全球仅5人，李加元获国际摄影测量与遥感学会最佳青年作者奖；中科院研发跨模态通用人工智能平台“紫东太初”｜一周科研动态

　　导读：学术头条为您精选、总结过去一周国内高校、科研院所的科研动态，由于关注方向有限，难免存在疏漏，欢迎留言补充～

　　1、武汉大学：全球仅5人，李加元获国际摄影测量与遥感学会最佳青年作者奖

　　近日，国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）正式通知，遥感信息工程学院青年教师李加元副研究员凭借与张永军教授、胡庆武教授合著的学术论文，获得2021年度ISPRS大会最佳青年作者奖（ISPRS Best Young Author Award ）本次该奖在全球范围内共评选出5人。这是继李加元获得美国摄影测量与遥感学会（ASPRS）论文金奖后的又一重要国际奖项。

　　该工作研究了稳健性控制机理，通过引入稳健性控制参数来构建目标代价函数，将最小二乘估计与抗差M-估计有机地联系起来，构建了一种新颖的通用稳健估计数学模型，并提出了渐进性优化方法实现求解。该研究成果突破了经典选权迭代法仅能处理50%粗差比例的难题，将选权迭代法的抗粗差性能从50%提升至80%~90%，大幅提升了误匹配剔除、点云配准拼接、影像定向、位姿图优化等问题的鲁棒性，在实时三维测绘、无人系统自主导航等应用中具有重要的应用前景。

　　近日，中国科学院自动化研究所在 2021 世界人工智能大会上发布了自动化所研发的跨模态通用人工智能平台——“紫东太初”。

　　“紫东太初”跨模态通用人工智能平台以多模态大模型为核心，基于全栈国产化基础软硬件平台，可支撑全场景AI应用。多模态预训练模型被广泛认为是从限定领域的弱人工智能迈向通用人工智能路径的探索。“紫东太初”跨模态通用人工智能平台瞄准成为实现通用人工智能的目标，对促进智能世界的发展具有重要意义。

　　依托面向超大规模的高效分布式训练框架，自动化所构建了具有性能优良的中文预训练模型、语音预训练模型和视觉预训练模型，并开拓性地通过跨模态语义关联实现了视觉-文本-语音三模态统一表示，构建了三模态预训练大模型，赋予跨模态通用人工智能平台多种核心能力。

　　“紫东太初”兼具跨模态理解和生成能力。与单模态和图文两模态相比，其采用一个大模型就能够灵活支撑图-文-音全场景AI应用，具有了在无监督情况下多任务联合学习、并快速迁移到不同领域数据的能力。引入语音模态后的多模态预训练模型，可实现共性图文音语义空间表征和利用，并直接实现三模态的统一表示。特别的是，该研究使“以图生音”和“以音生图”成为现实，为更广泛、更多样的下游任务提供了模型基础支撑，达成AI在如视频配音、语音播报、标题摘要、海报创作等更多元场景的应用。

　　此外，自动化所研发团队还提出了弱关联三模态数据的语义统一表达，可同时支持三种或任两种模态弱关联数据进行预训练，有效降低了多模态数据收集与清洗成本。

　　3、华中科技大学：华中科技大学学者制造出一种分级结构的超材料织物，穿上它可降温近5℃

　　近日，华中科技大学陶光明团队与多个科研单位交叉学科创新，突破性地研发了一种具有形态分级结构、可大批量制备的光学超材料织物（简称超材料织物），相较于白色棉织物，该织物对人体体表降温近5℃，具有优异的可穿戴性，并与整个纺织行业相兼容，适合大规模推广制备和产业化应用。

　　基于辐射制冷的原理和形态分级的设计理念，团队提出了一种形态分级结构的超材料织物，根据织物空间结构、纤维结构、以及纤维内部纳米结构，在不同空间、不同尺度上进行分级，形成了一种宏观有序、微观随机的形态学分级体系。

　　研究团队将光学超材料技术与批量纤维制备技术相结合，选用绿色环保、生物可降解的聚乳酸为纤维原料，获得均匀连续地超材料纤维。在此基础上，进一步利用纺纱织造和层压技术，得到的超材料织物在太阳光波段（0.3-2.5 μm）具有92.4%反射率、在中红外波段（8-13μm）具有94.5%发射率，并且具有低成本、绿色环保、可产业化等优势。

