一周前沿科技盤點(diǎn)〔76〕丨機(jī)器人也能望梅止渴？他們首次提出“機(jī)器聯(lián)覺(jué)”；讓光速減慢1萬(wàn)多倍，這塊芯片什么來(lái)頭？
生活中，總有一些人可以“聽(tīng)”到色彩，“看”到味道，或“嗅”出形狀，這就是聯(lián)覺(jué)。近期，受人類聯(lián)覺(jué)啟發(fā)，北大電子學(xué)院首次系統(tǒng)化地建立并論述了通信和多模態(tài)感知智能融合的統(tǒng)一框架——機(jī)器聯(lián)覺(jué)。光速是宇宙中最快的速度，為了減慢它，科學(xué)家傷透了腦筋。近日，中國(guó)科學(xué)院課題組找到了一種在光子芯片上減慢光速的新方法。
基于國(guó)際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)科創(chuàng)熱榜每日榜單形成的一周科技記憶，我們推出《一周前沿科技盤點(diǎn)》專欄。今天，為大家?guī)?lái)第七十六期。
1?《IEEE Communications Surveys & Tutorials》丨機(jī)器人也能望梅止渴？他們首次提出 “機(jī)器聯(lián)覺(jué)”?
針對(duì)SoM的三種工作模式開(kāi)展的最新研究結(jié)果及設(shè)計(jì)思路
望梅止渴、“夏天是定音鼓，秋天是大提琴”……生活中，總有一些人可以“聽(tīng)”到色彩，“看”到味道，或“嗅”出形狀，這就是聯(lián)覺(jué)。近期，受人類聯(lián)覺(jué)啟發(fā)，北京大學(xué)電子學(xué)院程翔團(tuán)隊(duì)首次系統(tǒng)化地建立并論述了通信和多模態(tài)感知智能融合的統(tǒng)一框架——機(jī)器聯(lián)覺(jué)（SoM）。作為助力實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物智聯(lián)”的核心技術(shù)之一，通信與感知融合技術(shù)是6G無(wú)線通信的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。然而，現(xiàn)階段主流的通信感知融合技術(shù)局限于通信與單一射頻感知的融合（射頻通感一體化），且局限于靜態(tài)、低速場(chǎng)景，無(wú)法支撐6G典型應(yīng)用場(chǎng)景的需求。為滿足通信與感知系統(tǒng)極高的性能要求，需要挖掘通信與多模態(tài)感知之間存在的潛在關(guān)聯(lián)，發(fā)揮“通”與“感”相互輔助的能力，促進(jìn)通信與多模態(tài)感知的智能融合。研究團(tuán)隊(duì)首次對(duì)當(dāng)下通信與多模態(tài)智能融合領(lǐng)域的相關(guān)研究工作進(jìn)行了梳理綜述，針對(duì)三種工作模式開(kāi)展的最新的研究結(jié)果及設(shè)計(jì)思路，展現(xiàn)了SoM在優(yōu)化通信和感知性能上的巨大潛力。基于SoM-喚起模式，首次探索了復(fù)雜高速移動(dòng)場(chǎng)景下多模態(tài)感知數(shù)據(jù)與信道全尺度衰落特性的復(fù)雜非線性聯(lián)覺(jué)機(jī)理；基于SoM-增強(qiáng)模式，提出以模型增強(qiáng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式從多模態(tài)感知信息中挖掘不同隱式射頻空間特征，設(shè)計(jì)了一系列高效通信系統(tǒng)傳輸方案；基于SoM-合作模式，創(chuàng)新性地開(kāi)展了基于任務(wù)語(yǔ)義的機(jī)器聯(lián)覺(jué)協(xié)同感知工作，進(jìn)行通信傳輸與環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合設(shè)計(jì)，以優(yōu)化非理想通信下協(xié)同感知性能。原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10330577
2?《Nano Letters》丨讓光速減慢1萬(wàn)多倍，這塊芯片什么來(lái)頭？
光速是宇宙中最快的速度，也是所有物質(zhì)和信息傳播的速度上限，真空中的光速約為30萬(wàn)公里/秒。光速不能被超越，但能被減慢。讓光速減慢的好處顯而易見(jiàn)——更好地操控光子，進(jìn)而提升對(duì)光信息的獲取、傳輸、處理與緩存能力以及光傳感、光通信、光路由、光調(diào)制和光存儲(chǔ)等相關(guān)應(yīng)用和器件的性能。近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所李光元課題組找到了在光子芯片上減慢光速的新方法。他們提出了一種基于晶格共振與晶格共振發(fā)生耦合誘導(dǎo)產(chǎn)生的新型類電磁誘導(dǎo)透明（EIT）現(xiàn)象，極大地抑制了其損耗，從而在100納米高度的硅納米柱陣列上實(shí)現(xiàn)了慢光效應(yīng)（光速減慢了1萬(wàn)多倍）。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)上測(cè)得高達(dá)2750的超高品質(zhì)因子，數(shù)倍于現(xiàn)有紀(jì)錄（483）。他們還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)一種具有連續(xù)域束縛態(tài)（BIC）特性的集體型類EIT現(xiàn)象，其品質(zhì)因子和慢光指數(shù)在理論上均按照反二次函數(shù)發(fā)散到無(wú)窮大。這項(xiàng)研究有望大幅提高慢光光子芯片器件的性能，并在光傳感、光通信、光計(jì)算和光緩存等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，也將為慢光技術(shù)研究提供新思路。原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04174
