【科创热榜前沿科技周报】-94期转贴

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前沿科技盘点〔94〕丨世界首款！清华芯片突破再登《自然》封面；“下一代抗生素”，“肽”好用了 原文链接：https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/ztbd/kcrbqykjzb/202406/t20240603_159159.html

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近日，清华大学研究团队研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”。该成果刊登在5月30日《自然》杂志封面。这是该团队继异构融合类脑计算“天机芯”后，第二次登上《自然》杂志封面，标志着我国在类脑计算和类脑感知两个重要方向上均取得基础性突破。

抗菌性多肽因多重抗菌机制、不易引发耐药性，被称为“下一代抗生素”。中国科学院理化技术研究所生物纳米材料研发团队与多家医院合作，设计制备了多种抗菌性多肽及相关功能性材料，一起来围观他们的最新科研进展吧。

基于国际科技创新中心网络服务平台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，为大家带来第九十四期。

1 世界首款！清华芯片突破再登《自然》封面

2024年5月30日《自然》杂志封面

清华大学精密仪器系类脑计算研究团队聚焦类脑视觉感知芯片技术，提出一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式——借鉴人类视觉系统的基本原理，将开放世界的视觉信息拆解为基于视觉原语的信息表示，并通过有机组合这些原语，模仿人视觉系统的特征，形成两条优势互补、信息完备的视觉感知通路。

在此基础上，团队研制出世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”，在极低的带宽（降低90%）和功耗代价下，实现每秒10000帧的高速、10bit的高精度、130dB的高动态范围的视觉信息采集，不仅突破传统视觉感知范式的性能瓶颈，而且能够高效应对各种极端场景，确保系统的稳定性和安全性。

基于“天眸芯”，团队还自主研发高性能软件和算法，并在开放环境车载平台上进行性能验证。在多种极端场景下，该系统实现低延迟、高性能的实时感知推理，展现其在智能无人系统领域的巨大应用潜力。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07358-4

2《Chemical Engineering Journal》丨 “下一代抗生素”， “肽”好用了

抗菌肽基生物材料的设计及其在多种疾病模型中的应用

由于抗生素过度使用，微生物耐药性问题日益严重，新型抗菌药物、抗菌技术应运而生。抗菌性多肽因多重抗菌机制以及不易引发耐药性，被称为“下一代抗生素”。

近年来，中国科学院理化技术研究所生物纳米材料研发团队与多家医院合作，针对微生物感染引起的临床问题，设计制备了多种抗菌性多肽及相关功能性材料。近日，该团队与北京应急总医院合作，针对骨髓炎病程长、发生部位深且多由耐药菌诱发的问题，设计了对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）抗菌性能优异的抗菌肽，并构建了可原位成型的酶响应抗菌水凝胶。研究显示，在体内大鼠骨髓炎模型中，该水凝胶可以预防MRSA诱导的骨髓炎。这一成果为抗菌肽的髓内按需递送提供了微创方法，并有望为临床预防骨髓炎提供可行策略。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894724029620

3《Nature Communications》丨成功抵达人类的“终极疆域”！

基于PATTERN的全脑三维荧光成像与空间转录组联合分析

人脑拥有上千亿个神经元，它们相互之间通过百万亿个突触连结形成神经环路。脑科学因而被视为人类自身的“终极疆域”，它可以探究我们认知、情感、推理、记忆、意识等神秘深邃的本质问题。当下，神经纤维连接全脑跨模态分析已经成为理解大脑运转机制和神经系统疾病发病机理的前沿研究手段。近年来，荧光显微光学断层成像（fMOST）与光片荧光显微镜（LSFM）结合各种组织透明化技术，已成为广泛使用的全脑三维荧光成像技术。然而，这些技术在大尺寸样本成像、高通量全脑三维成像以及整合多组学分析等应用场景下存在一定局限性。

