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科技前沿 | 世界首个原子级量子集成电路推出

点击上方"蓝字"关注江苏科技据发表在《自然》杂志上的论文,澳大利亚新南威尔士大学量子计算机物理学家团队设计了一个原子尺度的量子处理器,能够模拟小有机分子的行为,攻克了大约60年前理论物理学家理查德·费曼提出的挑战。该校初创企业“硅量子计算”公司(SQC)6月23日宣布创造出世界上第一个原子级量子集成电路。据SQC官网介绍,该团队2012年宣布制造出世界上第一个单原子晶体管,并提出到2023年实现原子级量子集成电路。现在,该目标提前实现了。在制造出用作模拟量子处理器的原子级集成电路后,SQC团队用这种量子处理器精确地模拟了一个小的有机聚乙炔分子的量子态,从而证明了他们的量子系统建模技术的有效性。通过精确控制原子的量子态,新处理器可模拟分子的结构和特性,有望帮助科学家“解锁”未来的全新材料和催化剂。在论文中,研究人员描述了他们是如何模拟有机化合物聚乙炔的结构和能量状态的。聚乙炔是一种由碳和氢原子组成的重复链,其中碳碳之间单双键交替。研究团队构建了一个由10个量子点链组成的量子集成电路,以模拟聚乙炔链中原子的精确位置,其中有6个金属门控制电子在电路中的流动。首席研究员、SQC创始人米歇尔·西蒙斯称,选择10个原子的碳链并非偶然,因为它在经典计算机能够计算的大小限制之内,该系统中电子的独立相互作用多达1024个。若增加到20点链,则可能的相互作用的数量呈指数级增加,这将使经典计算机难以求解。“在20世纪50年代,费曼提出,除非你能以相同的尺度构建物质,否则你无法理解大自然是如何运作的。”西蒙斯说,“这就是我们在做的事情,我们实际上是在自下而上构建它,通过将原子放入硅中来模拟聚乙炔分子,其精确的距离表示碳碳单键和碳碳双键。”西蒙斯认为,这是一个重大突破。由于原子之间可能存在大量的相互作用,今天的经典计算机难以模拟相对较小的分子。SQC原子级电路技术的开发将使该公司及其客户能够为一系列新材料构建量子模型,无论这些新材料是药品、电池材料还是催化剂。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:韩莉初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年6月27日
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科技前沿 | 大脑发育关键基因之谜解开

点击上方"蓝字"关注江苏科技表达轴突标记TAU(绿色)和树突标记MAP-2(红色)的分化皮层神经元。图片来源:巴斯大学罗伯特·威廉姆斯英国巴斯大学研究人员近日在《公共科学图书馆·遗传学》发表论文称,他们揭开了长链非编码RNA(lncRNA)子集基因与邻近基因相互作用的机制,这一机制可调节必需的神经细胞发育及功能。lncRNA基因与其他基因不同,它不编码生命的基石蛋白质。但lncRNA在人类基因组中普遍存在,估计数量在18000—60000个之间,而蛋白编码基因为20000个。正是因为lncRNA包含的信息不会导致蛋白质的产生,这些DNA片段曾被视为垃圾。但新研究清晰表明,一些lncRNA绝不是垃圾,它们可能在恢复遭受严重神经损伤的身体功能方面发挥关键作用。尽管大多数lncRNA基因的功能仍然是一个谜,但有一个子集和它们的蛋白质编码邻居是成对出现的。它们共同调节基本神经细胞的发育和功能,特别是在胚胎发育和生命早期的大脑中。此次新研究确定了一个重要的信号通路,该通路可以协调这种lncRNA的表达和与之配对的关键蛋白质编码基因。研究人员称,这项新成果使人们更接近了解神经细胞的基本生物学内容及其产生方式。团队希望通过进一步的研究,更深入地了解lncRNA基因在大脑中的运作方式,这些知识对于缺陷神经元替代和神经功能恢复研究十分重要。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:韩博初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年6月23日
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科技前沿 | 量子计算机或能创造全新物质 有助揭示超导等物质特性

点击上方"蓝字"关注江苏科技图片来源:《新科学家》网站据英国《新科学家》杂志网站9日报道,英国科学家发表最新研究称,他们可以调整量子计算机内量子比特之间的相互作用,这意味着量子计算机可以创造出拥有新奇特性的物质新结构,揭示超导性等物质特性。研究人员表示,大多数固体材料由原子或分子组成的,这些原子或分子受到来自其“邻居”的力的影响,这一原理被称为局域性,冰或盐等化合物中常见的晶格结构由此产生。但量子计算机的工作不受这种限制,因此其或许能够操纵物质来对抗局域性。为研究这种可能性,牛津大学的约瑟夫·廷德尔及其同事创建了一个可描述量子粒子系统的数学模型,模型中的粒子可与任意其他粒子发生相互作用,而不仅仅与其邻居相互作用。然后,该团队利用图论来确定这样一个系统是否真的会出现。他们发现,这一过程揭示了一种不同寻常的几何结构,其中一些粒子与其他粒子相互作用,一些粒子被隔离。他们使用算法来计算这些粒子的某些特性,发现新结构能以不同于自然界中任何事物的方式改变自身磁性。廷德尔说:“目前尚不清楚这种性质在现实世界中如何表现以及有哪些用途,但我们有可能在量子计算机上产生这种现象。借助离子阱量子计算机等,我们几乎可以让任何量子比特之间发生相互作用。因此,我们讨论的这些不规则结构可以实现。”布里斯托尔大学的史蒂芬·克拉克表示,这是一个非常有趣的结果,可能会向人们揭示前所未有的新系统和连接——它们通常不会在自然界中出现。但目前很难理解这些系统在现实世界中的功能,因为廷德尔团队只考虑了粒子之间的连接,没有考虑距离,“如果它们能产生类似超导的奇异性质,那将非常有趣”。廷德尔表示,目前还没有到可以利用这些新发现创造物质的阶段,但这项研究迈出了第一步。他们下一步计划从静态计算转移到研究这些系统如何随时间演变。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:左茜初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年6月17日
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科技前沿 | 掀起银河系的“盖头”来 ——“盖亚”望远镜新一批观测数据即将发布

点击上方"蓝字"关注江苏科技根据“盖亚”提供的数据,科学家们绘制出了这张图,显示了未来40万年内,位于太阳系326光年内的0000颗恒星的运行路径。图片来源:美国太空网据美国太空网报道,欧洲航天局“盖亚”(Gaia)探测器将于6月13日发布最新一批观测数据,其中包含了天空中数亿个最明亮物体的信息,比如数千万颗恒星的化学组成等。“盖亚”空间望远镜于2013年发射升空,旨在通过描绘银河系内近20亿颗恒星的精确位置、距离和速度,绘制出最详细的银河系图谱。天文学家表示,尽管这20亿颗恒星仅占银河系恒星总数的1%左右,但在复杂算法和其他信息的加持下,他们可借助这些数据管窥整个银河系的全貌,解开有关银河系及其内恒星的一些重大谜团。01恒星来自何处✦通过测量大量恒星的精确位置、距离和速度,“盖亚”可以呈现的不仅仅是银河系现在的“模样”,还有它过往的情况。因为宇宙中的物体遵循一定的物理学规律,因此天文学家可借助现有数据,模拟这些恒星过往的轨迹,从而了解过去数百万年甚至数十亿年间,在银河系内上演的“剧情”。借助此前获得的数据,科学家们已能做到这一点,新数据集则可让他们做得更多。在新数据集中,“盖亚”团队将首次公布5亿颗恒星的“天体物理参数”。“盖亚”项目科学家乔斯·德·布鲁因指出,这些参数来自“盖亚”测量的恒星光谱(本质上是这些恒星吸收光线的“指纹”),揭示了每颗被测恒星的化学成分、质量、年龄、温度和亮度等信息。布鲁因说,其中3000万颗恒星的大气化学成分,与数十亿年前诞生的这些恒星的分子云化学成分相同,通过将化学成分信息与对恒星轨迹的建模相结合,天文学家能追踪到银河系内部(也包括外部)恒星群的诞生地。02银河系如何连在一起✦虽然自2014年以来,“盖亚”一直在扫描银河系,但银河系仍有很多未解之谜,研究它也并非易事。因为身处银河系内部,“盖亚”甚至不能穿透遮蔽银河系中心的厚厚尘埃和气体云而窥视银盘的另一侧。但随着“盖亚”收集的数据与日俱增,再加上射电天文学等其他观测技术的帮助,银河系的全貌正慢慢浮现出来,科学家们距离解决银河系中暗物质如何分布等重大谜题越来越近。布鲁因解释说:“银河系中所有物质都对每颗恒星施加引力,而这种引力决定了恒星的运动速度。因此,通过测量恒星的运动,我们可以探测银河系中的物质分布情况,这对于弄清银河系如何连接在一起非常重要。”与银河系中恒星分布相关的另一个谜团同银河系标志性的螺旋结构——旋臂有关。天文学家大多同意,银河系的四条旋臂似乎是从银河系中心发出的、由恒星和气体组成,但单个旋臂的大小以及它们在银盘中的确切位置仍存在诸多争议。新数据可能有助于天文学家进一步弄清楚这些问题。而且,“盖亚”不仅能看到这些旋臂现在的样子,也能帮助天文学家模拟这些旋臂过去的样子以及未来如何演变。荷兰莱顿大学天文学家、盖亚数据处理与分析协会主席安东尼·布朗表示,有了这些新数据,天文学家将能够看得更远,直接对旋臂的更大部分进行取样。尽管如此,了解整个银河系仍然是一个挑战。03银河系的“童年”发生了什么✦此外,“盖亚”提供的数据使天文学家能进行所谓的“银河考古学”。通过重建数百万颗恒星的轨迹,他们可以了解数十亿年前发生的事件,包括银河系与其他星系的灾难性碰撞,碰撞产生的涟漪至今仍能在银河系中观察到。科学家们在“盖亚”此前发布的数据中,发现了银河系与名为“盖亚土卫二”的较小星系的碰撞,这发生在80亿至110亿年前。当时,银河系比现在小得多。布朗说,与“盖亚土卫二”的碰撞是“银河系在其童年时期经历的最后一次重大合并”。他希望天文学家们能借助新数据集,进一步回顾银河系的历史,并追踪到一些更早的碰撞。直到今天,银河系仍在吞噬较小的星系。模型显示,围绕银河系外围运行的两个矮星系大麦哲伦云和小麦哲伦云有朝一日将被银河系完全吞没。正如它从剧烈碰撞中诞生一样,终有一天,银河系也会死于剧烈的碰撞。大约45亿年后,银河系将与其最近的大型星系邻居仙女座星系相撞。布朗说,新发布的盖亚数据或会为这一灾难性事件带来一些启示。布鲁因表示,“盖亚”是目前产生最多科学论文的科学任务。6月13日发布的数据还将包含有史以来最大的一组关于银河系双星系统的信息,预计这些数据也将催生一些突破性的发现。此外,“盖亚”还建立了迄今最大的太阳系内小行星化学成分数据库,科学家们也正在开发越来越好的算法,以更多地了解“盖亚”看到的恒星。“盖亚”太空望远镜将继续扫描天空,直到2025年燃料耗尽。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:胡峰初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年6月7日
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科技前沿 | 首台E级超算“前沿”问鼎Top500

点击上方"蓝字"关注江苏科技“前沿”超级计算机图片来源:英国《新科学家》杂志网站据英国《新科学家》杂志网站5月31日报道,国际超算组织宣布,位于美国橡树岭国家实验室的超级计算机“前沿”在2022年国际超算Top500榜单中拔得头筹,成为现今世界上运行速度最快的超级计算机,算力高达每秒1.1百亿亿次,也是目前在国际上公告的首台每秒能执行百亿亿次浮点运算的计算机。普通笔记本电脑每秒只能进行几万亿次运算,而“前沿”的运行速度是其一百多万倍。百亿亿次超级计算机也被称为E级超级计算机,每秒计算次数超过1018,它的研制是国际上高端信息技术创新和竞争的制高点,可用于对气候变化、核聚变模型进行精确建模,有助于新药的研发以及加密技术破解,因此也将成为国家安全的重要工具。“前沿”系统位于74个独立机柜中,拥有9400个中央处理器以及37000个图形处理器,这些处理器可提供3D图形,但也可用于处理一系列其他任务。这意味着“前沿”总共有8730112个内核。“前沿”如果在峰值功率下运行,会产生大量热量,因此每分钟需要四个大功率泵将25000升以上的水推到机器周围给其降温。研究人员指出,“前沿”的算力还未到顶点,在未来几个月甚至几年内,随着软件不断优化,它可能会达到理论上的峰值性能——2百亿亿次。2019年,美国能源部宣布,拨款6亿美元给克雷公司和超威半导体公司,在橡树岭国家实验室建造这台超级计算机。目前,该实验室已拥有“泰坦”和“顶点”超级计算机,后者也曾问鼎世界上最强大的超级计算机,不过,2020年被日本的“富岳”超越。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:薛晓明初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年6月2日
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科技前沿 | 迈向量子互联网的重要一步 非相邻节点量子隐形传态实现

点击上方"蓝字"关注江苏科技爱丽丝,隐形传态量子信息的接收者。在黑色铝制圆筒内,钻石样品被冷却到-270℃,以减少来自环境的噪音并实现量子控制。图片来源:《自然》在线版英国《自然》杂志25日发表的一项研究演示了在一个三节点量子网络中,两个非相邻节点之间的量子信息隐形传态。这一结果是朝着量子互联网迈出的重要一步。量子隐形传态能将量子信息从一个位置传送到另一个位置,在安全通信、量子计算、下一代互联网开发方面具有潜在应用价值。迄今报道的关于这一效应的实验演示一直局限于两个相连节点之间。而非相邻节点间的隐形传态对于量子网络(如量子互联网)的构建至关重要。荷兰代尔夫特理工大学研究团队此次操作的量子网络,有3个用光纤连成一排的节点——爱丽丝、鲍勃和查理,爱丽丝和鲍勃之间以及鲍勃和查理之间有直接连接,但爱丽丝和查理之间没有。实现隐形传态首先要让相邻节点共享量子纠缠态,然后在中间节点鲍勃这里进行量子交换,从而在爱丽丝和查理之间形成纠缠,让量子信息能在它们之间直接隐形传送。在保存脆弱量子信息的同时完成流程的每一步,要求对这种量子态的制备、操纵和读取都做出改进。研究团队指出,研究中演示的非相邻节点间的信息共享,或许代表了朝着构建能通过量子信息隐形传态进行通信的量子网络又近了一步。不过,美国国家标准与技术研究院和韩国科学技术研究院科学家在一篇同时发表的新闻与观点文章中写道,实现量子网络周围无处不在的隐形传态技术仍有几步之遥。科学家总结道,后续还需对该系统的多个特征进行改进,才能支持多次隐形传态,以及构建大规模量子网络。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:梅志敏初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年5月27日
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科技前沿 | 无差错量子计算机或成现实 首次实现对两个逻辑量子位的一组计算操作

