美国地球物理学会（AGU）期刊 Earth's Future 上。
24. 良渚文化末期的气候变暖和海岸带水涝灾害发展过程
中国东部海岸带有长达数千年的新石器文化，期间曾经历多次气候和海平面波动。如果我们可以揭示这段历史中气候、海平面变化对海岸带人类社会影响的具体过程，必将十分有助于理解和应对当前的气候形势。长江下游地区的良渚文明，是东亚最早的史前国家，良渚人在杭州市北部的瓶窑镇，修建了规模宏大的都城和外围水利系统。然而大约4400年前，该都城被废弃，良渚文明随之崩溃。良渚文明崩溃的原因，长期以来备受争议。
华东师大河口海岸学国家重点实验室王张华教授团队通过遗址地层记录的详细研究，提出大约4500年前，杭州湾沿岸发生了一次相对海平面加速上升事件，同时伴随频繁的极端风暴，是触发良渚文明崩溃的重要环境因素(Wang et al., 2018; 2020; 2022)。该成果得到了考古界的广泛认可。
王张华团队估算良渚文化末期杭州湾沿岸的相对海平面上升速率约为7.9±4.3 mm/yr，与当前的海平面形势十分相似，因此可以作为评估当前海岸带水涝灾害风险的类比对象。团队在良渚古城获得一个钻孔地层剖面，通过年代学、沉积学和元素地球化学多种手段，还原海平面上升导致良渚古城被废弃的海岸带水涝灾害发展过程的三个阶段：1）良渚文化末期地层TOC含量的持续增加，说明海平面上升导致海岸带低地平原的水位上升；2）TOC含量继续增加并伴随Sr元素含量的增加，反映水位继续上升并伴随咸潮入侵；3）地层突变、出现事件层堆积，并具有Sr和Ba高含量且剧烈波动的特征，说明为风暴潮和河流洪水的共同堆积，反映良渚古城在台风期间被海水倒灌和河流洪水淹没。上述三个阶段，发生在距今4.6-4.3千年前、大约200余年时间内，甚至很可能发生在距今约4480-4380年前的百年时间内。良渚文化末期的海平面上升事件，由全球气候变暖驱动，当时的格陵兰岛和东南极冰盖都加速融化。气候变暖不仅导致杭州湾沿岸的相对海平面上升，还使影响和登陆杭州湾沿岸的台风事件增多、增强。因此本世纪内，我们可能就要面临更加频繁和强度更大的台风，更加高的风暴潮潮水位和更容易发生的暴雨积水。
上述主要研究成果8月19日以Reconstruction of coastal flooding processes and human response at the end of the Liangzhu Culture, East China为题在线发表于地学领域重要学术期刊Quaternary Science Reviews 上。
25. 降雨水平与菌根类型共同调控植物地上-地下生物量分配对增温的响应
华东师大全球变化生态学研究团队在植物地上-地下生物量响应增温方面取得最新进展，研究成果Global systematic review with meta-analysis shows that warming effects on terrestrial plant biomass allocation are influenced by precipitation and mycorrhizal association于8月20日在 Nature Communications 上在线发表。
研究发现，全球平均2.5°C（中值=2°C）的增温将显著增加地下生物量分配（R/S平均增加8.1%）。其中，区域降雨水平与植物的菌根类型是调控植物R/S响应增温的两大重要因素。在相对干旱的环境下，增温引发更多生物量向根系分配（R/S增加15.1%），而在湿润生境中增温对植物R/S的影响相对较低（平均增加4.9%）。不同菌根真菌与植物根系在长期进化中所形成的共生关系影响植物生物量分配对增温的响应。相对外生菌根类型的植物，植物根冠比对增温的这种响应模式在丛枝菌根真菌植物中更为常见。该研究揭示了菌根真菌对植物响应增温的重要调控作用，指出在未来气候变暖过程中，区域降雨水平与植物菌根类型将通过调控生态系统地上-地下生物量的分配影响陆地碳动态，改变生态系统地下碳固存。
华东师大生态与环境科学学院周灵燕副研究员为论文的第一作者，周旭辉教授为论文通讯作者。
26. 整合地理信息系统与深度学习的羽毛球运动步法辅助训练系统