　　7月15日，北京大学集成电路学院成立仪式在北京大学英杰交流中心阳光大厅举行。消息称，北京大学集成电路学院的成立，是北京大学响应国家号召、服务国家战略，推动我国集成电路学科发展，深化多学科交叉融合，更好地支撑北京大学“新工科”建设，助力国家集成电路产教融合创新平台建设，加快集成电路人才联合培养的重要举措。

　　早前一天，华中科技大学宣布未来技术学院、集成电路学院揭牌成立。出任集成电路学院院长的缪向水教授，是该校光电信息学院副院长、微电子学院副院长。

　　华中科技大学发布的消息称，集成电路学院以服务国家重大战略和区域经济发展为目标，瞄准集成电路“卡脖子”难题，聚焦集成电路学科前沿，打破学科壁垒，强化交叉融合，突破关键核心技术，培养国家急需人才，实现集成电路学科国际领跑，支撑我国集成电路事业的自主创新发展，建设存储器、传感器、光电芯片、显示器、化合物半导体等特色方向。学院按照“国际视野、拔尖示范、协同育人、自主创芯、服务地方”的思路，通过人才培养、科学研究、学科建设“三位一体”，充分发挥产教融合优势，支撑和引领华中地区集成电路产业高速发展。

　　7 月 15 日，中国科学院上海营养与健康研究所研究员王泽峰课题组在Science Bulletin上发表了题为

　　A systematic survey of PRMT interactomes reveals the key roles of arginine methylation in the global control of RNA splicing and translation

　　的研究论文。该研究应用蛋白质组学技术系统性鉴定了人类细胞中已知的所有9个蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMT）的互作蛋白，并利用多种测序技术（包括RNA测序和核糖体印迹测序等），结合生物信息学分析，证明了PRMT在mRNA剪接和翻译中发挥重要作用。

　　研究显示，人类PRMT互作组和已知的含甲基精氨酸的蛋白质高度重叠，且不同PRMT之间有补偿效应，主要表现为它们底物之间显著重叠，并且底物甲基化基序也具有高度相似性。研究发现，PRMT的催化底物主要参与了mRNA剪接和翻译的RNA结合蛋白（RBP），并且这些RBP含有高度富集的精氨酸甲基化区域。此外，该研究证实抑制PRMT活性可以广泛地改变可变剪接并抑制翻译。值得一提的是，研究发现核糖体蛋白含有大量的精氨酸甲基化修饰，其甲基化位点的突变抑制了核糖体组装、mRNA翻译以及细胞生长。

　　该研究系统性地将每个PRMT和精氨酸甲基化事件联系起来，并提供了PRMT生物学功能的新见解，揭示了精氨酸甲基化在RNA加工和翻译调控中的关键功能。研究中的新发现和数据分析方法有望引起蛋白质修饰和RNA生物学领域科研人员的兴趣，从而促进精氨酸甲基化领域的发展。

　　7月15日，中国科学院院士、中科院微生物研究所研究员高福与研究员戴连攀、严景华等在

　　Protective Zika vaccines engineered to eliminate enhancement of dengue infection via immunodominance switch

　　基于ADE抗体结合FL的结构基础（图1），对寨卡免疫原E蛋白进行理性改造，旨在既消除FL表位，并维持其他中和抗体表位的完整。

　　由于FL区在黄病毒属中高度保守，在FL表位的关键氨基酸上引入突变容易破坏E蛋白结构，极大降低疫苗的免疫原性。

　　因此，研究者通过同源替换的方法，将寨卡E蛋白的FL替换成黄病毒属中进化关系最远的昆虫特异性（arthropod-specific）黄病毒的同源序列，从而改变了L表位上结合ADE抗体的3个关键氨基酸。

　　进一步通过一系列中和保护性抗体和ADE抗体对改造后E蛋白抗原进行正向和负向筛选，获得同时满足FL表位消除和中和表位维持的构建。其中，两种设计——MutB和MutC被制备成黑猩猩腺病毒载体（AdC7）疫苗进行评估。结果显示，MutB/C疫苗一次免疫可产生清除性的免疫应答, 完全保护小鼠抵御寨卡病毒, 在病毒感染的所有靶组织中均检测不到病毒载量，能够完全阻断寨卡病毒的母婴传播。

