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六位青年科学家探讨脑机接口、视觉算法等多领域的前沿新动向|封面天天见

原标题:六位青年科学家探讨脑机接口、视觉算法等多领域的前沿新动向|封面天天见

封面新闻记者 吴雨佳

近日,在2022复旦大学管理学院科创周系列论坛之“科创先锋论坛·未来力量”上,六位优秀的青年科学家基于各自领域内的专业研究成果发表了主题演讲,与大家共同探讨未来科学的变革方向、实现路径,展望科学前沿新动向。

寻找宇宙心跳 展现强国科技的脉搏

当人类在面对浩瀚无边的宇宙时,往往会产生无数的问题,“我是谁?我从哪里来?往哪里去?”就是其中的经典哲学问题之一。复旦大学池明旻课题组博士后,国家天文台博士王珅围绕“心跳”这个关键词,对脉冲星50余年的研究进行了深入浅出的科普。

脉冲星之所以被看作是“宇宙心跳”,不仅因其射电信号与心电图相似,也因其在天文研究中的重要性。回顾脉冲星的历史研究,不仅2度获得诺贝尔物理学奖,而且在系外行星、快速射电暴、纳赫兹引力波探测等新兴热点方向持续提供新发现,脉冲星作为宇宙灯塔和时钟提供了极为重要的时空基准。

除了哲学方面的思考,王珅还指出研究脉冲星有两大意义非凡的前瞻性应用:脉冲星导航和脉冲星计时阵列。这两项应用能够帮助人类探索未知的位置信息以及地外文明。“作为时空的基准,脉冲星研究的水平代表了文明的心跳。”王珅如此总结。

接下来,王珅从软硬件、四大科学范式等多方面详细介绍了“如何搜索宇宙心跳”。当然,他也指出以脉冲星为代表的射电天文研究并不只是空中楼阁,而是与人们的生活息息相关,不仅推动了包括微波炉、WIFI在内的众多先进技术的诞生,对人工智能发展也起到了极大的助推作用。

柔性脑机接口技术 通往未来的链接方式

当元宇宙的概念提出以后,“脑机接口”作为元宇宙的终极链接方式又一次成为备受关注的热点。与虚拟概念不同的是,复旦大学光电研究院青年研究员,2022上海科技青年35人引领计划(35U35)获奖者宋恩名主要的研究方向“柔性脑机接口”已经取得了多项代表性研究成果。宋恩名介绍,植入式脑机接口的微电极阵列可以让高时空精度脑电传感成为可能,而大规模硅薄膜CMO晶体管可实现高密度脑电放大成像功能。

所谓“千里之行,始于足下”,宋恩名研究的MOS脑机接口柔性化技术取得了丰硕的成果。首先,开发出柔性高密度前放皮层脑电微电极阵列,具有脑机接口的前端放大技术,对“治疗相关脑部疾病治疗的有巨大的应用价值”;其次,全脑维度的大规模脑电电极阵列技术被业内认为“可有效契合先进的柔性植入电子系统,发挥医学应用相关信号传感模式”;第三,热氧化生长SiO2 的优越生物电子封装特性“预计为新一代植入式脑电传感系统提供强大的工程设计基础。”

宋恩名认为,脑机接口在未来有着非常丰富的应用场景,并将逐渐形成脑科学产业,与其他学科互相交叉,成为新兴领域的热点专业。

视觉算法 让人工智能也能“看见”

智能手机的人脸识别功能是计算机视觉的一个典型案例,同时也开创了人工智能大规模普遍应用的先河。如何让人工智能“看见”更多场景,复旦大学大数据学院青年研究员,2021 上海科技青年 35人 引领计划 (35U35) 获奖者张力给出了自己的研究答案。

在张力看来,人工智能的视觉算法回答了两个基本感知问题,即 what 和where。如何高效理解视觉数据是人工智能领域的核心所在,根据张力研究报告表明,即使目标物体发生剧烈的形态、光照变化或者遮挡,人工智能系统也应该能够通精准的识别该物体。

因此,“纯视觉” 对于汽车行业是一项非常重要的关键性技术,通过构建鸟瞰图特征空间,检测自车周围的物体和绘制高精地图,实现预测、规划与控制等功能,从而推动了自动驾驶行业的飞速发展。