研究发现，在羽毛球运动中，不正确的步法，不仅会影响运动员的比赛发挥，也会造成脚踝、膝盖、手肘、手腕及胳膊等部位的伤害。针对步法训练，往往需要专业的教练指导，而如果有一种办法令运动员能自我发现步法中存在的问题，并给出专业的建议，将可能成为一种新颖的自我指导模式。基于这一思路，华东师大地理科学学院李响教授团队，联合美国佛罗里达大学、英国谢菲尔德哈勒姆大学、上海体育学院等相关领域合作者，以地理信息系统为时空分析平台，将深度学习引入到运动员步法轨迹提取过程中，研发了一套羽毛球运动步法辅助训练系统。
该系统利用双目相机采集运动员图像，通过视觉定位，实现了一种精准、高效、自动的羽毛球运动员足部三维移动轨迹提取方法，定位精度达0.13米。针对提取的轨迹，利用空间分析方法，可计算多项运动参数，如弹跳高度、移动速度、移动步数、移动距离等，并可回放步法移动特征，为运动员发现问题、提升水平提供了一个更加直观和定量化的认知形式。系统中核心算法获得授权发明专利一项。基于上述研发思路撰写的论文Vision-based movement recognition reveals badminton player footwork using deep learning and binocular positioning于8月22日在线发表于全科学国际期刊Heliyon 。
该研究是一项横跨地理信息科学、运动科学及计算机科学的交叉性原创工作，为相关研究引入了一个崭新的增长点，提供了进一步开拓的思路。
27. 有限理性的本质辨析与价值之争
自1978年以来，基于认知心理学发现的大量事实，先后有两位心理学家和两位经济学家围绕有限理性问题开展研究而获得了诺贝尔经济学奖，使其成为当代社会科学的前沿问题之一。然而，迄今为止，关于有限理性究竟是什么、对人意味着什么，仍然众说纷纭，莫衷一是，不仅造成了理论上的混淆，而且带来了实践上的混乱。
心理与认知科学学院刘永芳教授长期潜心于该领域的研究工作，在其8月22日在线发表于《心理学报》（2022年第11期）的期首理论文章“有限理性的本质辨析与价值之争”中，对有限理性理论的学术和历史背景、什么是理性决策与有限理性决策、如何看待理性决策与有限理性决策、现实中如何做出好的决策等问题进行了系统而深入的探讨。
28. 如何提升精神分裂症患者生活质量
以往研究发现，随着家属照料负担的减轻，患者的生活质量也会提升，但是较少有研究去探索这种关系的内在机制。从家庭系统的互动过程来看，我们推测情绪表达很可能是解释家属照料负担和患者生活质量关系的重要因素。情绪表达指的是家属对精神障碍患者的情绪反应和态度，主要包含情绪过度卷入，敌意和批评三个成分。当家属的照料负担更重时，他们会有更高水平的情绪表达，而这种情绪表达被患者感知到之后，可能会影响患者自身的生活质量。
为此，我们调查了135个精神分裂症患者家庭，从积极心理视角去探索家属照料负担和患者生活质量之间的关系，并考察家属的情绪表达和患者感知到的情绪表达在其中的作用。研究者尝试从家庭情绪互动的角度揭示了照料负担与患者生活质量之间的可能关联机制。结果提示，促进患者的生活质量可从减轻家属照料负担入手，例如通过构建社区心理服务体系，为精神分裂症患者家庭提供其所需要的服务。此外，家庭系统中的情绪表达也是一种路径，相比批评，家属的情绪过度卷入（过分担心患者）似乎更值得关注，当家属自身感觉到更轻松，少一些对患者的过分担心，患者的生活质量可能也会更好。
本研究已于8月25日在线发表于国际重要期刊Frontiers in Psychiatry。华东师大心理与认知科学学院硕士研究生魏义承、博士研究生彭雅楠为论文共同第一作者，华东师大心理与认知科学学院教授席居哲为通讯作者，华东师大心理与认知科学学院硕士毕业生李妍，华东师大附属精神卫生中心（长宁区精神卫生中心）副主任医师鞠康和宋兰君为论文共同作者。
29.研发全新一代CAR-T技术治疗肿瘤
8月31日，国际著名科研期刊《自然》（Nature）在线刊登华东师大生命科学学院科研团队题为Non-viral, specifically targeted CAR-T cells achieve high safety and efficacy in B-NHL的最新成果。该研究首次报道了全新一代非病毒定点整合CAR-T技术的开发及其治疗复发难治性非霍奇金淋巴瘤的临床试验成效。
这一原创性研究由华东师大生命科学学院张楫钦、刘明耀、杜冰、李大力团队，浙江大学医学院附属第一医院黄河团队和上海邦耀生物科技有限公司合作完成。
