一周科技资讯 | 新冠病毒SARS-CoV-2可能利用隧道纳米管向脑传播、首个AI+航天大模型问世

本周科技看点速递

（7.17-7.24）

1 全球首个AI+航天大模型问世

2 国产AI蛋白质结构预测再现突破

3 “天目一号”量子芯片系列成果：拓扑时间晶体首次模拟、“太元一号”超导量子计算云平台首次发布

4 谷歌发布开源开发语言Carbon：号称将替代C++

5 中国银行将迎来第4家数字人民币实验室

6 国际能源署：数字化技术有望将分布式能源转化为电网资产

7 新冠病毒SARS-CoV-2可能利用隧道纳米管向脑传播

8 促进产物的脱附和抑制其再吸附的新型混合催化剂

01

AI前沿

全球首个AI+航天大模型问世

祝融号探测器火星着陆、神舟十三号、十四号成功对接空间站……每一次我国航天领域的重大进展都牵动人心。随着人类的探索星辰大海的脚步越迈越远，对技术的需求越越来越高，人工智能与航天科技如何融合创新也成了关键突破点。

7月21日，AI+航天领域披露出一个重大进展。世界上首个航天领域大模型——航天-百度·文心大模型，在百度世界大会上由百度CTO王海峰与中国探月工程副总指挥、国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠共同发布。

该工作所研制的航天-百度·文心大模型（ https://wenxin.baidu.com/）主要用于科研，可以将航天领域的数据和知识融合学习，对航天数据进行智能的采集、分析和理解，助力深空智能感知、规划和控制等技术突破。（@量子位）

图1 航天-百度·文心大模型

探臻简评：

@清华大学航天航空学院2019级博士生 刘洋

AI+航天的结合是深空探索方面新的突破，新的尝试，新的征程！深空资源是丰富且珍贵的，关键是如何通过航天科技实现绿色环保地利用。将航天数据通过人工智能处理，无疑是一种有效的手段，该技术具有广阔的发展前景和可观的应用潜力。

 国产AI蛋白质结构预测再现突破

7月22日，计算生物领域取得突破：AI预测蛋白质3D结构，仅通过单条蛋白序列就能搞定。也就是说，AI预测蛋白质结构，可以不需要蛋白质进化过程中的同源信息。一些人工设计的蛋白质药物和工业合成用酶，也可以通过AI预测3D结构，确定其对人体的功能。

达成这一成就的单序列预测AI算法名为OmegaFold。该工作不仅减少了同源序列所带来的噪音，还能够提高训练和预测的计算速度，使得蛋白质结构可以在数秒内被预测完毕。在最近的全球持续蛋白质预测竞赛中，整体预测能力已经与Google旗下DeepMind团队此前开发的多序列预测模型AlphaFold2，和华盛顿大学开发的多序列预测模型RoseTTAFold不相上下，甚至有些指标优于后两者。研究成果来自国内AI创新药物公司华深智药，这是一家成立不到一年的中国初创企业，孵化自清华大学张亚勤院士带领的智能产业研究院。（@量子位）

图2 蛋白质数据集测试对比图

图3 OmegaFold工作原理

探臻简评：

@清华大学生命学院2021级博士生 洪烨

2020年DeepMind AlphaFold2 在CASP14中以其令人瞩目的预测准确率轰动一时。至2021年随着AlphaFold2开源、98.5%人类蛋白质结构预测结果的公开以及有着同样准确率且更加节省算力的RoseTTAFold的问世，基于同源蛋白序列的结构预测技术日趋完善，并开始在生物医药研究中提供重要助力。此次OmegaFold成功实现了基于蛋白质自身序列，不依赖同源信息的结构预测，并整体达到了与AlphaFold2和RoseTTAFold相当的准确率。这一突破规避了前期结构预测技术对蛋白进化信息的依赖性，为缺少同源信息的蛋白，如抗体、所谓的孤儿蛋白质以及人为设计、工业合成的蛋白质提供了可靠的结构预测工具。可以期待OmegaFold或为抗体药物筛选、生物大分子药物理性设计以及合成生物学提供重要助力。此外，随着蛋白结构预测技术日趋完善，实验结构生物学的关注点也将从追求更高的分辨率转向解析更复杂的体系、更天然原位的生物学事件。

02

量子芯片

量子计算云平台——“太元一号”发布

在人类探索未知的道路上，量子计算正在成为独特而强大的工具。社会各界都在关注超导量子芯片到底可以用来干什么？2022年7月22日，浙江大学在杭州国际科创中心重磅发布量子计算云平台——“太元一号”，用优异成绩给出了回答。

依托量子计算创新工坊自研的“天目1号”超导量子芯片，浙江大学物理学院王震、王浩华研究组与清华大学交叉信息研究院邓东灵研究组等合作，在超导量子芯片上首次采用全数字化量子模拟方式展示了一种全新的物质——拓扑时间晶体，解开了世界科学家都高度关注的科学问题，该成果已于7月20日亮相于《Nature》杂志。（DOI：10.1038/s41586-022-04854-3）

