【科创热榜前沿科技周报】-9期转贴

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前沿科技盘点〔9〕｜室内有机光伏、超低铂载量燃料电池、锂供需研究新进展，高效学习方案助力智能边缘计算…… 原文链接：https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/zt ... 0230627_125821.html

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• 室内有机光伏
• 边缘计算
• 机器学习算法
• RNA解旋酶
• 光学相机
  

编者按：

汇聚中科院、工程院、医科院、农科院、985高校及新型研发机构等近200家科研院所、单位发布的研究成果，通过多源动态提取信息因子，按领域维度、期刊级别、创新载体、学者信息、时间梯度等多维度权重，经人工智能计算分析，国际科技创新中心网络服务平台开发了“科创热榜”的推荐榜单。

基于国际科技创新中心网络服务平台（www.ncsti.gov.cn）科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，我们为大家带来第九期。

这一周，新能源领域的研究取得了一系列重要进展：武大团队制备出绿色、高效的室内有机光伏器件；清华大学对锂供需形势进行了建模预测并得出较为乐观的结论；北理工团队研发出新型催化剂可降低燃料电池汽车所需铂族金属量。此外，科学家们还开发出一种高效学习方法以提升智能边缘计算能力，在美丽的呼伦贝尔草原展开了星空地一体化草畜资源精准监测……

1.《焦耳》｜高性能室内有机光伏模组研究和应用取得新进展

绿色、高效室内有机光伏器件性能及其功能化应用示意图

室内有机光伏可作为一种将室内光转换为电能的装置，是物联网生态系统中一种理想的绿色能源。目前，科学家们致力于提升室内有机光伏的能量转换效率，拓宽其应用场景，以实现其多功能化应用。

武大闵杰课题组通过在二元光伏体系中引入宽带隙非富勒烯受体材料BTA1构建出开路电压更高的三元体系，并制备出绿色、高效的室内有机光伏器件。通过相关物理机制和微观形貌研究，结果表明BTA1的加入使活性层中分子间堆积更加紧密，结晶性更好，垂直方向域尺寸显著增大，有效地提高了电荷传输和电荷提取，抑制非辐射电荷复合。

基于三元体系的不透明和半透明光伏组件展示出良好的室内光伏性能，进一步的研究发现这类组件不仅具有优异的工作稳定性，而且能够有效驱动数字温湿度传感器，也可表现出有机发光二极管特性，新系统在室内多功能集成应用中具有巨大的潜力。

2.《焦耳》｜清华大学：暴涨的锂价不会阻碍电动汽车蓬勃发展

全球锂资源供给和需求

现阶段锂、钴等关键材料的价格正经历着数倍的暴涨，进而造成锂电池价格在持续30年下降趋势后首次上升，对交通电动化转型造成了挑战。

清华大学车辆与运载学院团队通过综合全球42个硬岩提锂项目和29个卤水提锂项目的产能规划，以及预估全球电动汽车市场渗透目标，对未来短期的锂供需形势进行了建模预测。

模型结果表明，锂供需紧张的形势在短期会持续保持，期间锂价格会在高位震荡。然而，到2024年左右，预计锂的供应将超过需求，供应商在满足下游实际需求的同时可以具备充足的库存储备。库存的积累会逐渐达到供应商所能接受的上限，抛售过多的库存，从而引发从上游到下游削减库存的逆向牛鞭效应，进而将重现2018年的锂价下跌。

长期来看，锂资源储量充足且锂矿开采技术在持续进步，储量增速可以与需求增长保持动态匹配。即使电池一直依赖于锂作为关键材料，锂价格也不具备长期上涨的基本面。

3.《Nature Communications》｜高效学习方案助力智能边缘计算

领导式联邦神经形态学习系统示意图

好的学习方法可以极大提升我们的学习效率。人工智能也一样，合适的机器学习算法可以助其深度学习，快速成长。

边缘人工智能这一强大技术融合了边缘计算和AI，使边缘网络的设备能够本地分析和处理数据，无需将收集的数据传输到中心服务器。然而，边缘计算面临两个基本挑战。首先，边缘设备在有限的局部数据集上很难训练得到可靠的模型。其次，机器学习算法通常需要大量计算和训练能耗，这阻碍了能量受限的边缘设备训练/分析数据。

厦大信息学院团队提出了领导式联邦神经形态学习方案，是一种基于SNN的分散式大脑启发计算方法，使多个边缘设备无需中心协调器的情况下协作训练全局神经形态模型。同时，提出了一种领导者选举方案，选择一个具有高能力（例如计算和通信能力）的设备作为领导者来管理模型聚合。该方法可以有效地加快联邦学习的收敛速度，抵御模型中毒攻击。

该研究提供了一种技术和应用上可行的类脑神经计算思维方式。

4.《Nature Nanotechnology》｜超低铂载量燃料电池重要突破

保护性纳米口袋设计示意图和PtCo@Gnp表征

全球铂族金属的储量与产量皆极其有限，价格也居高不下，这对燃料电池的规模化应用是极大的阻碍。

在不影响性能的情况下减少商用燃料电池的铂族金属用量对燃料电池的规模化应用至关重要，也有助于早日实现“碳中和”发展目标。全球范围的科研工作者竞相开发催化活性更高同时也更稳定的催化剂。