《自然》资深编辑Victoria Aranda 评论说，这项研究工作开展了全面系统的临床前研究，成功开发了非病毒定点整合CAR-T疗法，并取得了令人鼓舞的早期临床试验结果。审稿人之一、美国加利福尼亚大学 Justin Eyquem 教授评论称，这项研究报道了首个PD1下调定点整合型CAR-T细胞的临床试验。研究人员在临床治疗中观察到了高比例的肿瘤完全缓解率，且未发现严重的毒副作用，这一令人惊喜的结果显示出该CAR-T疗法具有出色的临床安全性和有效性。研究人员同时也证明了非病毒定点整合T细胞治疗在临床应用的可行性。这一技术创新为未来更多基因靶向修饰CAR-T疗法的发展奠定了坚实的基础，对领域发展具有重要的推动作用。
30. 研究成果入选2021年度“中国地理科学十大研究进展”
中国地理学会公布了10项入选2021年度“中国地理科学十大研究进展”的研究成果，其中崇明生态研究院特聘研究员殷杰、王军、孙斌栋的研究成果入选2021年度“中国地理科学十大研究进展”。
入选成果一：城市高精度暴雨洪涝实时模拟系统
主要完成人单位：华东师范大学
主要完成人：殷杰、王军、俞立中、许世远
成果简介：
高精度暴雨洪涝实时模拟与监测预警是开展城市洪涝灾害应急响应与精细化管理的重要基础。为服务城市防汛减灾救灾的重大国家需求，华东师大殷杰、王军、俞立中、许世远研究团队基于十余年城市洪涝灾害研究积累，自主研发了“城市高精度暴雨洪涝实时模拟系统”。该模型系统已被应用于多个城市暴雨洪涝模拟和灾害评估工作，显著提高了城市暴雨洪涝实时模拟系统的精度和效率，推动了城市暴雨洪涝灾害监测预警由点向面、由静态向动态的转变和发展，为我国城市暴雨洪涝灾害应急管理工作提供了重要的科技支撑。
入选成果二：中国城市地理学理论创新
主要完成人单位：清华大学、北京大学、中山大学、中国科学院、华东师范大学、武汉大学、南京师范大学
主要完成人：顾朝林、柴彦威、周春山、张小雷、高晓路、孙斌栋、李志刚、张小林、冯健
成果简介：
科学出版社在中国地理学会指导支持下，组织策划了“中国城市地理丛书”，并先后得到“十三五”国家重点出版物出版规划项目和国家出版基金项目支持。该丛书反映了改革开放以来中国人文地理学和城市地理学的重要进展和方向，是中国地理学事业发展的重要事件，也是中国城市地理学理论创新的标志性成果。
“中国城市地理丛书”共9个分册，其中孙斌栋教授等主编的《中国城市经济空间》是该丛书中的一册。该丛书各分册主编和作者均为中国改革开放以来培养的城市地理学家，在相关的研究领域均做出了国内外城市地理学界公认的成绩，是中国城市地理学研究队伍的中坚力量。丛书既包括了国家层面的城市地理研究，也涵盖了城市分部门的专业研究，可以说，反映了近年中国城市地理学理论创新研究所取得的最好成果，是科学性、系统性、可读性、创新性的有机融合。
31.发现强迫型人格障碍（OCPD）内疚相关人际功能的异常
华东师大心理与认知科学学院紫江青年学者高晓雪研究员、院长周晓林教授与中南大学湘雅二医院医学心理中心王湘教授团队合作，在强迫型人格障碍（OCPD）人际功能缺陷成因研究方面取得最新进展，研究成果Understanding guilt-related interpersonal dysfunction in obsessive-compulsive personality disorder through computational modeling of two social interaction tasks于9月6日在 Psychological Medicine 杂志在线发表。
应用高晓雪研究员和周晓林教授团队前期研究（PNAS, 2018; NeuroImage, 2021）所开发的研究范式和计算模型，本研究定量解析了OCPD群体亲社会行为背后的不同动机，发现该群体内疚情绪异常是其亲社会行为异常的关键。相比于正常人，OCPD群体预期的内疚情绪和体验到的内疚情绪对其亲社会行为的促进作用显著减弱，导致其无法依据社会规范适时调整自身行为。
值得注意的是，内疚情绪增强是强迫症群体（obsessive-compulsive disorder, OCD）的典型特征。以往临床理论认为，OCPD与OCD具有诸多共性，OCPD是强迫症谱系的候选成员。本研究虽然没有直接对比OCPD和OCD这两个群体，但结果首次表明，OCPD群体与OCD群体在内疚情绪相关的反应上可能存在本质差异，这一差异可能是两种障碍针对性临床诊断和治疗的关键。
