一周前沿科技盤點〔76〕丨機器人也能望梅止渴？他們首次提出“機器聯覺”；讓光速減慢1萬多倍，這塊芯片什么來頭？
生活中，總有一些人可以“聽”到色彩，“看”到味道，或“嗅”出形狀，這就是聯覺。近期，受人類聯覺啟發，北大電子學院首次系統化地建立并論述了通信和多模態感知智能融合的統一框架——機器聯覺。光速是宇宙中最快的速度，為了減慢它，科學家傷透了腦筋。近日，中國科學院課題組找到了一種在光子芯片上減慢光速的新方法。
基于國際科技創新中心網絡服務平臺科創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，為大家帶來第七十六期。
1?《IEEE Communications Surveys & Tutorials》丨機器人也能望梅止渴？他們首次提出 “機器聯覺”?
針對SoM的三種工作模式開展的最新研究結果及設計思路
望梅止渴、“夏天是定音鼓，秋天是大提琴”……生活中，總有一些人可以“聽”到色彩，“看”到味道，或“嗅”出形狀，這就是聯覺。近期，受人類聯覺啟發，北京大學電子學院程翔團隊首次系統化地建立并論述了通信和多模態感知智能融合的統一框架——機器聯覺（SoM）。作為助力實現“萬物智聯”的核心技術之一，通信與感知融合技術是6G無線通信的一項關鍵技術。然而，現階段主流的通信感知融合技術局限于通信與單一射頻感知的融合（射頻通感一體化），且局限于靜態、低速場景，無法支撐6G典型應用場景的需求。為滿足通信與感知系統極高的性能要求，需要挖掘通信與多模態感知之間存在的潛在關聯，發揮“通”與“感”相互輔助的能力，促進通信與多模態感知的智能融合。研究團隊首次對當下通信與多模態智能融合領域的相關研究工作進行了梳理綜述，針對三種工作模式開展的最新的研究結果及設計思路，展現了SoM在優化通信和感知性能上的巨大潛力。基于SoM-喚起模式，首次探索了復雜高速移動場景下多模態感知數據與信道全尺度衰落特性的復雜非線性聯覺機理；基于SoM-增強模式，提出以模型增強數據驅動的方式從多模態感知信息中挖掘不同隱式射頻空間特征，設計了一系列高效通信系統傳輸方案；基于SoM-合作模式，創新性地開展了基于任務語義的機器聯覺協同感知工作，進行通信傳輸與環境感知網絡聯合設計，以優化非理想通信下協同感知性能。原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10330577
2?《Nano Letters》丨讓光速減慢1萬多倍，這塊芯片什么來頭？
光速是宇宙中最快的速度，也是所有物質和信息傳播的速度上限，真空中的光速約為30萬公里/秒。光速不能被超越，但能被減慢。讓光速減慢的好處顯而易見——更好地操控光子，進而提升對光信息的獲取、傳輸、處理與緩存能力以及光傳感、光通信、光路由、光調制和光存儲等相關應用和器件的性能。近日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所李光元課題組找到了在光子芯片上減慢光速的新方法。他們提出了一種基于晶格共振與晶格共振發生耦合誘導產生的新型類電磁誘導透明（EIT）現象，極大地抑制了其損耗，從而在100納米高度的硅納米柱陣列上實現了慢光效應（光速減慢了1萬多倍）。同時，團隊在實驗上測得高達2750的超高品質因子，數倍于現有紀錄（483）。他們還進一步發現一種具有連續域束縛態（BIC）特性的集體型類EIT現象，其品質因子和慢光指數在理論上均按照反二次函數發散到無窮大。這項研究有望大幅提高慢光光子芯片器件的性能，并在光傳感、光通信、光計算和光緩存等領域獲得廣泛的應用，也將為慢光技術研究提供新思路。原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04174
3?《Nature Machine Intelligence》丨以通用方法求解隨機反應的化學主方程？神經網絡做到了
跟蹤隨機反應網絡隨時間變化的聯合概率分布
隨機反應網絡是物理學、化學、生物學和生態學中隨機過程的標準模型。代表性的例子包括生滅過程、自發不對稱合成模型和基因調控網絡等。隨機反應網絡通常通過化學主方程進行建模，它描述了物種分子數的聯合概率分布隨時間的演化。然而，系統可能狀態數隨著物種的種類數呈指數增長，因此，獲得物種分子數隨時間演化的聯合概率分布是一個難題。
