一周前沿科技盘点|我国成功搭建国际首个通信与智能融合的6G试验网; 我国科学家首次实现以RNA为媒介的基因精准写入 |
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中国通信学会10日在京举办的“信息论:经典与现代”学术研讨会上,我国通信领域传来捷报:北京邮电大学基于通信与智能融合的多项关键技术,搭建了国际首个通信与智能融合的6G外场试验网,验证了4G、5G链路具备6G传输能力的可行性。这一成果及其创新理论以论文形式发表于我国通信期刊《通信学报》上。 中国科学院动物研究所开发的逆转座子基因工程新技术,首次实现以RNA为媒介的基因精准写入,有望为遗传病、肿瘤等疾病带来更高效、更安全、更低成本的全新治疗方式,为新一代创新基因疗法的发展提供了基础。相关研究成果在线发表于《细胞》杂志。 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,为大家带来第一百期。 1、我国成功搭建国际首个通信与智能融合的6G试验网 中国通信学会10日在京举办的“信息论:经典与现代”学术研讨会上,我国通信领域传来捷报:以通信与智能融合为标志的6G关键技术迎来新突破,4G、5G通信链路有望具备6G的传输能力。 中国工程院院士、北京邮电大学教授张平团队基于通信与智能融合的多项关键技术,搭建了国际首个通信与智能融合的6G外场试验网,验证了4G、5G链路具备6G传输能力的可行性。这一通信系统,设计智能而简约,其容量、覆盖、效率三项核心指标也有了显著提升。这一成果及其创新理论以论文形式发表于我国通信期刊《通信学报》上。 相较于5G,6G具有更高速率、更低时延、更广的连接密度,还能实现通信与人工智能、智能感知的深度融合。“新一代通信技术需探索新路径,要从‘堆叠式创新’迈向‘颠覆性创新’。”张平说。 通信与智能的深度融合是通信技术演进的重要方向。人工智能将改变通信,6G也将推进人工智能加速发展。张平表示,人工智能将提升通信的感知能力、语义理解能力。泛在通信的6G又将人工智能的触角延伸到各领域各角落。二者融合将加快形成数字经济新业态。 2、我国科学家首次实现以RNA为媒介的基因精准写入 中国科学院动物研究所李伟研究员与周琪研究员团队开发的逆转座子基因工程新技术,首次实现以RNA为媒介的基因精准写入,有望为遗传病、肿瘤等疾病带来更高效、更安全、更低成本的全新治疗方式,为新一代创新基因疗法的发展提供了基础。相关研究成果在线发表于《细胞》杂志。 基因工程技术是现代生物技术发展的前沿,有着广泛的应用。以CRISPR基因编辑技术为代表的技术进步已经基本实现了单碱基和短序列尺度的精准编辑。“然而,如何针对应用场景的需求,实现大片段基因尺度的DNA在基因组的高效精准整合,仍然是整个基因工程领域亟须突破的难题。”论文共同通讯作者李伟说。 针对这一重大技术挑战,多种基因写入技术已被开发,但是这些技术大多以DNA为媒介。在实际医学应用中,DNA媒介面临免疫原性高、在体递送困难、在基因组中具有随机整合风险等诸多挑战。相比之下,RNA媒介具有更低的免疫原性、可被非病毒载体有效递送、在细胞内迅速降解,无随机整合风险等特点,能有效应对DNA媒介所面临的挑战。“因此,以RNA为媒介的大片段精准写入技术,在安全性、可递送性方面都具有显著的优势。”李伟说。 此次,基于自然界存在的R2逆转座系统,科研人员结合基因组数据挖掘和大分子工程改造等手段,开发了以RNA为媒介进行大片段基因精准写入的R2逆转座子工具。该工具能够在多种哺乳动物细胞中实现大片段基因高效精准整合,成功实现了以RNA为媒介的功能基因在多种哺乳动物基因组的精准写入。 3、中法天文卫星织就宇宙观测“大网”,精准捕捉伽马暴 SVOM卫星载荷配置 近日,发射升空仅两周的中法天文卫星传来喜讯。经过在轨测试,卫星平台工作正常,卫星与地面四十多个VHF快速通信站建立了实时连接,中法双方四台有效载荷均已完成开机测试。其中,中国科学院高能物理研究所研制的伽马射线监测器(GRM)开机后不久便成功探测到首个伽马暴,并向国际通用协同网络发布了三个伽马暴坐标。 中法天文卫星(天基多波段空间变源监视器,SVOM)于6月22日发射升空。SVOM卫星是中法两国联合论证研制的空间科学卫星,是迄今为止全球对伽马暴开展多波段综合观测能力最强的卫星,将对伽马暴研究等空间天文领域科学发现发挥重要作用。伽马暴是目前已知的宇宙中除了宇宙大爆炸以外的最剧烈的爆发现象。伽马暴涉及从恒星、星系到宇宙学等天体物理学中的多个领域,并与这些领域中的多个天体物理问题直接相关。伽马暴也与很多物理学的前沿问题有关,对伽马暴进行深入地观测和研究将有助于帮助人类解决基础科学中的若干重大问题。 中法天文卫星配置了由中国科学院研制的伽马射线监视器、光学望远镜和法方研制的硬X射线相机、软X射线望远镜4台科学载荷。