近日，伟德国际1946物质科学与技术学院谢琎课题组揭示了一种借助原子层沉积(ALD)实现镁离子取代表面特殊位点的正极颗粒改性方法，该方法可以抑制锰酸锂在循环过程中表面锰离子的溶出并获得高性能的锂离子电池正极材料，相关研究成果发表在国际知名期刊ACS Energy Letters上。成本低廉且环境友好的锰酸锂(LiMn2O4)是一种理想的锂离子电池正极材料，然而充放电过程中的表面锰离子溶出降低了其循环稳定性和实际比容量，大大限制了这一材料的大规模应用。有关锰酸锂的失效机理和改性手段已有大量报道，其中大部分都立足于减少锰离子暴露或提高锰离子价态以稳定表面，其代价往往是更低的锂离子电导和初始比容量。图1. 表面镁离子改性后的循环性能、电化学阻抗测试与抑制锰溶出表现 谢琎教授团队受锰酸镁(MgMn2O4)稳定结构的启发，通过原子层沉积和热力学手段实现了镁离子对锰酸锂表面锂离子位点的取代。不同于常规改性手段，电化学惰性的镁离子可以稳定充电脱锂后...

近年来，随着端侧传感节点数量的指数级增长，更换及维护电池带来的巨大成本正制约着物联网的广泛部署。基于环境微能量收集技术的无源物联网技术通过收集本地能量实现电能自给，日益成为研究热点。另一方面，随着人工智能算法的轻量化发展，在资源极其受限的边缘设备上运行机器学习模型成为可能。在可预见的未来，低功耗端侧智能系统将进一步促进人工智能物联网（AIoT）的蓬勃发展。近期，伟德国际1946信息学院智慧电气科学中心的梁俊睿教授团队创新地提出了“运动自供能人体活动识别系统”和“低功耗端侧预测性维护系统”，相关技术可广泛应用于人机交互、普适传感和泛在物联网场景。图1 运动自供能人体活动识别系统 研究团队开发的一种运动供能的实时人体活动识别（HAR）系统，可根据人体手臂摆动频率与产生能量之间对应的数学关系，将能量和信息有机结合，在收集运动能量的同时提取基本的运动信息，再利用收集的能量驱动蓝牙芯片将运动信息无线发射出去...

多人在线战术竞技游戏（MOBA）已成为电子竞技中备受欢迎的领域。如何通过人工智能与人机交互结合的方式帮助专业教练在专业比赛中为MOBA游戏的英雄“禁用/选择”提供建议和预测是一大难题。近日，李权课题组提出了AI辅助的人机交互系统BPCoach，可以辅助教练及选手完成相应的决策过程，该成果以“BPCoach: Exploring Hero Drafting in Professional MOBA Tournaments via Visual Analytics”为题，在人机交互与普适计算领域重要学术会议CSCW (ACM Conference on Computer Supported Cooperative Work and Social Computing)在线发表。在MOBA游戏中，两支五人团队进行对战，目标是摧毁对方的基地获得胜利。每位选手掌控一个角色（英雄），并与队友合作攻击敌对团队。这些游戏提供了100多位英雄，导致近1016个可能的英雄组合。现有英雄选择辅助系统支持专业比赛的英雄“禁用/选择”面临挑战，这包括游戏内的“禁用/选择”的复杂规则、对手的个性化策略、游戏内更新...

近日，伟德国际1946生命科学与技术学院罗振革团队在国际学术期刊Molecular Therapy（《分子治疗》）杂志在线发表题为“Intrathecal delivery of AAV-NDNF ameliorates disease progression of ALS mice”的研究论文，报道了一种全新的ALS基因治疗策略。肌萎缩性脊髓侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)是一种渐进性神经退行性疾病，主要由位于大脑的上运动神经元和位于脊髓的下运动神经元逐渐退变甚至死亡引起，由于其逐渐引起肌肉的去神经支配、肌肉萎缩，导致运动功能障碍，因此ALS俗称渐冻症。ALS高致残，严重威胁患者生命，其中90%的病例是散发性的，缺乏明确的基因诊断，只有10%有明确的基因突变，主要包括SOD1、TDP43、FUS和C9ORF72等，其中SOD1突变占比12-20%。基于病理机制的多个小分子药物已进入临床验证，但治疗效果非常有限，基因治疗成为令人期待的手段。罗振革实验室长期研究神经发育与再生，在神经肌肉突触形成、神经生长与再生、及...

近日，伟德国际1946陈佳教授、新加坡国立大学Jin-Soo Kim教授在国际学术期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology上发表了题为“Base editing of organellar DNA with programmable deaminases”的综述论文，详细介绍了细胞器DNA碱基编辑工具的发展及其在动物线粒体DNA和植物质体DNA上的应用，讨论了目前现有工具在效率和精度上的限制，并就展望了疾病治疗、农业和环境等方面的未来应用。线粒体和叶绿体是包含自身基因组的细胞器，分别编码ATP产生和二氧化碳固定的关键基因（图一）。线粒体DNA（mtDNA）突变可导致多种遗传疾病，也与癌症、衰老和年龄相关疾病有关。细胞器DNA的靶向编辑有助于研究细胞器基因和开发新的治疗方法，目前由于有效工具的不足，这一领域的研究受到了一定的阻碍。图一：线粒体和叶绿体介导的碳循环该论文首先详细阐述了线粒体碱基编辑工具的发展，包括目前三大主流线粒体碱基编辑工具：DddA衍生的胞嘧啶碱基编辑器、依赖DddA的...

