资讯汇总12期：【科技周报】新型超高稳定性催化剂寿命超过5500小时

> 资讯汇总 产业研究中心 2024.03.2812期 作者：赵子健 电话：021-38032292 邮箱：zhaozijian@gtjas.com 资格证书编号：S0880520060003 作者：徐淋 电话：021-38677826 邮箱：xulin028941@gtjas.com 资格证书编号：S0880523090005 【科技周报】新型超高稳定性催化剂寿命超过5500小时 摘要： 开放光量子行走的高效机器学习成功实现。中国科学技术大学郭光灿院士团队利用人工神经网络作为开放系统中混合量子态的有效拟设，并通过提高神经网络的训练效率，在具有内禀高维结构的开放光量子行走系统中，首次实现了高保真度混合量子态重构。这种高效的神经网络混合量子态层析方法为开放量子行走的广泛应用提供了新的可能性，并为进一步研究噪声辅助的量子计算和量子模拟奠定了基础。相关研究成果发表于《ScienceAdvances》期刊 最小资源消耗的量子态分辨实现。中国科学技术大学郭光灿院士团队在最小资源消耗的量子态分辨问 往期回顾 【双碳周报】国内试点碳市场周交易总量大幅上涨 2024.03.26 【资本市场动态】苏创投50亿元生物医药基金落地，国富氢能和迅策科技冲刺港股 2024.03.25 【科技周报】科学家利用微囊化可增殖人肝细胞类器官实现肝衰竭治疗 2024.03.24 【上海产经观察】PPI2月同比下降0.5%，国资指数两周整体上涨1.5% 2024.03.19 【双碳周报】欧美碳市场碳配额交易价格集体上涨 2024.03.18 题中首次提出了全局最优自适应策略，并发展了自适应集体测量实验技术，实验结果相比国际最好方法节省约30%资源。这项研究成果在理论上提出了适用于一切错误率要求和所有单向测量形式的全局最优自适应策略，可以拓展到更为复杂的多个、高维量子态分辨情形，极大推进了最小消耗量子态分辨问题的理论研究。实验上首次展示了自适应集体测量技术的强大信息提取能力，这种测量能力有望应用于其他量子信息任务。相关研究发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。 DNA纳米机器为血栓精准给药“探路”。南京邮电大学汪联辉研发出了一种智能DNA溶栓纳米机器。这种肉眼看不到的纳米机器可以在血管内识别血栓的生物标志物凝血酶，通过凝血酶浓度的高低，识别出凝血酶究竟是来自血栓还是普通伤口血凝块，继而针对血栓给药。目前研究团队已经在小鼠和兔子体内进行过脑血栓、肺血栓、动脉血栓、静脉血栓的溶栓实验。该方式有望提高脑中风患者接受溶栓治疗并获益的人数。相关研究成果发表于《NatureMaterials》期刊。 科研人员发现近室温制备范德华块体材料新方法。清华大学深圳国际研究生院与中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院金属研究所、深圳理工大学（筹）合作，通过将六方氮化硼剥离为二维氮化硼纳米片，再对纳米片进行加压密实化组装，实现在近室温条件下（室温至60摄氏度）“自下而上”地制备氮化硼块体材料。该方法将制备该类材料的能耗降低了至少一个数量级。该研究提出了采用二维纳米材料为构筑单元组装传统块体材料的研究思路，为范德华块体材料的高效、低能耗、高质量制备及多组分设计提供了全新方案，也为纳米材料尤其是二维材料赋能传统材料加工提供了有力的实验及科学依据。相关研究成果发表于《NatureMaterials》期刊。 新型超高稳定性催化剂寿命超过5500小时。厦门大学化学化工学院王野、傅钢和上海同步辐射光源姜政团队创制出寿命超过5500小时的超高稳定性催化剂，用于开发新一代烷烃直接脱氢技术。该科研团队另辟蹊径，提出“原位动态构建活性位”的概念，利用金属铟的亲氧性和动态迁移特点，设计了高度稳定的催化剂。新型催化剂可有效规避积碳生成，无需像商用烷烃脱氢工艺额外添加氢气以抑制积碳，也无需通过空气烧焦频繁再生，过程更简便、更绿色。