华东师大心理与认知科学学院高晓雪研究员和中南大学湘雅二医院医学心理中心王湘教授为本文的共同通讯作者。该项工作得到了国家自然科学基金（31900798, 31671144）、上海市科技计划项目资助（20dz2260300）和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。高晓雪研究员得到了中国科协青年人才“托举工程”（2021QNRC001）的支持。
32. 领衔发布首个可交互式计算的VR药物设计软件
9月8日，Oxford University Press 网站报道了华东师大人工智能新药创智中心/华东理工大学药学院李洪林教授和华东师大计算机学院何高奇副教授课题组题为VRPharmer: Bringing Virtual Reality into Pharmacophore-based Virtual Screening with Interactive Exploration and Realistic Visualization 的最新成果。该成果发表于国际著名学术期刊Bioinformatics，首次发布了在虚拟现实（VR）环境中，完成药效团的生成、编辑，以及基于药效团的虚拟筛选等全流程交互可视计算软件VRPharmer。
这一创新研究历时5年，联合了华东师大人工智能新药创智中心和计算机科学与技术学院、华东理工大学计算机科学与工程系、华东理工大学药学院、上海市新药设计重点实验室和北京大学等多家科研单位合作完成。该项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。
VRPharmer是李洪林与何高奇多年跨学科合作的成果结晶。为了让科研成果更好服务社会，VRPharmer已经走进实验中学、科研院所、展览会和科普课堂等教学中心。该系统目前已经部署在华东理工大学药学教学实验中心，参加了第22届工博会展览，并以沉浸式感受体验科学探究的过程与方法，成为科普工作站的高中生选修课题之一。
33. 探究由早发性AD的风险基因早老素缺乏引起的神经退行性病变中胶质细胞和免疫炎症因子的动态变化模式
9月14日，华东师大心理与认知科学学院李春霞副研究员和王惠敏研究员的研究团队在国际知名期刊Frontiers in Aging Neuroscience 在线发表了题为Spatiotemporal patterns of gliosis and neuroinflammation in presenilin 1/2 conditional double knockout mice 的研究论文。
该论文探究了由早发性AD的风险基因早老素缺乏引起的神经退行性病变中胶质细胞和免疫炎症因子的动态变化模式，有助于理解神经退行性病变的早期发病机制，并为在老年痴呆症的无症状早期阶段通过改变胶质细胞激活和神经炎症水平来阻止神经退行的发生和发展提供了新的治疗思路。
华东师大心理与认知科学学院硕士毕业生彭文君为第一作者，硕士研究生谢园和廖翀正，博士研究生白云霞为共同作者，华东师大李春霞副研究员和王惠敏研究员为本论文的共同通讯作者。该研究得到了上海市自然科学基金（No. 16zr1410100, No. 20ZR1416600，李春霞）、“中央高校基本科研业务费专项资金”及“华东师大附属医院合作研究基金项目”的资助。
34. 在靶向转录调控蛋白STAT3治疗肿瘤领域取得新进展
华东师大生命科学学院陈益华研究员和易正芳研究员团队合作，在靶向重要转录调控蛋白STAT3治疗肿瘤的药物开发领域取得重要研究进展。相关研究成果于9月14日以Discovery of a Novel Potent STAT3 Inhibitor HP590 with Dual p-Tyr705/Ser727 Inhibitory Activity for Gastric Cancer Treatment为题发表在国际药物化学权威期刊Journal of medicinal chemistry 上。
近年来，靶向转录调控因子已成为开发新型抗肿瘤药物的热门领域之一。信号传导及转录激活蛋白3（SAT3）作为一类重要的转录因子，参与了肿瘤发生发展的多个过程，并与多种癌症的不良预后密切相关，但该靶点目前还未有药物上市。因此，开发一类安全、高效且的新型STAT3抑制剂的意义重大。