点击上方"蓝字"关注江苏科技逻辑量子位门操作的艺术图,它通过量子纠错保护其免受故障的影响。图片来源:约翰内斯·克努兹据25日发表在《自然》杂志上的论文,由奥地利因斯布鲁克大学实验物理系的托马斯·蒙兹、德国亚琛工业大学的马库斯·穆勒和德国于利希研究中心领导的团队展示了容错量子计算的基本构建模块,首次成功地实现了对两个逻辑量子位的一组计算操作,可以用来实现任何可能的操作,意味着无差错量子计算机或将成为现实。量子计算机本质上更容易受到来自环境的干扰,因此可能总是需要纠错机制,否则错误将在系统中不受控制地传播,信息将丢失。量子不可克隆定理表明,对任意一个未知的量子态进行完全相同的复制的过程是不可实现的,因此可以通过将逻辑量子信息分配到多个物理系统的纠缠态来实现冗余,例如多个单独的原子。因斯布鲁克实验物理学家卢卡斯·波斯勒解释说:“对于现实世界的量子计算机,我们需要一套通用的门,用它我们可以对所有算法进行编程。”研究团队在具有16个被捕获原子的离子阱量子计算机上实现了这个通用门集。量子信息存储在两个逻辑量子位中,每个量子位分布在七个原子上。现在,研究人员首次可以在这些容错量子位上实现两个计算门,这对于通用门集是必要的:对两个量子位进行作用的门(一个控—非门)和一个逻辑T门,这在容错量子位上特别难实现。物理学家们通过在逻辑量子位中准备一个特殊的状态,并通过纠缠门操作将其传送到另一个量子位来演示了T门。在编码的逻辑量子位中,存储的量子信息受到保护,不会出错。但是如果没有计算操作,这是没有用处的,而且这些操作本身很容易出错。于是,研究人员对逻辑量子位进行了操作,这样就可以检测和纠正由底层物理操作造成的错误。因此,他们在编码的逻辑量子位上实现了第一个通用门集合的容错实现。容错的实现比非容错需要更多的操作。这将在单个原子的尺度上引入更多的误差。工作量和复杂性增加了,但产生的质量更好。研究人员还使用经典计算机上的数值模拟来检查和确认他们的实验结果。研究人员已经展示了在量子计算机上进行容错计算的所有基础。现在的任务是在更大的、更有用的量子计算机上实施这些方法。在离子阱量子计算机上演示的这种方法也可以用于其他量子计算机的体系结构。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:梅志敏初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年5月26日
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科技前沿 | 高速运动的等离子体湍流首次发现

人类成功获得银河系中心黑洞首张照片大力建设科技强省勇当科技创新开路先锋微信公众号:JiangSu_ST点分享点收藏点点赞点在看
2022年5月24日
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科技前沿 | 莫比乌斯碳纳米带首次合成

点击上方"蓝字"关注江苏科技日本名古屋大学研究团队已合成了一种带状分子纳米碳,具有扭曲的莫比乌斯带拓扑结构,即莫比乌斯碳纳米带。图片来源:瀬川泰知等人/《自然·合成》构建结构均匀的纳米碳对于纳米技术、电子学、光学和生物医学应用中的功能材料的发展至关重要。据近日发表在《自然·合成》杂志上的论文,日本名古屋大学研究团队已合成了一种带状分子纳米碳,具有扭曲的莫比乌斯带拓扑结构,即莫比乌斯碳纳米带。分子纳米碳科学是一种自下而上使用合成有机化学制造纳米碳的方法。然而,迄今为止合成的分子纳米碳仅具有简单的结构,例如环状、碗状或带状。为了实现未知的和理论上预测的纳米碳,有必要开发新方法来合成具有更复杂结构的分子纳米碳。2017年,名古屋大学研究团队历经60年首次化学合成碳纳米带,这是一种超短碳纳米管。之后,莫比乌斯碳纳米带成为科学界梦寐以求的目标。“与具有正常带状拓扑结构相比,这种扭曲的莫比乌斯碳纳米带应会表现出完全不同的特性和分子运动。然而,创造这种扭曲的结构说起来容易做起来难。”研究团队负责人伊丹健一郎说,从之前的碳纳米带合成中得知,应变能是合成过程中最大的障碍。此外,带状结构内的额外扭曲使最终目标分子的应变能更高。通过对莫比乌斯碳纳米带的带状和扭曲分子结构产生的巨大应变进行理论分析,研究团队确定了合理的合成路线,最终通过14个化学反应步骤合成了莫比乌斯碳纳米带,包括新开发的官能化反应、Z-选择性维蒂希反应序列和应变诱导镍介导的同源偶联反应。光谱分析和分子动力学模拟表明,在溶液中,莫比乌斯带的扭曲部分在溶液中围绕莫比乌斯碳纳米带分子快速移动。利用手性分离和圆二色光谱,从实验上证实了莫比乌斯结构的拓扑手性。研究人员表示,新形式的碳和纳米碳不断地为新的科技打开大门,并导致了往往不可预知的非凡的特性、功能和应用的发现。这项工作为开发具有复杂拓扑结构的纳米碳材料及使用莫比乌斯拓扑学的创新材料科学的诞生铺平了道路。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:梅志敏初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年5月23日
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科技前沿 | 超薄燃料电池利用人体自身糖分发电

点击上方"蓝字"关注江苏科技带有30个独立葡萄糖微型燃料电池的硅芯片。图片来源:《先进材料》葡萄糖是人们从食物中吸收的糖分,它是为人体每个细胞提供动力的“燃料”。那么葡萄糖是否也能为医疗植入物提供动力?美国麻省理工学院和德国慕尼黑工业大学的工程师给出了肯定答案。他们设计了一种新型葡萄糖燃料电池,可将葡萄糖直接转化为电能。该装置厚度仅400纳米,约为人类头发直径的1/100。该含糖电源每平方厘米产生约43微瓦的电力,实现了迄今为止葡萄糖燃料电池的最高功率密度。近日发表在《先进材料》上的论文指出,新电池能承受高达600℃的温度。如果嵌入医疗植入物中,燃料电池可在植入设备所需的高温灭菌过程中保持稳定。该电池的核心由陶瓷制成,这种材料即使在高温和微型尺度下也能保持其电化学特性。研究人员设想,新设计可制成超薄膜或涂层,并包裹在植入物周围,利用人体丰富的葡萄糖被动地为电子设备供电。在新研究中,研究人员设计了一种葡萄糖燃料电池,其电解质由二氧化铈制成,二氧化铈是一种具有高离子电导率的陶瓷材料,机械强度高,因此被广泛用作氢燃料电池的电解质,其已被证明是生物相容的。研究团队将电解质与由铂制成的阳极和阴极夹在中间,铂是一种容易与葡萄糖反应的稳定材料。他们在一个芯片上制造了150个单独的葡萄糖燃料电池,每个约400纳米薄,300微米宽(大约30根人类头发的宽度)。团队将电池图案摹刻到硅晶片上,实验表明电池可与常见的半导体材料配对。随后他们测量了电池在定制测试站中将葡萄糖溶液流过每个晶片时产生的电流。团队发现,许多电池产生的峰值电压约为80毫伏。鉴于每个电池的尺寸很小,该输出已是任何现有葡萄糖燃料电池设计中最高的功率密度。研究人员表示:“这是第一次将电陶瓷材料中的质子传导用于葡萄糖到能量的转换,定义了一种新型的电化学。它将材料从氢燃料电池扩展到新的、令人兴奋的葡萄糖转换模式。”
2022年5月17日
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科技前沿 | 新研究支持RNA-蛋白质是生命世界的起源

Library5月11日,《自然》发表的最新研究称,化学家们已经解决了生命起源理论中的一个关键问题,他们证明了RNA分子可以将短链氨基酸连接在一起。德国杜塞尔多夫大学研究分子进化的Bill
2022年5月16日
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科技前沿 | 人类成功获得银河系中心黑洞首张照片

点击上方"蓝字"关注江苏科技银河系中心黑洞的首张照片是这样做成的。EHT合作组织提供继2019年人类历史首张黑洞照片发布后,又一张黑洞靓照来了!北京时间5月12日21时07分,银河系中心黑洞人马座A*(Sgr
2022年5月13日
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科技前沿 | 月壤里的秘密:或可在月球上制备氧气和燃料

点击上方"蓝字"关注江苏科技国际学术期刊《焦耳》的一篇最新论文引发学界广泛关注。研究团队在详细分析嫦娥五号取回的月壤(以下简称嫦娥五号月壤)的元素和矿物结构后,发现月壤的一些活性化合物具有良好的催化性能。他们以其为催化剂,利用人工光合成技术,借助模拟太阳光,将水和二氧化碳转化为氧气、氢气、甲烷、甲醇。“月壤是月球上最丰富的资源之一,月壤或月壤提取成分如果能作为月球上的人工光合成催化剂,可大大降低航天器的载荷和成本。将来也许在月球上可以就地取材,为宇航员提供生命支持,并制备燃料。”5月7日,在接受科技日报记者专访时,论文共同第一作者、南京大学教授姚颖方如此展望。月壤的元素构成和微纳结构使其具有良好的催化性能2021年,南京大学作为中国空间技术研究院牵头的联合团队组成单位之一,获得第一次发放的月球样品1克。此次刊发成果的科研团队利用其中的0.2克进行研究,发现了月壤的一些特质。“嫦娥五号月壤来自月球表面非常年轻的玄武岩,这种矿物中富含铁、钛等人工光合成中常用的催化剂成分。团队采用机器学习等方法,对月壤结构进行了多次分析,发现其中钛铁矿、氧化钛等8种晶体矿物可以在人工光合成中发挥较好的催化性能。”姚颖方说。月壤实际的催化性能如何?研究团队将月壤作为光伏电解水、光催化水分解、光催化二氧化碳还原、光热催化二氧化碳加氢等反应的催化材料,发现其在光伏电解水和光热催化二氧化碳加氢反应中,具有较高的性能和选择性。“在这些试验中,我们施加了模拟太阳光,用水、二氧化碳做原料,将月壤与模拟的美国阿波罗计划取回的月壤和地球表面的玄武岩进行对比,发现三者在光伏电解水反应中,嫦娥五号月壤产生氧气和氢气的效率最高。而在光热催化二氧化碳加氢反应中,嫦娥五号月壤产生的甲烷、甲醇的效率也比其他材料要高。”姚颖方欣喜地表示,氧气可为人类提供生命支持,甲烷是火箭推进剂的有效成分,而甲醇是有机化学品原料。研究还发现,月壤表面具有丰富的微孔和囊泡结构,“这种微纳结构进一步提高了月壤的催化性能。”姚颖方说。将争取在未来航天计划中搭载试验基于以上分析,研究团队针对月球环境,提出利用月壤实现地外人工光合成的策略与步骤。“利用月球夜间约-173℃的极低温度,将二氧化碳从人类呼吸的空气中凝结分离。然后利用太阳光,将嫦娥五号月壤作为水分解的电催化剂和二氧化碳加氢的光热催化剂,把人类呼出的废气、月球表面开采的水资源等转化为氧气、氢气、甲烷和甲醇。”姚颖方表示,利用地外人工光合成技术,也许只需要月球上的太阳能、水和月壤,便能产生氧气和碳氢化合物,该技术有望借助于月球表面的温度环境,实现低能耗和高效能量转换。这为建立适应月球极端环境的原位资源利用系统提供了潜在方案。虽然月球土壤的催化效率低于地球上可用的催化剂,但姚颖方表示,研究团队还将对月壤中的有效催化成分进行分离、提炼,力求得到更好的催化效果。不过,地外人工光合成技术究竟能否在真实的月球环境中实现,还需进一步验证。姚颖方介绍,目前,他们正在联合中国空间技术研究院的科研人员,争取实现地外人工光合成技术在未来航天计划中搭载试验,进行真实环境验证。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:韩博初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年5月10日
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科技前沿 | 除了“淀粉”,人工合成“粮食”又有新招 二氧化碳可“变”葡萄糖和脂肪酸

