颠覆式创新集结！零一学院十大科技挑战问题等你接招！（上）
立志成为科创界新星的你，
是否心中常有这些问题：
那么多科研方向，哪个是值得我倾心投入的“大问题”？
我如何能接触到全球顶尖学术大师与创新领袖，在科研之路上得到他们的宝贵指导？
关于科研，我有很多“异想天开”的疯狂想法，但到哪里去找志同道合的合作者？
查文献、选课题、科研立项、口头报告……作为新手小白，怎样快速长成科研达人？
……
不用犹豫，来零一学院暑期学校寻找答案吧！
科学家“天团”
向你发出挑战邀请
2015年，联合国发布了全球可持续发展目标（UN-SDGs），从良好健康到清洁能源，从海洋资源到陆地资源，从智能城市到气候变化……达成这些目标是关乎全人类共同福祉的重大挑战，而相关领域科学技术的原始创新，是从根本上解决这些挑战问题的关键。
全球可持续发展目标（UN-SDGs）
这个夏天，面向UN-SDGs，零一学院与国内外顶尖科学家、院士团队、前沿科技企业合作，共同发起零一学院2022暑期十大挑战问题（#Xinstitute Summer Grand Challenges 2022），在纳米、生命健康与智能科技领域，面向重大挑战性关键问题开展颠覆式创新研究活动！
届时，我们将汇聚“问题-学生-导师”三要素，带你领略世界级科研团队的卓越学术研究氛围，在大导师团队的指导下亲身实践，得到科研能力的快速提升。
具体有哪些挑战问题等你接招？
（前方微剧透，让我们先睹为快~）
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团队大问题挑战
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挑战一：如何融合碳基与硅基智能、实现面向人工通用智能的类脑计算？
（上下滑动详细了解该挑战大问题↓）
通用人工智能（Artificial General Intelligence）是具备与人类同等智慧、或超越人类的人工智能，能表現正常人类所具有的所有智能行为。类脑计算是借鉴人脑存储处理信息的方式，面向人工通用智能发展的新型计算技术。基于碳基的人脑，作为唯一已知的通用智能体，不仅可以凭借极低功耗实时处理巨量数据，并且具有创造力、自适应能力和强大的学习能力。基于硅机的硅芯片，作为信息时代的代表，推动了第三次工业革命，发展出了强大的机器智能。本方向将围绕如何融合碳基与硅基智能、实现面向人工通用智能的类脑计算这一问题，为同学们介绍本研究领域最新进展，重点讨论如何在物理层面（如发展新型纳米材料与功能器件）和系统构架层面（如构建冯诺依曼与非冯诺依曼的异构融合体系）利用脑科学和计算机融合，发展类脑计算，促进人工通用智能的研究。
*参考文献：
Pei, J., Deng, L., Song, S. et al. Towards artificial general intelligence with hybrid Tianjic chip architecture. Nature 572, 106–111 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1424-8
# 挑战大问题领衔导师：
施路平
清华大学教授
清华大学类脑计算研究中心主任
国家光存储工程研究中心主任
2019年，清华大学精密仪器系施路平教授团队发布了一项最新研究成果——类脑计算芯片“天机芯”。该芯片是面向人工通用智能的世界首款异构融合类脑计算芯片，可同时支持计算机科学和神经科学的神经网络模型，例如人工神经网络和脉冲神经网络，发挥它们各自的优势。基于此研究成果的论文“面向人工通用智能的异构天机芯片架构”，作为封面文章登上了8月1日的《自然》学术期刊（Nature）。
挑战二：如何解决城市空中交通问题（Urban Air Mobility, UAM）
Joby Aviation, maker of the S4 eVTOL, will be the sole developmental flight testing partner for the initial phase of NASA’s UAM Grand Challenge. Joby Photo
（上下滑动详细了解该挑战大问题↓）
像鸟儿一样自由地飞翔是人类一直的梦想，科学最终帮助人类插上了翅膀。现在，人们又开始关注于新能源飞行器eVTOL(electric vertical take-off and landing)，这是一种可以实现城市空中交通，智能驾驶的个人飞行器，更轻巧便捷。同时，UAM是并非只是独立运行的航空器，也包含着基础设施等一整套生态。UAM 将为客运和货运航空运输提供安全高效的系统，并包括在密集城市区域内交付小包裹；空中私人出租车服务；空中医疗服务，例如病人救护车运输；以及向服务不足的社区运送货物等创新。
