主要观点总结
这篇科技周报涵盖了人工智能、生物技术、材料科技、量子信息等多个领域的最新科研成果,以及美国和欧盟等地的相关科技政策。目的是为读者提供关于科技创新领域的国际最新动态和政策变化,帮助读者更好地了解这些领域的国际进展。
关键观点总结
关键观点1: 人工智能领域的外骨骼机器人突破天花板效应
日本索尼计算机科学实验室在钢琴家手部使用定制的外骨骼机器人,帮助他们达成之前无法实现的复杂手指运动,研究展示了快速而简单的训练或慢速复杂的训练都无法提高技能,而佩戴外骨骼来被动接触快速复杂的手指运动能够改变肌肉协调模式。
关键观点2: 生物医药领域的持续性DNA损伤和肿瘤生长抑制研究
英国威康桑格研究所鉴定了来自818个DNA损伤的突变,这些突变在造血干细胞中持续存在并产生突变特征SBS19。同时,中国苏州大学的研究团队筛选了乳腺肿瘤细胞中的相分离蛋白,并确定叉头盒蛋白M1(FOXM1)是最佳候选者,其有助于抑制肿瘤的生长和转移。
关键观点3: 现代能源领域的氢增强载流子收集提高太阳能电池效率
澳大利亚新南威尔士大学的研究团队展示了在含氢气氛中退火的设备中载流子收集能力的增强,研究发现在氢处理后的无镉设备实现了11.4%的认证效率。
关键观点4: 航空航天领域的类星体X射线极端变化的研究
美国耶鲁大学的研究团队利用NuSTAR X射线太空望远镜观察了遥远类星体J1429+5447,发现它的X射线辐射在两周内翻了一番,推断J1429+5447很有可能是一个超大质量黑洞,其喷流指向地球并导致X射线变异性。
关键观点5: 材料科技领域的双层纳米石墨烯揭示卤化物渗透研究
德国维尔茨堡大学的研究团队展示了卤化物通过分子纳米石墨烯中的单个苯大小的缺陷的渗透,为利用石墨烯中的单个苯缺陷作为过滤膜来构建多层人工氯离子通道提供了希望。
关键观点6: 量子信息领域的硅中核自旋量子比的薛定谔猫态
澳大利亚新南威尔士大学的研究团队使用嵌入在硅纳米电子器件中的锑原子的自旋7/2核来创建和操纵薛定谔猫状态,证明了使用可扩展、可制造的半导体平台准备和控制非经典资源状态的能力。
关键观点7: 数字网络前沿的区块链技术收购和立法动态
Chainalysis收购欺诈检测公司Alterya以加强其在预防、合规和补救等全面欺诈风险解决方案方面的能力。同时,马来西亚正考虑推出加密货币和区块链立法,索尼集团旗下的以太坊L2区块链Soneium正式上线。
关键观点8: 科技投融资和政策追踪
本报告还涵盖了美国、欧盟等地的科技政策和科技投融资的最新动态,包括人工智能、信息技术、生物科技、能源材料等领域的政策变化和融资情况。
正文
运动员和音乐家的技能通常会在大量训练后停滞不前(即“天花板效应”)。日本索尼计算机科学实验室在钢琴家手部使用定制的外骨骼机器人,使他们达成此前无法实现的复杂手指运动,且弹奏速度更快。研究表明,快速而简单或缓慢而复杂的训练都无法提高技能,而佩戴外骨骼来被动接触快速而复杂的手指运动能够改变肌肉协调模式,使肌肉活动更早、规模更小,进而促进神经肌肉控制。此外,用一只手进行外骨骼训练也提高了未受过训练的对侧手的运动技能。(Science Robotics,1.15)
德国慕尼黑工业大学的研究团队开发了具有2个驱动度的软假肢手,可以实现由2个姿势协同作用产生的二维线性流形中的姿势。通过对9名无障碍参与者进行操作任务,他们将神经命令映射到姿势协同作用,并发现神经协同作用在维度和稳健性方面优于经典的肌肉协同作用。假肢使用者的实验进一步表明,神经和姿势协同作用相结合可以准确自然地控制协调的多指动作(达到连续机械流形的90%以上)。(Science Robotics,1.15)
美国麻省理工学院的研究团队开发了一款750mg的扑翼亚克级微型飞行器(MAV),其寿命、速度、准确性和敏捷性均显著提高。该机器人采用传动和铰链设计,减少了离轴扭转应力和变形,实现了1,000秒的悬停飞行,比此前的MAV长两个数量级;其执行复杂的飞行轨迹,均方根误差小于1cm,平均速度超过30cm/s;其升力重量比为2.2,最大上升速度为100cm/s,能够双体翻转,旋转速度超过了最快的空中昆虫和更大的微型飞行器。(Science Robotics,1.15)
美国华盛顿大学的研究团队构建并测试了一个开源AI系统Delphi,用于预测人类对自然语言表达的各种日常情况的道德判断。Delphi以著名道德哲学家约翰·罗尔斯提出的框架为基础,与此前的神经语言模型相比,表现出更好的泛化能力。同时,Delphi也面临一些挑战,如其文化意识有限,容易受到普遍偏见的影响。研究进一步通过神经符号方法增强神经模型的可解释性和可控性,展示了未来计算道德的研究前景。(Nature Machine Intelligence,1.13)
英国威康桑格研究所鉴定了来自818个DNA损伤的突变,这些突变在来自血液、肝脏和支气管上皮的人类干细胞的多个细胞周期中持续存在。在造血干细胞中,持续性DNA损伤产生了突变特征SBS19;该损伤平均持续2.2年,15~25%持续至少3年。研究估计,一个造血干细胞在任何时间点都平均有大约8个这样的损伤,其中一半会在每个细胞周期产生一个突变。16%的血细胞突变可归因于SBS19,表明低频发生且修复缓慢的DNA损伤也会对基因组完整性造成相当大的威胁。(Nature,1.15)