点击上方"蓝字"关注江苏科技通过电化学耦合生物发酵将二氧化碳和水转化为长链产品的示意图。图片来源:研究团队供图此前,我国科学家在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。那么,二氧化碳除了可以“变”淀粉,还能“变”其他东西吗?答案是肯定的!4月28日,以封面文章形式发表于《自然—催化》的一项最新研究表明,电催化结合生物合成的方式,能将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸,进一步利用微生物,可以合成葡萄糖和油脂。“该工作耦合人工电催化与生物酶催化过程,发展了一条由水和二氧化碳到含能化学小分子乙酸,后经工程改造的酵母微生物催化合成葡萄糖和游离的脂肪酸等高附加值产物的新途径,为人工和半人工合成‘粮食’提供了新的技术。”中国科学院院士、中国化学会催化专业委员会主任李灿评价道。这一成果由电子科技大学夏川课题组、中国科学院深圳先进技术研究院于涛课题组与中国科学技术大学曾杰课题组共同完成。温和条件下工业废气变“食醋”那么,二氧化碳究竟是如何变成葡萄糖和油脂的呢?“首先,我们需要把二氧化碳转化为可供微生物利用的原料,方便微生物发酵。”曾杰介绍道,清洁、高效的电催化技术可以在常温常压条件下工作,是实现这个过程的理想选择,他们就此已经发展了很多成熟的电催化剂体系。至于要转化为哪种“原料”,研究人员将目光瞄准了乙酸。因为它不仅是食醋的主要成分,也是一种优秀的生物合成碳源,可以转化为葡萄糖等其他生物物质。“二氧化碳直接电解可以得到乙酸,但效率不高,所以我们采取‘两步走’策略——先高效得到一氧化碳,再从一氧化碳到乙酸。”曾杰说。即使如此,目前一氧化碳到乙酸的电合成效率(即乙酸法拉第效率)和纯度依旧不尽如人意。对此,研究人员发现,由一氧化碳催化形成乙酸盐,特异性地受催化剂表面几何形状的影响,一氧化碳通过脉冲电化学还原工艺形成的晶界铜催化合成乙酸法拉第效率可达52%。“实际生产中,提升电流可以提升功率,但是可能降低法拉第效率。”夏川说,好比把每天的工作时间从8小时延长到12小时,虽然上班时间更久,但工作效率反而会下降。“我们把最高偏电流密度提升到321mA/cm2(毫安每平方厘米)时,乙酸法拉第效率仍保持在46%,能够较好地保持‘高电流’和‘高法拉第效率’的平衡。”不过,常规电催化装置生产出的乙酸混合着很多电解质盐,无法直接用于生物发酵。因此,为了“喂饱”微生物,不仅要提升转化效率、保证“食物”的数量,还要得到不含电解质盐的纯乙酸,保证“食物”的质量。“我们利用新型固态电解质反应装置,使用固态电解质代替原本的电解质盐溶液,直接得到了无需进一步分离的纯乙酸水溶液。”夏川介绍道,利用该装置,能在250mA/cm2偏电流密度内,超140小时连续制备纯度达97%的乙酸水溶液。微生物“吃醋”产葡萄糖得到乙酸后,研究人员尝试利用酿酒酵母这一微生物来合成葡萄糖。“酿酒酵母主要用于发酵奶酪、馒头、酒等,同时也因其优秀的工业属性,常被用作微生物制造与细胞生物学研究的模式生物。”于涛说,利用酿酒酵母通过乙酸合成葡萄糖的过程,就像微生物在“吃醋”,酿酒酵母通过不断地“吃醋”来合成葡萄糖。“然而,在这一过程中,酿酒酵母本身也会代谢掉一部分葡萄糖,所以产量并不高。”对此,研究团队通过敲除酿酒酵母中代谢葡萄糖的3个关键酶元件——Glk1、Hxk1和Hxk2,废除了酿酒酵母代谢葡萄糖的能力。敲除之后,实验中的工程酵母菌株在摇瓶发酵的条件下,合成的葡萄糖产量达1.7g/L。“模式生物酿酒酵母‘从无到有’地在克级水平合成了葡萄糖,这代表了该策略较高的生产水平与发展潜力。”于涛说,为了进一步提升合成的葡萄糖产量,不仅要废除酿酒酵母内源对葡萄糖的再利用能力,还要加强它本身积累葡萄糖的能力。于是,研究人员又敲除了两个疑似具备代谢葡萄糖能力的酶元件(YLLR446W、EMI2),同时插入来自泛菌属和大肠杆菌的葡萄糖磷酸酶元件(AGPP、YIHX)。于涛表示,这两种酶可以“另辟蹊径”,将酵母体内其他通路中的磷酸分子转化为葡萄糖,增加了酵母菌积累葡萄糖的能力。经过改造后的工程酵母菌株的葡萄糖产量达2.2g/L,产量提高了30%。新型催化方式助力高附加值化合物生产高效的二氧化碳电还原制备高附加值化学品和燃料的工艺,被学界认为是实现未来“零碳排放”物质转化的重要研究方向之一。目前对二氧化碳电还原技术的研究大多局限于一碳和二碳等小分子产物,如何高效、可持续地将二氧化碳转化为富含能量的碳基长链分子仍然是一个巨大的挑战。“为了规避二氧化碳电还原的产物局限性,可考虑将二氧化碳电还原过程与生物过程相耦合,以电催化产物作为电子载体,供微生物后续发酵合成长碳链的化学产品,用于生产和生活。”夏川表示。合适的电子载体对微生物发酵至关重要。由于二氧化碳电还原的气相产物均难溶于水、生物利用效率低,因此往往优先选择二氧化碳电还原的液相产物作为生物发酵的电子载体。然而,普通电化学反应器中所得的液体产物是与电解质盐混在一起的混合物,不能直接用于生物发酵。鉴于此,固态电解质反应器的开发有效解决了二氧化碳电还原液体产物分离的问题,可以连续稳定地为微生物发酵提供液态电子载体。微生物作为活细胞工厂,其优点是产物多样性很高,能合成许多无法人工生产或人工生产效率很低的化合物,是非常丰富的“物质合成工具箱”。比如,在人们常见的白酒、馒头、抗生素等食品药品的加工中,微生物就发挥着重要作用。曾杰表示,“通过电催化结合生物合成的新型催化方式,可以有效提高碳的附加值。接下来,我们将进一步研究电催化与生物发酵这两个平台的同配性和兼容性。”
2022年5月7日
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科技前沿 | 科学家首次完成对宇宙线加速暗物质全链条研究

超声波为水下仪器和人体植入设备充电大力建设科技强省勇当科技创新开路先锋微信公众号:JiangSu_ST点分享点收藏点点赞点在看
2022年5月5日
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科技前沿 | 即插即用可定制 多器官芯片演绎人体原理

点击上方"蓝字"关注江苏科技新研究培养了肝脏、心脏、骨骼和皮肤,并通过血管流动连接了4个星期。这些组织可从单个人类诱导的多能干细胞中生成,从而生成患者特异性芯片,这是人类疾病和药物测试个体化研究的绝佳模型。图片来源:基思·耶格尔/哥伦比亚大学工程系ab图a
2022年4月29日
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科技前沿 | 铂金太贵?新催化剂让燃料电池成本大降

点击上方"蓝字"关注江苏科技正在实验室测试的燃料电池。图片来源:伦敦帝国理工学院英国伦敦帝国理工学院开发出一种氢燃料电池,它使用的催化剂由铁而非稀有昂贵的铂制成,降低了氢燃料电池的成本。该技术让氢燃料广泛部署成为可能,并最终将减少温室气体排放,推进世界走上净零排放的道路。氢燃料电池将氢气转化为电能,唯一的副产品是水蒸气,这使它们成为一种有吸引力的绿色替代能源,尤其是对于汽车行业。然而,它们的广泛使用在一定程度上受到了主要部件之一的成本的阻碍。为了促进产生电力的反应,燃料电池依赖于由铂制成的催化剂,这种催化剂既昂贵又稀缺。来自帝国理工学院化学系的首席研究员安东尼·库塞纳克教授说:“目前,单个燃料电池成本的60%左右来自铂催化剂。要使燃料电池成为化石燃料真正可行的替代品,我们需要降低成本。”现在,由伦敦帝国理工学院研究人员领导的一个欧洲团队已经创造出一种只使用铁、碳和氮的廉价且容易获得的材料作催化剂,并表明它可以用来在高功率下运行燃料电池。他们的研究结果25日发表在《自然·催化》杂志上。在这种新型催化剂中,所有的铁都以单原子的形式分散在导电碳基质中。其中所有原子都聚集在一起,使其更具反应性。这些特性意味着铁促进了燃料电池所需的反应,是铂的良好替代品。在实验室测试中,该团队表明,在真实的燃料电池系统中,单原子铁催化剂的性能接近铂基催化剂。此外,该团队开发的方法还可以适用于除燃料电池之外的其他应用,例如使用大气中的氧气而非昂贵的化学氧化剂作为反应物的化学反应,以及使用空气去除有害污染物的废水处理。第一作者、帝国理工学院化学系的阿萨德·马哈茂德博士说:“我们已经开发出一种新的方法来制造一系列‘单原子’催化剂,这为一系列新的化学和电化学过程提供了机会。具体而言,我们使用了一种被称为‘金属转移’的合成方法,避免了在合成过程中形成铁簇。这一过程或许对其他希望制备类似催化剂的科学家有所助益。”来源:科技日报编辑:李艳茹校对:胡峰初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年4月26日
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科技前沿 | “纳米瓶”技术可按功能分类单细胞 对药物开发和生物学研究具有重要意义

点击上方"蓝字"关注江苏科技使用称为纳米瓶的微型碗状容器,研究人员能够根据细胞类型和分泌的化合物来选择细胞(此处以蓝色显示)。图片来源:约瑟夫·德鲁特/美国加州大学洛杉矶分校新生物疗法的开发可能会从一种新技术中受益,该技术可在标准实验室设置中快速分选单个活细胞。使用称为“纳米瓶”的微型碗状水凝胶容器,加州大学洛杉矶分校领导的一个研究小组最近展示了根据细胞的类型、它们分泌的化合物以及这些化合物的多少来选择细胞的能力。该研究发表在美国化学会期刊《ACS纳米》杂志上。这项技术还可推进基础生物学研究。“通过这项技术,科学界可对关键生物过程有新见解,这些过程代表了我们蛋白质编码基因的很大一部分。”该研究通讯作者、加州大学洛杉矶分校工程学院工程和医学教授迪诺·卡里奥说,“我认为单细胞是生物学的量子极限,纳米瓶是培养皿进化到一个细胞的基本极限。”卡里奥说,使用纳米瓶有助于科学家克服其他仪器测量细胞分泌物的局限性。纳米瓶可用于在数百万个细胞中进行更大规模的筛选,而相对成本仅为每个细胞不到1美分,而使用当前标准每个细胞1美元或更多。纳米瓶非常小,需要2000万个才能装满一茶匙。它们经过定制以捕获特定类型的细胞,并且可用附着在细胞分泌物上的分子增强,并在有色光下发光。因为纳米瓶是由水凝胶(一种在水中质量几乎是其20倍的聚合物)制成的,它们提供了一个相对类似于细胞自然家园的潮湿环境。在这项研究中,研究人员检查了被设计成分泌特定抗体药物的细胞。使用纳米载体和一种称为流式细胞仪的常见分析装置,他们选择了分泌最多抗体的细胞,然后将这些细胞培养成菌落,这些菌落产生的药物比未经特别选择的菌落多25%以上。研究还表明,研究人员可挑选出与靶分子特异性结合的稀有抗体分泌细胞,并可识别分泌抗体的DNA序列信息。该实验是发现新抗体药物的关键部分,只花了一天时间,而传统方法需要数周时间。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:薛晓明初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年4月24日
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科技前沿 | 超声波为水下仪器和人体植入设备充电

点击上方"蓝字"关注江苏科技使用超声波探头为人体植入电子设备无线充电的示意图。图片来源:韩国科学技术研究院随着人口老龄化和医疗技术的进步,使用人工心脏起搏器和除颤器等植入式电子设备的患者数量在全球范围内不断增加。韩国科学技术研究院(KIST)宣布,由电子材料研究中心宋宪哲博士领导的研究团队开发了一种可应用于人体植入物的超声波无线能量传输充电技术,该技术也可为监测海底电缆状况的传感器等水下仪器的电池充电。相关研究近日发表在《能源和环境科学》杂志上。电磁感应和磁共振可用于无线能量传输。电磁感应目前用于智能手机和无线耳机。但其使用的限制是电磁波不能穿过水或金属,导致充电距离短。此外,由于充电过程中产生的热量是有害的,因此这种方法不能轻易地用于为植入式医疗装置充电。磁共振法要求磁场发生器和发射装置的共振频率完全相同,存在干扰其他无线通信频率(如Wi-Fi和蓝牙)的风险。KIST团队采用超声波而不是电磁波或磁场作为能量传输介质。使用超声波的声呐通常用于水下环境,在器官或胎儿状况诊断等各种医疗应用中,超声波在人体中的安全性已得到验证。然而,现有的声能传输方法由于声能传输效率低,不易实现商业化。研究小组开发了一种模型,该模型使用摩擦电原理接收超声波并将其转换为电能,该原理可有效地将微小的机械振动转换为电能。通过在摩擦发电机中添加铁电材料,超声波能量传递效率从不到1%显著提高到4%以上。其可在6厘米的距离处充电超过8毫瓦的功率,这足以同时操作200个LED或在水下传输蓝牙传感器数据。新开发的装置具有较高的能量转换效率并产生少量热量。宋博士说:“这项研究表明,电子设备可通过超声波以无线充电方式来驱动。如果未来设备的稳定性和效率进一步提高,这项技术可应用于为植入式传感器或深海传感器无线供电。”来源:新华日报编辑:李艳茹校对:薛晓明初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年4月20日
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科技前沿 | 用石墨烯“聆听”细菌“配乐” 或可用于抗生素耐药性快速检测

新技术找到人类蛋白质关键变构位点大力建设科技强省勇当科技创新开路先锋微信公众号:JiangSu_ST点分享点收藏点点赞点在看
2022年4月19日
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科技前沿 | 《自然》:中国将目光投向遥远的“地球2.0”

点击上方"蓝字"关注江苏科技中国正在计划的“地球2.0”任务旨在探测类似开普勒-186f的系外行星。图为这颗类似地球大小的行星围绕其遥远恒星运行的艺术图。图片来源:英国《自然》杂志网站英国《自然》杂志网站在4月12日的报道中指出,继将机器人送上月球、让机器人降落火星并建造自己的空间站之后,中国将目光投向了遥远的太阳系。4月,中国科学家将公布首个系外行星探测任务的详细计划。按照计划,这项名为“地球2.0”的任务将于2026年启动,旨在调查银河系内太阳系外的行星,目的是找到第一颗在类日恒星宜居区内活动的类地行星。天文学家认为,这样一颗“地球2.0”行星将具备适合液态水(甚至生命)存在的条件。应运而生科学家已经在银河系中发现了5000多颗系外行星,其中大部分由美国国家航空航天局(NASA)的开普勒空间望远镜发现。开普勒望远镜于2009年发射升空,核心目标是发现绕着类日恒星旋转的宜居类地行星,运行9年后,该望远镜于2018年耗尽燃料。在开普勒望远镜发现的系外行星中,有一些是围绕小型红矮星运转的类地岩石天体,但没有一颗符合“地球2.0”的定义。美国加州理工学院NASA系外行星科学研究所天体物理学家杰西·克里斯蒂安森说,在目前的技术和望远镜条件下,很难探测到类地小行星的信号。《自然》报道指出,中国正在计划的、名为“地球2.0”的任务希望改变这种状况。它将由中国科学院资助,早期任务设计阶段即将完成。如果该设计在今年6月通过专家小组的审查,任务小组将获得资金开始建造卫星。该团队计划在2026年底前利用长征火箭发射这颗卫星。7只“眼睛”“地球2.0”卫星将携带7台望远镜,任务期为4年。其中6台望远镜将携手观测天鹅座和天琴座,开普勒望远镜也探测了同一片天空。这6台望远镜将借助“凌星法”搜寻系外行星的踪迹。所谓“凌星法”指行星经过恒星表面时所引发的恒星表面的微弱光度变化。开普勒寻找系外行星主要用的也是“凌星法”。但与开普勒等单个大型望远镜相比,同时使用多个小型望远镜可为科学家提供更广阔的视野。“地球2.0”的6台望远镜将在500平方度,也就是比开普勒的视场宽约5倍的天空范围内共同观测大约120万颗恒星。与此同时,“地球2.0”将能够观测到比NASA的凌日系外行星勘测卫星(TESS)探测到的更暗、更遥远的恒星。TESS于2018年发射,主要调查地球附近的明亮恒星。“地球2.0”项目负责人、中国科学院上海天文台研究员葛健说:“6个望远镜叠加,可以获得开普勒望远镜5倍的视场,再用非常低噪声的仪器,获得超过开普勒2到3倍的观测深度,我们的探测器的搜寻能力将是开普勒任务的10到15倍。”该卫星上的第7台仪器将是一台微引力透镜望远镜,用于探测流浪行星(不围绕任何恒星运行的自由漫游天体)以及远离其恒星的类似海王星的系外行星。遥远的星光在穿过系外行星系统时,受到行星的引力发生偏折放大,微引力透镜望远镜以此来探测系外行星。葛健表示,该望远镜将瞄准银河系的中心,那里存在大量恒星。如果发射成功,这将是第一台在太空运行的微引力透镜望远镜。他说:“我们的卫星基本上可以确定不同大小、质量和年龄的系外行星,为未来的系外行星研究提供丰富的数据。”数据翻倍为确认一颗系外行星是类地行星,天文学家需要测量它围绕其主恒星旋转一圈所需的时间。这类行星的轨道周期应与地球的轨道周期相似,每年绕其主恒星旋转一次。澳大利亚南昆士兰大学的天体物理学家黄旭(音译)解释说,科学家需要至少三次凌星才能计算出一个精确的轨道周期,这需要3年甚至更长时间的数据。但开普勒任务开始4年后,部分部件出现故障,导致其在很长一段时间内无法紧盯天空同一片区域。曾在“地球2.0”团队担任数据模拟顾问的黄旭说,有了“地球2.0”,天文学家可获得另外4年的数据,“地球2.0”提供的数据与开普勒提供的观测结果结合使用,可帮助科学家确认哪些系外行星是真正的类地行星。克里斯蒂安森对此感到兴奋,他表示希望有机会研究“地球2.0”提供的数据。葛健希望找到十几颗“地球2.0”系外行星。他计划在收集数据后一两年内公布这些数据。目前,“地球2.0”团队已有大约300名科学家和工程师,其中大部分来自中国,但葛健希望有更多天文学家加入,他表示:“‘地球2.0’为更好的国际合作提供了机会。”来源:科技日报编辑:李艳茹校对:梅志敏初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年4月15日
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科技前沿 | W玻色子质量迄今最精确测量完成 比标准模型预测值高七个标准差