清华大学电子工程系、北京智源人工智能研究院与清华大学生命学院IDG麦戈文脑研究院合作设计搭建了一种全新的基于光声断层成像技术的全脑三维成像平台（PATTERN），能够实现大视野、快速及高灵敏度的全脑荧光成像，且能完好保持成像样本的原始物化特征和生物活性。其设计以PATTERN作为高兼容技术桥梁，研究者实现了对单一个体的跨模态全脑三维分析，包括与功能核磁共振成像、高精度全脑荧光成像以及空间转录组相结合，实现了个性化的全脑跨模态数据整合与联合分析，为其他脑分析技术提供了一种具备兼容性的三维荧光分析策略。通过结合不同生物分子的荧光指示物，可以利用PATTERN在三维空间中探究特定分子和不同位置神经元基因表达模式的关系，为多尺度、个性化理解大脑的功能与疾病提供全新的视角。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-48393-z

4《Advanced Materials》丨制备柔性驱动器，“从布到衣”法有什么优势？

柔性驱动器通过“布料到类衣服”的策略制备的演示

受自然界生物的启发，柔性驱动器有望用于柔性夹持器、人工肌肉、可穿戴电子设备和生物医疗器件等新兴领域。然而，它们的制备过程需要特定的仪器、强刺激或专业操作技能，通常只能在实验室或少数企业中进行，难以批量化生产和普适化应用。目前尚缺乏一种柔性驱动器的自由形成制备方法。

对此，清华大学化学系吉岩团队提出了一种简便的“从布到衣”制备柔性驱动器的方法，通过将液晶弹性体（LCEs）的滞后行为与动态共价键的交换反应相结合，大幅降低了柔性驱动器的制备门槛。由于滞后行为，LCEs（类比“布”）在拉伸和释放后能够有效地长时间保持目标形状。随后，样品能够通过交换反应在常温下成为柔性驱动器（类比 “衣服”）。作为一种后合成方法，此策略有效地将LCEs材料和柔性驱动器的生产过程分离开来。

LCEs可以由工厂或生产商进行大规模批量生产，并且可以像布卷一样存储以备后续应用。当需要时，这些LCEs可以根据需要定制成柔性驱动器。这种策略为制备柔性驱动器提供了一个稳健、灵活和可扩展的解决方案，有望实现大规模生产和普适化应用。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400286

5《Cell》丨提升植物再生能力的方法找到了，关键在它

REF1以植物细胞因子的作用方式调控再生过程

自然界中，各种生物和非生物因子带来的机械胁迫常常造成生命体器官和组织的部分甚至完全缺失。植物在长期的进化过程中形成了极强的应对损伤的能力。 

中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组首次鉴定到诱发植物再生的原初受伤信号分子——再生因子REF1，揭示了REF1调控组织修复和器官再生的信号转导网络，证明了REF1在植物转基因、基因编辑领域的应用价值。他们发现，几乎在所有双子叶植物和单子叶植物中均可以找到对应的REF1小肽及其受体。外施REF1可以提高番茄的再生能力和遗传转化效率，并可以提高大豆、小麦和玉米等公认难以转化作物的再生能力和遗传转化效率。相关方法已申请国际PCT专利。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.04.040

6《Nature Communications》丨打开宇宙“黑箱”，首次推断星系际磁场强度

GRB 221009A暴发后0.05天-1天时间区间内的Fermi-LAT光子图。其中，红点代表~400GeV光子，蓝色三角为Swift/UVOT对GRB 221009A的观测定位结果，灰色方块为VLBA的定位结果，金色五角星位LHAASO-WCDA的定位结果。

茫茫宇宙，星系际磁场（Intergalactic magnetic field）弥散其间。星系际磁场对于理解宇宙磁场的起源和演化、早期宇宙的大尺度结构形成、星系形成和演化以及河外宇宙射线起源和传播，具重要科学价值，其强度是现代天文学的一个关键参数，但是由于极其微弱，之前没有得到过可靠的测量。

中国科学院紫金山天文台研究团队利用费米卫星大面积伽马射线望远镜（Fermi-LAT）的观测数据，发现了一个来自于GRB 221009A方向的400 GeV光子，利用这一观测发现实现了星系际磁场强度的首次推断。（专栏作者 李潇潇）

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-48668-5