本挑战将围绕如何构建UAM生态，为同学介绍本领域前沿问题。重点讨论在基础设施如何和空中飞行器互相协同，如何设计面向公共服务的 eVTOL以及在解决不利天气下的飞行安全问题以及如何解决eVTOL仍需要克服的隐私、噪声、安全等问题。
*参考文献：
1. nasa UAM challenge
2. https://evtol.com/news/nasa-announces-uam-grand-challenge-participants/
3. 飞机全书；飞行汽车行业的现状与未来；Flying China (eVTOL 特刊)
4. NASA grand challenge slide
# 挑战大问题领衔导师：
杨军
电子科技大学高等研究院教授
加拿大工程院院士
拥有注册工程师执照，具有综合的材料、机械及生物医学工程学术背景，研究领域包括先进制造（增材制造/3D打印、微纳制造、精密加工）、基于网络协同和人工智能的智能制造、印刷电子、物联网、微电子机械系统、超材料、软机器人、生物芯片、生物仪器、表面科学与工程等。他在以上研究领域的国际一流杂志等发表140多篇论文包括多篇封面文章；拥有26项授权或在审专利，有三项技术进入规模化生产。
挑战三：如何运用时空组学技术构建高分辨率生命图谱？
（上下滑动详细了解该挑战大问题↓）
多细胞生物具有适应各种不同环境的能力，细胞是组成生命体的基本单元，构成生命体的每一个细胞本身也需要适应特定细胞所在的微环境。每个细胞并不是单独存在的，决定一个细胞的功能一般包括两方面因素，一是细胞本身遗传物质所表现出来的特征，比如DNA、RNA、蛋白、代谢等；另一个是它周围的物质，包括细胞、细胞分泌物，和其他物质。时空组学能在这两方面对细胞的基因表达特征做出精细的描述：可以检测出细胞所有基因的表达，还能保留细胞之间的物理信息位置。然而时空组学作为一个新的技术手段，目前除了利用好了细胞本身的基因表达信息之外，在细胞之间相互作用方面研究较少。如何利用高分辨率的时空组学技术识别spatial domain（spatial domain: 空间同质区域，一般是指具有相同细胞组成的连续区域）？如何描绘特定spatial domain与其他spatial domain之间的相互作用关系？我们将提供全世界目前为止最为庞大、分辨率最高、芯片最大的脑科学时空组学数据，支持同学们在此数据基础上提出创新的想法，以及匹配技术导师一起实践探索脑科学的奥秘。
*参考文献：
1. SpatioTemporal Omics consortium: Cell Press
2. https://www.cell.com/consortium/spatiotemporal-omics
# 挑战大问题领衔导师：
汪建
华大集团联合创始人、董事长
1991年主导成立西雅图华人生物医学协会，策划将人类基因组计划引回国内。1994年回国创建吉比爱生物技术（北京）有限公司，积极推动人类基因组计划的实施。1999年为承接人类基因组计划的中国部分，主导创建华大基因。2003至2007年任中国科学院基因组研究所副所长。2007年南下深圳，创建深圳华大基因研究院以及之后的科研、教育与产业体系。
刘斯奇
华大集团联合创始人、监事长
作为联合创始人，创建了华大基因和中国科学院北京基因组研究所。曾担任中国科学院北京基因组研究所研究员、中国科学院研究生院教授、中国农业大学和中南大学兼职教授、美国路易维尔医学院助理教授。
挑战四：如何发展基于结构超滑的颠覆性信息技术？
（上下滑动详细了解该挑战大问题↓）
以半导体集成电路为代表的电子元器件见证了人类自二十世纪中叶开启并持续至今的第三次工业革命。信息技术作为第三次工业革命的核心技术，在硬件层面包括信息的收集、传输、存储、处理的器件，以及为这些器件供能的技术。随着数字智能时代的到来，物联网、生命科学等领域涌现的诸多崭新需求对现有半导体器件在能耗体积比、使用寿命、可靠性、维护成本上提出了严峻挑战。结构超滑（structural superlubricity）是指直接接触并相对滑动的两固体表面之间摩擦力极低且磨损为零的状态。基于其构建的机械式信息器件，有望为上述问题带来颠覆性解决方案。本课程将围绕该主题，以基于结构超滑的超级微发电机、射频开关、导电滑环、超能存储、可重构芯片为例，介绍结构超滑的基本知识，展示其在上述若干领域的应用，并支持同学们进一步研发基于结构超滑技术的传感、计算、存储、通信等领域的新型器件。
*参考文献：
1. Liu, Z. et al. Observation of Microscale Superlubricity in Graphite. Phys. Rev. Lett. 108, 205503 (2012).
2. 郑泉水，欧阳稳根，马明，张首沫，赵治华，董华来，林立。超润滑：“零” 摩擦的世界。科技导报 34, 12–26 (2016).