点击上方"蓝字"关注江苏科技费米实验室的对撞机探测器记录了1985年至2011年间由Tevatron对撞机产生的高能粒子碰撞情况。来自23个国家54个机构的约400名科学家仍在研究该实验收集的大量数据。图片来源:费米实验室经过10年的仔细分析和审查,美国能源部费米国家加速器实验室对撞机探测器(CDF)合作项目的科学家4月7日宣布,他们实现了迄今为止对W玻色子质量的最精确测量,W玻色子是自然界的载力粒子之一。利用费米实验室CDF收集的数据,科学家们现在已经以0.01%的精度确定了粒子的质量,这是以前最佳测量值的两倍。发表在《科学》杂志上的新精确测量值,将使科学家能够测试粒子物理学的标准模型,这是从最基本层面描述自然的理论框架。测量结果是,新的质量值显示了科学家在标准模型的背景下使用实验和理论输入获得的值之间的差异。如果确认,此测量结果表明可能需要改进标准模型计算或扩展模型。新测量值与之前的许多W玻色子质量测量值一致,但也存在一些差异,未来的测量将需要更多地阐明结果。费米实验室副主任乔·莱肯说:“虽然这是一个有趣的结果,但测量结果需要通过另一个实验来确认,然后才能完全解释。”W玻色子是负责传递弱核力的基本粒子,它负责使太阳发光和粒子衰变的核过程。利用费米实验室的Tevatron对撞机产生的高能粒子碰撞,CDF合作项目收集了1985年至2011年间包含W玻色子的大量数据。W玻色子的质量大约是质子质量的80倍,或大约80000MeV/c2。20多年来,CDF研究人员一直致力于实现对W玻色子质量越来越精确的测量。最新质量测量的中心值和不确定度为80433±9MeV/c2。该结果使用了从费米实验室Tevatron对撞机收集的整个数据集。它基于对420万个W玻色子者的观察,大约是2012年发布的合作分析中使用的数量的4倍。“过去40年来,许多对撞机实验都对W玻色子质量进行了测量。”意大利国家核物理研究所的CDF联合发言人乔治·基亚雷利说,“这些都是具有挑战性的、复杂的测量,而且它们已经达到了很高的精度。我们花了很多年的时间来完成所有的细节和必要的检查。这是我们迄今为止最可靠的测量,测量值和预期值之间的差异仍然存在。”研究人员还将他们的结果与使用标准模型对W玻色子质量的预期最佳值80357±6MeV/c2进行了比较。该值基于复杂的标准模型计算,该计算将W玻色子的质量与其他两个粒子的质量的测量值错综复杂地联系起来:1995年在费米实验室Tevatron对撞机中发现的顶夸克和2012年在欧洲核子研究中心大型强子对撞机中发现的希格斯玻色子。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:梅志敏初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年4月11日
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科技前沿 | 人类全生命周期大脑发育图绘就

点击上方"蓝字"关注江苏科技研究人员通过汇总12万余次扫描图像,绘制了人类全生命期的大脑发育图。图片来源:Zephyr/SP一个国际研究团队日前绘制了覆盖人类整个生命周期的大脑发育标准参考图。4月6日,《自然》杂志报告了这一成果。共同通讯作者、英国剑桥大学的Richard
2022年4月9日
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科技前沿 | 新技术找到人类蛋白质关键变构位点

全球人工智能市场继续高歌猛进大力建设科技强省勇当科技创新开路先锋微信公众号:JiangSu_ST点分享点收藏点点赞点在看
2022年4月7日
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科技前沿 | 升级版“基因魔剪”可让植物不长花瓣

世界上最精确的原子光钟有望观测宇宙最深处大力建设科技强省勇当科技创新开路先锋微信公众号:JiangSu_ST点分享点收藏点点赞点在看
2022年4月6日
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科技前沿 | 65%!薄膜硅光伏电池光吸收率创新纪录

点击上方"蓝字"关注江苏科技荷兰和英国科学家借助一种纳米纹理结构,使薄膜硅光伏电池变得不透明并因此增强了其吸收太阳光的效率。实验结果表明,采用新方法设计出来的薄膜电池能吸收65%的阳光,是迄今薄硅膜表现出的最高光吸收率,接近约70%的理论吸收极限,有望催生柔性、轻质且高效的硅光伏电池。研究发表在《美国化学学会·光子学》杂志上。薄膜硅能吸收65%的阳光。图片来源:物理学家组织网/AMOLF硅太阳能电池效率高,且原材料为地球上储量丰富的硅,被认为是高效的光伏技术。但它们需要用到厚、硬、重的晶圆,因此用武之地有限。使用薄膜能将硅的使用量降低99%,并使电池更轻且坚固耐用,很容易地集成到城市建筑物甚至小型日常设备内。但薄硅膜只能吸收25%的太阳光。鉴于此,荷兰原子分子国立研究所(AMOLF)、英国萨里大学和帝国理工学院的研究人员对其进行了改进。研究人员解释说,他们利用新方法设计出的纳米结构表面有一种超均匀分布图案,可将直射太阳光限定于一个角度范围内,从而将更多光捕获在硅膜内。被捕获的光越多,被吸收的几率也越大。研究显示,超均匀分布图案能更好地限定太阳光的入射角度,使更多太阳光被吸收。此外,将太阳光捕获到薄硅内面临两大关键挑战:太阳光包含多种颜色,而硅膜的尺寸有限,且硅对每种颜色光的吸收能力不一样。研究发现,表面镀有金字塔形状且图案尺寸与光的波长类似的厚硅太阳能电池能解决这一问题。最新研究负责人、AMOLF的埃丝特·阿拉肯·拉多说:“我们估计1微米厚的碳—硅电池的光电转化效率可达到20%以上,这是柔性轻质碳—硅光伏电池的重大突破。研究还发现,高效薄硅电池可由低品质的硅制成,如此可降低净化原硅的能源需求,并缩短能源回收时间。”研究人员指出,尽管这种高效薄膜电池距离应用还有一段距离,但超均匀图案薄膜光伏电池极具潜力。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:韩博初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年3月30日
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科技前沿 | 2022年计算机视觉领域五大发展趋势

点击上方"蓝字"关注江苏科技计算机视觉(也被称为机器视觉)是人工智能技术最令人兴奋的应用之一。该技术旨在“教”会计算机如何“看”世界,它与自然语言处理及语音识别并列为机器学习领域的三大热点方向。图片来源:视觉中国计算机视觉技术囊括很多能够理解图像(包括图片和视频)的算法,它们是许多创新型关键技术——从自动驾驶汽车到智能工业机械甚至手机上的软件等的基础,也是我们正在努力构建的能像人类自身一样理解和学习周围世界的机器的基础。到2022年底,计算机视觉技术的市场价值预计将达到480亿美元,并可能成为许多持续创新和突破的来源。美国《福布斯》杂志网站在近日的报道中,列出了计算机视觉技术在2022年的五大发展和应用趋势。1优化数据的质量计算机视觉的飞速发展多亏了深度学习技术的不断进步。深度学习领域的重要开拓者吴恩达博士开发了一些基于深度学习的图像识别模型,其目的是训练计算机识别猫的图片,这些模型尤其依赖它们被“喂食”的数据的质量,而不仅仅是数量。使用自动提取并标记数据的技术提升了对标记数据的质量,将使计算机视觉技术能用更少的数据获得同样的结果,从而降低资金投入和计算资源等方面的成本,并开辟出更多新的潜在使用案例。2应用于健康和安全领域计算机视觉的一个关键应用是发现危险并在出现问题时发出警报。科学家们已经开发出了一些方法,让计算机能够检测建筑工地上的不安全行为,比如没有佩戴安全帽等,以及监控叉车等重型机械工作范围内的各种环境,如果有人误入工作范围,它们会自动关闭。美国劳工统计局的数据显示,每年有270万人受工伤,越来越多企业加大了在该领域的投入,以减少因疏忽造成的人力和财务成本。当然,防止病毒的大范围传播也是一个重要的应用案例,计算机视觉技术正越来越多地被用于监控某人是否遵守社交距离规定以及是否佩戴口罩等。在新冠疫情肆虐期间,科学家们还开发出了计算机视觉算法,可以通过寻找感染证据和肺部图像受损情况,帮助诊断患者的病情。3应用于零售业2022年,计算机视觉技术将会在购物和零售领域大力普及。此前,亚马逊开创了无收银员商店Amazon
2022年3月29日
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科技前沿 | 全球人工智能市场继续高歌猛进

点击上方"蓝字"关注江苏科技图片来源:视觉中国近年来,人工智能领域的发展可谓突飞猛进,目前已迅速融入到经济、社会、生活等各行各业,在全世界燃起燎原之势。国际数据公司(IDC)近日发布的《全球人工智能市场半年报告》预测称,未来人工智能领域将继续高歌猛进,2025年前,人工智能市场将保持两位数增长。而且,语言、声音和视觉技术以及多模态解决方案将取得长足发展,彻底改变“人类效率”。继续高歌猛进IDC预测,2022年,包括软件、硬件和服务在内的全球人工智能市场的总收入将增长19.6%,达到4330亿美元,并将在2023年突破5000亿美元的大关。另外,该公司预测,在人工智能解决方案的三大类别中,人工智能服务和硬件增长较快,而人工智能软件在2022年总投入当中的份额将有所下降。总体而言,到2025年,人工智能服务和硬件的年复合增长率将分别达到22%和20.5%,届时人工智能服务的总体支出将达到526亿美元。而在软件类别中,人工智能应用在2021年上半年占该领域投入的47%,其次是人工智能系统基础设施软件,占35%。人工智能平台未来的增长潜力可能最大,未来五年的年复合增长率将高达34.6%,人工智能系统基础设施的增长则相对较弱,未来五年的年复合增长率将为14.1%。在人工智能应用领域,预计人工智能企业资源管理(ERM)在未来几年的增长速度将超过人工智能客户关系管理(CRM)和其他人工智能应用。IDC分析和智能自动化服务研究经理詹妮弗·哈默尔表示:“人工智能仍然是信息技术(IT)投资的关键驱动力,这反过来会增加人们在相关服务领域的支出,以确保相关技术的大规模可持续采用。提升人类效率IDC负责全球人工智能和自动化研究的集团副总裁日图·乔蒂说,人工智能已经成为下一波创新浪潮中的“排头兵”,人工智能解决方案目前专注于业务流程,从人工增强到流程改进,再到规划和预测,以及赋予卓越的决策能力并提供好的结果等。此外,语言、声音和视觉技术以及多模态人工智能解决方案领域将取得长足发展,这些技术进步将革新“人类效率”。“总而言之,人工智能加上人类的聪明才智是企业在刻不容缓的数字转型时代实现规模化和蓬勃发展的关键”。IDC于2021年11月发布的《未来智能》报告显示,在该公司的企业智能指数量表中得分最高的公司中,60%企业的决策效率获得重大提升;47%的企业的客户增加了10%以上。企业采纳人工智能也有助于提升数字弹性、灵活性和创新,智能化程度高的企业能更好地应对挑战,业务也更优异。该公司的报告指出,随着技术的发展,人工智能已经成为过程自动化领域不可或缺的一部分。虽然一些专家认为,人工智能的发展与其在自动化领域的实际应用之间仍存在差距,但人工智能支出的增长预测表明,人工智能的大规模采用将在某个时候接踵而至。据西班牙《消息报》网站报道,麦肯锡咨询公司表示,到2021年,全球超过一半的企业至少采用了一种人工智能功能,这对它们的收入和支出产生了积极影响。此外,三分之二的公司将在未来3年内维持对人工智能的投入。另据初创企业组织平台“数字法国”统计,目前法国有超过500家人工智能初创企业,比2020年增加11%。这些企业筹集了16亿欧元,直接创造了1.3万个工作岗位,预计明年将再创造1万个工作岗位。多国制订战略鉴于人工智能对现代社会技术发展、经济发展等领域的巨大推动和促进作用,多国加大了对人工智能领域的投入。《消息报》网站称,西班牙的国家人工智能战略预计将在国内投入约40亿欧元,这笔钱来自于政府预计在2021年和2023年之间将投入的6亿欧元资金,以及在2020年底提出该战略时的33亿欧元私人投资。此外,根据最新数据,人工智能和数字经济在西班牙产业中的应用到2025年对国内生产总值的贡献估计将达到165亿欧元。无独有偶,法国政府2021年底出台推进“人工智能国家战略”新计划,未来5年内将投入22亿欧元用于加快人工智能发展,重点资助这一前沿领域的培训和研究,并列出了3个主要目标:提高法国人工智能竞争力、使法国成为嵌入式人工智能和可信人工智能领域的领导者、加快人工智能在经济领域的应用。此前,韩国政府也公布了“人工智能国家战略”,以推动人工智能产业发展。根据预算,相关措施若得以实施,到2030年,韩国将在人工智能领域创造455万亿韩元(约合2.7万亿元人民币)的经济效益。德国政府也计划到2025年,通过经济刺激和未来一揽子计划,对人工智能的资助将从30亿欧元增加到50亿欧元。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:左茜初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年3月25日
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科技前沿 | 世界上最精确的原子光钟有望观测宇宙最深处

