【ZiDongHua 之“智能自動化”收錄關(guān)鍵詞：具身智能 自動駕駛 無人系統(tǒng) 集成電路 】
　　
　一周前沿科技盤點｜跟著植物學(xué)“太極推手”，仿生具身智能植株應(yīng)運而生；點“云”撥霧見真章，動“捕”時維破迷障
 
　　
　　Science創(chuàng)刊125周年提出了的125個重要科學(xué)問題，其中之一就是“為什么生命需要手性？” 近日，復(fù)旦大學(xué)徐凡團隊聚焦旱地植物螺旋金釵木，構(gòu)建出了具有環(huán)境智適應(yīng)特性的仿生具身智能植株。
　　
　　點云目標(biāo)識別是實現(xiàn)三維環(huán)境智能感知與理解的重要技術(shù)之一，在自動駕駛、無人系統(tǒng)、空間探測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。北京理工大學(xué)許廷發(fā)、李佳男團隊針對真實復(fù)雜環(huán)境下點云目標(biāo)智能識別中的關(guān)鍵科學(xué)問題和難題，開展了原創(chuàng)方法和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，取得豐碩成果。
　　
　　基于國際科技創(chuàng)新中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺科創(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》專欄。今天，為大家?guī)淼?40期。
　　
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　　《Nature Computational Science》丨跟著植物學(xué)“太極推手”，仿生具身智能植株應(yīng)運而生
 
　　
　　LCE仿生“植物”多場自發(fā)扭轉(zhuǎn)變形
　　
　　Science創(chuàng)刊125周年提出了的125個重要科學(xué)問題，其中之一就是“為什么生命需要手性？”從失水萎縮后表面形成手性螺旋形貌的百香果，到受水面浮力影響而生長形貌各異的荷葉，近年來，復(fù)旦大學(xué)徐凡團隊聚焦軟物質(zhì)形貌力學(xué)研究，旨在揭示自然界中各種生長、萎縮、手性、曲率與褶皺等形貌力學(xué)的基本科學(xué)問題。近日，研究團隊將目光投向了一種呈現(xiàn)手性螺旋扭轉(zhuǎn)形貌的旱地植物——螺旋金釵木。
　　
　　他們首次揭示了手性螺旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在水分收集與抗風(fēng)性能中的雙效機制，構(gòu)建力學(xué)理論模型預(yù)測并指導(dǎo)3D打印活性液晶彈性體基元，構(gòu)建出了具有環(huán)境智適應(yīng)特性的仿生具身智能植株。這一智能植株無需外部能源或芯片控制，可像生命體般智能感知環(huán)境變化，自發(fā)調(diào)整形貌以優(yōu)化功能，在自適應(yīng)液滴收集和定向輸運方面具有應(yīng)用潛力，有望為干旱地區(qū)的土壤改善和智能農(nóng)業(yè)提供新的思路和解決方案。
　　
　　原文鏈接：
　　
　　https://www.nature.com/articles/s43588-025-00786-w
　　
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　　《IEEE TPAMI》丨點“云”撥霧見真章，動“捕”時維破迷障
 
　　
　　基于對抗學(xué)習(xí)的點云模式捕獲策略
　　
　　點云目標(biāo)識別是實現(xiàn)三維環(huán)境智能感知與理解的重要技術(shù)之一，在自動駕駛、無人系統(tǒng)、空間探測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，在實際場景下，受傳感器噪聲、環(huán)境干擾等因素影響，點云數(shù)據(jù)常存在擾動、缺失與形變等退化現(xiàn)象，顯著降低了傳統(tǒng)識別方法的準(zhǔn)確性與泛化能力。
　　