　　此外，两种疫苗免疫血清完全消除了对四种血清型登革病毒的ADE；血清过继试验证实MutB/C疫苗免疫血清不会引起登革病毒感染的ADE，而野生型构建（WT）则会加快动物的死亡和使病症加重。

　　7、厦门大学：夏宁邵教授团队在《柳叶刀》子刊发表 HPV 自然免疫相关研究论文

　　近日，我校夏宁邵教授团队在《柳叶刀》子刊《柳叶刀-区域健康（西太平洋）》

　　（The Lancet Regional Health – Western Pacific）

　　Naturally acquired HPV antibodies against subsequent homotypic infection: A large-scale prospective cohort study

　　”的研究论文。该研究通过分析自然人群队列中人瘤病毒（HPV）16/18型不同血清抗体状态人群在5年半随访期内新发同型HPV感染的发病率，证明HPV自然感染获得的中和抗体可降低再次感染同型HPV的风险，为进一步优化HPV疫苗接种策略提供了重要依据。

　　研究人员利用国产双价HPV疫苗III期临床试验中未接种HPV疫苗且HPV DNA为阴性的3600余名18-45岁健康女性队列，分别采用中和抗体和IgG抗体作为获得自然免疫的指标，分析其在之后5.5年的随访期间再次感染同型HPV的风险。结果显示，HPV 16/18型中和抗体阳性女性再次发生同型持续性感染的风险比中和抗体阴性者降低了84%，而与既往研究结果类似，HPV 16/18型IgG抗体阳性女性的这一风险降低了34%。该研究首次在大样本长期随访队列中以中和抗体作为免疫指标评价HPV自然免疫效果，获得了客观准确的HPV自然免疫数据，丰富了HPV自然史研究，为HPV疫苗接种策略的制订提供了重要依据。

　　基于DNA碱基之间的互补配对原则可以设计组装多种复杂的二级结构，进而开发出具有特定功能的DNA分子器件，包括分子开关、纳米机器、分子框架、逻辑电路等。这些分子器件不仅在生命科学研究领域内发挥着重要作用，并在能源、信息、生物计算等研究领域均有重要意义。DNA逻辑门是将DNA等生物分子或其他外界信息作为输入（input），通过DNA结构变化引发的各种表征结果作为输出（output），布尔运算后可以使得各种输入之间的相互识别关联关系得以明确。此外，通过将前一个逻辑门的输出作为后一个逻辑门的输入，可以构建多个级联的逻辑门，即逻辑电路。逻辑电路的组合、信号输出方式具有多样化的特点，有广泛应用前景。

　　中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员缪鹏课题组发展出一种基于DNA双足步行的电化学纳米机器，并通过级联链置换构建出系列DNA逻辑电路，用于研究复杂生物样本中多种生物分子的关联关系。研究首先在电极界面修饰茎环结构的轨道探针分子；在上游均相体系中引入目标触发的链置换聚合反应，用于特定序列单链的大量合成；利用DNA三通结结构完成双足步行链的组装；在茎环结构驱动链的存在条件下使其在电极界面交替行走，完成电化学信号分子的富集探测。

　　进一步地，科研人员利用不完整三通结及双链结构的设计，进行级联链置换反应构建出AND、OR门，并与NOT门联合发展出NAND、NOR、XOR、XNOR门。研究构建的双输入逻辑电路表现出良好的逻辑运算、操作性能。随后，科研人员通过四通结及双链结构的设计完成了三输入AND、OR门的搭建。该系列逻辑电路不仅可应用于超灵敏生物医学检验，也可为生物分子信息控制、通信、生物计算机等领域的研究工作提供新思路。

　　9、南京大学：天文与空间科学学院李志远教授团队证实低光度活动星系核中存在高速外流

　　宇宙中大多数正常星系的中央存在着一个超大质量黑洞。黑洞强大的引力吸引周围的介质下落，逐渐形成一个被称为吸积盘的薄盘状流体结构。介质在流入黑洞的过程中释放引力势能，部分转化为内能、动能和电磁波辐射。当黑洞吸积物质的速率低于某个临界值时，温度较低的吸积盘会被一个称为热吸积流的流体结构取代。热吸积流的温度可高达数十亿度，但同时密度较低，很难有效产生银河集团网址登录辐射，在此条件下的黑洞表现为一个低光度的星系核，我们银河系中心的黑洞就是一个典型的例子。