近日，中國科學院理論物理研究所彭桓武青年訪問科學家、北京師范大學復雜系統國際科學中心的湯迎副研究員和學生翁佳鈺與中國科學院理論物理研究所的張潘研究員合作，提出使用變分自回歸網絡來求解化學主方程的機器學習方法，他們使用變分自回歸神經網絡（VAN）來研究隨機反應網絡中物種分子數的聯合概率分布，刻畫聯合分布演化并求解化學主方程。
研究團隊還把該方法應用于物理學和生物學中的代表性示例，如基因切換開關、細胞內信號級聯反應、早期生命自我復制以及具有時變速率的流行病模型等，結果證明該方法是一種基于現代機器學習研究隨機反應網絡的通用方法。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s42256-023-00632-6
4?十余年磨一劍，全球規模最大乙醇生產裝置試生產啟動
近日，目前全球規模最大的乙醇生產裝置——60萬噸/年乙醇生產裝置在安徽淮北啟動試生產，產出合格無水乙醇。該項目將助力保障糧食安全和能源安全。中國科學院大連化學物理研究所劉中民院士團隊聯合延長石油集團公司為該項目提供了“以合成氣為原料經二甲醚羰基化和乙酸甲酯加氫合成無水乙醇”（工藝名稱“DMTE”）關鍵核心技術支撐。截至目前，DMTE技術已簽訂13套工業裝置（其中出口2套）技術實施許可合同。
乙醇是世界公認的優良汽油添加劑，也是重要的基礎化學品，可以部分替代乙烯用作化工原料，也可以便捷地轉化為乙烯。我國乙醇市場需求大，2022年中國以陳糧發酵路線生產的燃料乙醇約270萬噸，缺口達1000萬噸。
劉中民團隊在該領域持續攻克難題并進行技術迭代。他們于2010年提出DMTE這一環境友好型技術新路線后，就通過研制非貴金屬催化劑開發DMTE工藝技術，實現了煤、天然氣或鋼廠煤氣大規模制取乙醇。2017年，完成了全球首個10萬噸/甲醇經二甲醚羰基化制乙醇工業示范項目。此后，該團隊升級催化劑并優化反應工藝，進一步提高了技術指標，為大規模工業化奠定了基礎。此次項目的啟動，驗證了DMTE技術的先進性、可靠性，推動了DMTE技術大規模應用，特別是以鋼廠煤氣為原料生產乙醇，促進了鋼鐵、能源、環境等行業的低碳化融合發展。
原文鏈接：
http://www.news.cn/photo/20231228/dd615f07a19643a5af332e2f6ad25b25/c.html
5?《Nature Photonics》丨如何測出1000億個正常原子中的一個缺陷原子？像定位衛星一樣定位量子就行
實驗體系示意圖
中國科學技術大學中國科學院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、王亞等人在量子精密測量領域取得重要進展，他們提出了一種新的量子傳感范式，即利用多個量子傳感器之間的信號關聯，提升對復雜對象的解析能力和重構精度。研究團隊基于自主發展的氮-空位色心制備技術，可控制備出相距約200納米的三個氮-空位色心作為量子傳感系統，通過對隨機電場探測展示了這種新的量子傳感范式。此外，研究團隊使用類似于衛星定位的量子定位技術，成功對微米范圍內16個點缺陷進行了定位，定位精度最高達到1.7納米。基于這種關聯分辨和精確定位的能力，研究團隊還實現了對每個點缺陷電荷動力學的原位實時探測，為研究體材料內部點缺陷的性質提供了新的方法。
這一成果展示了基于量子技術的超高靈敏度缺陷探測，可對0.01ppb級別的缺陷濃度（一千億個正常原子中出現一個缺陷）進行探測，比目前最靈敏方法的探測極限提升兩個量級以上，有望為當前十納米以下芯片中的缺陷檢測提供一種強有力的技術手段。（專欄作者?李瀟瀟）
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41566-023-01352-4
關于“科創熱榜-前沿科技”
國際科技創新中心網絡服務平臺（www.ncsti.gov.cn），基于中科院、工程院、醫科院、農科院、985高校及新型研發機構等近200家科研院所、單位發布的研究成果，多源動態提取并按領域維度、期刊級別、創新載體、學者信息、時間梯度等多維度權重，經人工智能計算分析，形成推薦榜單，每日更新。
本文鏈接：http://knowith.com/news-7-167.html一周前沿科技盤點〔76〕丨機器人也能望梅止渴？他們首次提出“機器聯覺”；讓光速減慢1萬多倍，這塊芯片什么來頭？
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