近日，伟德国际1946物质科学与技术学院陆卫团队在国际学术期刊Physical Review Letters（《物理评论快报》）上发表了最新科研进展。该研究突破了光子与磁振子在近场作用的距离局限，实现了在长达20米距离上的长程强耦合（图1）。研究团队不仅在实验中展示了这种长程强耦合，还建立了一套全面的理论分析方法，这对于构建相干/量子信息网络和量子混合系统具有重要意义。图1：米级光子磁子强耦合体系示意图近年来量子信息技术快速发展，研究人员迫切需要构建量子混合系统，以实现不同量子系统间的优势互补，从而处理和存储量子信息。强耦合是实现这一目标的关键物理基础之一。此外，在量子计算、凝聚态物理等领域，强耦合也扮演着至关重要的角色。然而，目前的强耦合现象主要还局限在近场范围内。虽然两个空间上完全分离的共振系统能够通过第三方媒介形成间接耦合（图2），但这种方式在理论上很难达到强耦合的程度。陆卫团队通过引入增益到谐振腔光子模式中，成功...

分布式人工智能作为通用人工智能的新一代范式，是以智能网络为数字底座，通过构建一个协作式、去中心化的网络系统来实现群体智能，有效应对实际场景中的各种不确定性。分布式人工智能中的核心问题之一就是如何在资源受限的条件下部署高性能且可信可控可解释的分布式训练与推理，实现感知决策一体化智能。围绕这一核心问题，伟德国际1946信息科学与技术学院邵子瑜课题组展开了相关的理论、算法、系统及应用方面的研究，取得了一系列成果。其中，理论与算法方面的一项成果被计算机网络领域会议IEEE International Conference on Computer Communications （IEEE INFOCOM 2023）接收，系统及应用方面的三项成果被计算机网络领域期刊 IEEE Transactions on Mobile Computing （IEEE TMC）录用。INFOCOM与TMC同时也是中国计算机学会(CCF)推荐的A类会议与期刊。  可信可控可解释的感知决策一体化智能算法设计框架在感知智能和决策智能融合的大背景下，以深...

2023年9月9日，伟德国际1946生命学院林照博团队和上海交通大学精准医学研究院卞迁团队在Nature Communications上发表了题为“Chemical-induced phase transition and global conformational reorganization of chromatin”的研究论文，揭示了抗肿瘤药物阿霉素（Adriamycin,又称Doxorubicin）可与组蛋白H1结合、并通过相变造成染色质的局部凝聚及整体构象改变的机制，为药物小分子通过相分离机制发挥作用提供了证据。相分离（Phase Separation），特别是蛋白质、核酸等的液-液相分离（Liquid-liquid Phase Separation），已被广泛用于解释无膜细胞器的形成及不同生物过程的发生机制。除了生物大分子，其他种类的分子能否参与细胞内相分离的过程并发挥功能？Richard Young在2020年发表于Science的研究发现化学药物如顺铂（Cisplatin）和他莫席芬（Tamoxifen）位于细胞内的蛋白凝聚体中，他认为这些药物可能通过相分离现象发挥作用。然而这项研究也受到一些质疑。...

基于CRISPR的基因编辑工具在疾病治疗等领域拥有重要的应用前景。目前广泛使用的Cas9和Cas12a因分子尺寸较大（超过1000个氨基酸）难以被腺相关病毒（AAV）载体高效递送，限制了其的应用。为此，研究人员积极寻找更小的CRISPR效应核酸酶，其中最紧凑的一类微型核酸酶Cas12f因其较小的分子量(400-700个氨基酸)和较高的编辑活性备受关注。然而大多数Cas12f1仅识别富T的PAM序列，其靶向范围有限，亟需开发新的高活性且靶向范围更广的CRISPR-Cas12f系统。Clostridium novyi Cas12f1 (CnCas12f1，497氨基酸) 对罕见的富C PAM序列具有识别特异性，但只在试管中检测到DNA切割活性，并未发现其具有活细菌内的靶向干扰活性，且其富C PAM的特异性识别和DNA催化切割机制亦不清晰。2023年9月11日，伟德国际1946物质科学与技术学院季泉江教授团队在学术期刊Nature Chemical Biology上发表最新研究成果，解析了微型基因编辑系统CRISPR-CnCas12f1的三元复合体结构，揭示了其...