　　近年来的理论与数值模拟研究表明，进入热吸积流的介质并非全部流入黑洞，其中大部分反而会在接近黑洞的旅程中逐渐改变运动方向，直至形成一个高速的双极外流并最终脱离黑洞的引力约束。这一被称为热吸积流风的外流不仅是黑洞吸积过程的基本要素，也被认为是超大质量黑洞影响宿主星系演化的重要机制之一。然而，尽管热吸积流风的存在性与重要性在前沿的理论研究中得到了广泛支持，迄今仍缺乏对其的直接观测证据。

　　南京大学天文与空间科学学院李志远、施方正与中科院上海天文台袁峰课题组紧密合作，通过分析钱德拉X射线*的典型低光度星系核所拍得的高分辨率X射线光谱，证认出了由温度高达1.3亿度的热等离子体所产生的类氢铁离子的莱曼阿尔法发射线。该发射线呈现出相对于静止系波长红蓝移的准对称双峰结构，对应的视向速度约达百分之一光速，很可能起源于高温高速的双极外流。

　　研究团队进一步利用磁流体数值模拟构建了M81*热吸积流及其驱动的风，并发现模型风的X射线光谱与观测到的铁离子发射线特征高度符合。模型风所携带的动量与机械能足以影响黑洞周围的星际环境，表明热吸积流风确实是超大质量黑洞在低吸积率条件下对宿主星系进行能量反馈的重要载体。

　　2021年7月13日，清华-IDG/麦戈文脑科学研究院、清华大学生命学院熊巍课题组，在美国科学院院刊（PNAS）上在线发表了标题为“PIEZO2在耳蜗外毛细胞上介导小鼠的超声听觉”(

　　PIEZO2 mediates ultrasonic hearing via cochlear outer hair cells in mice

　　人类能听见的声音频率范围在20 Hz到20 kHz之间，然而有些动物发展出了超常的感受和产生高频声音(20 kHz)的能力，称之为超声听觉(Ultrasonic hearing)和超声发声(Ultrasonic vocalization)。基于超声的听觉参与很多重要的生理功能和动物行为，包括：种群内的社会交流行为，例如：幼小动物呼唤母亲的照顾、成年雄性的争斗以及雌雄间的求偶等。这些超声发声因频率范围高于捕食者的听觉范围而可以不被天敌所探知，或者抵抗周边环境例如瀑布等的噪音，蝙蝠、海豚等动物可以利用自己发射的超声进行回声定位，实现在黑暗环境猎食和导航。通过超声进行交流的动物，包括小鼠在内，其听觉频率范围远大于人类，甚至能高于100kHz。然而这么高频的声音是怎么被动物所感知的，也就是说超声听觉从何而来，其生物学基础尚不清楚。

　　研究人员首先从无到有地开发了一系列技术和方法，结合小鼠遗传学，鉴定Piezo2是超声感知的分子之一，而且发现Piezo2是通过外毛细胞发挥作用的。该研究首次揭示了超声听觉和超声转导的生物学机制，提示可能的听觉解析频率的新机制，为研究基于听觉和言语的社交行为的相关神经机制提供新的动物模型。

　　11、中科院：中国科大等实现室温下单个碳化硅自旋色心的高对比度读出与相干操控

　　中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时等人与匈牙利魏格纳物理研究中心教授Adam Gali合作，在国际上首次实现了单个碳化硅双空位色心电子自旋在室温环境下的高对比度读出和相干操控。这是继金刚石氮空位（NV）色心后第二种在室温下同时具有高自旋读出对比度和高单光子发光亮度的固态色心，该成果对发展基于碳化硅这种成熟半导体材料的量子信息技术具有重要意义。相关研究成果于7月5日在线发表在《国家科学评论》（