3. Hod, O., Meyer, E., Zheng, Q. & Urbakh, M. Structural superlubricity and ultralow friction across the length scales. Nature 563, 485–492 (2018).
# 挑战大问题领衔导师：
郑泉水
中国科学院院士
深圳零一学院创始人
清华大学钱学森力学班首席教授
1980-90年代创建了完整的本构方程张量函数理论，建立了细观力学郑-杜模型，解决了非椭球夹杂Eshelby张量和Cauchy平均转动等长期没有解决的经典难题。2000年后，开创了结构超滑（指两个固体表面全接触滑移时摩擦几乎为零、磨损为零的状态）理论与应用技术，结构超滑技术的诞生，将为相关问题带来颠覆性的解决方案。
挑战五：如何通过将人类、智能机器和生态系统连接起来解构/重建/构建生物多样性？
（上下滑动详细了解该挑战大问题↓）
自然种群可能会因环境的微小变化而遭受灾难性的崩溃，这种临界点可能是群体内反馈循环的结果，导致作为替代的稳定状态的出现。微生物个体之间的相互作用如何推动社区的进化和生态？表征不同稳态如何直接测量理论上提出的人口崩溃预警信号？
生物系统的学习、适应和进化能力是可持续发展目标的核心，如何通过生态学理论理解微生物组的稳定性？微生物群的“智能”群体行为是怎么样的？
人类的可持续性取决于生态系统的服务和功能。所有生态系统，在其微观基础上，都是由提供关键服务的微生物群落组成的，这些服务允许宏观物种和栖息地的存在。如何将遗传算法、人工智能和纳米技术结合起来，在空间和时间上渲染栖息地？我们如何向微生物群智能学习，以解决与我们的福祉和韧性相关的问题？
通过生物与物理的交叉解决领域内难题，生命与健康领域复杂但有趣的问题等你来探究!
*参考文献：
1. Seeing the beautiful intelligence of microbes
https://www.quantamagazine.org/the-beautiful-intelligence-of-bacteria-and-other-microbes-20171113/
2. Turing Forgotten Ideas
https://personal.utdallas.edu/~otoole/HCS6330_F10/03_turing.pdf
3. The biology of the built environment
https://www.ted.com/talks/jessica_green_we_re_covered_in_germs_let_s_design_for_that?language=es
# 挑战大问题领衔导师：
Jeff Gore
麻省理工学院教授
斯隆奖获得者
主要研究领域为单分子生物物理学。Gore生物物理实验室使用实验上易处理的实验室微观世界来探索个体之间的相互作用，如何驱动社区的进化和生态。Gore实验室旨在进行理论驱动的实验，实验驱动的理论和建模。
Juan Keymer
普林斯顿大学生态和进化系博士
普林斯顿大学物理系及分子生物学系博士后
Biotexuras 公司创始人
艾辛大学（University of Aysén）自然科学与技术系独立研究员、智利大学（University of Chile）物理系研究员。
更多顶级导师和科技企业团队挑战大问题将于下期公布，敬请期待！
勇者接招！加入暑校，
直面全球重大挑战问题！
学子营为期3周（7月18日-8月6日；第1周线上、后2周线下），我们准备了全程高能的各项环节：
第一周（7月18日-22日，线上举行）以X-idea为主线，你将：
★ 与来自全球的顶尖科学家及科技创新领袖，和来自全国的志同道合的大学生青年才俊们共同组队探索；
★ 参与X-idea Seminar，围绕挑战大问题提出畅想。
第二、三周（7月25日-8月6日，深圳零一学院线下举行），你将：
★ 把idea带到零一学院猫头鹰实验室；
★ 在院士级导师团队引导下，把畅想落地转化成可行的项目方案；
★ 深度体验清华钱班“进阶研究-精深学习”培养体系。
暑校期间具备重大创新潜力的项目方案，有机会获得零一学院持续的经费支持以及专家指导。