介孔材料 未来的流量密码

介孔材料行业,一座市场价值预估千亿美元的金山,同时也是我国十大重点发展行业之一,作为2021全国博士后创新创业大赛金奖获得者,复旦大学博士后、化学系青年副研究员刘玉普介绍,介孔材料是一种孔径在2到50纳米之间的多孔材料,其孔径介于微孔与大孔之间。虽然介孔材料面世仅仅30年,但它综合了微孔材料与大孔材料很多的优点,不仅合成原理和过程简单,而且产物丰富多彩,在各个领域都有非常好的应用研究。

在具体应用方面,刘玉普所在团队已经展开布局,其研发的分子筛催化剂、介孔碳、介孔氧化硅空心球等技术在催化、环保、电子封装、绝热以及生物医药等领域不仅实现了大范围的放大生产,而且性能远超国外材料,引领了全球介孔材料行业的发展。

刘玉普认为介孔材料在未来有着非常广阔的发展空间。首先,我国十大重点发展领域第一项就是新材料行业,不仅市场广阔,而且技术在国际上也处于领跑地位;其次介孔材料目前已有80亿美元的市场,专家预测未来还会有千亿美元的市值。因此,在刘玉普看来,“掌握了介孔材料就掌握了未来的流量密码”。

探寻基因对人脑的塑造 揭示生命源头

人类特异性决定了人和动物之间的区别,研究人脑的运作方式和基因塑造对人类探索自身、启发人工智能算法、以及研究精神和神经方面的疾病都有着重要影响。复旦大学脑科学研究院青年研究员,2021上海科技青年35人引领计划(35U35) 获奖者诸颖从进化和疾病两个方向研究“人脑如何通过改变基因而被塑造”,揭示了人脑特异性的分子和细胞基础,以及脑疾病相关分子机制的推断。

诸颖和团队成员通过人与类人猿大脑的组学分析,揭示了基因突变在人脑进化过程中引发的分子和细胞水平上的重构,以及人脑发育时间延长与大脑扩张和可塑性增强的关系。此外,通过对于组学数据建模,构建预测疾病突变相关表型的计算模型,可用于关键基因和靶点筛选,以及机制分析。

从临床出发 构建切实解决患者难题的医学研究体系

乳腺癌是一种严重影响人们健康问题的重大疾病,其中三阴性乳腺癌更是恶性程度最高、治疗效果最差的一类。长期以来,复旦大学附属肿瘤医院副主任医师、研究员、博士生导师,2022达摩院青橙奖获得者江一舟以“三阴性乳腺癌分子分型和精准治疗”为主线开展了一系列研究,为提升乳腺癌疗效贡献了复旦方案和中国智慧。

江一舟和团队成员把三阴性乳腺癌按照其不同分子特征归纳为四个不同亚型,即“复旦分型”。这一发现不仅对患者的个体化疗有着重大意义,而且系统性揭示了代谢异质性,“或成为免疫治疗困境的破冰船”。

在“临床为本、科研为魂,临床与科研并重”的指导思想下,江一舟进行了一系列临床试验,根据患者的不同靶点给予相应的分型精准治疗,使治疗有效率从10%提升到了29%,实现了肿瘤退缩或完全消失,延长了生存期。

在论证了复旦分型精准治疗疗效以后,江一舟开始致力于把这一方法进行临床转化和推广,并利用人工智能联合影像组学和数字病理,以期实现快速、动态、准确地实现复旦分型和治疗靶点可视化。江一舟强调,科研生态建设“应找到领域内的关键问题,持续深入研究形成体系,做出能够真正造福社会、造福国家,解决实际问题的科学研究”。

复旦管院冯天俊教授在总结论坛时表示,青年科学家处于创造力最为活跃的黄金时期。因为他们,科创有了更新鲜的思考维度,更多样的可能性。只有秉持科技求真、科技致美和科技向善的理念,青年科学家才能飞得更高,走得更远。“如果把科技比作健康的身体,那么管理就是给健康的身体赋予了自由的灵魂,管理赋能科技更高、更快、更强、更团结地打破边界,融合创新,助力科技持续求真、致美、向善。”返回搜狐,查看更多

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发布于:四川省
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