点击上方"蓝字"关注江苏科技视觉中国供图即便是高度差只有一毫米,时间流逝的速度也不一样。中国科学院外籍院士、美国科罗拉多大学JILA实验室的叶军带领团队首次在毫米尺度验证爱因斯坦广义相对论,相关成果登上《自然》封面。叶军团队开发出的锶原子钟是目前世界上最精确的原子钟,在一毫米高度差上,时间相差大约一千亿亿分之一,也就是大约3000亿年只相差1秒,这一结果与100多年前爱因斯坦的广义相对论预言一致。颇为高冷的科学研究却引发了网友的兴趣,“那住一楼是不是能多睡会?”“我的头是不是比脚先老呢?”记者就此采访了相关专家,这项看似违反本能认知的科学研究,不仅跟每个人息息相关,还有将助力我们放眼宇宙最深处。只差一毫米,时间流逝速度也会不同爱因斯坦广义相对论曾预言时间膨胀效应——引力越大,时间越慢。“大质量物体存在更强的引力,因此越靠近地球,引力越强。”南京航空航天大学理学院李晋斌教授说,爱因斯坦的广义相对论重新定义了引力,引力被看成是时空弯曲的几何效应。大质量物体引起周围时空弯曲,时空扭曲越大,时间流逝越慢,“通俗理解即地球上的楼层越低,时间过得越慢,只是这个楼层之间的时间差太小,人们终其一生也不可能感受到。”对弯曲时空下的理解往往有悖于我们所谓的常识,“例如我们从初中几何知道两点间直线最短,但这个结论只在平直空间中成立。对人类而言,地球表面可以看作平直空间,所以北京、南京、上海甚至地球那端的纽约时间流逝都是均匀一致的。但在弯曲时空里就完全不同了。”李晋斌告诉记者,在弯曲时空,两点之间的最短路径不是直线段,而是测地线——一般来说是曲线,“引力大的地方时间流逝慢。”这种“天上一日地上一年”不光是神话中有,其实在科幻电影中也有所体现。在《星际穿越》中,飞船抵达靠近黑洞的米勒行星,主角登陆这个星球,不幸遇到事故留了几个小时,当他们回到飞船后时间却已过了23年,留守的同伴都变成了老人,这个情节的理论基础就是广义相对论的时间膨胀,因为这个超大黑洞质量是太阳质量的1亿倍。超强的引力导致时间变慢,时空弯曲程度是非常高的,从电影中就可以看得出来,飞船上观看主角一行人,他们就像被放慢动作的电影一样,等他们眨眼睛就得10多个小时。虽然这种时间差我们身体无法感知,但却与我们生活息息相关。比如出门用到的GPS或北斗导航,都会涉及到时间同步技术。只有通过在卫星上配置高精度原子钟,才能实现卫星直接播发出高精度导航定位信号。比如北斗三号的星载氢原子钟,就通过“修正”天与地之间的时间差,实现了每三百万年差1秒的精度。“由于北斗卫星相对地表高速运动,每天会比地面慢7微秒;同时北斗卫星距离地球这个大质量物体较远,因此感受的时空弯曲较小,每天比地面时间又快了45微秒,综合这两个效应,北斗卫星比地面快38微秒。”李晋斌说,可不要小看这么“微不足道”的时间差,“百万年只差1秒,即便如此小的时间差也必须矫正,因为这么小的时间差,转换到地面导航,误差就是10公里。”最精确的原子光钟如何制造?如何获得更加精准的时间?叶军团队开发出的锶原子钟3000亿年才差一秒,这其中涉及子物理学、电学、结构力学等众多学科,一切要从原子钟的原理说起。不管是哪种计时仪器,本质上都是利用周期原理来计时。例如:地球绕太阳公转周期计时是1年,月球绕地球公转周期计时是1月,地球绕地轴自转周期计时是1天。原子钟的原理在于,原子的核外电子处于不同的能级,当电子吸收或释放能量时,就会发生跃迁,进而释放电磁波,对于电子跃迁时辐射电磁波的频率,原子钟可把其作为一种节拍器来计时,更高的电磁波频率也意味着更高的计时精度。为何叶军团队能做到如此精确?那是因为他们使用了一种更精确的时钟——光晶格钟(optical
2022年3月23日
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科技前沿 | 大数据提效率 多措施保安全:这些技术趋势引领全球新电网

点击上方"蓝字"关注江苏科技随着电力行业越来越依赖数据来进行高效运行,它也变得更容易受到网络威胁。与几乎所有其他经济部门一样,技术专家正在向电力行业引入更智能的多层安全策略。图片来源:美国《福布斯》双周刊网站随着技术的不断发展,各国的电网必须适应时代的需求并朝更现代化的方向迈进,以满足人们对更清洁、更可靠能源日益增长的需求。但自然灾害或安全事故会导致电网供应效率低下或者中断,各国管理机构和消费者也都在尽力寻找解决方案。美国《福布斯》双周刊杂志网站在近日的报道中指出,2022年,大数据和安全技术的有效利用,将有助于提升电网的安全性和配送效率。01实时数据提升电网效率更强大的电网可以囊括地下敷设电线、更换故障设备、植被管理等。电力公司目前主要依靠监控和数据采集系统以及能源管理系统从网络中收集数据,但数据的上传和处理速度很慢。更高效的电网需要获得实时数据,否则,电力公司就对电网的运营情况缺乏预见性和控制力,如果能更好地利用这些实时数据,电力公司可以让某些项目优先实现现代化,并为电网未来更好的运营提供基础。2022年,电力公司将优先考虑从家庭、企业或充电站获取实时数据,配电网中的线路传感器将为电力使用模式、线路干扰和电网稳定性提供信息,电力公司将能利用这些信息改善电网的使用效率。此外,电力公司可以监控配电网的实时状态,使用数据预测故障,并在故障发生前主动修复故障。2022年,电力行业将迎来充满活力和激动人心的时刻,数据和分析将在其中发挥更关键的作用。电力公司将使用数据在其配电策略中建立更高的精度和控制力,以提高效率和可靠性。02优化能源分配由于可再生能源和电动汽车的出现,电网的变化需要运营商拥有更大的可视性和控制力,以促使电网更好地应对需求高峰以及电力的分配,但现在的大部分配电网年代悠久,在建成时并没有考虑到上述问题。2020年,并网屋顶太阳能发电量增加了19%,预计将继续增加,以满足全社会对可再生能源的需求。目前有几家创新公司正在将屋顶风力涡轮机引入电网。电网必须更好地协调使用这些可再生能源产生的电力以及传统发电技术产生的电力,否则会影响电网的稳定性以及电压。此外,电动汽车大规模出现,人们对充电桩的需求飙升,对电网的高效运营也带来不小的挑战,而且,未来随着电动汽车数量的激增,这一挑战将变得更加严重。2020年,全球0.7%的轻型汽车采用电动汽车,到2050年,预计这一数字将增长到31%。2022年,面对电网领域出现的这些变化,电力公司将重点关注电网的可靠性和恢复能力,为此他们需要获得大量数据,以确保电力供应的质量和可靠性。为了捕获和分析电网数据,电力公司将使用更多传感器,并进行复杂的分析,以防止干扰和停机。03多层次安全措施预防潜在威胁随着电力行业越来越依赖数据来进行高效运行,它也变得更容易受到网络威胁。与几乎所有其他经济部门一样,技术专家正在向电力行业引入更智能的多层安全策略。这些安全措施包括:对控制系统的可信访问确保只有适当的用户和设备才能发送、分析和访问系统和数据。无论是使用网状网络技术、宽带通信、蜂窝还是传统的点对点通信环境,以及通信路径上的多层加密,数据的安全通信都可以确保只向授权人员和系统提供正确的数据,这也有助于确保居心不良者不会劫持数据或通信。此外,隐私已成为电网安全的关键组成部分。由于电网融合了智能计量和边缘控制,用电模式是消费者和商业行为的重要指标。如果这些用电模式相关数据被访问或滥用,居心叵测者可以决定某人何时在家、工作或外出,以及一家企业何时全面运营或关闭。2022年,电力公司会将提升电网安全作为其主要目标之一。他们将与技术提供商合作,开发和部署广泛的计算机和通信基础设施增强功能,提供更强的态势感知,并实现对每个电网组件和操作过程的详细访问和控制。04刷新和提升工人的技能《福布斯》在报道中指出,电力公司需要关注的最重要趋势之一是提升和刷新该行业工人的技能,因为该行业已经由一个物理和系统工程占主导的领域演变为一个由数据驱动、高度技术化的环境。目前,美国电力公司员工中,55岁以上的员工占25%左右。尽管这些员工中有许多人接受了培训,学习了工作所需的新技术和新方法,但他们对数字技术的拥抱热情并不高。而且,电力公司也必须雇佣和培训下一代员工。美国人口普查提供的数据显示,目前50%的美国人口是千禧一代或更年轻的一代,这些员工与数字技术的连接更加紧密,因此,电力公司应提升员工掌握数字技术的能力。2022年,前瞻性的电力公司将实施广泛的教育和再培训计划,帮助现有员工有效应对当今电力行业面临的各项挑战。他们还将雇佣更多数据科学家、分析师和数字技术人员,以提高他们在数据驱动环境中的操作能力。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:左茜初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年3月21日
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科技前沿 | 要论AI应用影响 这五大行业首当其冲

点击上方"蓝字"关注江苏科技图片来源:美国《福布斯》双周刊网站不可否认的是,人工智能在2021年取得了巨大的进步。有专家指出,2022年人工智能领域的关键进步不一定来自技术本身,而更多来自技术的利用和运作方式。美国《福布斯》双周刊网站在近日报道中,列出了人工智能和机器学习将产生重大影响的五大领域:能源、医疗保健、航空航天、供应链和建筑。能源人工智能已经开始在整个能源行业的数字化转型中发挥重要作用,有望在2022年取得成果,这将优化运营,提高效率和可持续性。例如,人工智能公司正在主要能源公司的炼油厂内创建和运行决策支持软件,旨在提出及时、可解释的建议,使运营商能够实时弥补差距,最大限度地提高整个运营的效率。在讨论人工智能和其他数字解决方案对行业的影响时,麦肯锡公司表示,企业的生产效率可能会提高20%,总体维护成本可能会降低10%。医疗保健人工智能将“大显身手”的另一个行业是医疗保健。从预测疫情的发展势头到医疗资源的供应情况,再到精简患者的护理流程,前几年启动的人工智能应用计划将在2022年发挥重大作用。人工智能可以帮助医疗保健部门应对目前困扰该行业的运营低效等“顽疾”。先进的方法将对该行业产生巨大影响,为其最有价值的数据提供更全面的见解。正如Nuance
2022年3月17日
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科技前沿 | 从“换脸”到数字人走红,深度合成技术如何深度影响生活