3?《Nature Machine Intelligence》丨以通用方法求解隨機(jī)反應(yīng)的化學(xué)主方程？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)做到了
跟蹤隨機(jī)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間變化的聯(lián)合概率分布
隨機(jī)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)是物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和生態(tài)學(xué)中隨機(jī)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)模型。代表性的例子包括生滅過(guò)程、自發(fā)不對(duì)稱合成模型和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等。隨機(jī)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通常通過(guò)化學(xué)主方程進(jìn)行建模，它描述了物種分子數(shù)的聯(lián)合概率分布隨時(shí)間的演化。然而，系統(tǒng)可能狀態(tài)數(shù)隨著物種的種類數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，因此，獲得物種分子數(shù)隨時(shí)間演化的聯(lián)合概率分布是一個(gè)難題。
近日，中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所彭桓武青年訪問(wèn)科學(xué)家、北京師范大學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)國(guó)際科學(xué)中心的湯迎副研究員和學(xué)生翁佳鈺與中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所的張潘研究員合作，提出使用變分自回歸網(wǎng)絡(luò)來(lái)求解化學(xué)主方程的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，他們使用變分自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（VAN）來(lái)研究隨機(jī)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中物種分子數(shù)的聯(lián)合概率分布，刻畫(huà)聯(lián)合分布演化并求解化學(xué)主方程。
研究團(tuán)隊(duì)還把該方法應(yīng)用于物理學(xué)和生物學(xué)中的代表性示例，如基因切換開(kāi)關(guān)、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)、早期生命自我復(fù)制以及具有時(shí)變速率的流行病模型等，結(jié)果證明該方法是一種基于現(xiàn)代機(jī)器學(xué)習(xí)研究隨機(jī)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的通用方法。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s42256-023-00632-6
4?十余年磨一劍，全球規(guī)模最大乙醇生產(chǎn)裝置試生產(chǎn)啟動(dòng)
近日，目前全球規(guī)模最大的乙醇生產(chǎn)裝置——60萬(wàn)噸/年乙醇生產(chǎn)裝置在安徽淮北啟動(dòng)試生產(chǎn)，產(chǎn)出合格無(wú)水乙醇。該項(xiàng)目將助力保障糧食安全和能源安全。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所劉中民院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合延長(zhǎng)石油集團(tuán)公司為該項(xiàng)目提供了“以合成氣為原料經(jīng)二甲醚羰基化和乙酸甲酯加氫合成無(wú)水乙醇”（工藝名稱“DMTE”）關(guān)鍵核心技術(shù)支撐。截至目前，DMTE技術(shù)已簽訂13套工業(yè)裝置（其中出口2套）技術(shù)實(shí)施許可合同。