　　北京理工大學(xué)許廷發(fā)、李佳男團隊針對真實復(fù)雜環(huán)境下點云目標(biāo)智能識別中的關(guān)鍵科學(xué)問題和難題，開展了原創(chuàng)方法和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，取得豐碩成果。他們從點云數(shù)據(jù)增強、特征學(xué)習(xí)與時序建模三個層面開展系統(tǒng)性研究，提出了樣本自適應(yīng)在線數(shù)據(jù)擴增方法、感知對抗模式捕獲策略，以及時序關(guān)聯(lián)高效建?？蚣?，構(gòu)建了面向復(fù)雜環(huán)境的點云目標(biāo)魯棒識別一體化技術(shù)架構(gòu)，成功突破了點云數(shù)據(jù)高效擴增、精細化特征表達以及運動特征高效挖掘等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。提出的系列方法顯著提升了點云識別模型在失真條件下的魯棒性與泛化性能，并大幅提高了識別效率。
　　
　　該系列研究成果提升了復(fù)雜環(huán)境下點云感知技術(shù)的可靠性與實用性，為無人系統(tǒng)自主導(dǎo)航、空間目標(biāo)感知等領(lǐng)域的實際應(yīng)用奠定了重要的理論支撐與技術(shù)保障。
　　
　　原文鏈接：
　　
　　https://ieeexplore.ieee.org/document/10839114
　　
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　　《Nature Communications》丨借助3D仿生腦芯片，撬動腦炎發(fā)病機制“黑箱”
　　
　　皰疹性腦炎（HSE）是常見的散發(fā)病毒性腦炎，病情嚴重且預(yù)后較差。盡管抗病毒藥物（如阿昔洛韋）可以顯著降低HSE的死亡率，但仍有相當(dāng)多病人出現(xiàn)永久性神經(jīng)功能損傷，其發(fā)病機制尚未闡明，也缺少特效治療藥物。
　　
　　中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部器官芯片與生物醫(yī)學(xué)研究組秦建華研究員團隊利用器官芯片技術(shù)和多種人源細胞，建立了一種3D神經(jīng)血管單元仿生芯片模擬腦內(nèi)微環(huán)境，研究探索了單純皰疹病毒腦炎的發(fā)病機制及潛在治療靶點。
　　
　　科研人員利用器官芯片技術(shù)構(gòu)建了包含血腦屏障的神經(jīng)血管單元仿生腦芯片。利用該芯片模型，他們評價了4種與自噬通路調(diào)控相關(guān)的藥物和天然化合物，其中，自噬激活劑（雷帕霉素、Euphpepluone K、Munronin V）均可有效抑制病毒復(fù)制，減輕血腦屏障損傷，并提高細胞存活率。該研究不僅深化了對皰疹性腦炎發(fā)病機制的理解，也為尋求HSE有效干預(yù)措施提供了新的研究模型、工具和平臺。
　　
　　原文鏈接：
　　
　　https://doi.org/10.1038/s41467-025-59042-4
　　
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　　《Advanced Functional Materials》丨一套“組合拳”突破微孔材料制備“收縮”桎梏
　　
　　梯度微孔材料隔熱吸聲的可視化模擬及抗收縮機理
　　
　　當(dāng)前極端寒冷天氣頻發(fā)與可持續(xù)發(fā)展要求，亟需兼具輕質(zhì)、隔熱、可降解的多功能材料。山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王桂龍教授團隊針對熱塑性彈性體微孔材料“收縮嚴重”的制備難題，提出了梯度泡孔優(yōu)化、硬段結(jié)構(gòu)設(shè)計、分子交聯(lián)以及超臨界流體協(xié)同處理等一系列加工方法，開發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)多功能普適化熱塑性彈性體微孔材料制備工藝，解決了長期困擾行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
　　
　　團隊揭示了熱塑性聚酯彈性體凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)在超臨界二氧化碳作用下的演變規(guī)律及其對發(fā)泡行為的影響，探究了材料本征微相分離結(jié)構(gòu)對泡沫收縮行為的調(diào)控機制，實現(xiàn)了不同硬段含量熱塑性聚酯彈性體泡沫的可控制備。
　　