点击上方"蓝字"关注江苏科技一分为二的荧幕画面,长相一模一样的主持人流畅对话——在今年全国两会报道中,中央广播电视总台首个拥有超自然语音、超自然表情的超仿真主播“AI王冠”正式投入使用。真人与虚拟人同屏播报,为两会报道注入科技创新力。虚拟数字人走红网络的背后,深度合成技术功不可没。日前,清华大学人工智能研究院等联合发布《深度合成十大趋势报告(2022)》。数据显示,在社交媒体、音视频网站等平台上,2021年新发布的深度合成视频数量较2017年已增长10倍以上。深度合成内容在多领域落地,迎来爆发式增长。何为深度合成技术?这项技术正如何影响着我们的生活?《科技周刊》记者特为此采访相关领域专家。视觉中国供图从图像合成到深度合成高度逼真的人脸合成难在哪“谈起图像合成技术,很多人都不陌生。其实深度合成技术就是从图像合成技术发展而来。”东南大学网络空间安全学院副教授宋宇波告诉记者,图像合成技术目前已经发展的非常成熟,其中包括基于图像主体修改的方法和基于痕迹掩盖的后处理方法,如我们常用的PS技术等。随着人工智能的快速发展,人工智能技术和图像合成技术逐步结合。源于人工智能系统生成对抗网络(GAN)不断进步,深度合成技术应运而生,并在很短时间内发展到惊人地步。“典型的深度合成案例包括人脸替换、人脸再现、人脸合成和语音合成四种形式。”宋宇波介绍,人脸替换就是大家俗称的“换脸”,即将某个人的脸部特征复制到另一个人的脸上,从而覆盖目标人物的面部;人脸再现则是利用深度合成技术改变人的面部特征,从而操纵目标对象的脸部表情;人脸合成可以创建全新的人脸图像,而这些随机生成的人脸很多都可以媲美真实的人脸图像,甚至代替一些真实肖像的使用;语音合成则是基于设计创建的特定声音模型,不仅可以将文字转化成声音,而且可以转化为接近真人语调和节奏的声音。那么,如何才能实现高度逼真的人脸合成呢?“深度合成技术的难点主要有两个方面,一方面是如何获取精细的三维人脸模型、如何精确地跟踪源人脸面部的刚性和非刚性运动以及如何将提取的参数映射到目标人脸以实现表情迁移;另一方面则是如何控制生成图像的内容以及如何提高生成图像的分辨率。”宋宇波表示,尽管人脸合成领域方法众多,但就总体而言,三维人脸技术以及生成对抗网络技术占据重要地位。在人脸合成领域中(尤其是人脸动作或身份的合成),主要通过建立人脸的三维模型并对其形变或改变身份参数,渲染出合成的人脸图像;而生成对抗网络凭借能够生成多样的、逼真图像的能力成为近年来的研究热点,被广泛应用于人脸图像处理的各类任务。它也是人脸合成技术中持续输出可控制的、高分辨率的逼真人脸图像的重要一环。应用场景趋于多元成熟“深度合成”成为元宇宙发展的关键技术自2019年开始,基于深度合成技术的各类应用火爆社交网络。目前,这项技术在影视制作、广告营销、社交娱乐等众多领域落地生根。公开数据显示,2020年6月至2021年5月,共有32412位虚拟主播在哔哩哔哩开播,同比增长40%。一个月前,北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中,中国选手谷爱凌发挥出色逆转夺冠,全球首个手语AI合成主播“小聪”用手语解说了这个激动人心的夺冠时刻,帮助听障人士更好地享受数字化生活。此外,越来越多的企业机构开始利用深度合成技术提供面向公众的产品和服务,涵盖图像、视频、音频、文本等多个领域。例如作为人机交互中重要一环的语音合成,被广泛应用于智能客服、语音导航、有声读物、语音助手等场景。随着深度合成技术的不断发展,对深度学习算法的要求也越来越高。这些算法的不断优化将促使深度学习技术应用于更多不同的领域。宋宇波举例解释,计算机科学领域,通过深度学习技术可以建立起比传统机器学习更深层次的模型,从而具有对文字、图像和声音等数据更强的处理与学习能力;在实时应用领域,随着深度学习算法、嵌入式计算硬件、物联网的不断发展,以深度学习为主要手段的人工智能技术将在嵌入式应用领域得到更加广泛的应用,促使深层神经网络轻量化设计,深层神经网络与网络加速器的协同设计快速发展。尽管发展迅猛,但深度合成技术这个“魔法盒”才刚刚被打开。伴随着“元宇宙”等新商业思维的提出,深度合成技术或将重新定义虚拟数字化空间,为智能化、视觉化、场景化、虚拟化的新交往常态提供技术支撑。深度合成技术可以用于自动生成文本、语音、图像、视频等各种数字内容,已成为了当前元宇宙发展的关键技术。今年初,国家网信办公布《互联网信息服务深度合成管理规定(征求意见稿)》,对作为元宇宙基石的深度合成技术做出了一系列较为明确的规定和指引。按照该管理规定的定义,AI语音、NFT生成艺术、虚拟演唱会、全息人像投影、虚拟人数字人、AR购物等元宇宙的重要组成部分都属于深度合成技术的具体应用。“深度合成技术逐渐成熟并进入商业化应用阶段,其巨大的经济价值将更为凸显。”宋宇波说。未来,深度合成技术还将有怎样的发展趋势?业内某科技公司有关负责人告诉《科技周刊》记者,在多模态生成方面,未来的应用场景将覆盖图像、语音、文本等更多样化模态,会从单一模态内容生成逐渐拓展为跨模态或多模态的内容合成,如虚拟数字人中的语音或文本驱动视频生成等场景、高清化人像生成、通用场景图像生成和实时生成技术等方面。“在不久的将来,我们或许可以看到支持4K、8K模式的高清化人像生成。但必须要指出的是,深度合成技术将如何支持沉浸感更好的实时通信体验,需要技术继续攻关。比如,在低宽带或视频压缩的情况下如何提高用户体验,是深度合成技术下一步需要解决的问题。”机遇与风险并存虚实交界处期待多维度治理换脸特效、老照片修复、辅助动画和游戏设计……深度合成技术为众多全新场景提供了技术可能,支撑着实现更多虚实交互空间。然而,技术“平民化”的背后,一系列负面风险也随之而来。仅需要少量音视频样本数据,利用简易的合成工具,便可以解构“眼见为实”的认知论权威。实际上,利用深度合成技术伪造虚假音视频,从而进行诈骗勒索的违法行为和案例报道已屡见不鲜。“深度合成技术所创造的‘现实’并不是虚拟现实,而是一种新的现实类型,因此必须、也已经在现行的法律规制之下。”南京师范大学法学院副教授、中国法治现代化研究院研究员杨建表示,对于深度合成技术所造就的现实和所形成的社会关系来说,主要风险之一在于该技术应用能够制造以假乱真的虚假现实,可能左右、误导公众的认知与判断;而规制这类风险行为的困难在于,它与典型的违法行为追责模式不相对称,以致传统的行政、司法机制无法及时发挥管控、威慑、确权、止争等作用。为规避风险,我国正积极探寻有效的治理机制。2019年11月起先后出台的《网络音视频信息服务管理规定》、《网络信息内容生态治理规定》、《中华人民共和国民法典》、《互联网信息服务算法推荐管理规定》,均对生成合成类内容等提出了不同程度的监管要求。新的行为模式需要新的规制机制,同时也期待政府、社会和公民等多维度治理。“在智能社会的法律构建中,特别要强调共治、共建、共享的理念。”杨建认为,对于深度合成技术来说,目前有效的方案之一是确立深度合成技术应用的事前备案制度、保证金制度,以确保事先管控的可能性,确保可公开、可追查、可审核。此外,在事后的惩罚性赔偿、准入资格剥夺机制方面,必须确保有效的威慑、责任追究与权利维护的可行性。此外,业内某科技公司有关负责人表示,深度合成技术与深度伪造检测技术相辅相成,互相促进。更高清、自然、逼真的合成技术也将会不断地促进深度伪造检测技术的发展,辅助负面虚假内容治理。来源:交汇点新闻编辑:李艳茹校对:胡峰初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年3月16日
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科技前沿 | 传播能力为何这么强?是否新冠病毒最终变体? 奥密克戎四大谜团揭秘

点击上方"蓝字"关注江苏科技在奥密克戎感染病例激增期间,一名卫生工作者在准备疫苗。图片来源:《自然》网站在人身上,奥密克戎似乎具有高度传染性,但引发的症状却不如其他变种,它为何会这样?它与宿主细胞和免疫系统是如何相互作用的?回答这些问题有助于催生更好的药物或疫苗,也为新冠病毒是否会继续变化,出现新变种提供相关线索。英国《自然》杂志在近日的报道中,解开了有关奥密克戎的四大谜团。#Q1
2022年3月14日
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科技通知 | 关于印发《贯彻落实<科技部办公厅关于营造更好环境支持科技型中小企业研发的通知> 的工作方案》的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于印发《贯彻落实的工作方案》的通知苏科高发〔2022〕52号各设区市、县(市)科技局,国家和省级高新区管委会,各有关单位:为贯彻落实《科技部办公厅关于营造更好环境支持科技型中小企业研发的通知》(国科办区〔2022〕2号)部署要求,加快完善支持科技型中小企业创新发展的培育体系,推动全省科技型中小企业高质量发展再上新台阶,我厅制定了具体工作方案。现印发给你们,请结合实际抓好推进落实。附件:贯彻落实《科技部办公厅关于营造更好环境支持科技型中小企业研发的通知》的工作方案江苏省科学技术厅2022年3月9日(此件主动公开)附件贯彻落实《科技部办公厅关于营造更好环境支持科技型中小企业研发的通知》的工作方案科技型中小企业是培育发展新动能、推动高水平科技自立自强的重要力量。为贯彻落实科技部办公厅《关于营造更好环境支持科技型中小企业研发的通知》(国科办区〔2022〕2号)部署要求,推动全省科技型中小企业高质量发展再上新台阶,继续走在全国前列,特制定如下工作方案。一、总体要求以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真贯彻落实党中央、国务院和省委省政府决策部署,实施促进中小企业研发“春风”专项行动,加快完善支持科技型中小企业创新发展的培育体系,推动政策、项目、资金、人才等创新要素向企业集聚,营造创新创业良好氛围,打造和培育一批“四科”标准科技型中小企业,大幅提升企业研发创新能力,为推进高水平科技自立自强,加快建设科技强省提供有力支撑。到“十四五”末,形成支持科技型中小企业创新发展的制度体系,建立覆盖企业初创与成长阶段的政策服务体系,形成全社会支持中小企业研发的环境氛围,全省科技型中小企业数量新增2万家,在全国继续保持前列;科技型中小企业自主创新能力显著提升,实现新增“四科”标准科技型中小企业5000家。二、重点任务以培育壮大科技型中小企业主体规模、提升科技型中小企业创新能力为主攻方向,统筹实施科技型中小企业育新苗、强内功、促提升、聚人才、惠政策五大行动,充分激发科技型中小企业创新创业创造活力,加快形成创新热情竞相迸发、创新成果不断涌现的生动局面。(一)实施科技型中小企业育新苗行动1.
2022年3月14日
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科技通知 | 科技部等5部门关于发布“十四五”期间免税进口科普用品清单(第一批)的通知

转发科技部关于发布2022年度“中韩青年科学家交流计划”中国青年科学家赴韩工作交流项目征集指南的通知大力建设科技强省勇当科技创新开路先锋微信公众号:JiangSu_ST点分享点收藏点点赞点在看
2022年3月13日
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科技通知 | 关于开展“企业创新服务月”活动的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于开展“企业创新服务月”活动的通知苏科高函〔2022〕43号各设区市科技局:为落实《科技部办公厅关于营造更好环境支持科技型中小企业研发的通知》(国科办区[2022]2号)要求,做好“科技政策落实年”相关工作,加快提升企业自主创新能力,引导企业依靠科技创新突破供给约束堵点,提高发展质量,实现高水平科技自立自强,经研究,决定开展“企业创新服务月”活动,现将有关事项通知如下:一、活动内容省科技厅组织企业科技政策服务专班,面向市、县(市、区)科技管理部门和有关企业开展科技政策服务,尤其是高新技术企业认定管理相关政策宣传培训服务,量质并举培育壮大高新技术企业集群,促进企业高质量发展。二、活动时间与地点2022年3月-4月,采取“线上+线下”相结合的方式组织开展服务,具体方式和活动时间地点待与各设区市科技局分别商定。三、培训对象各设区市、县(市、区)和高新区科技局高新处(科)负责企业创新工作相关人员,部分科技企业负责人(每个设区市不超过10家企业)。严格执行疫情防控要求,每个单位参会人员不超过2人,每次集中培训总人数不超过50人。四、其他事项1.各设区市科技局负责组织辖区内各县(市、区)、高新区和企业参加活动,并负责安排会务工作。2.各设区市科技局要严格遵守当地疫情防控有关要求,落实参会人员疫情防控措施,拟参会人员会前14天内如有新冠肺炎疑似症状、疫情严重地区人员接触史、疫情严重地区驻留史,或会前出现发热、干咳、乏力等疑似情况的,应更换其他人员参会。请参会人员认真填写健康证明(附件)并加盖单位公章,交予会务人员后进入会场。江苏省科学技术厅2022年3月8日(此件主动公开)附件健康证明______同志参加2022年X月X日开展的“企业创新服务月”活动,身体状况正常,无发热、干咳、乏力等相关症状,参会前14天没有境内外中高风险地区、港澳台地区、国外旅行史或居住史,没有与确诊病例、无症状感染者密切接触史,共同居住人员亦无此情况。特此证明。本人签字:______
2022年3月12日
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科技通知 | 关于做好省科技计划项目受理工作有关事项的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于做好省科技计划项目受理工作有关事项的通知各设区市、县(市)科技局,国家和省级高新区管委会,省有关部门,各有关单位:为做好省科技计划项目受理工作,更好地为项目申报单位和基层科技部门提供便利化服务,现将有关事项通知如下。1.为减少人员接触,有效防控疫情,对于无法现场报送纸质申报材料的地区,可采取邮寄方式在规定时间内寄达,邮寄地址为南京市龙蟠路175号省生产力促进中心科技项目受理处。2.受疫情影响不能按时报送纸质申报材料的地区,可采取“先网上申报,后补交材料”方式报送,具体事宜与相关业务处室联系,联系人和联系方式详见各专项计划申报通知。江苏省科学技术厅2022年3月10日编辑:李艳茹校对:薛晓明初审:薛腾霄终审:刘波相科技通知
2022年3月11日
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科技通知 | 关于做好跨认定机构整体迁移高新技术企业检查工作的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于做好跨认定机构整体迁移高新技术企业检查工作的通知苏高企协办〔2022〕4号各有关设区市、县(市、区)科技局,国家和省级高新区管委会:为进一步加强高新技术企业监督管理,推动我省高新技术企业高质量发展,根据《高新技术企业认定管理办法》(国科发火〔2016〕32号,以下简称《认定办法》)和《高新技术企业认定管理工作指引》(国科发火〔2016〕195号,以下简称《工作指引》)有关规定,经研究,决定面向跨认定机构整体迁移高新技术企业开展专项检查工作,现将有关事项通知如下:一、检查对象2019年至今,经外省市认定机构认定、整体迁移进入我省辖区内且在有效期内的高新技术企业(以下简称“异地迁入高新技术企业”)。二、检查内容1、企业是否属于《工作指引》规定“整体迁移”的情形;2、企业搬迁至我省后的办公(经营)场所情况、知识产权情况、研发机构建设及运行情况、实际经营情况、人员情况等;3、企业2019年-2021年(实际经营期在2019年以后的按实际经营时间计算,下同)研发费用总额占同期销售收入总额的比例是否符合《认定办法》有关规定;4、企业搬迁至我省后,是否按期报告与认定条件有关的重大变化;5、企业搬迁至我省后,是否发生重大安全、重大质量事故或有严重环境违法行为;6、企业是否按时填报年度发展情况报表;7、企业搬迁至我省后,高新技术企业所得税优惠政策享受情况。三、检查方式1、企业自查。企业本着客观负责的态度对照检查内容进行认真自查,如实填报《跨认定机构整体迁移高新技术企业自查表》(附件1),加盖企业公章后提交至当地科技部门。同时,整理归档高新技术企业认定申请材料、企业办公(经营)场所证明、知识产权证书及相关材料、迁入我省后企业职工名单及参保证明、科技人员名单、完成变更登记至今开票销售收入、2019年-2021年研发费用辅助账、财务报表等相关佐证材料备查。2、地方检查。在企业自查的基础上,地方科技部门对企业填报的《跨认定机构整体迁移高新技术企业自查表》进行审查,并在确保疫情防控安全的前提下全部开展实地检查,汇总形成《跨认定机构整体迁移高新技术企业审查汇总表》(附件2)。对不属于整体迁移、不再符合认定条件、存在《认定办法》第十九条规定等应取消高新技术企业资格情形的企业,由各地科技部门会同同级财政和税务部门书面提出处理意见,汇总填报《拟取消高新技术企业资格情况汇总表》(附件3)。3、省级抽查。省高企认定管理工作协调小组办公室将根据企业自查与地方检查情况,会同驻省科技厅纪检监察组适时进行抽查。四、工作要求1、各异地迁入高新技术企业应切实履行主体责任,严格按照《认定办法》《工作指引》和本通知的有关要求,本着客观负责、实事求是的态度开展自查,并积极配合所在地主管部门做好现场检查工作。对自查发现的问题不得隐瞒,须如实上报,并对上报和留存备查材料的真实性、准确性、合法性和有效性负责。2、各地要高度重视本次检查工作,主动加强与同级生态环境、应急管理、市场监管等职能部门的沟通,妥善保存检查过程中的相关材料,本着实事求是、客观公正的原则,对检查中发现的问题应及时纠正,对违规的机构、个人应及时处理,对不符合条件的企业应报请省高企认定管理工作协调小组办公室处理,对检查中发现的重大问题及时向省高企认定管理工作协调小组办公室汇报,确保辖区内异地迁入高新技术企业符合《认定办法》和《工作指引》有关规定。3、各地科技部门要按照本通知要求,于4月20日前形成本地区检查工作总结,加盖公章后连同《跨认定机构整体迁移高新技术企业审查汇总表》(加盖科技部门公章)和《拟取消高新技术企业资格情况汇总表》(加盖科技、财政和税务部门公章)上报至省高新技术企业认定管理工作协调小组办公室。所有企业填报的《跨认定机构整体迁移高新技术企业自查表》留存地方科技部门备查。4、各地科技部门在组织检查工作时要认真落实中央和省有关党风廉政建设规定,认真落实中央八项规定精神,按照省科技厅党组《关于进一步加强全省科技管理系统全面从严治党工作的意见》(苏科党组〔2018〕16号)、省科技厅《关于转发科技部〈科学技术活动评审工作中请托行为处理规定(试行)〉的通知》(苏科监发〔2021〕44号)和《省科技厅关于进一步严肃工作纪律严格做好高新技术企业认定管理工作的通知》(苏科高发〔2020〕203号)文件要求,把党风廉政建设和本次检查工作同部署、同落实、同考核,加强关键环节和重点岗位的廉政风险防控,实事求是、客观公正地做好各项检查工作。参与检查工作的个人应认真贯彻执行中央八项规定、省委十项规定等要求,主动接受群众监督。省科技厅高新技术处联系人:李天童电话:025-57715164省生产力促进中心联系人:吴倩雯、任海玲电话:025-85485928、85485971材料报送地址:南京市龙蟠路175号江苏省生产力促进中心创新管理与高新技术服务处附件(请点击“阅读原文”查看):1、跨认定机构整体迁移高新技术企业自查表2、跨认定机构整体迁移高新技术企业审查汇总表3、拟取消高新技术企业资格情况汇总表省高新技术企业认定管理工作协调小组办公室2022年3月4日(此件主动公开)来源:江苏省科技厅编辑:李艳茹校对:梅志敏初审:薛腾霄终审:刘波相科技通知
2022年3月5日
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科技前沿 | 57个量子比特!科学家造就迄今最大时间晶体

