资讯汇总37期：【科技周报】科学家揭示“脑肠轴”调控体重的秘密

资讯汇总 2024.09.2437期 【科技周报】科学家揭示“脑肠轴”调控体重的秘密 摘要: 【双碳周报】全国碳市场周交易总量继续下降 2024.09.23 【科技周报】“既强且柔”的奇异金属研制成功 2024.09.21 【双碳周报】全国碳市场周交易总量有所回落 2024.09.18 【上海产经观察】上海组建总规模100亿元的未来产业基金 2024.09.18 【科技周报】科学家验证药物球囊冠心病中长期临床效果 2024.09.14 往期回顾 中国科学院大学和中国科学院理论物理研究所提出拓扑激发磁卡效应。中国科学院大学苏刚和中国科学院理论物理研究所李伟组成的联合研究团队运用自行开发的精确高效有限温度张量网络态方法，完整地绘制出了铁磁与反铁磁情形下吉塔耶夫蜂巢晶格阻挫模型的温度-磁场相图。团队发现，铁磁系统在中间温度区间的分数液体相存在显著的磁卡效应。而在反铁磁情形下，中间磁场相为无能隙的U（1）量子自旋液体相具有自旋子费米面，展现出巨大的低温熵以及更为显著的磁卡效应，团队基于此提出了一种极低温制冷新机理。研究表明，吉塔耶夫量子磁体在实现拓扑量子计算方面和无液氦极低温固态制冷领域都具有广阔应用前景。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。 单碱基编辑器比“基因剪刀”还好用。中国农业科学院深圳农业基因组研究所动物表观基因组学创新团队利用人工智能蛋白结构预测工具和结构聚类方法挖掘和筛选出新的胞嘧啶脱氨酶，开发出了高效、无序列偏好的胞嘧啶碱基编辑工具，并利用AlphaFold2等人工智能技术筛选出高效率、适用广泛的候选胞嘧啶脱氨酶用于构建胞嘧啶碱基编辑器。上述研究有力推进了单碱基编辑器在生物医学、农业育种和基因编辑等领域的应用。相关研究成果发表于《NatureBiomedicalEngineering》期刊。 科学家揭示“脑肠轴”调控体重的秘密。上海交通大学医学院附属瑞金医院王卫庆、王计秋团队首次发现大脑可以通过“脑肠轴”神经通路，借助迷走神经运动背核的特定神经元，直接调控小肠对油脂的吸收能力。此外，研究人员筛选大量化合物后发现，葛根素可与大脑中的γ-氨基丁酸A型受体结合，抑制迷走神经运动背核的神经元活性，使小肠微绒毛变短、吸收表面积减少，进而大幅减弱肠道吸收油脂的能力。相关研究成果发表于《Nature》期刊。 受肌肉启发制备出新型木质基相变材料。东北林业大学王成毓、杨海月研究团队与南洋理工大学陈晓东团队合作，通过溶剂响应制备出一种能够适应复杂成形、刚度可切换、可生物降解的木质基复合相变材料。这种材料为可持续和高效热管理的各种应用铺平了道路，对节能建筑和冷链物流的可持续热管理至关重要。相关研究成果发表于《AdvancedMaterials》期刊。 化学所在分子诱导应力调节钙钛矿太阳能电池研究方面获进展。中国科学院化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林课题组利用具有紫外异构功能的分子作为钙钛矿的“防晒霜”，并引入钙钛矿太阳能电池活性层。进一步，团队提出了分子互变异构持续紫外防护的策略，制备出具有可持续紫外线光稳定的钙钛矿模组。团队还提出了用于提高钙钛矿太阳能电池效率和光稳定性的分子诱导应变调节和界面钝化策略，为提高钙钛矿光电转换器件的效率与稳定性提供了新策略。相关研究成果发表于《Joule》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。 产品研究中心 赵子健(分析师) 021-38032292 zhaozijian@gtjas.com 登记编号S0880520060003 目录 1.未来信息领域3 2.未来生物领域3 3.新一代制造领域7 4.新能源与环保领域8 导读： 本报告汇编了2024年09月15日到2024年09月21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。 