CGI科技周报（2024第36周）| ReKep优化机器人操作、完全开源的混合专家语言模型、核钟开发

本周内容

-人工智能

-现代能源

-材料科技

-生物医药

-航空航天

-量子信息

-中国

-澳大利亚

-欧美

-亚洲

科技 动态

人工智能

ReKep：机器人操作关系关键点约束的时空推理 ^[1]

美国斯坦福大学的研究团队提出了一种称为“关系关键点约束（ReKep）”的视觉表示方法，用于设定机器人操作中的约束条件，从而优化其动作。ReKep通过将环境中的三维关键点映射到数值成本来定义约束，这些关键点具有任务语义和空间意义；利用大型视觉模型和视觉语言模型，能够从自由语言指令和RGB-D观察中自动生成ReKep。利用ReKep在轮式单臂平台和固定式双臂平台上执行各种操作任务，表现出多阶段、野外、双手和反应行为，且无需特定于任务的数据或环境模型。（arXiv，9.3）

完全开源的混合专家语言模型 ^[2]

美国艾伦AI研究院、Contextual AI等机构的研究团队介绍了一个完全开源的稀疏混合专家语言模型OLMoE。该模型包含70亿参数，但每个输入的token仅激活10亿参数，其结果显著优于其他可比参数规模的开源模型、甚至超过了Llama2-13B-Chat和DeepSeekMoE-16B等更大模型，同时训练速度比具有等效激活参数的密集语言模型快2倍左右。目前OLMoE已在模型权重、训练数据、代码和日志等方面完全开源。（arXiv，9.3）

用于大规模网络控制的高效可扩展强化学习 ^[3]

中国北京大学的研究团队开发了用于一般系统的多智能体强化学习（MARL）框架，可以有效部署在数百个代理中，实现对全局信息的准确估计，这大大超过了此前分散式方法能够解决的问题规模。他们通过引入网络化的马尔可夫决策过程（MDP）来处理合作多智能体任务，并提出了基于模型的分散式策略优化，能够在单个智能体的信息检索受限时提高整个系统的性能。该方法有望为交通、能源系统和流行病系统建立大规模人工智能决策者。（Nature Machine Intelligence，9.3）

ArtiFade从瑕疵图像中生成高质量主题 ^[4]

中国香港大学的研究团队使用ArtiFade成功地从有瑕疵的数据集中生成了高质量的无伪影图像。ArtiFade利用预先训练的文本到图像模型，通过在微调过程中纳入无瑕疵图像及相应的有瑕疵图像的专门数据集来消除伪影，同时保留扩散模型中固有的原始生成能力，从而提高主题驱动方法在生成高质量和无伪影图像方面的整体性能。他们还定制设计了针对此任务的评估基准，通过大量定性和定量实验，证明了ArtiFade在分布内/外场景下有效去除伪影的普遍性。（arXiv，9.5）

生物医药

交替高脂饮食加速动脉粥样硬化 ^[5]

法国巴黎西岱大学的研究团队发现相较连续性高脂饮食（HFD），交替性HFD加速了Ldlr −/−和Apoe −/−小鼠的动脉粥样硬化。停止交替性HFD会下调RUNX1，从而促进骨髓髓系祖细胞中的炎症信号传导；再次暴露于HFD后，这些细胞会产生IL-1β，导致紧急髓系细胞生成和血液中中性粒细胞水平升高，从而加剧动脉粥样硬化。特异性消耗中性粒细胞或抑制IL-1β通路可消除紧急髓系细胞生成并逆转交替HFD的促动脉粥样硬化作用。（Nature，9.4）

抑郁症患者的前纹状体显著网络扩张 ^[6]

美国康奈尔医学院的研究团队基于精准功能映射和深度采样的个体样本，发现大多数抑郁症患者的皮质中前纹状体显著网络（SN）扩大了近两倍。这主要是由网络边界转移引起的，不同个体出现了三种不同的侵入模式。SN扩展随时间保持稳定，不受情绪状态的影响，在抑郁症发作之前即可在儿童中检测到。前额纹状体回路的连接性变化可追踪特定症状的波动，并预测未来的快感缺乏症状。（Nature，9.4）

现代能源

坚固的螯合八面体铅表面促进PSC高效稳定 ^[7]