乙醇是世界公認(rèn)的優(yōu)良汽油添加劑，也是重要的基礎(chǔ)化學(xué)品，可以部分替代乙烯用作化工原料，也可以便捷地轉(zhuǎn)化為乙烯。我國(guó)乙醇市場(chǎng)需求大，2022年中國(guó)以陳糧發(fā)酵路線生產(chǎn)的燃料乙醇約270萬(wàn)噸，缺口達(dá)1000萬(wàn)噸。
劉中民團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域持續(xù)攻克難題并進(jìn)行技術(shù)迭代。他們于2010年提出DMTE這一環(huán)境友好型技術(shù)新路線后，就通過(guò)研制非貴金屬催化劑開(kāi)發(fā)DMTE工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煤、天然氣或鋼廠煤氣大規(guī)模制取乙醇。2017年，完成了全球首個(gè)10萬(wàn)噸/甲醇經(jīng)二甲醚羰基化制乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目。此后，該團(tuán)隊(duì)升級(jí)催化劑并優(yōu)化反應(yīng)工藝，進(jìn)一步提高了技術(shù)指標(biāo)，為大規(guī)模工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。此次項(xiàng)目的啟動(dòng)，驗(yàn)證了DMTE技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性，推動(dòng)了DMTE技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，特別是以鋼廠煤氣為原料生產(chǎn)乙醇，促進(jìn)了鋼鐵、能源、環(huán)境等行業(yè)的低碳化融合發(fā)展。
原文鏈接：
http://www.news.cn/photo/20231228/dd615f07a19643a5af332e2f6ad25b25/c.html
5?《Nature Photonics》丨如何測(cè)出1000億個(gè)正常原子中的一個(gè)缺陷原子？像定位衛(wèi)星一樣定位量子就行
實(shí)驗(yàn)體系示意圖
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰、王亞等人在量子精密測(cè)量領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，他們提出了一種新的量子傳感范式，即利用多個(gè)量子傳感器之間的信號(hào)關(guān)聯(lián)，提升對(duì)復(fù)雜對(duì)象的解析能力和重構(gòu)精度。研究團(tuán)隊(duì)基于自主發(fā)展的氮-空位色心制備技術(shù)，可控制備出相距約200納米的三個(gè)氮-空位色心作為量子傳感系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)隨機(jī)電場(chǎng)探測(cè)展示了這種新的量子傳感范式。此外，研究團(tuán)隊(duì)使用類似于衛(wèi)星定位的量子定位技術(shù)，成功對(duì)微米范圍內(nèi)16個(gè)點(diǎn)缺陷進(jìn)行了定位，定位精度最高達(dá)到1.7納米。基于這種關(guān)聯(lián)分辨和精確定位的能力，研究團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)點(diǎn)缺陷電荷動(dòng)力學(xué)的原位實(shí)時(shí)探測(cè)，為研究體材料內(nèi)部點(diǎn)缺陷的性質(zhì)提供了新的方法。
這一成果展示了基于量子技術(shù)的超高靈敏度缺陷探測(cè)，可對(duì)0.01ppb級(jí)別的缺陷濃度（一千億個(gè)正常原子中出現(xiàn)一個(gè)缺陷）進(jìn)行探測(cè)，比目前最靈敏方法的探測(cè)極限提升兩個(gè)量級(jí)以上，有望為當(dāng)前十納米以下芯片中的缺陷檢測(cè)提供一種強(qiáng)有力的技術(shù)手段。（專欄作者?李瀟瀟）
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41566-023-01352-4
關(guān)于“科創(chuàng)熱榜-前沿科技”
國(guó)際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)（www.ncsti.gov.cn），基于中科院、工程院、醫(yī)科院、農(nóng)科院、985高校及新型研發(fā)機(jī)構(gòu)等近200家科研院所、單位發(fā)布的研究成果，多源動(dòng)態(tài)提取并按領(lǐng)域維度、期刊級(jí)別、創(chuàng)新載體、學(xué)者信息、時(shí)間梯度等多維度權(quán)重，經(jīng)人工智能計(jì)算分析，形成推薦榜單，每日更新。
本文鏈接：http://www.albanygandhi.com/news-7-167.html一周前沿科技盤點(diǎn)〔76〕丨機(jī)器人也能望梅止渴？他們首次提出“機(jī)器聯(lián)覺(jué)”；讓光速減慢1萬(wàn)多倍，這塊芯片什么來(lái)頭？
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