针对这一挑战，陈益华研究员和易正芳研究员团队合作发现了一类以三芳香杂环为母核结构的新型STAT3抑制剂，可在低纳摩尔水平抑制Tyr705和Ser727双位点的磷酸化及介导各自的生物学功能。另外，该类STAT3抑制具有较优的口服生物利用度和体内代谢稳定性，在体内外对STAT3依赖性的胃癌展现出优异的抗肿瘤活性，且对小鼠耐受性好，这表明该类新型STAT3双磷酸化抑制剂具有较好的安全性和抗癌活性，可为未来胃癌的治疗提供新的素材。
35. 生命科学学院获全国科普教育基地认证
9月17日上午，2022年上海市“全国科普日”活动启动仪式在上海科学会堂举行。上海市“2021-2025年度第一批全国科普教育基地”在启动仪式上精彩亮相，华东师大生命科学学院获得授牌。
华东师大生命科学学院科普教育基地倡导“关注生命现象、解读生命规律、让生命影响生命”的科普理念。十多年来，累计为20多万名青少年提供科技实践服务，获全国和上海市青少年科技创新奖项180余项，是“政府支持、高校搭台、基教获益”的成功范例，得到多家媒体的宣传报道。
36. 人脑对句子结构的表征
人脑对句子结构的表征，真的反映了人脑应用句法知识将字词和短语构建成句子，还只是因为编码了句子内字词间的语义相关性？探索这个问题将为揭示人，尤其在语言领域，是如何处理层级信息结构提供关键证据。
为了解答这个问题，华东师大兼职教授、上海纽约大学副教授田兴指导的华东师大心理与认知科学学院博士生卢宇涵，通过构建基于词向量的语义响应仿真和脑磁图技术，发现大脑皮层低频神经活动主要反映了基于句法规则将字词构建成句子的过程，而不是编码字词间的语义相关性。该项题为Delta-band neural tracking primarily reflects rule-based chunking instead of semantic relatedness between words的研究成果，于9月19日，发表在国际神经科学领域知名期刊Cerebral Cortex 上。
该论文由华东师大心理与认知科学学院博士生卢宇涵为第一作者，华东师大兼职教授、上海纽约大学副教授田兴和浙江大学研究员丁鼐为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市科学技术委员会“科技创新行动计划”基础研究领域项目和大学引进学科人才计划的支持。
37. 提出三维高保真度多比特量子门的实现方案
华东师大钱静副教授课题组与郑州大学的苏石磊副教授和上海交通大学的张卫平教授合作创新性地提出三维球型原子阵列中多量子比特Toffoli门的实现方案。
该方案采用遗传算法全局优化多个控制原子在球面上的位置，从而最大幅度地增强了控制-目标原子和控制-控制原子之间的非对称里德堡阻塞强度，极大降低了门操作中的本质误差。理论计算表明，当控制原子数为6个，量子门运算的保真度可达0.992；当原子数增加到12个，保真度仍保持在0.9537。这是理论上采用三维原子阵列实现多比特中性原子量子计算的首次尝试，相关成果于9月27日发表在国际应用物理学权威期刊《物理评论应用》上。
目前，中性里德堡原子体系凭借其强大的可控相互作用、足够长的量子比特相干时间和可扩展的原子阵列构型，已经成为量子计算的有力候选平台之一。而量子逻辑门作为量子计算的基本单元，追求其高保真度的品质一直以来是很多国内外研究团队关注的焦点。
物理与电子科学学院的钱静研究团队长期致力于解决如何提高中性里德堡原子量子计算效率的难题，于今年2月提出了优化光脉冲参量实现少量子比特CNOT门的最小模型，从而大大降低了实验上量子门设计的复杂性。该项研究成果也于2022年2月发表在《物理评论应用》上。
38. 在三维拓扑体系中观测到一维外尔费米子
华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室袁翔课题组在三维拓扑绝缘体HfTe5中观测到一维外尔费米子。9月29日，相关成果以《HfTe5中的拓扑Lifshitz相变和一维外尔模》(Topological Lifshitz transition and one-dimensional Weyl mode in HfTe5)为题在线发表在自然杂志子刊《自然·材料》(Nature Materials)。
该工作通过朗道量子化“抹平”三维体系中垂直磁场面内的色散结构从而形成准一维能带，实现对一维外尔费米子奇异量子现象的探索。在经典图像中，其等价于通过强磁场回旋运动束缚从而实现沿磁场方向的一维准粒子。该工作为在凝聚态体系中寻找低维的准粒子提供了一种途径。