与此同时，浙江大学计算机科学与技术学院尹建伟团队开发了首个面向用户的、支持多量子计算机并行调度的超导量子计算云平台——“太元一号”，该平台利用可视化的编程环境，降低量子计算机的使用门槛，可远程访问“天目1号”量子芯片，为量子计算机在多行业的广泛应用打下坚实基础。（@浙江大学公众号）

这一工作所研发的量子计算平台具有三大亮点：亮点一是基于“天目1号”芯片，开发了面向用户的、支持多量子计算机并行的作业调度方案，提升可用量子比特的规模；亮点二是具备用户友好的编程环境，太元量子云平台自研了交互式可视化编程框架；亮点三是云平台开放接口，用户通过远程访问即可使用量子计算机进行计算。

图4 “太元一号”量子云平台的可视化编程界面

探臻简评：

@清华大学物理系2020级博士生 杨帆

自从1986年量子计算机的概念被Feynman提出之后，量子计算迅速发展。现在已经在多个系统中实现了量子计算的基本操作，例如超导系统，离子阱系统，光学系统，原子系统以及半导体系统等等。近年来在量子计算领域取得了一些振奋人心的结果，比如在超导系统中实现了随机线路取样的量子优越性演示，在光学系统中实现了高斯玻色采样的量子优越性演示。

03

数字化时代

谷歌发布开源开发语言Carbon：

号称将替代C++

多年来，谷歌创建了许多编程语言，其中一些已经广为流行并深受大家的喜爱。例如，Golang（简称 Go）是为了改善服务器和分布式系统的开发而创建的，后来被公众采用。同时，Dart 编程语言，最初是作为 JavaScript 的替代品，直到 Flutter 的发布后终于成为主流语言。（@快科技）

这里面的每一种编程语言都曾想一统江湖，将其他语言取而代之。但事实上，能够在众多竞争者中脱颖而出并雄霸一方天地并非易事。7月20日，谷歌重磅公开了其内部建立的最新编程语言—— Carbon，C++的继任者。该工作所研究的Carbon语言拥有大量与C++相契合的特性，一个熟练的C++开发者将能够迅速上手Carbon，并熟练进行程序的编辑。

（资料链接：https://github.com/carbon-language/carbon-lang）

图5 Carbon语言

探臻简评：

@清华大学核能与新能源技术研究院2020级博士生 刘展位

目前谷歌已经构建了多个新兴的语言，其中不乏业内受到广泛好评的Golang其是为了改进服务器和分布式系统的开发而创建应用的。并且 Dart 编程语言在 Flutter 发布后也开始成为主流编程语言，旨在更好地替代 JavaScript 的。其他语言包括Logica则是解决了SQL的重大缺陷。Carbon的独特优势在于能跟现有C++代码全面互操作，另外还包括强大且经过定义检查的泛型、类型可显式实现接口等。而由于编程语言的复杂性并且目前Carbon还是处于实验阶段，该语言真正的走向还需要用户和时间验证。

04

金融科技

中国银行将迎来第4家数字人民币实验室

7月19日资讯，中国银行宁波分行发布关于“数字人民币实验室布展项目”竞争性磋商采购公告。（@金融科技研究）

据了解，中国银行在数字人民币实验室布局方面，态度较为积极。2022年6月，中国银行重庆分行发布一则“个人数字金融部关于建设数字人民币创新应用实验室”采购邀请公告，旨在设计、搭建数字人民币创新应用实验室。中国银行陕西分行也成立了数字人民币实验室，为西北地区首家数字货币实验室。至此，中国银行完成建设或在规划中的数字人民币实验室已有4家，其中3家位于第三批试点地区。这项工作所建成的数字人民币实验室，配合总行开展数字人民币准账户硬钱包的测试验证，提供了测试商户、交易接入系统及环境支持。此外，还将围绕衣食住行游购娱等领域，探索数字人民币支付和应用场景建设，最终推动实现数字人民币的广泛应用。

图6 数字人民币实验室

探臻简评：

@清华大学马克思主义学院2021级硕士生 胥铭芯

数字人民币应用前景广泛，但还处在应用场景的探索和对外的快速推广阶段。数字人民币实验室的建立，有利于帮助探索数字人民币更多应用方式，进一步切入民众生活场景，推动数字人民币在民众生活中的普及化。

05

双碳情报

 国际能源署：数字化技术有望将分布式能源转化为电网资产

7月20日资讯，国际能源署（IEA）发布《释放分布式能源资源潜力：电力系统机遇和最佳实践》报告（https://www.iea.org/reports/unlocking-the-potential-of-distributed-energy-resources）指出，随着屋顶太阳能电池板和电池储能等分布式能源资源（DER）的快速发展，不仅将改变电力的生产方式，还将改变电力的交易、输送和消费方式，在促进全球碳减排的同时，提高电网弹性。其中，数字化技术有望将分布式能源资产转化为宝贵的电网资产。为充分发挥分布式能源的巨大潜力，未来需进行电力市场和监管改革，通过协调促进金融资产和实物资产有效配置。（@先进能源科技战略情报研究中心）