　　針對彈性體微孔材料泡孔結(jié)構(gòu)易收縮而難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的問題，他們提出一種分子交聯(lián)與物理發(fā)泡工藝相結(jié)合的開創(chuàng)性策略，開發(fā)出具備泡孔抗收縮、高韌性回彈和柔性隔熱的多功能綠色微孔材料，廣泛適用于建筑隔離及綠色包裝材料等多場景應(yīng)用；為了克服傳統(tǒng)熱塑性微孔材料可發(fā)性差以及熱絕緣性受限的關(guān)鍵難題，團隊提出采用結(jié)晶誘導(dǎo)形核與開孔結(jié)構(gòu)協(xié)同增強泡沫材料，制備了同時具備超低密度、高尺寸穩(wěn)定性和高熱絕緣性能的全降解微孔材料。
　　
　　原文鏈接：
　　
　　https://doi.org/10.1002/adfm.202504560
　　
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　　《Nature Communications》丨構(gòu)建異質(zhì)結(jié)，石墨烯磁阻低溫難題迎刃而解
　　
　　磁阻（MR）效應(yīng)指材料電阻隨磁場變化的現(xiàn)象，因在科學(xué)研究和實際應(yīng)用中價值重大而備受關(guān)注。為打造高性能磁阻傳感器，多種新型材料磁阻特性被深入研究，石墨烯因優(yōu)異電學(xué)性能受矚目，其二維結(jié)構(gòu)致空間電荷分布不均，呈現(xiàn)獨特線性不飽和磁阻。但純石墨烯磁阻小（<300%），雖通過納米粒子修飾、褶皺襯底等策略增強，效果仍有限。關(guān)鍵難題在于，低溫下量子效應(yīng)干擾其磁場響應(yīng)，致磁阻驟降、現(xiàn)負磁阻，低溫工作穩(wěn)定性差。
　　
　　廈門大學(xué)傅德頤副教授課題組創(chuàng)新性地引入二維范德華鐵磁體Fe3GeTe2，與石墨烯形成異質(zhì)結(jié)，利用其特殊的磁鄰近效應(yīng)，在室溫下測量獲得9T磁場下高達9400%的巨磁阻，與純石墨烯磁阻相比，增強了大約30倍，這也是目前石墨烯及其異質(zhì)結(jié)或改性體系中已報道磁阻的最高值。其研究發(fā)現(xiàn)該巨磁阻隨溫度變化表現(xiàn)出顯著的弱依賴性，即在室溫到4K的寬溫度范圍內(nèi)，磁阻的變化很小。
　　
　　研究團隊表示，該研究不僅得到了創(chuàng)紀(jì)錄的磁阻，而且解決了傳統(tǒng)石墨烯體系中磁阻隨溫度降低而急劇減小的不足，使其在高精度和寬溫域磁存儲、磁場傳感和生物醫(yī)學(xué)傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　
　　原文鏈接：
　　
　　https://www.nature.com/articles/s41467-025-58224-4
　　
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　　《Nature Communications》丨北大團隊用柔性碳基CMOS運算放大器實現(xiàn)超高增益
　　
　　超飽和的碳基CMOS晶體管。a，柔性碳基CMOS晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；b，碳基CMOS晶體管的輸出曲線示意圖，包含亞閾值區(qū)的本征負微分電阻效應(yīng)和電流超飽和現(xiàn)象
　　
　　隨著集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，硅基互補極性金屬-氧化物-半導(dǎo)體（CMOS）晶體管尺寸的持續(xù)微縮為數(shù)字電路帶來了速度提升、功耗降低和集成度提高等顯著收益，但尺寸縮減同時也對先進工藝節(jié)點下模擬電路的設(shè)計帶來挑戰(zhàn)。
　　
　　針對這一問題，北京大學(xué)電子學(xué)院胡又凡-彭練矛團隊基于碳納米管材料和碳納米管晶體管的特性進行研究，于近期首次報道了碳納米管CMOS晶體管中亞閾值區(qū)的本征負微分電阻效應(yīng)和電流超飽和現(xiàn)象。
　　
　　團隊構(gòu)建柔性碳基CMOS運算放大器，在單級結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)了35至60分貝的可調(diào)增益范圍，單級增益遠超此前同類工作，且無需復(fù)雜外圍電路即可實現(xiàn)指數(shù)可調(diào)增益，展示出碳基CMOS技術(shù)基于自身器件特點進行電路拓撲創(chuàng)新的可能性。同時，基于NDR機制的普適性，研究的相關(guān)工作也有望延伸至其他窄帶隙半導(dǎo)體、新興低維材料體系中。
　　
　　原文鏈接：
　　
　　https://www.nature.com/articles/s41467-025-58399-w