点击上方"蓝字"关注江苏科技时间晶体是一个在时间上重复的量子系统。图片来源:1MILLIONFREEPICTURES.COM近日,澳大利亚物理学家设计出迄今为止最大的时间晶体,该时间晶体由57个量子比特组成,比去年谷歌科学家模拟的20个量子比特的时间晶体大一倍多。相关研究结果3月2日发表于《科学进展》。未参与该研究的微软凝聚态物理学家Chetan
2022年3月4日
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科技通知 | 转发科技部关于发布2022年度“中韩青年科学家交流计划”中国青年科学家赴韩工作交流项目征集指南的通知

关于公布2021年度全国技术合同交易数据的通知大力建设科技强省勇当科技创新开路先锋微信公众号:JiangSu_ST点分享点收藏点点赞点在看
2022年3月4日
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科技前沿 | 迄今最大细菌肉眼可见

点击上方"蓝字"关注江苏科技一种新发现的细菌可以长到0.78英寸(2厘米)长。这张图片显示了一种与新发现的微生物相似的长而瘦的细菌。图片来源:美国趣味科学网根据定义,微生物的个体小到肉眼无法可见。但据《科学》杂志近日报道,科学家们发现了一种无需借助显微镜就可用肉眼看到的、有史以来最大的细菌——华丽硫珠菌(Thiomargarita magnifica),它可长到2厘米,形如一根细绳,相当于花生或苍蝇的大小,比许多其他微生物大5000倍。研究人员表示,这一潜伏在加勒比海格兰德特雷红树林中的微生物,将我们认为的细菌大小上限提高了10倍。研究人员一直将生命分为两类:原核生物和真核生物,前者包括细菌和被称为古菌的单细胞微生物,后者包括从酵母到人类在内的各种形式多细胞生命。原核生物具有自由漂浮的DNA,而真核生物则将它们的DNA包裹在细胞核中。真核生物还将各种细胞功能划分为称为细胞器的囊泡,并能将分子从一个隔间移动到另一个隔间——这是原核生物无法做到的。但是,此次新发现的微生物模糊了原核生物和真核生物之间的界限:它是第一个、也是唯一一个被发现以真核生物的方式在膜结合的细胞器中明确分离其遗传物质的细菌。据发布在预印本数据库bioRxiv的相关论文,与大多数细菌不同,这种单细胞生物体包含两个膜囊,其中一个包含所有DNA,其DNA不是在细胞内自由漂浮,而是全部包裹在这个膜囊中;另一个囊中充满了水,占其总体积的73%,有助于保持细菌的细胞内容物紧贴外细胞壁,以便它需要的分子进出。这些囊被称为“pepins”,这个名字来自水果的核。此外,研究人员对内部的DNA进行测序发现,其基因组非常庞大,有1100万个碱基,其中包含约11000个可清晰区分的基因。通常,细菌基因组平均大约有400万个碱基和大约3900个基因。称为核糖体的蛋白质生产工厂也位于充满DNA的囊内,这可能使基因编码转化为蛋白质的效率更高。日本九州工业大学计算生物学家竹本和弘表示,这种细菌不仅颠覆了人们关于微生物可变得多么庞大和复杂的观念,还“可能是复杂细胞进化过程中缺失的一环”。大约10年前,法属安德列斯大学海洋生物学家奥利维尔·格罗斯在当地一片沼泽中偶然发现了这种奇怪的生物,它们在腐烂的红树林树叶表面生长。经过5年的研究,他和同事才发现这些有机体实际上是一种细菌。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:梅志敏初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年3月2日
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科技通知 | 关于组织第三届江苏企业(研发机构)创新大赛的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于组织第三届江苏企业(研发机构)创新大赛的通知为贯彻落实创新驱动发展战略,深入实施“企业研发机构高质量提升计划”,加快高水平新型研发机构建设,激发企业、企业研发机构、新型研发机构的创新活力,拟组织第三届江苏企业(研发机构)创新大赛,通过创新案例和短视频的形式,集萃企业(研发机构)创新的先进经验,宣传企业(研发机构)坚持科技自立自强的优秀成果,展示企业(研发机构)创新团队及领军人才的智慧与才华,构建企业(研发机构)创新交流与共享生态,打造企业(研发机构)科技创新人才自己的“节日”。一、大赛主旨研发创新
2022年3月2日
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科技通知 | 重磅!省政府关于2021年度江苏省科学技术奖励的决定

点击上方"蓝字"关注江苏科技省政府关于2021年度江苏省科学技术奖励的决定苏政发〔2022〕28号各市、县(市、区)人民政府,省各委办厅局,省各直属单位:为深入实施创新驱动发展战略,充分调动和激发科技人员创新创业积极性,根据《江苏省科学技术奖励办法》等规定,经省科学技术奖励评审委员会组织评审,并报省人民政府批准,决定授予中国工程院院士、苏州大学教授阮长耿2021年度江苏省基础研究重大贡献奖;授予“Tbps级全流量态势智能感知关键技术的研发及产业化”等263个项目2021年度江苏省科学技术奖,其中,一等奖44项,二等奖76项,三等奖143项;授予王建浦等11人2021年度江苏省青年科技杰出贡献奖;授予江苏金风科技有限公司等5家企业2021年度江苏省企业技术创新奖;授予雷诺兹·保罗·罗斯(Reynolds
2022年3月1日
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科技通知 | 关于组织申报2022年度省科技计划专项资金(创新支撑计划科技型创业企业孵育)项目的通知

本年度一个申报主体限报一个省孵育计划项目;同一项目负责人限报一个项目,项目负责人须为项目申报单位的在职人员(与申报单位签订劳动合同),并确保在职期间能完成项目任务。重复申报的,取消评审资格。3.
2022年2月28日
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科技前沿 | 2021年度中国科学十大进展发布

点击上方"蓝字"关注江苏科技2022年2月28日,科学技术部高技术研究发展中心(基础研究管理中心)发布2021年度中国科学十大进展:01火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星天问一号探测器2021年5月15日7时18分,天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。任务采用了“气动减速-伞降减速-动力减速-着陆缓冲”四级串联减速技术路线,建立了设计迭代改进流程和多学科综合优化方法,提高了系统应对故障工况和进入条件极限拉偏下的安全着陆能力。天问一号探测器着陆火星,是我国首次实现地外行星着陆,迈出了我国星际探测征程的重要一步,实现了从地月系到行星际的跨越,在火星上首次留下中国人的印迹,使我国成为第二个成功着陆火星的国家,是我国航天事业发展的又一具有里程碑意义的进展。02中国空间站天和核心舱成功发射神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接中国空间站模拟图2021年4月29日,中国空间站天和核心舱在海南文昌航天发射场发射升空,准确进入预定轨道,任务取得成功。天和核心舱发射成功,标志着我国空间站建造进入全面实施阶段,为后续任务展开奠定了坚实基础。6月17日,神舟十二号载人飞船发射成功,并与天和核心舱成功完成对接,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3位航天员送入太空,这是天和核心舱发射入轨后,首次与载人飞船进行的交会对接。我国的载人航天飞船脱离试验阶段,开始实现太空往返常态化,我国正式进入太空站时代。10月16日,神州十三号载人飞船发射成功,并采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3位航天员送入太空,实现了我国载人飞船在太空的首次径向交会对接。03从二氧化碳到淀粉的人工合成人工淀粉合成途径淀粉是粮食最主要的组分,也是重要的工业原料。中国科学院天津工业生物技术研究所马延和等报道了由11步核心反应组成的人工淀粉合成途径(ASAP),该途径偶联化学催化与生物催化反应,在实验室实现了从二氧化碳和氢气到淀粉分子的人工全合成。通过从头设计二氧化碳到淀粉合成的非自然途径,采用模块化反应适配与蛋白质工程手段,解决了计算机途径热力学匹配、代谢流平衡以及副产物抑制等问题,克服了人工途径组装与级联反应进化等难题。在氢气驱动下ASAP将二氧化碳转化为淀粉分子的速度为每分钟每毫克催化剂22nmol碳单元,比玉米淀粉合成速度高8.5倍;ASAP淀粉合成的理论能量转化效率为7%,是玉米等农作物的3.5倍,并可实现直链和支链淀粉的可控合成。该成果不依赖植物光合作用,实现了二氧化碳到淀粉的人工全合成。04嫦娥五号月球样品揭示月球演化奥秘嫦娥五号月壤样品(玄武岩岩屑)的显微图像中国科学院地质与地球物理研究所李献华、杨蔚、胡森、林杨挺和中国科学院国家天文台李春来等利用过去十多年来建立的超高空间分辨率的定年和同位素分析技术,对嫦娥五号月球样品玄武岩进行了精确的年代学、岩石地球化学及岩浆水含量的研究。结果显示,嫦娥五号玄武岩形成于20.30±0.04亿年,确证月球的火山活动可以持续到20亿年前,比以往月球样品限定的火山活动延长了约8亿年。这一结果为撞击坑定年提供了关键锚点,将大幅提高内太阳系星体表面撞击坑定年的精度。研究还揭示嫦娥五号玄武岩的月幔源区并不富含放射性生热元素和水,排除了放射性元素提供热源,或富含水降低熔点两种月幔熔融机制,对未来的月球探测和研究提出了新的方向。05揭示SARS-CoV-2逃逸抗病毒药物机制新冠病毒“反式回溯”的复制矫正机制不断出现的新冠病毒突变株对当前已有的疫苗、中和抗体等抗病毒手段提出严峻挑战,亟需发展能有效应对各型突变株的广谱药物。在生命周期中,病毒的一系列转录复制酶组装成“转录复制复合体”超分子机器,负责病毒转录复制的全过程,且在各型突变株中高度保守,是开发广谱抗病毒药物的核心靶点。清华大学娄智勇、饶子和与上海科技大学高岩等发现并重构了病毒“加帽中间态复合体”“mRNA加帽复合体”“错配校正复合体”,并阐明其工作机制。揭示了新冠病毒转录复制机器的完整组成形式;发现病毒聚合酶的核苷转移酶结构域是催化mRNA“加帽”成熟的关键酶,明确了帽结构的合成过程,为发展新型、安全的广谱抗病毒药物提供了全新靶点;发现病毒以“反式回溯”的方式对错配碱基和抗病毒药物进行“剔除”,阐明了瑞德西韦等药物效果不良的分子机制,为优化针对聚合酶的抗病毒药物提供了关键科学依据。06FAST捕获世界最大快速射电暴样本FAST捕获快速射电暴样品示意图快速射电暴(FRB)是无线电波段宇宙最明亮的爆发现象。FRB
2022年2月28日
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科技前沿 | 《自然》:2022年值得关注的七项技术

点击上方"蓝字"关注江苏科技导语近日,《自然》对“可能在未来一年对科学产生影响”的7项技术进行了综述。这7项技术分别是完整版基因组、蛋白质结构解析、量子模拟、精准基因组调控、靶向基因疗法、空间多组学、基于CRISPR的诊断。完整版基因组在2021年5月发表的一篇预印本论文中,端粒到端粒(T2T)合作组报告了第一个人类基因组的端粒到端粒序列,为广泛使用的人类参考基因组序列GRCh38增加了近2亿个碱基对,并完成了人类基因组计划的最后一章。GRCh38于2013年首次发布,是一个很有价值的研究工具,也是绘制测序序列的支架。但它们不够长,不足以清晰地绘制高度重复的基因组序列。长读长测序技术被证明是既有规则的“改变者”。这一技术由美国太平洋生物科学公司和英国牛津纳米孔技术公司开发,可在一次读取中对数万甚至数十万个碱基进行排序。2020年,当T2T合作组首次重组单独的X染色体和8号染色体时,太平洋生物科学公司的测序工作进展已经可以让T2T合作组科学家检测到长片段重复序列的微小变化。这些微妙的“指纹”使长而重复的染色体片段变得容易处理,基因组的其余部分很快归位。牛津纳米孔技术公司平台还捕获了许多调节基因表达的DNA修饰,T2T合作组能在全基因组范围内绘制这些“表观遗传标记”。蛋白质结构解析过去两年,实验和计算方面的进展让研究人员以前所未有的速度和分辨率确定蛋白质结构。英国DeepMind公司开发的AlphaFold2结构预测算法依靠深度学习策略,从折叠蛋白质的氨基酸序列推断其形状。自2021年7月公开发布以来,AlphaFold2已应用于蛋白质组学研究,以确定在人类和20个模式生物中表达的所有蛋白质结构,以及鉴定Swiss-Prot数据库中近44万种蛋白质的结构。同时,冷冻电镜的改进也使研究人员能用实验方法处理最具挑战性的蛋白质及其复合物。2020年,两个团队获得了1.5埃以下的结构分辨率,确定了单个原子的位置。一种名为冷冻电子断层扫描的相关技术也相当令人兴奋,这种方法可以在冰冻细胞的薄片上捕捉到自然发生的蛋白质行为。量子模拟量子计算机以量子比特的形式处理数据。多个研究团队已成功将单个离子用作量子比特,但它们的电荷使其难以进行高密度组装。法国国家科学研究中心的Antoine
2022年2月25日
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科技前沿 | 数据编织 超级自动化 边缘人工智能…… 2022年:这些技术发展趋势不容忽视