这份报告表明DER将让电力生产和交易不再局限于大型、集中的发电厂和电网公司，消费者可以生产电力供自己消费，也可以在市场上出售。此外，DER将加速电力数字化转型，推进电力市场和监管的改革，从而更加有效地配置金融资本和实物资产。

图7 释放分布式能源资源潜力：

电力系统机遇和最佳实践报告

探臻简评：

@清华大学电机系2021级博士生 庄伟建

屋顶太阳能电池板和电池储能等分布式能源正在日益普及，并将逐渐改变我们的能源系统。当分布式能源与储能系统相结合时，在极端天气事件期间，可以有效的避免停电、减小人们对大电网的依赖。但同时分布式能源也将对电网构成挑战，今天的许多电网建设时，分布式能源的份额还较小，这就要求电网有更灵活的系统灵活性来维持稳定运行。

06

医学与健康

新冠病毒SARS-CoV-2可能利用

隧道纳米管向脑传播

7月20日，一项在人和动物细胞系中进行的新研究以 “Tunneling nanotubes provide a route for SARS-CoV-2 spreading”为题发表在《Science Advances》上。SARS-CoV-2新冠病毒会引发隧道纳米管（TNTs）的形成，该病毒可利用隧道纳米管传播至未感染的细胞。这项研究阐释了SARS-CoV-2传播至脑的方式。

通过冷冻电子断层扫描和相关的光学和冷冻电子显微镜技术，Pepe等人证明，当与感染的上皮细胞共同培养时，这些不易感染SARS-CoV-2的模拟神经元细胞可通过隧道纳米管介导的机制而被感染。（DOI：10.1126/sciadv.abo0171）这些隧道纳米管能使该病毒敢于从含有病毒入侵膜受体的易感细胞进入缺乏这种受体的不太易感的细胞，并同时逃避免疫监视。研究结果为进一步研究在更符合生理环境的情况下细胞间交流在SARS-CoV-2传播至脑的作用做了铺垫，（包括）隧道纳米管在促发新冠肺炎长期综合征中所可能扮演的角色。

图8 SARS-CoV-2在细胞间的转移

探臻简评：

@清华大学医学院20级博士生 陈栋林

本文通过荧光成像等技术，首次证明了新冠病毒可以通过形成纳米管（TNTs），从而在细胞间进行穿梭传递并感染邻近细胞，揭示了新冠病毒可以从表达受体、易受感染的上皮细胞入侵到不易受感染的神经细胞，从一定程度上解释了新冠感染如何影响神经系统，并最终导致神经系统损伤（如癫痫发作，中风，运动障碍和认知障碍）。这使我们不禁思考，随着新冠病毒不断变异，其传播途径更加隐匿、逃脱宿舍免疫监视的手段更加多样、传染性和致病能力不断增强、药物靶点不断变化，在可见的未来，长期“与毒共存”似乎将成为人类不得不面对的冰冷现实。

07

新材料科技

促进产物的脱附和抑制其再吸附的

新型混合催化剂

在反应系统中，选择性和快速去除水产物是提高在热力学、动力学上受水限制反应中催化性能的非常理想途径。

浙江大学肖丰收教授和王亮研究员、中科院精密测量科学与技术创新研究院郑安民研究员（共同通讯作者）等人报道了一种将钴锰碳化物催化剂与无孔聚二乙烯基苯聚合物物理混合形成的混合催化剂。通过改变催化剂表面的吸水平衡，形成更大比例的自由表面，从而将合成气转化率提高近2倍。研究成果以题为“Physical mixing of a catalyst and a hydrophobic polymer promotes CO hydrogenation through dehydration”发布在国际著名期刊《Science》上。

（DOI: 10.1126/science.abo0356）

不同于传统费托催化剂的研究，浙大团队独辟蹊径，将目光聚焦到反应产物在催化剂表面的吸-脱附微平衡调控上。肖丰收说：“这个想法也很简单，我们通过催化剂和助剂物理混合的方式，在催化剂表面构筑特定的微观环境，同时促进产物的脱附和抑制其再吸附，推动反应进行。”另外，通过物理混合的方法，可以在现有催化剂“无损”的情况下对反应性能进行调控，优于通常采用的化学修饰方法。

图9 不同物理混合方法和催化剂耐久性的影响

探臻简评：

@清华大学化学系21级博士生 周敏

工业生产中，90%以上的过程都需要有催化剂的参与，催化剂表面微环境的动态平衡对催化剂的性能影响很关键，催化剂表面一个小小的平衡，有可能影响到千万吨级的生产线。该团队通过在催化剂里物理混入一种超疏水材料，为催化剂表面动态清理出更丰富的反应位点，同样反应条件下让一氧化碳的转化率提升一倍，同时进一步优化了低碳烯烃的选择性，展现出良好的工业应用前景。“催化剂表面微平衡调控”的设计理念，将为多相催化体系提供更多的设计思路。

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新冠病毒SARS-CoV-2可能利用

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文字 | 庄伟建 刘洋 洪烨 刘展位

  胥铭芯 杨帆 周敏 陈栋林

排版 | 王昕阳

审核 | 傅宇杰 陈星安 许鹤麟 王嘉清

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