靶向FOXM1凝聚物可减少乳腺肿瘤的生长和转移
[6]
中国苏州大学的研究团队筛选了乳腺肿瘤细胞中的相分离蛋白,并确定叉头(FKH)盒蛋白M1(FOXM1)是最佳候选者。致癌FOXM1与FKH共有DNA元素发生液-液相分离(LLPS),并在细胞核中分隔转录装置,从而维持对肿瘤转移生长至关重要的染色质可及性和超增强景观。特定IDR1位点的磷酰基部分会引起静电排斥,从而消除FOXM1 LLPS和聚集。由此研究设计出一种靶向IDR1并携带AMPK磷酸化残基的肽来破坏FOXM1 LLPS,进而抑制肿瘤恶性程度和改善肿瘤免疫治疗。(Nature,1.15)
FOXM1经历LLPS,依赖于IDR1域 @苏州大学
氢增强载流子收集提高宽带隙无镉Cu
2
ZnSnS
4
太阳能电池效率
[7]
澳大利亚新南威尔士大学的研究团队展示了在含氢气氛中退火的设备中载流子收集能力的增强。研究发现氢主要被掺入n型层和吸收体表面,而氢处理会触发氧和钠从吸收体本体向表面扩散,从而降低表面的受体浓度并增加本体中的p型掺杂。因此,费米能级钉扎得到缓解,载流子在吸收体中的传输得到促进,无镉设备实现了11.4%的认证效率。(Nature Energy,1.13)
中国南京大学的研究团队利用具有多孔结构和氢键的二维聚酰胺,在电热复合聚合物中实现了具有短程有序的多种极性构象。电热聚合物在低至40MV/m的电场下表现出两倍的冷却效率。此外,电极设计实现了2毫米的垂直变形,证明了自驱动电制冷装置的可行性。这种多孔有机二维材料解决了空间限制带来的冷却效率限制,促进了二维材料在柔性电子产品中的集成。(Nature Communications,1.15)
二维聚酰胺诱导的多熵电热膜的微观构象分析 @南京大学
美国耶鲁大学的研究团队利用NuSTAR X射线太空望远镜观察了遥远类星体J1429+5447,发现它的X射线辐射在2周(类星体时间)内翻了一倍,这种增亮是再电离时期X射线变异性最极端的情况之一。由此推断J1429+5447很有可能是一个超大质量黑洞,其喷流指向地球,由于喷流几乎以光速移动,爱因斯坦狭义相对论效应加速并放大了这种变异性。此发现或有助于解释早期宇宙中某些物体如何以极快的速度生长。(The Astrophysical Journal Letters,1.14)
日本国立天文台利用韦伯太空望远镜观测了亚海王星GJ 1214b,并对其大气进行了大量的情景模拟,发现与灰霾吸收特征或CH
4
特征相比,CO
2
特征相对较强,表明其大气金属丰度较高。研究人员进一步对光学常数和生产率等不确定特征进行敏感性测试,所有模型都一致支持高金属丰度。该研究强调了高精度跟踪观测对确认以金属为主的大气层的重要性,挑战了对亚海王星内部结构和演化的传统认识。(The Astrophysical Journal Letters,1.14)
GJ 1214b从其主星前方经过的艺术图 @日本国立天文台
德国维尔茨堡大学的研究团队展示了卤化物通过分子纳米石墨烯中单个苯大小的缺陷的渗透。他们先利用纳米石墨烯之间的强色散相互作用,构建了非共价π-π堆叠纳米石墨烯二聚体,再通过实验表明氟化物、氯化物和溴化物可通过单个苯孔渗透,而碘化物则不能渗透。氯离子在单层纳米石墨烯中的高渗透性,以及双层纳米石墨烯中的卤化物选择性结合,为利用石墨烯中的单个苯缺陷作为过滤膜来构建多层人工氯离子通道提供了希望。(Nature,1.15)
中国复旦大学的研究团队提出了相位分辨的二次谐波生成(phase-SHG)显微技术,用于精确解析二维层状反铁磁体的磁性多晶型。基于该技术,他们明确分辨了CrSBr双层和四层中的多态自旋翻转跃迁,揭示了磁性自旋翻转跃迁的确定性路由,且发现了“层共享”效应在磁性多晶型的调控中起到关键作用。该研究为新型自旋电子和光自旋电子器件的设计和构建提供了新思路。(Nature Materials,1.13)
澳大利亚新南威尔士大学的研究团队使用嵌入在硅纳米电子器件中的锑原子的自旋7/2核来创建和操纵薛定谔猫状态。他们使用多频率控制方案来产生保持量子比特对称性的自旋旋转,并为薛定谔猫状态中编码的量子比特构成逻辑泡利运算。此工作证明了使用可扩展、可制造的半导体平台准备和控制非经典资源状态的能力,这是量子信息处理和量子误差校正应用的先决条件。(Nature Physics,1.14)
硅中的八维
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Sb核自旋量子点 @新南威尔士大学
美国哥伦比亚大学的研究团队描述了一种创建光子对的新方法,能在更小的设备上以更少的能量实现更高的性能。实验在3.4μm的微观厚度和相关电信波长下实现了0.03%的宏观频率转换效率,比具有类似性能的系统薄10~100倍。研究还报告了最大巧合与意外比为638±75的宽带光子对。这开辟了微观范德华晶体相位匹配非线性光学的新领域,可用于集成量子电路和传感的片上纠缠光子对源。(Nature Photonics,1.13)