载荷分为大视场和高精度观测两类,其中大视场探测仪器的观测视野范围在1万平方度左右,相当于覆盖全天的四分之一,如同一面张开的大网,捕捉天空中无法预测的伽马暴。一旦发现目标后,卫星会自动转向目标,利用两个小视场望远镜对准开展长时间的高精度观测。通过科学载荷的联动探测,发现和快速定位各种伽马暴,全面测量和研究伽马暴的电磁辐射性质,利用伽马暴研究暗能量和宇宙的演化,快速后随观测引力波电磁波对应体,从而了解伽马暴现象的起源和物理性质及其在宇宙学中的应用等。 4、《Nature Photonics》丨视场无界、视野无垠,他们以计算成像赋能天文 基于WISE芯片的大气湍流观测系统示意图 近日,清华大学电子工程系方璐团队与自动化系戴琼海、吴嘉敏团队交叉合作,提出了计算光场新原理,建立数字自适应光学模型,研制了广域波前计算传感芯片(WISE),实现了超1100角秒(对角线)范围的大气湍流实时探测和预测,为大气湍流时空动态演化规律的研究探索了新路径。 该成像技术具备大视场、高分辨、强鲁棒等优势,感知范围相比广泛使用的夏克-哈特曼波前传感器提升了近千倍。WISE芯片的探测视场等价于成百上千个波前传感器的总和,可广泛应用于现有光学系统,赋能大气湍流的广域探测和预测,修正大气湍流扰动,实现大范围光信号的高效采集与精准重建。 5、《Nature》丨“老药新用”破解肿瘤糖代谢和耐药机制百年谜题 机制示意图 肿瘤放化疗是目前癌症临床治疗的一种常规手段,肿瘤患者在接受放化疗、靶向药物治疗初期通常能取得较好疗效。但伴随着疗程增加,肿瘤细胞会变得越来越“狡猾”,它们在受到化疗药物攻击时紧急启动“自我保护”机制,迅速升级防御系统,继续生长和扩散。100多年前就有科学家指出,肿瘤细胞与正常细胞不同,无论在有氧还是无氧环境下,它们都会都通过糖酵解途径代谢,并产生大量乳酸。但百年来医学界一直无法解释清楚,肿瘤细胞为何会通过这种高消耗低产能的方式进行代谢,有何功能作用? 近日,中山大学附属第七医院何裕隆、张常华教授团队的研究成果表明,乳酸在肿瘤细胞中可通过促进乳酸化过程,增强肿瘤细胞DNA的损伤修复能力。当肿瘤细胞受到放化疗的损伤时,它们可以快速修复受损的DNA,从而降低放化疗的效果,导致耐药发生。 研究团队首次发现一种能够阻断DNA损伤修复的靶向药物——司替戊醇。它能抑制乳酸的产生和乳酸化过程,从而破坏肿瘤细胞的DNA修复机制,使它们重新对放化疗敏感。司替戊醇是治疗儿童癫痫的常见药,可以说是“老药新用”,其临床应用的安全性已经明确,研究人员可以直接从剂量、适应证和有效性进行临床试验。这一发现为临床治疗带来了新的希望,有望转化为有效的抗癌疗法。 6、《Nature Nanotechnology》丨“不甘心”只当模板的光刻胶,有望推动高集成有机芯片发展 (a) 光刻胶组成;(b)光刻胶聚集态结构;(c)在不同衬底上加工的有机晶体管阵列;(d)有机晶体管阵列结构示意图及光学显微镜照片;(e)有机光电晶体管成像芯片(PQD-nanocell OPT)与现有商用CMOS成像芯片以及其他方法制造有机成像芯片的像素密度对比。 与硅材料相比,有机半导体材料具有本征柔性、生物相容性、成本低廉等优势,在可穿戴电子设备、生物电子器件等新兴领域具有重要应用前景,是一种具有重要应用前景的半导体材料。然而,有机芯片在集成度方面却远落后于硅基芯片。芯片集成度可分为:小规模集成度(SSI)、中规模集成度(MSI)、大规模集成度(LSI)、超大规模集成度(VLSI)和特大规模集成度(ULSI)。当下,有机芯片的制造方法主要包括丝网印刷、喷墨打印、真空蒸镀、光刻加工等,集成度通常只能达到大规模集成度(LSI)水平。 复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室魏大程团队设计了一种新型功能光刻胶,利用光刻技术在全画幅尺寸芯片上集成了2700万个有机晶体管并实现了互连,集成度达到特大规模集成度水平。光刻胶又称光致抗蚀剂,在芯片制造中扮演着关键角色,经过曝光、显影等过程能够将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上,是一种光刻工艺的基础材料。传统光刻胶仅作为加工模板,本身不具备导电、传感等功能,而这款新型功能光刻胶在光交联后形成了纳米尺度的互穿网络结构,兼具良好的半导体性能、光刻加工性能和工艺稳定性,不仅能实现亚微米量级特征尺寸图案的可靠制造,而且图案本身就是一种半导体,这就大大简化了芯片制造工艺。 该光刻胶可通过添加感应受体实现不同的传感功能。研究团队进一步制造了具有光伏效应、化学传感、生物电传感等功能的光刻胶。他们正积极寻求产业化合作,希望该技术能尽快实现应用转化。 |
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