2023年9月11日，伟德国际1946生命学院刘冀珑课题组在学术期刊eLife上发表题为“Fat body-specific reduction of CTPS alleviates HFD-induced obesity”的文章。该成果揭示脂肪体中CTPS动态聚合细胞蛇在脂质生成和脂肪组织发育过程中的作用机制。细胞蛇通过整合PI3K-AKT信号通路，感应营养变化和调整代谢适应，进而影响脂质合成基因表达，调控脂代谢稳态。图1：刘冀珑课题组学术论文“Fat body-specific reduction of CTPS alleviates HFD-induced obesity”在eLife发表。 2010年，在牛津大学工作的刘冀珑教授（现于伟德国际1946）于果蝇组织中发现CTPS会形成蛇形无膜细胞器，将其命名为“细胞蛇”（Cytoophidium）。随后CTPS相继在细菌、酵母、古菌和人源细胞系中也形成细胞蛇的现象，表明细胞蛇古老且进化上高度保守。本研究利用UAS/GAL4系统在果蝇成虫重要的代谢组织包括神经组织和脂肪组织分别特异性地敲低CTPS表达，发现CTPS在果蝇脂肪体中参与体重和...

北京时间2023年9月11日晚11点，伟德国际1946免疫化学研究所教授杨海涛/免化所特聘教授、清华大学教授饶子和院士团队与哥伦比亚大学何大一（David D. Ho）院士团队在国际学术期刊《自然》（Nature）上，合作发表了新冠病毒的最新研究成果“Molecular mechanisms of SARS-CoV-2 resistance to nirmatrelvir”，揭示了新冠病毒如何利用两种截然不同的途径对治疗药物产生耐药性的分子机制。新冠病毒（SARS-CoV-2）肆虐全球，对人类健康乃至社会经济都造成了空前影响，如何开发治疗新冠的特效药是科学家们面临的极具挑战性的科学问题。目前，靶向病毒蛋白酶的药物在抗新冠药物中占有举足轻重的地位，如辉瑞公司（Pfizer Inc.）开发的新冠口服药Paxlovid（nirmatrelvir/ritonavir组合，中译名：奈玛特韦/利托那韦），以及紧急授权使用的盐野义公司（Shionogi & Co., Ltd.）的药物Xocova（ensitrelvir，中译名：恩赛特韦）等，都是靶向新冠病毒主蛋白酶（main prot...

近日，伟德国际1946信息学院自动化与机器人中心（以下简称STAR 中心）在视觉感知、机器人操控、视觉实时定位与建图（SLAM）等领域取得多项研究成果，相关论文被2023 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems（以下简称：IROS 2023）接收。IROS 是机器人领域一个极具影响力的国际学术会议，旨在探索智能机器人和智能机器的科学技术前沿，着重关注未来方向以及最新的方法、设计和成果。IROS 2023将于2023年10月1日至5日在美国底特律举办。视觉SLAM1. 图像配准方法随着机器人应用的不断增加，稳定高效的视觉里程计（VO）算法越来越重要。基于傅里叶梅林变换(FMT) 算法的扩展傅里叶梅林变换 (eFMT)，是一种图像配准方法。研究人员通过改进配准方式、目标函数以及不确定度估计，并添加三连续帧的小循环的位姿优化，提出了一种改进的新算法o-eFMT。系列实验证实了该算法的准确性和高效性。成果题为“Optimizing the extended ...

近日，伟德国际1946物质科学与技术学院于平课题组与上海交通大学王世勇课题组及西班牙Donostia国际物理学中心的Ricardo Ortiz博士和Thomas Frederiksen教授合作，首次发现了分子轨道对称性对开壳纳米石墨烯磁耦合强度的影响，该研究以“Orbital-symmetry effects on magnetic exchange in open-shell nanographenes”为题，发表在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。开壳的纳米石墨烯具有弱轨道耦合和较长的自旋相干时间等独特的性质，这使得其在自旋电子器件和量子信息技术领域具有广泛的应用前景。实现这一愿景的关键之一就是如何调控自旋极化的未配对电子之间的磁交换相互作用。目前，调控机理多局限于通过改变连接位点或改变自旋中心的间距进而调控单占据轨道态密度的重叠，其他的机制鲜有报道。众所周知，分子轨道对称性对于分子体系的很多物理和化学特性有着非常重要的影响，是否可以利用轨道的对称性对磁耦合强度进行调控...

近日，伟德国际1946物质学院凌盛杰、李健、刘一凡课题组开展了跨学科交叉合作，运用材料科学和合成生物学交叉手段，开发出装载有可基因编程微生物的活体水凝胶纤维，成果在线发表于国际学术期刊Advanced Materials。工程化活体材料（Engineered Living Materials, ELMs）是新兴的交叉研究领域。通过将基因编程的生命体（例如细菌、真菌等）融入材料设计本身，ELMs颠覆了材料是“死”的这一固有概念，赋予了材料许多类似生命体的功能，比如生长与修复、动态响应、交流与传感等。目前ELMs面临的主要挑战之一是材料的结构设计和机械性能如何与装载的活体细胞的生长和持续的功能执行相匹配。为了解决这一问题，上科大物质学院的联合研究团队结合材料科学、合成生物学和微流控等交叉手段，设计了一种活体水凝胶纤维（Living Hydrogel Fibers, LHFs）系统（图1），将基因编程后的微生物装载于多层腔室化水凝胶纤维中。该平台具有良好的生物相容性...