北理工赵紫鹏教授和UCLA黄昱教授牵头的研究小组，设计合成了一种由石墨烯纳米口袋保护的超细小PtCo纳米催化剂。实现将超细小的纳米催化剂保护在石墨烯纳米口袋中在确保电化学活性的同时，还可以限制催化剂的聚集，并且缓解了催化剂的氧化溶解、Ostwald熟化过程。即使在十分苛刻的超低铂族金属负载的情况下，这种特殊的结构依旧可以确保优异的活性及卓越的稳定性。

预期应用此催化剂可将燃料电池汽车所需铂族金属量降至与内燃机汽车尾气处理所需相当的水平。

5.《Cell Research》｜研究揭示早期胚胎发育中RNA解旋酶Ddx3xb相分离调控母源mRNA翻译机制

《Cell Research》封面论文，七夕之夜，喜鹊聚集成的鹊桥跨越天河，帮助牛郎织女相遇。Ddx3xb相分离(形成鹊桥)促进母源RNA降解(克服了天河的阻碍)，进而帮助合子基因的激活(牛郎织女相见，纺织出的丝线象征着合子基因的转录)

中科院杨运桂、刘峰合作研究组发现，斑马鱼胚胎早期发育过程中，内源Ddx3xb蛋白相分离在受精后4小时发生。而受精后4小时时期是母源-合子转换的关键时间点，暗示Ddx3xb相分离可能对母源-合子转换具有调控作用。

研究组构建了Ddx3xb敲除的斑马鱼品系，并发现Ddx3xb敲除的斑马鱼胚胎发生了早期发育延迟现象。该延迟表型能被全长型的Ddx3xb回补，但不能被无法发生相分离的N端内在无序区域缺失型Ddx3xb回补。

通过组学及生化实验，团队对其分子机制做了进一步研究，并通过实验证明了Ddx3xb相分离可以提高与其结合的母源mRNA的翻译效率，最终影响母源-合子转换及早期胚胎发育。

6.《考古与人类学科学》｜我国史前人类的鸟类开发利用策略

鸟类骨骼上的敲砸痕迹(1),齿痕(2–3)和烧烤痕迹(4)；雄性环颈雉的跗跖骨(5)

越来越多的考古发现表明，旧石器时代的欧洲和西亚，古人类与鸟类之间产生了极为密切的联系，而在旧大陆的另一端——中国乃至东亚却鲜有鸟类与史前人类关系的研究报道。

近期，中科院古脊椎所张乐副研究员等对水洞沟出土的414件鸟类骨骼进行了埋藏学研究，深入探讨了史前人类的鸟类开发利用策略。

研究显示，古人类在鸟类骨骼表面造成的切割、敲砸、烧烤与劈裂等痕迹主要分布于鸡形目的多肉部位以及猛禽类前肢的肢端部分。这一现象表明，水洞沟先民可能对前者进行了较为彻底的营养性利用，而对后者则是进行了获取羽毛的处理，并可能以获取的猛禽羽毛作为个人装饰以吸引其他社会成员或群体的注目。遗址中胡兀鹫及鸵鸟肢骨碎片上刮削痕迹的出现表明它们与史前人群的骨制品制作工艺有关；水鸟和幼鸟骨骼材料的缺失指示古人类可能主要于冬季活动在这一区域；织网类工具以及环颈雉雌雄个体数量的明显差异则显示水洞沟古人类可能采用了两种捕鸟方式——网套及选择性的弓箭猎杀。

7.空天院开展星空地一体化草畜资源精准监测

系留气球同平台搭载可见光及红外载荷12小时驻空现场图

近期，中科院空天院科研人员前往内蒙古呼伦贝尔市谢尔塔拉和哈达图农牧场，开展星空地一体化草畜资源精准监测科学试验。

试验人员利用无人机搭载光学相机，在不同焦距下采集了牧区牛群、羊群和马群等牲畜影像数据，为牲畜类型识别和数量精准核算提供验证数据；针对草地资源，采用无人机搭载红边多光谱相机以及高光谱成像仪，开展草地可见光、多光谱和高光谱信息获取试验。

为建立星空地多级牲畜信息传递模型，试验人员还开展了包括系留气球、无人机、卫星的多平台同步观测试验。试验期间，系留气球平台搭载高分辨率可见光载荷以及红外载荷，完成三次升球试验，驻空高度300米，实现跨昼夜连续12小时驻空，对30平方公里内的牲畜行为进行连续动态监测，获取球载影像数据；同时，完成七次亚米级卫星过境成像，成像覆盖面积超过2000平方公里；无人机平台同步获取高分辨率地面验证数据累积超过50平方公里。通过同步获取多平台牲畜信息，科研人员对示范区内不同类别牲畜数量进行准确核算，构建星空地一体化牲畜量精准核算模型，为专项的草畜平衡研究提供重要支持。