　　李传锋、许金时研究组利用此前发展的离子注入制备碳化硅缺陷色心的技术，制备出双空位色心阵列。进一步利用光探测磁共振技术在室温下实现了单个双空位色心的自旋相干操控，并发现其中一类双空位色心（称为PL6）的自旋读出对比度为30%，而且单光子发光亮度每秒可达150 k个计数。这两项重要指标相比碳化硅中硅空位色心均提升了一个数量级，第一次展现出碳化硅自旋色心在室温下具有与金刚石NV色心相媲美的优良性质，并且单色心电子自旋在室温下的相干时间长达23微秒。此外，研究团队还实现了碳化硅色心中单个电子自旋与近邻核自旋的耦合与探测，为下一步构建基于碳化硅自旋色心体系的室温固态量子存储与可扩展的固态量子网络奠定了基础。

　　12、中科院：上海光机所在等效渐变包层折射率光子晶体光纤设计研究中获进展

　　近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室研究团队在等效渐变包层折射率光子晶体光纤设计研究方面取得新进展。科研团队面对新型光纤激光器和非线性光纤光学研究中对特殊色散光纤的需求，创新提出等效渐变包层折射率光子晶体光纤的新概念，围绕特殊色散光纤的逆向设计问题开展研究。研究提出了等效渐变包层折射率光子晶体光纤色散经验公式，并结合差分遗传算法实现了光子晶体光纤在更大色散空间中的光纤结构逆向设计，光纤设计软件运行实现秒级输出，较传统有限元数值迭代方法缩短了近3个数量级。相关研究成果发表在

　　近年来，光子晶体光纤（PCF）因其灵活的色散裁剪特性，在光纤通信、光纤激光器、非线性光学等方面得到应用。等效渐变包层折射率光子晶体光纤作为改进的光子晶体光纤，可为光纤设计带来更多的自由度，进一步提升色散的可调控性，而更多的自由度也为光纤设计带来了困难。

　　研究人员从经典光波导理论出发，结合有限元数值计算，量化光纤结构参数和色散的关系，采用共轭梯度算法拟合得到经验公式。将差分遗传算法与色散经验公式相结合，可以实现基于计算机辅助的任意目标色散的快速光纤自动设计。研究利用该方法设计出在S+C+L波段近零色散，以及可用于1μm波段自相似演化的放大器或激光器的渐变全正色散光纤结构。

　　13、中科院：深圳先进院等在新型智能仿生聚集态纳米诊疗系统研究中获进展

　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院/深圳理工大学医药所纳米医疗技术研究中心研究员蔡林涛团队与中科院院士、香港科技大学/香港中文大学（深圳）唐本忠团队合作，在“新型智能仿生聚集态纳米诊疗系统”研究中获得进展。相关研究成果以

　　Biomimetic Aggregation‐Induced Emission Photosensitizer with Antigen-Presenting and Hitchhiking Function for Lipid Droplet Targeted Photodynamic Immunotherapy

　　研究人员通过模拟天然抗原呈递细胞（APC），将树突状细胞（dendritic cells）的细胞膜完整嫁接到AIE光敏剂纳米聚集体表面，构建出新一代仿生AIE纳米聚集体诊疗系统。该系统既保留了AIE光敏剂在聚集态优越的ROS生成能力，又赋予AIE光敏剂树突状细胞与T细胞相互作用的功能。在体内循环过程中，该系统可以通过“搭便车”的方式借助T细胞实现生物屏障穿越，同时，通过树突状细胞膜表面蛋白与T细胞的抗原呈递可以促进T细胞增殖，训练T细胞识别并杀伤肿瘤，最终达到光动力协同增强免疫治疗的目的。在活体近红外荧光成像和活体肿瘤光免疫治疗实验结果中，该仿生诊疗系统分别显示出良好的肿瘤组织富集量和显著的肿瘤生长抑制效果。

　　14、厦门大学：童峰教授课题组在物联网领域顶级期刊发表水声组网最新研究成果

　　Exploiting sparsity for underwater acoustic sensor network under time varying channels

　　该论文从复杂海洋环境下水声信道不同传输模式导致不同的多径动态特性出发，探索通过对时变信道稀疏特性的利用来提升水下物联网性能。论文提出了一种可适应水声信道混合稀疏特性的水下物联网物理层结构，采用动、静分离的思路进行水声信道不同时变程度多径的区分性稀疏估计及适配处理，并结合水声射线模型和实测海洋信道动态特性构建水声网络仿真场景，进行网络综合性能比较和量化评估，从而揭示了水声组网中引入信道时变稀疏特性适配所带来的优势。