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CGI科技周报(2024第28周)| Paints-Undo还原绘画过程、语言模型新架构TTT、软仿生机器人心脏

中金研究院  · 公众号  ·  · 2024-07-13 08:00

正文

Tech Innovation

国际观察 | 科技周报

本周内容

科技动态

-人工智能

-现代能源

-材料科技

-生物医药

-航空航天

-量子信息

数字网络前沿

科技投融资

政策追踪

-美国

-澳大利亚

-欧洲

News

科技 动态

#01

人工智能

Paints-Undo还原绘画过程 [1]

7月10日,斯坦福大学的张吕敏在Github发布了基于AI的绘画过程模拟工具Paints-Undo。该工具在输入图片后,可倒推出人类绘制图像的序列,包括但不限于素描、勾线、上色、阴影、变换,甚至能模拟在创作过程中改变思路的场景,最终生成一段25秒、4FPS帧率的视频,支持320x512、512x320、384x448、448x384四种分辨率。(Github,7.10)

新架构TTT为语言模型指明新方向 [2]

美国斯坦福大学、加州大学和Meta的研究团队用机器学习模型取代RNN的隐藏状态,提出了一种称为“测试时训练(TTT)”的新型架构。他们在1.25和130亿参数的大模型上进行评估,隐藏状态为线性的TTT-Linear和隐藏状态为两层MLP的TTT-MLP均能达到或超过Transformer和Mamba基线水平。TTT架构可以通过调节token持续降低困惑度,且优化后TTT-Linear在8k及更长的上下文中表现出更快的运行速度,为语言模型指明了有希望的新方向。(arXiv,7.5)

TTT过程示意图 @斯坦福大学

用于评估手术流体动力学的软仿生机器人心脏 [3]

美国麻省理工学院的研究团队开发了台式软仿生机器人心脏模型、右心室流出道(RVOT)的计算流体模型和由细胞外基质(CAM)制成的单尖瓣。这些模型能够进行体内RVOT建模并评估手术的可行性、操作性、可缝合性以及血流动力和机械单尖瓣能力。基于CAM的单尖瓣在绵羊体内植入7天后,可提供功能正常的肺动脉瓣,反流率为4.6±0.9%,跨瓣压力梯度为4.3±1.4毫米汞柱。该研究将支持未来对复杂先天性心脏畸形的生物材料进行手术测试。(Science Translational Medicine,7.10)

计算流体模型模拟RVOT修复和血液动力学 @MIT

用于基因组精准肿瘤学的可解释深度学习框架 [4]

美国匹兹堡医学院的研究团队开发了一个由学习组件和药物反应预测组件构成的计算框架ResGitDR,其中学习组件使用生物学驱动且可解释的深度学习模型,药物反应预测组件利用癌细胞状态信息来预测药物反应。该框架以细胞状态为导向,显著提高了药物反应预测的准确性,在真实患者数据方面表现良好。它能够根据体细胞基因组变异(SGA)预测对化疗药物的反应,从而将基于基因组信息的精准肿瘤学扩展到分子靶向药物之外。(Nature Machine Intelligence,7.11)

药物敏感性预测框架流程图 @匹兹堡医学院

#02

生物医药

人脑血管系统在发育、成年和疾病过程中的单细胞图谱 [5]

加拿大多伦多大学的研究团队对68名被试的超过60万个细胞进行了单细胞RNA测序分析,以构建发育胎儿、成人对照和患病人脑血管系统的分子图谱。他们发现内皮细胞(EC)间的广泛异质性以及多种脑病理学的共同特征,包括与胎儿信号轴显著重叠的常见血管生成信号通路、改变的动静脉(AV)规范和中枢神经系统(CNS)特异性、MHC II类信号的上调、强大的EC-EC/EC-PVC(血管周细胞)通信网络。该高分辨率和多样性的图谱为生理学和医学提供了广泛参考。(Nature,7.10)

实验工作流程 @多伦多大学

阿尔茨海默病患者死后大脑β-淀粉样蛋白和tau的冷冻电子扫描 [6]

英国利兹大学的研究团队确定了阿尔茨海默病(AD)患者死后大脑中β-淀粉样蛋白和tau病理的组织3D结构。β-淀粉样斑块含有分支的纤维混合物,以及排列成平行阵列与晶格状结构的原丝;tau内含物则形成平行的无分支细丝簇,大多数簇内的细丝彼此相似,但簇之间有所不同,表明按亚细胞位置在空间上组织的淀粉样蛋白具有异质性。该研究提出的针对人类供体组织的原位结构方法可应用于广泛的神经退行性疾病。(Nature,7.10)

对阿尔茨海默症死后大脑进行玻璃化原位冷冻电子扫描 @利兹大学

#03

现代能源

长寿命500Wh/kg锂金属软包电池 [7]

中国科学技术大学的研究团队提出了一种致密离子对聚集体(CIPA)电解质,可在稀薄电解质条件下实现高性能锂金属软包电池。该电解质具有独特的纳米级溶剂结构,其中离子对密集排列,形成大CIPA,而传统电解质则由小聚集体组成。CIPA通过集体电子转移过程促进锂金属阳极上的快速界面还原动力学,从而形成稳定的界面。采用高镍含量正极的505.9Wh/kg锂金属软包电池在130次循环后表现出91%的能量保持率。(Nature Energy,7.8)