在应对挑战大问题的“主线任务”之余，你还能在众多“支线任务”中走出“新手村”获得“经验锦囊”：
★ 在“院士壁炉夜话”、“科研思维与能力进阶”、“科技文化夜”和“国际名校师生线上交流”等活动中，你有机会与来自国内外的院士、教授、学长学姐面对面交流。如何寻找研究课题？如何寻找心仪的国内外学术导师和科研资源？如何增强学术交流能力？这些刚刚入门科研的大学生时常面临的焦虑和困惑，都能在和前辈们的交流中得到一一化解。
★ 在联合国特邀嘉宾讲座和日内瓦大学国际暑期学校师生互动活动中，你将与国内外科技创新青年领袖实现跨越大洋的创意与思想交流，提升国际视野、培养国际交流能力、拓展国际合作。
（点击查看大图）
通过零一暑校，你将有机会：
入选零一学子，进入零一学院开放贯通培养体系，获得在院士大导师指导下开展颠覆性创新研究的宝贵资格！
除此之外你还有机会获得：
1. 一张零一学院签发，得到国际认可的结业证书；
2. 一封大导师推荐信*，助力你走入更广阔的科研天地；
*注：推荐信需向零一学院申请。
3. 参与一系列由零一学院与国际顶尖科研机构联合举办的活动的机会；
4. 获得院长创新项目奖金，支持你在暑校过后持续不断地进行研究。
零一学院将通过立项资助的方式，奖励在暑校众多优秀项目中脱颖而出的、具备解决联合国可持续发展大问题潜力的好方案。
看到这里，你不甘平凡的心是否已经开始蠢蠢欲动，准备收拾起行囊赶赴深圳？别着急，让我们告诉你应该怎么做：
活动时间及形式
活动时间
7月18日-8月6日
线上：7月18日~7月22日
线下：7月25日~8月6日 （线下报到时间为7月23日、24日）
活动对象
本科生
线下活动地点：
广东省深圳市坪山区-深圳零一学院
* 若因不可抗因素导致活动调整，零一学院将第一时间通过官方公众号通知。
报名及缴费
报名方式：
A. 零一学院暑期学校合办单位的学生报名、遴选及费用等事宜由相关单位具体通知。
B. 非合办单位学生报名方式如下：
报名申请链接：
截止日期为2022年7月7日！
【报名申请时需提交较为详尽的资料；请复制以上链接至PC端浏览器报名（微信浏览器除外）；注册报名系统时，请使用真实姓名及电话号码，并使用电话号码作为登录用户名。】
入选结果公布
1. 报名审核过程中，零一学院招生组可能会邀请申请人进行在线交流，请留意邮件通知；
2. 本次暑校采取滚动录取制，将在下列时间通过电子邮件方式分两轮发送入选通知：
第一轮：2022年6月26日
第二轮：2022年7月11日
*具体发布时间以实际情况为准；第一轮未入选的申请人有机会进入第二轮等候入选。
缴费方式：
非合办单位学生缴费方式如下：
★报名费：100元 （通过报名系统直接缴纳）；
报名费含综合评审费用，无论是否入选暑校，报名费均不予退还；6月22日前报名，可免报名费。
★ 学费：13800元
注：
1. 学生获得暑校入选通知书后一周内线上缴纳，具体学费金额及缴费流程详情将通过邮件通知，未及时缴纳学费视作放弃入选资格；
2. 挑战奖学金：零一学院为创新特质突出的个人付费申请者设置挑战奖学金。专家评审团将根据申请者提交的报名材料进行评估审核并确定奖学金等级，所获奖学金可用于部分或全部抵扣学费；（由于材料评审需要时间，个人付费申请者须在6月22日前报名）
3. 零一学院联盟大学学生享学费八折优惠；如需了解所在学校是否为零一学院联盟大学，请通过邮箱admission@xinstitute.org咨询；
4. 其他费用：食宿交通保险等费用自理。
*该活动最终解释权归深圳零一学院所有。
2022 学子营
科技创新与可持续发展的世界，由你来定义。
2022年暑假，深圳，零一学院，我们一起来定义！
联系我们 ：
学院地址：广东省深圳市坪山区龙田街道竹坑社区兰景中路16号坪山高新区产学研基地A栋（3楼/5楼）
招生咨询邮箱：
admission@xinstitute.org
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深圳零一学院
零一学院传承清华钱班十三年的探索实践，走出清华校园，面向更广泛的青少年学生群体开展顶尖创新人才的陪长。在学生完成所在大学学业的同时，让他们的创新天赋充分绽放，有机会成为能够通过科技创新改变世界、创造未来的世界级科学家和创新家。2021年7月，全新机制的零一学院成功试航。