中国中山大学的研究团队利用双齿配体分子N,N'-二甲基-1,2-乙二胺处理钙钛矿表面，原位形成碘化铅螯合物层，该层具有非常坚固的螯合八面体铅，从而有效地稳定和钝化底层钙钛矿。所得钙钛矿太阳能电池（PSC）的能量转换效率为25.7%（认证为25.04%），在模拟AM1.5光照下在最大功率点工作近1,000小时后仍能保持初始值的90%以上。（Nature Communications，9.4）

了解SeS ₂ 正极的电化学过程以开发高性能非水系锂硫电池 ^[8]

韩国首尔基础科学研究所（IBS）使用原位物理化学测量阐明了锂硫电池充放电过程中SeS ₂ 正极中的溶解和沉积过程。Se有效地催化了S颗粒的生长，与使用仅含Se或S作为活性材料的正极的电池相比，锂硫电池的性能有所提高。通过调整Se与S的比例，研究人员证明低浓度Se可以实现均匀的催化位点，促进S均匀分布，并有利于提高锂硫电池的性能。（Nature Communications，9.3）

航空航天

巨型小行星撞击改变了太阳系最大卫星的轴线 ^[9]

日本神户大学的研究人员发现太阳系最大的卫星木卫三的轴线因撞击而发生了偏移。根据模拟，撞击木卫三的小行星直径在300公里左右，大约是6,500万年前撞击地球并结束恐龙时代的那颗小行星的20倍，撞击入射角在60°~90°之间，形成了一个直径在1,400~1,600公里之间的陨石坑。该撞击对木卫三早期演化是否也产生了巨大影响还需更多研究来证明。（Physical Review Letters，9.3）

恒星飞越导致不规则卫星从外太阳系注入 ^[10]

德国于利希研究中心利用计算机模拟发现，对一颗恒星的近距离飞越可以解释已知的海王星外天体（TNO）在倾斜和偏心轨道上运行。此次飞越把7.2%的原始TNO种群弹射到行星区域，其中许多处于逆行轨道上。85%被引入的TNO随后会被弹出太阳系，而相当一部分可能会被行星捕获。这种飞越发生得相当频繁，银河系中至少有1.4亿颗太阳型恒星可能经历过类似的飞越。（The Astrophysical Journal Letters，9.4）

材料科技

类似聚合物的超高强度金属合金 ^[11]

中国西安交通大学的研究团队报告了一种Ti–50.8 at.% Ni应变玻璃（DS-STG）合金。其具有超高屈服强度（1.8GPa）、聚合物类超低弹性模量（10.5GPa）、高柔韧性品质系数（~0.17），以及8%的超大类橡胶弹性应变。该合金能在−80至+80℃的宽温阈内保持上述性能，并在高应变下表现出优异的抗疲劳性，具有大规模生产潜力，或用于未来的变形航空航天飞行器、人造肌肉和器官等。（Nature，9.4）

过渡金属氮化物增强氧还原活性的起源 ^[12]

美国康奈尔大学的研究团队展示了过渡金属氮化物（TMN）如何控制形成氧化物表面，以及由此产生的氧还原反应（ORR）电催化活性。MnN核上外延生长了一个电催化活性的Mn ₃ O ₄ 壳，表现出比纯Mn ₃ O ₄ 高300%以上的固有活性，这种增强可能源于膨胀应变导致的羟基化程度更高的氧化物表面。该工作建立了氮化物/氧化物界面的清晰原子图，有助于对TMN中结构-反应性关系的全面理解。（Nature Materials，9.3）

量子信息

核钟开发取得重大进展 ^[13]

美国国家标准与技术研究院（NIST）展示了新型计时装置核钟的所有基本元件：提供原子钟“滴答声”的钍-229核跃迁、在原子核各个量子态之间产生精确能量跃迁的激光，以及用于直接测量这些“滴答声”的频率梳。该核钟比以前基于波长的测量高出一百万倍的精度。研究人员还将激发核钟的紫外线频率与世界上最精确原子钟之一中使用的光频率进行了比较，建立了核跃迁和原子钟之间的第一个直接频率链接。（NIST，9.4）

MOS硅中的单重态-三重态空穴自旋量子比特 ^[14]

澳大利亚新南威尔士大学的研究团队展示了使用平面金属氧化物半导体双量子点中的空穴状态的单重态-三重态量子比特，实现了快速量子比特控制。单重态-三重态振荡频率高达400MHz，表现出良好的相干性，最大失相时间为600ns，使用重新聚焦技术可将其增强到1.3μs。该研究在平面架构中实现高质量的单重态-三重态空穴自旋量子比特，可扩展到量子电路和纠错所需的大型耦合量子比特阵列。（Nature Communications，9.3）