该课题由华东师大袁翔课题组，复旦大学张成课题组，中山大学严忠波课题组，南方科技大学卢海舟课题组与褚君浩院士团队合作完成。工作获得国家自然科学基金、上海市科委与华东师大启动经费和科技项目的支持与资助。相关实验获得华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室、极化材料与器件教育部重点实验室、物质表征中心等平台支持。论文以华东师大为第一单位，袁翔和张成是本文共同通讯作者，华东师大2022级博士生吴闻彬和2021级博士生施泽平为共同第一作者。
39. 软件工程学院多项研究成果被软件工程领域的顶级国际会议ASE2022录用
成果一：张民与刘静教授团队提出一种可证明最优的面向Sigmoid类激活函数的神经网络验证线性近似技术
论文名称：Provably Tightest Linear Approximation for Robustness Verification of Sigmoid-like Neural Networks
作者：Zhaodi Zhang, Yiting Wu, Si Liu, Jing Liu, Min Zhang
会议：ASE 2022
本工作首先通过实例说明了目前已经有很多工作定义的所谓“更优”的近似方法只适用于某些特定网络，并且没有给出适用的范围。基于此发现，我们从验证的角度定义了计算最优的线性近似问题本身是神经网络层面的多目标非凸优化问题，其难度等同于神经网络验证问题本身。团队提出了两个有效的、可证明“最优”的近似方法从单个神经元层面解决这个复杂的非凸优化问题，即通过每个神经元的最优实现整个网络的最优近似,如下图所示。从理论和实验上分别证明了在权重全都非负的情况下通过断点切线的近似是最优的近似方法。结果表明，本工作提出的方法相比最新的方法相比在验证的鲁棒性的精度上取得了显著的提升，最高可达 251.28%，此外，本方法在卷积网络上的提升更加明显。
本工作以长文被软件工程领域CCF-A类会议ASE2022接收，是实验室2021年发表在 AAAI上的论文“Tightening Robustness Verification of Convolutional Neural Networks with Fine-Grained Linear Approximation”的延续。在该问题上，我们认为在单个神经元上考虑激活函数的近似不存在适用于所有网络的最优近似方法。该结论也将为后续研究更精确的近似方法提供了理论基础。
成果二：杜德慧教授团队设计、开发新型CPS系统仿真建模及验证工具，解决开放环境下智能信息物理融合系统仿真建模及验证难题
智能信息物理融合系统（Intelligent Cyber-Physical system，ICPS）是一类含有智能部件的CPS系统，其运行环境的开放性及不确定性导致了难以对ICPS系统进行建模及验证。针对ICPS的可信建模及验证面临的挑战性问题，软件工程学院杜德慧教授团队在Robosim仿真建模平台的基础上，设计、开发了RoboSimVer用于建模和分析RoboSim仿真模型。该工具平台的框架如下图所示：
RoboSim支持以图形化的方式建模与平台无关的机器人系统仿真模型，支持仿真模型到仿真代码的自动转换。在模型分析方面，RobosimVer实现了一种基于模式和映射规则的模型转换方法，将RoboSim模型转换为等价的时间自动机网络（Network of time Automata）或者随机混成自动机（stochastic version SHA, stochastic Hybrid Automata），因此，RoboSimVer支持对仿真模型的定性及定量验证分析。
该项研究与英国约克大学计算机学院Ana Cavalcanti 教授合作，我院杜德慧教授为第一作者兼通讯作者完成的相关研究成果，以RoboSimVer: A Tool for RoboSim Modeling and Analysis为题，在第37界“IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering（ASE）”（CCF A类会议）上出版。
来源｜科技处
编辑｜杜玥 吴潇岚
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