CIPA电解质特点及锂金属软包电池评估 @中国科学技术大学

3D打印钨酸阴离子调制1T-MoS 2 复合正极,实现高性能锂硫电池 [8]

中国地质大学的研究团队通过一步法调制钨酸盐阴离子来改变MoS 2 中Mo 4d轨道的电子构型,形成了稳定的1T-W-MoS 2 /C复合材料。引入WO 4 2- 导致电子转移到2H-MoS 2 中的Mo,从而产生稳定的1T相。理论和实验结果证实,1T-W-MoS 2 /C可以催化锂多硫化物(LiPS)的转化,抑制其穿梭,并提高硫反应动力。3D打印1T-W-MoS 2 /C/S正极表现出高初始容量和优异的倍率性能,在硫负载为8.89mg/cm 2 时实现7.37mAh/cm 2 的面积容量。(Advanced Energy Materials,7.10)

1T-W-MoS 2 /C合成过程 @中国地质大学

#04

航空航天

凌日星的大气中含有硫化氢并富含金属元素 [9]

美国约翰霍普金斯大学的研究团队利用韦伯太空望远镜观测了距离地球最近的凌日热木星HD 189733b,根据透射光谱(2.4-5微米)检测到其大气中含有H 2 O、CO 2 、CO和H 2 S,其中H 2 S为首次发现。根据测量到的这三种主要挥发性元素的丰度,研究人员推断大气中的金属丰度为恒星的3-5倍。5σ处的甲烷丰度上限为0.1ppm,表明碳氧比(<0.2)较低,且甲烷是由富含水的冰质行星吸积形成的。低氧硫比和低碳硫比也支持行星吸积形成的途径。(Nature,7.8)

HD 189733b概念图 @约翰霍普金斯大学

韦伯发现一个可能宜居的系外行星 [10]

加拿大蒙特利尔大学的研究团队展示了韦伯太空望远镜对距离地球第二近的温带系外行星LHS 1140b的两次凌日观测,其中一次捕捉到了LHS 1140c的偶然凌日。分析表明,LHS 1140b的大气层可能富含氮,温度条件支持液态水的存在;同时数据估算显示,其密度低于类似地球成分的岩石行星,表明其质量的10-20%可能由水组成。LHS 1140b的潜在大气和液态水使其成为未来宜居性研究的候选者。(The Astrophysical Journal Letters,7.10)

LHS 1140b艺术图 @蒙特利尔大学

#05

材料科技

单晶Mg 3 Bi 2 热电材料的塑性 [11]

中国哈尔滨工业大学的研究团队发现当沿ab平面施加张力时,单晶Mg 3 Bi 2 表现出高达100%的室温拉伸应变,这比传统热电材料高一个数量级,且优于许多类似结晶结构的金属。他们在变形Mg 3 Bi 2 中发现了多个滑移系统,滑移过程中的连续动态键合可防止原子平面的解理,从而维持较大的塑性变形。该材料在室温下沿ab平面的功率因数约为55微瓦/厘米/开尔文平方,性能系数约为0.65。(Nature,7.10)

Mg 3 Bi 2 的晶体结构 @哈尔滨工业大学

在潮湿空气中形成黑相FAPbI 3 作为钙钛矿的晶体覆盖层 [12]

中国北京大学的研究团队引入了含氯有机分子来形成钙钛矿的覆盖层,以阻止水分渗透,同时保留基于二甲基亚砜(DMSO)的复合物以调节晶体生长。在20-60%相对湿度(RH)内,制造的PSC的能量转换效率超过24.5%,在80%RH下为23.4%。在最大功率点运行500小时后,未封装的设备在空气中(40-60%RH)仍保留了其初始性能的96%。(Science,7.11)

具有覆盖层的中间膜的结构和功能 @北京大学

#06

量子信息

大规模硅光子技术实现可调量子发射器 [13]

美国麻省理工学院的研究团队通过将包含高亮度红外半导体量子点单光子发射器的多个InAs/InP微芯片混合集成到采用300毫米代工工艺制造的先进绝缘体上硅光子集成电路中,克服了集成具有单发射器可调谐性的原子量子系统的难题。利用这个平台,研究人员通过共振荧光和可扩展的发射波长可调性实现了单光子发射。光子和量子系统的联合控制为半导体代工厂生产可编程量子信息处理器打开了大门。(Nature Communications,7.10)

混合集成架构 @MIT

相干自旋量子比特在锗量子点中穿梭 [14]

荷兰代尔夫特理工大学的研究团队展示了自旋量子比特可以穿梭于多个量子点,同时保留其量子信息。尽管存在强自旋轨道相互作用,他们还是利用锗中的空穴自旋量子比特实现了有效长度超过300微米的自旋基态穿梭,并演示了有效长度相当于9微米的叠加态的相干穿梭,通过结合动态解耦,可以将其扩展到49微米。这表明量子比特穿梭是在寄存器内路由量子比特以及在寄存器之间建立量子联系的有效方法。(Nature Communications,7.8)

锗双量子点中空穴自旋量子比特的相干穿梭 @代尔夫特理工大学







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