技术资讯 1.未来信息领域 中国科学院大学和中国科学院理论物理研究所提出拓扑激发磁卡效应 近日，由中国科学院大学苏刚和中国科学院理论物理研究所李伟组成的联合研究团队运用自行开发的精确高效有限温度张量网络态方法，经过大规模计算，完整地绘制出了铁磁与反铁磁情形下吉塔耶夫（Kitaev）蜂巢晶格阻挫模型的温度—磁场相图，发现了由拓扑激发所引发的巨大磁卡效应，并提出一种无须利用液氦的极低温制冷新机理，为吉塔耶夫磁体可能的应用指明了新方向。研究发现，铁磁系统在中间温度区间的分数液体相存在显著的磁卡效应，该效应源于自旋分数化所产生的近乎自由的Z2规范磁通，可用一个顺磁物态方程描述。同时，研究团队通过热力学计算发现，在反铁磁情形下，中间磁场相为无能隙的U（1）量子自旋液体相，其具有自旋子（spinon）费米面，展现出巨大的低温熵以及更为显著的磁卡效应，通过绝热去磁能够实现极低温固态制冷。研究结果表明，该系统中的制冷机制不同于传统磁热效应中单个磁矩随外场变化而带来的磁熵变，这是一种由系统中的拓扑激发及衍生规范场等集体激发所引发的新型磁卡效应，被命名为拓扑激发磁卡效应。研究团队还对吉塔耶夫磁体的候选材料，如Co基蜂巢晶格磁体Na2Co2TeO6中如何实现拓扑激发磁卡效应进行了研究。通过探讨材料中可能存在的海森堡等非吉塔耶夫相互作用对磁卡效应的影响，研究人员发现系统的自旋分数化现象和拓扑激发稳定地存在于一定的能量/温度范围内，由拓扑激发所引起的磁卡效应具有鲁棒性。研究表明，吉塔耶夫量子磁体不仅在实现拓扑量子计算方面具有重要的科学价值，而且在无液氦极低温固态制冷领域同样有着潜在的广阔应用前景。相关研究成果发表于《NatureCommunications》期刊。（中国科学报，09/19） 类脑设备运算能效创新纪录 近日，一个由美国和印度科学家组成的国际研究团队研发出一款新型神经形态硬件平台，能效达4.1万亿次运算/秒/瓦，创下了迄今最高纪录。这一平台可显著提升人工智能（AI）驱动的计算应用程序的性能。研究团队称其研制出了迄今最准确、功能齐备的14位（万亿级）神经形态加速器。将其集成到电路板中，可以处理AI和机器学习任务，如用作人工神经网络、自动编码器，生成对抗网络等，并且这款神经形态装置可用于研究、控制和操纵构成材料的分子运动，让其与特定的电状态匹配，并按需改变其分子行为。具体而言，这款平台是一种由分子组成的分子忆阻器模拟物，分子的电性能会根据通过分子的电荷量的不同而改变，其灵感来源于人脑利用分子的自然摆动和抖动来处理和存储信息。研究人员表示，该神经形态平台还可用于跟踪设备或材料内分子的运动，让其与特定电状态实时匹配。随后，通过施加不同电压可以按需改变分子的行为，并与电气系统、计算机系统或纺织品等集成。研究团队的最终目标是用基于节能环保的材料研制出高性能神经形态设备，取代目前的某些计算设备。相关研究成果发表于《Nature》期刊。（科技日报，09/20） 可靠逻辑量子比特的规模化计算创建 近日，微软公司与量子计算公司Quantinuum组成的联合团队展示了可靠量子计算能力，即创建了12个高度可靠的逻辑量子比特，并演示了规模化计算。团队还使用逻辑量子比特结合人工智能（AI）和云端高性能计算，展示了首个端到端化学模拟，解决了实际化学难题。联合团队将名为AzureQuantum的量子比特虚拟化平台应用于Quantinuum公司的H2离子阱量子计算机，H2改进后实现了56个量子比特，由此创建的所有12个逻辑量子比特都纠缠在一种复杂的排列中，称为猫态或格林伯格—霍恩—泽林格（GHZ）态。当进行量子计算时，它们的电路错误率为0.0011，而相应物理量子比特的电路错误率为0.024。团队还实现了逻辑量子比特的规模化计算，即利用逻辑量子比特演示了多项容错计算。在8个逻辑量子比特上，团队成功进行了5轮重复纠错。此外，8个逻辑量子比特在纠错过程中还进行了容错计算，成功展示了逻辑纠错运算与多轮量子纠错的结合。