相关研究成果发表于《Science》期刊。 风险提示：前沿科技发展进程在规制边界、演进路径、商业落地、外部环境等方面不及预期。 导读： 本报告汇编了2024年03月17日到2024年03月23日期间前瞻产业的重要动态，主要涉及未来信息、未来生物、新一代制造、新能源与环保领域中的前沿赛道。 1.未来信息领域 1.1.技术资讯 迄今最快AI芯片拥有4万亿个晶体管 近日，美国芯片初创企业CerebrasSystems推出了全新的5纳米级“晶圆级引擎3”（WSE-3）芯片。WSE-3芯片由90万个经AI优化的计算核心组成，集成在一块8.5×8.5英寸的硅晶圆上，类似其“前身”WSE-2。WSE-3的功耗和价格与WSE-2相当，但功率是其两倍。WSE-2包括2.6万亿个晶体管和85万个AI核心。目前用于训练AI模型的最强大芯片之一是英伟达H200图形处理单元（GPU），但该芯片只包含800亿个晶体管，仅为WSE-3晶体管数目的1/57。WSE-3芯片将为正在建设中的“秃鹰银河3号”超级计算机提供动力。该超级计算机将由64个基于WSE-3芯片的CerebrasCS-3AI系统组成，每秒浮点运算能力有望达到8百亿亿次，使其成为最强大的AI超级计算机之一。该公司称，CS-3系统具有卓越的易用性，相比GPU需要更少代码来训练大型AI模型，将用于训练比GPT-4或谷歌的“双子座”大10倍的未来AI系统。GPT-4使用了约1.76万亿个参数来训练系统，而CS-3系统可处理有24万亿个参数的AI模型。（科技日报，03/18） 开放光量子行走的高效机器学习成功实现 近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队在光量子行走领域取得重大突破。他们利用人工神经网络作为开放系统中混合量子态的有效拟设，并通过提高神经网络的训练效率，在具有内禀高维结构的开放光量子行走系统中，首次实现了高保真度混合量子态重构。研究团队构建新型干涉测量装置以显著增加测量基数目，并通过建立开放量子行走系统与受限玻尔兹曼机网络模型之间的映射，以及开发新的梯度优化算法高效训练神经网络，最终完成对具有一定规模的开放量子行走系统中混合量子态的有效表征。研究显示，仅利用相对于传统态层析方法50%的测量基数目，即可实现平均保真度高达97.5%的开放光量子行走的完整混合量子态表征。同时，采用新算法的神经网络训练迭代次数可以减少一个数量级，并且可以高效规避局域极小值的影响，使损失函数到达更低取值，从而极大提高重构保真度。这种高效的神经网络混合量子态层析方法为开放量子行走的广泛应用提供了新的可能性，并为进一步研究噪声辅助的量子计算和量子模拟奠定了基础。相关研究成果发表于《ScienceAdvances》期刊。 （科技日报，03/20） 量子计算机能更好解决组合优化问题 近日，德国柏林弗雷大学和亥姆霍兹柏林能源与材料研究中心（HZB）科学家开展的一项新研究证明，量子计算机在解决旅行推销员问题上，相较于传统方法，展现出更高的效率和更快的速度。旅行推销员问题是要寻找一条能让旅行者拜访多个城市并返回出发点的最短路径。虽然问题听起来简单，但随着城市数量的增加，以及由此导致的计算时间的激增，其变得越来越复杂。旅行推销员问题代表了一类具有巨大经济意义的优化问题，涉及铁路网、物流、资源优化等多个领域。在最新研究中，该团队使用纯分析方法来评估量子计算机如何解决旅行推销员等组合优化问题。他们发现，可使用密码学领域的秀尔算法来解决这些优化问题。这意味着，计算时间不再随着城市数量的增加而呈指数级“爆炸”，而只是以多项式的形式增加。结果显示，以这种方式获得的解在质量上比使用传统算法的近似解好得多。相关研究发表于《ScienceAdvances》期刊。（科技日报，03/20） 最小资源消耗的量子态分辨实现 近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子态分辨研究中取得重要进展。他们在最小资源消耗的量子态分辨问题中首次提出了全局最优自适应策略，并发展了自适应集体测量实验技术，实验结果相比国际最好方法节省约30%资源。