点击上方"蓝字"关注江苏科技随着高新技术不断进步,人工智能领域将涌现出更多进展,这将带来巨大的商业影响,催生出多个应用,例如数字服务台、数字助手等。图片来源:美国《福布斯》双周刊网站新冠疫情催生了数字孪生、元宇宙、万能宇宙、增强现实、虚拟现实和混合现实的广泛使用。随着人们需求的不断增多以及技术的不断进步,还会有更多新技术涌现。美国《福布斯》杂志网站在近日的报道中,向我们展现了2022年的技术发展趋势。1数据经济世界已经进入数据经济时代。数据为人工智能提供了基础“养分”,而人工智能则帮助人们从数据中获得有意义的信息,为自己的行为和决策提供参考。这一点在2021年亚马逊云科技大会上表现得非常明显。在这场技术盛会上,与会人士讨论的全都围绕数据能够提供什么价值、服务,各式各样的企业也都在想方设法以最大程度地利用好自己的数据。首席数据官和首席分析官在企业地位与日俱增也证明了这一点。首席数据官负责监督一系列与数据有关的功能,以确保组织得到最有价值的资产,其职责包括提升数据质量、数据治理和主数据管理等项目,还包括制订信息战略、数据科学和业务分析。2无代码/低代码平台大多数企业意识到数据和人工智能的重要性,然而,要想“变身”为数据驱动型企业可能面临很多问题,比如,将人工智能模型整合到商业应用程序中就需要将近8个月的时间。无代码/低代码平台由此应运而生,帮助包括“平民开发者”等非专业人士在内的更多人迎接数据和人工智能带来的挑战。平民开发者并非专业程序员,是公司的员工,他们可以在公司内部开发新的业务应用程序,以供其他员工使用。未来,几乎只有一点技术知识的任何人都可以进行软件开发,无代码/低代码工具可以将普通的业务用户积极地转变为平台开发者。3边缘人工智能5G、人工智能和网络安全需要相互配合才能实现更广泛的渗透。来自工厂和自动驾驶车辆的物联网端点的数据将引发一场数据海啸。边缘人工智能和联合学习正在奋力迎接这些挑战,在不共享数据集和侵犯隐私的情况下,在本地和集中数据集上训练模型。随着扩展检测和响应、安全信息和事件管理以及安全协调、自动化和响应的兴起,再加上智能运维管理平台,安全将在处理应用程序和数据分布方面发挥至关重要的作用。4超级自动化超级自动化既是一种思维方式也是一种技术合集:即组织中任何可以自动化的业务都应该自动化;超级自动化是一种创新技术合集,包括机器人流程自动化、人工智能、机器学习等技术,以帮助组织提升运营效率和节省时间。超级自动化通过快速识别、审核和自动执行尽可能多的流程来实现加速增长和业务韧性。加特纳公司的研究表明,表现最好的超自动化团队专注于三个关键优先事项:提高工作质量、加快业务流程和增强决策敏捷性。5数据编织数据编织也是加特纳公司发布的2022年值得关注的顶级技术趋势之一。数据编织是下一代数据管理,它集成了数据仓库、数据湖、湖仓一体、数据集市等多个数据源的数据。数据湖指各种格式原始数据的存储库。湖仓一体是数据管理领域中的一种新架构范例,结合了数据仓库和数据湖的最佳特性。数据分析师和数据科学家可以在同一个数据存储中对数据进行操作,同时它也能为公司进行数据治理带来更多的便利性。而数据集市指满足特定部门或者用户的需求,按照多维方式进行存储,生成面向决策分析需求的数据立方体。数据编织不仅能更持久地保存数据,还能利用人工智能实现数据的就地、自助分析、分类和治理。作为一种跨平台和业务用户的灵活、弹性数据整合方式,数据编织能够简化企业机构的数据整合基础设施,并创建一个可扩展架构,以此来减少大多数数据和分析团队因整合难度上升而出现的问题。6可解释人工智能“深度思维”公司最近发布了名为“地鼠”的新的超大型语言模型。“地鼠”可运行2800亿个参数,超越了OpenAI公司此前发布的能运行1750亿个参数的GPT-3,但逊于英伟达-微软公司发布的能运行5300亿参数的“威震天-图灵”。研究结果证实,“威震天-图灵”在一系列自然语言任务,包括文本预测、阅读理解、常识推理、自然语言推理、词义消歧中都获得了前所未有的准确率。然而,人工智能在克服偏见、保护隐私和获取信任方面存在挑战,这导致了可解释人工智能(XAI)的兴起。XAI是人工智能的一个新兴分支,用于解释人工智能所做出的每一个决策背后的逻辑。XAI可以改善AI模型的性能,因为XAI的解释有助于找到数据和特征行为中的问题,它也可以提供更好的决策部署,因为其解释为中间人提供了额外的信息,使其可以明智而果断地行动等。来源:科技日报编辑:李艳茹校对:韩莉初审:薛腾霄终审:刘波相科技前沿
2022年2月23日
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科技通知 | 关于公布2021年度全国技术合同交易数据的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于公布2021年度全国技术合同交易数据的通知国科火字〔2022〕59号各省、自治区、直辖市、计划单列市、副省级城市科技厅(委、局),新疆生产建设兵团科技局,技术市场管理办公室:2021年,各级科技管理部门认真落实《中共中央
2022年2月23日
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科技通知 | 关于报送2021年工作总结和高新区评价调查问卷的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于报送2021年工作总结和高新区评价调查问卷的通知国科火字〔2022〕50号各国家高新区管委会:为全面掌握国家高新区的发展状况,更加公开、公正、公平地做好国家高新区2022年评价工作,请你们认真做好2021年度工作总结,并填写国家高新区与评价相关的调查问卷。现将有关事宜通知如下。一、报送2021年度工作总结及新出台相关政策措施1.
2022年2月22日
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科技通知 | 关于组织申报2022年度省科技计划专项资金(创新支撑计划科技人才)项目的通知

点击上方"蓝字"关注江苏科技关于组织申报2022年度省科技计划专项资金(创新支撑计划科技人才)项目的通知苏科资发〔2022〕39号各设区市、县(市)科技局,国家和省级高新区管委会,省有关部门,各有关单位:为贯彻落实党的十九届六中全会和省第十四次党代会精神,2022年度省科技计划专项资金(创新支撑计划科技人才)项目将聚焦加快科技自立自强、建设自主可控现代产业体系,加大科技对外开放力度,积极支持引进“高精尖缺”科技人才。现将项目申报有关事项通知如下:一、项目类别及申报条件2022年度省科技计划专项资金(创新支撑计划科技人才)项目分江苏外专百人计划(以下简称“外专百人计划”)和江苏省外国专家工作室(以下简称“外专工作室”)两类组织实施。(一)外专百人计划引进对象为高层次外国专家。重点引进能够突破关键技术、发展高新产业、带动新兴学科的高层次科学家、科技领军人才,以及能够引领产业发展、产品升级、市场拓展的高层次技术和管理人才。优先支持个人能力与业绩突出、行业地位高并且影响力大的外国专家人选。项目实施期3年,资助额度每项50万元,试点推行人才类项目经费包干制,不再编制项目预算,项目负责人在经费开支范围内自主决定项目经费使用。申报条件:拥有自主知识产权或掌握核心技术,在国际知名企业或机构担任高级职务的专业技术人才和经营管理人才,或在国外著名高校、科研院所担任相当于副教授及以上职务的专家学者;2018年以后来江苏工作,入选后能在我省全职工作3年;具有博士学位。对有突出成绩或我省急需紧缺的人才,可突破学历、专业技术职务等资格条件限制,申报时应附破格申报说明。已入选省“双创计划”或外专百人计划长期项目的人选不得申报。在江苏省境内注册、具有独立法人资格的企事业单位可按本通知要求进行申报。项目由所在设区市科技局汇总审核,部省属单位直接提交省科技厅审核。每个设区市推荐数量不超过10项,每家部省属单位推荐数量不超过2项。(二)外专工作室根据《江苏省外国专家工作室管理办法(试行)》(苏科技规〔2020〕333号)的规定,对建设周期满3年的外专工作室实施绩效考核。考核结果为优秀的,给予不超过50万元的一次性补助;合格的,继续参与第二个建设周期的绩效考核;不合格的,收回授牌。申报考核对象:2018年度命名授牌的108个、2021年延期考核的10个外专工作室。外专工作室考核申报材料由依托单位报至所在设区市科技局初审,部省属单位直接提交省科技厅审核。各设区市科技局和部省属单位对申报材料进行初审,审核所有数据和材料的真实性、有效性、完整性,重点审核外专工作室是否有效运行,审核后出具初审意见,报送省科技厅。每个设区市推荐优秀不超过5个,每家部省属单位推荐优秀不超过2个。存在以下情况之一的,不予推荐,且考核结果为不合格:受聘外国专家未能正常履行工作职责、有违背科研诚信要求的、违反法律的行为的;依托单位对保障条件不能落实、建设成效明显未达计划要求、存在弄虚作假等行为的;空置一年以上的。二、有关要求1.同一单位不得将内容相同或相近的项目同时申报不同省科技计划类别。2.全面实施科研诚信承诺制。按照《关于进一步加强全省科研诚信建设的实施意见》(苏办〔2019〕39号)、《关于进一步弘扬科学家精神加强全省作风和学风建设的实施意见》(苏科监发〔2019〕336号)和《关于进一步压实省科技计划(专项、基金等)任务承担单位的科研作风学风和科研诚信建设主体责任的通知》(苏科监发〔2020〕319号)有关要求,项目负责人、项目申报单位和项目主管部门均须在项目申报时签署科研诚信承诺书,大力弘扬科学家精神,严禁剽窃他人科研成果、侵犯他人知识产权、伪造材料骗取申报资格等失信行为。因科研失信记录和社会信用严重失信记录正在接受处罚的单位和个人,不得申报本年度计划项目。在项目申报和立项过程中相关责任主体有弄虚作假、冒名顶替、侵犯他人知识产权等失信行为的,一经查实,将记入信用档案,并按《江苏省科技计划项目信用管理办法》作出相应处理。3.项目研究要克服唯论文、唯职称、唯学历、唯奖项倾向,按照《关于改进科技评价破除“唯论文”不良导向的若干措施(试行)》(苏科监发〔2020〕135号)要求,注重标志性成果的质量、贡献和影响。研究涉及人体研究、实验动物、人工智能的项目,应严格遵守科技伦理、实验动物、人类遗传资源管理等有关规定的要求。4.严格落实审核推荐责任。项目申报单位和主管部门按照《关于进一步加强省科技计划项目申报审核工作的通知》(苏科计函〔2017〕7号)等相关文件要求,严格履行项目审核推荐职责。项目申报单位对申报材料的真实性和合法性负有法人主体责任,严禁虚报项目、虚假出资、虚构事实及包装项目等弄虚作假行为。项目主管部门切实强化审核推荐责任,会同同级社会信用管理部门对项目申报单位社会信用情况进行审查,并对申报材料内容真实性进行严格把关,严禁审核走过场、流于形式。省科技厅将会同驻厅纪检监察组对项目主管部门审核推荐情况进行抽查。5.切实落实廉政风险防控要求。按照管行业就要管党风廉政建设的要求,严格落实省科技厅党组《关于进一步加强全省科技管理系统全面从严治党工作的意见》(苏科党组〔2018〕16号),严格遵守“六项承诺”“八个严禁”规定,把党风廉政建设和科技计划项目组织工作同部署、同落实、同考核,切实加强关键环节和重点岗位的廉政风险防控。严格执行省科技厅《关于转发科技部〈科学技术活动评审工作中请托行为处理规定(试行)〉的通知》(苏科监发〔2021〕44号)要求,对因“打招呼”“走关系”等请托行为所获得的项目,将撤销立项资格,追回全部省资助经费,并对相关责任人或单位进行严肃处理。三、材料报送(一)外专百人计划1.申报材料统一用A4纸打印,按封面、项目信息表、项目申报书、项目附件审查表(由项目主管部门审核并填写)、项目附件材料等顺序装订成册,一式五份(纸质封面,平装订)。项目名称填写为外国专家姓名,以护照英文姓名为准。项目附件材料清单和要求见申报书。2.申报材料需同时在江苏省科技计划管理信息平台进行网上报送(申报网址:http://kjjh.jspc.org.cn)。项目申报书等相关表格样式可在网上下载。项目申报材料经主管部门网上确认提交后,一律不予退回重报。申报材料纸质版须与网上提交的最终版保持一致。3.各设区市科技局和部省属单位对申报项目进行筛选审核,汇总推荐,并将信息平台导出的汇总表(纸质一式两份)盖章后随同项目申报材料统一报送至省科技计划项目受理服务中心(南京市成贤街118号省技术产权交易市场)。4.项目申报材料网上填报截止时间为2022年3月10日17:30,主管部门网上审核推荐截止时间为2022年3月11日17:30,逾期不予受理。项目申报纸质材料受理截止时间为2022年3月14日17:30,逾期不予受理。(二)外专工作室1.工作室依托单位填写并提交《2022年度江苏省外国专家工作室绩效考核申请书》(见附件)和考核周期内的相关项目附件材料。申请书一式五份,用A4纸打印或复印,其中四份左侧装订成册,一份采取活页散装,每份均需加盖公章;附件材料一式两份,附件材料目录按照《项目附件清单及审核表》中的序号标注(例如:附件3-1)。考核申报材料请于2022年3月11日17:30前报送至各设区市科技局,逾期不予受理。2.各设区市科技局和部省属单位对照《项目附件清单及审核表》审核材料,并加盖公章,汇总各单位申报材料并刻录光盘,提交初审名单和初审意见,请于2022年3月14日17:30前报送至省科技计划项目受理服务中心(南京市成贤街118号省技术产权交易市场)。逾期不予受理。联系人:省科技计划项目受理服务中心徐菲璠
2022年2月21日