8个逻辑量子比特的电路错误率为0.002，而相应物理量子比特的电路错误率为0.023。这是计算与纠错良性结合的首次演示，表明这些逻辑量子比特已能可靠地执行越来越深入的量子计算。为了进一步展示量子计算在化学应用中的实用性，团队使用端到端混合模拟创造了一个混合式工作流，解决了一项化学中的实际问题，即如何准确估算重要催化中间体活性空间的基态能量，这也是高性能计算、AI和量子计算首次协同应用于解决科学问题。这些成果表明量子计算研究进入了新阶段，可用于加速科学发现。（科技日报，09/20） 2.未来生物领域 技术资讯 学者开发出基因结构注释“抛光”工具 近日，华南农业大学园艺学院夏瑞团队开发了一种基于基因共线性进行物种基因组基因结构注释矫正的工具—SynGAP （Synteny-basedGenestructureAnnotationPolisher）。基于共线性基因的缺失可能是源于错误注释或缺失的基因模型，夏瑞团队通过两物种的共线性分析，检测出共线性区块中共线性对的空缺位置，随后进行双向的同源比对以实现对间隔内潜在注释错漏的初步鉴定与矫正，再通过去冗余、可靠性指标计算筛选、参考注释质量分级等步骤对初步矫正结果进行质控，最终获得 两物种的高质量矫正注释，并且实现对间隔的填补。研究团队指出，通过多个植物、动物物种组合的测试与统计，明确SynGAP可以对被测试基因组基因结构注释进行优化，即增加优质新基因注释以及共线性基因对，同时提高了BUSCO完整度。除了基因结构注释矫正功能模块外，SynGAP还包含了一套物种间比较转录组分析流程。通过该流程可实现近缘物种间的准确基因配对，并结合转录组数据完成跨物种时序性转录组分析，高效地筛选鉴定候选关键差异表达基因。其中，设计了EVI这一基因差异表达指标，可同时体现物种间对应基因的表达水平差异、表达量倍数差异以及表达模式变化差异。基因对的EVI值越高，两个同源基因的差异表达就越显著。经测试，EVI可以作为鉴定控制特定性状或发育过程（如花色素苷合成、辣椒素合成、内果皮木质化和大脑体积增大）的候选关键基因的有效指标。研究团队表示，SynGAP基于近缘物种基因共线性鉴定并矫正原始基因结构注释中的潜在错漏，实现了基因结构注释的优化，并为更精准的比较基因组和比较转录数据分析提供了新策略。相关研究成果发表于《GenomeBiology》期刊。（中国科学报，09/16） 新型“肌肉”驱动机器腿能走会跳 近日，瑞士苏黎世联邦理工学院和德国马克斯普朗克智能系统研究所共同开发出一种“人造肌肉”驱动机器腿，其不仅比传统机器腿更节能，还可完成高跳、快速移动、检测和应对障碍物等任务而无需复杂的传感器。团队将一种电液压致动器连接到骨骼上成为“人造肌肉”。致动器是充满油的塑料袋，类似于用来制作冰块的塑料袋，每个塑料袋两侧涂有多条导电材料制成的黑色电极，随着电压增加，电极会越来越靠近直至将袋中的油推向一侧，使袋子整体变短。将成对的致动器连接到骨骼上，就可产生与生物相同的成对肌肉运动，即当一块肌肉缩短时，另一块肌肉会伸长。团队使用与高压放大器通信的计算机代码来控制致动器的收缩与伸展。团队将新机器腿的能源效率与传统机器腿进行了比较。通过红外图像观察到，传统机器腿在保持弯曲姿势的情况下会消耗更多能量，而新款电液压致动机器腿的温度却保持不变。同时，与需要传感器不断“告知”机器人腿运动角度的机制不同，“人造肌肉”通过与环境的相互作用就能调整出合适角度，每次落地后机器人腿部关节都会根据表面的硬度自适应地移动到合适角度，并且其仅由两个输入信号驱动，一个用于弯曲关节，另一个用于伸展关节。相关研究成果发表于 《NatureCommunications》期刊。（科技日报，09/18） 验血可测渐冻症准确率96% 近日，美国怀俄明州脑化学实验室的SandraBanack团队通过分析肌萎缩侧索硬化症（ALS，又称渐冻症）患者和非ALS患者的血液样本，将8个遗传标记与ALS联系了起来。研究小组进一步分析了来自美国ALS生物库的119名ALS患者，以及150名非ALS患者的血