该团队首先提出全局最优自适应策略，既充分利用了测量过程得到的信息，又将局域测量拓展到集体测量。并基于测量轮次平移对称性，给出了该自适应策略的快速收敛迭代算法。限制在局域测量时，平均消耗量子态拷贝数比国际当前最好方法节省16.6个拷贝。在前期发展的固定两拷贝集体测量技术基础上，团队进一步发展了自适应两拷贝集体测量技术，并通过实验实现了基于自适应量子集体测量技术的全局最优自适应量子态分辨策略。在错误率0.01%要求下，分辨二维量子混态消耗的拷贝数显著打破了局域界限，节省了3.9个拷贝。这项研究成果在理论上提出了适用于一切错误率要求和所有单向测量形式的全局最优自适应策略，可以拓展到更为复杂的多个、高维量子态分辨情形，极大推进了最小消耗量子态分辨问题的理论研究。实验上首次展示了自适应集体测量技术的强大信息提取能力，这种测量能力有望应用于其他量子信息任务。相关研究发表于《PhysicalReviewLetters》期刊。（科技日报，03/20） 2.未来生物领域 2.1.技术资讯 DNA纳米机器为血栓精准给药“探路” 近日，南京邮电大学汪联辉研发出了一种智能DNA溶栓纳米机器。这种肉眼看不到的纳米机器可以在血管内识别血栓的生物标志物凝血酶，通过凝血酶浓度的高低，识别出凝血酶究竟是来自血栓还是普通伤口血凝块，继而针对血栓给药。目前研究团队已经在小鼠和兔子体内进行过脑血栓、肺血栓、动脉血栓、静脉血栓的溶栓实验。相较于临床溶栓药物，智能DNA溶栓纳米机器在脑中风及肺栓塞的溶栓效率分别提高了3.7倍和2.1倍；完全溶栓剂量相较于组织纤溶酶原激活剂量大幅降低； 显著降低了临床溶栓药物导致的凝血异常，将脑中风的治疗窗口期从症状发生后的3小时延长到6小时，该方式有望提高脑中风患者接受溶栓治疗并获益的人数。相关研究成果发表于《NatureMaterials》期刊。（科技日报，03/18） 电化学技术可治疗糖尿病足溃烂 近日，一个国际科研团队开发出一种治疗慢性伤口的有效方法，不需要使用抗生素，而是使用一种电离气体来激活伤口敷料。新方法在解决抗生素耐药性病原体方面取得了重大进步，并有望改变糖尿病足溃烂和内伤的治疗方法。这种治疗方法是通过等离子激活水凝胶敷料（常用于伤口敷盖），使其与不同的化学氧化剂进行独特混合，从而有效消除慢性伤口的污染并帮助伤口愈合。冷等离子体电离气体的好处已在临床试验中得到了证实，它不仅可以控制感染，还可以促进伤口愈合。这要归因于氧化剂的强效化学混合物，当它混合并激活环境空气中的氧和氮分子时，会产生活性氧和氮物质（RON）。团队证明，等离子体激活带有RON的水凝胶敷料会使凝胶功能更强。除了杀死导致伤口感染的常见细菌（大肠杆菌和铜绿假单胞菌）外，还有助于触发人体的免疫系统，帮助抵抗感染。相关研究成果发表于《AdvancedFunctionalMaterials》期刊。（科技日报，03/18） 海洋药物递送系统靶向治疗肾脏疾病研究获进展 近日，中国科学院南海海洋研究所刘永宏、周雪峰团队联合南方医科大学唐斓团队，在海洋药物靶向治疗肾脏疾病研究中获进展。前期，研究团队通过化学基因组学等手段，发现过氧化还原酶1（PRDX1）是调节受损肾脏氧化应激中的关键靶标。该研究进一步揭示了S14通过与PRDX1的Cys83结合增加过氧化物酶活性，并通过增加PRDX1核转位激活Nrf2/HO-1/NQO1通路来抑制氧自由基产生，从而在急性肾损伤中发挥保护作用。基于药物先导物的药代动力学和ADME/T成药特性分析，设计一种靶向肾脏受损部位的药物递送系统是肾脏疾病精准治疗的有效策略。该研究对海洋甲壳类动物来源的壳聚糖进行丝氨酸修饰和改造，构建了一种pH敏感的靶向肾脏损伤分子的自组装结构的聚合物胶体，包裹具有疏水链的粉蝶霉素糖苷S14，“精准投递”到肾脏受损部位，并在酸性的溶酶体环境中“定点释放”。该系统通过延长S14的血浆半衰期、改善药—时曲线、增加药物肾脏分布，减缓经药物代谢酶UGTs的生物转化，改善了S14的ADME和药代动力学性质，优化了粉蝶霉素