人类毛发成功移植至老鼠身上；可以翻筋斗的虚拟人 | 科研日报

编辑：刘芳、任志锦、金婴
编审：李雪薇
排版：白若冰

导读：dNovo 公司的创始人 Ernesto Lujan 告诉《麻省理工学院技术评论》，他的公司已经成功地将人类头发干细胞移植到老鼠身上。苏黎世理工大学的研究人员用新算法创建了栩栩余生的虚拟人。

• 国际头条

在老鼠身上种植人类毛发，以便移植到秃头上

（来源：technologyreview.com）

dNovo 公司的创始人 Ernesto Lujan 告诉《麻省理工学院技术评论》，他的公司已经成功地将人类头发干细胞移植到老鼠身上。不过这项技术在商业化之前还需要进行更多的研究。

原文链接：
https://www.technologyreview.com/2022/01/18/1043751/bald-lab-grown-hair-cells/

从香蕉皮中提取氢气

洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家们利用光热分解的新方法可以产生氢气和生物炭。香蕉皮、玉米棒、橘子皮、咖啡豆和椰壳 都可以用做原料。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2022-01-hydrogen-banana.html
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/SC/D1SC06322G

自供电柔性温度计

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（SEA）的研究人员开发出一种自供电柔性温度计，可以集成到柔性电子产品和软机器人中。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2022-01-self-powered-stretchable-thermometer-soft-robots.html
https://www.pnas.org/content/119/4/e2117962119

触觉传感袖和智能护目镜使盲人用手臂“看”到世界

慕尼黑工业大学数字技术与管理中心的研究人员已经开发出由触觉传感袖和护目镜组成的传感系统，可以让盲人用手臂上的皮肤感知到周围的世界。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2022-01-haptic-feedback-sleeve-goggles-people.html
https://arxiv.org/abs/2201.04453

栩栩如生的 Avartar

（来源：techxplore.com）

苏黎世理工大学的研究人员用新算法创建了栩栩余生的虚拟人。算法通过测量人体内外的无数点来处理扫描，将人体的轮廓定义为数学函数，然后在函数上构建人的模板形状。它甚至可以翻筋斗。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2022-01-closer-lifelike-avatars.html
https://openaccess.thecvf.com/content/ICCV2021/html/Chen_SNARF_Differentiable_Forward_Skinning_for_Animating_Non-Rigid_Neural_Implicit_Shapes_ICCV_2021_paper.html

阿联酋全面禁止无人机

上周，多架无人机被用于袭击阿联酋首都阿布扎比的一个石油设施和机场，因此阿联酋宣布全面禁止在该国境内任何地方飞行无人机。

原文链接：
https://futurism.com/the-byte/uae-bans-drones-attacks

用新算法来计算物体的最佳形状

密歇根大学和东北大学的研究人员开发的最新算法可以最大限度地提高结构性能和效率。与传统方法相比，新算法将获得最佳解所需的计算时间减少了大约 100 到 10 万倍。

原文链接：
https://techxplore.com/news/2022-01-team-algorithm.html
https://www.nature.com/articles/s41467-021-27713-7

一枚被遗弃的 SpaceX 火箭即将撞上月球

2015 年 2 月，SpaceX 的猎鹰 9 号航天器的第二级被困在了地球和月球之间。今年 3 月 4 日，这枚火箭将以每秒 1.6 英里的速度装上月球，给科学家一个难得的机会来研究月球上的新陨石坑。

原文链接：
https://futurism.com/the-byte/spacex-crash-moon

用人工智能识别心脏病并发症风险

犹他大学和加州大学（U Of Health）的科学们在删除患者姓名等身份信息后，对 160 多万份电子健康记录（EHR）进行了分类。然后他们使用一种名为概率图形网络（PGM）的人工智能算法来推测心脏疾病健康风险。

原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220124115058.htm
https://journals.plos.org/digitalhealth/article?id=10.1371/journal.pdig.0000004

麻省总医院：新的 DNA 修复机制可以帮助发现癌症等疑难疾病的潜在治疗靶点

图 | Raul Mostoslavsky 博士·麻省总医院癌症中心科学联合主任·哈佛医学院 Laurel Schwartz 肿瘤学教授

错误的 DNA 损伤修复可导致许多类型的癌症、神经退行性疾病以及其他严重的疾病；麻省总医院的研究人员开发了一套高通量显微镜和机器学习系统，可以识别和分类 DNA 修复因子；研究人员已经确定了九个以前未知的参与细胞 DNA 修复过程的因素。

原文链接:
www.massgeneral.org/news/press-release/Newly-discovered-dna-repair-mechanisms-point-to-potential-therapy-targets

• 国内头条

中科院：营养与健康所等基于机器学习建立人类遗传重组图谱

总体上看，少数已知的遗传重组热点在 UK10K 遗传图谱中依然存在，但在 UK10K 遗传图谱中，遗传重组率估值波动较为平缓，遗传重组异质性较低。为了剖析样本大小对估值的影响，研究从 UK10K 数据中随机选取 2,000、400 和 200 个基因组测序数据，分析结果显示随着样本量的降低，遗传重组率的估值波动加大。上述结论不依赖分析时所用的群体历史模型，研究人员在使用群体数量恒定模型中也观察到同样的现象。该研究提供了精确的人类遗传重组图谱，并发现遗传重组在基因组上的分布或比预期的更均匀。

理论群体遗传学领域拥有完善的数学基础，与机器学习中的黑盒子概念相反。2008 年初，研究人员预见有监督的机器学习对群体遗传学的促进作用，因而在 2011 年与合作者首次将有监督的机器学习引入了群体遗传学（Genetics），并在 2013 年（Genetics）、2016 年（G3）持续发展这一新范式。在某些方面，虽然有监督的机器学习比极大似然法、贝叶斯等方法更好，但是这一新范式能否为进化生物学领域带来新发现，依然未知。结果表明，新范式带来了新发现，也回应了领域中某些质疑意见。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202201/t20220125_4823480.shtml

中科院：沈阳自动化所高分辨率 SAR 图像目标检测研究获进展

SAR 图像近岸目标检测是 SAR 图像处理的难点。近岸目标往往淹没在陆地、码头、树木以及建筑物等复杂背景杂波中，这对于目标的检测提出了挑战，进而影响其检测的准确率。传统的目标检测方法及基于深度学习的目标检测方法对于以单一背景为特点的远海目标检测具有较好效果，而对于近岸、复杂背景下的目标检测效果却差强人意。

沈阳自动化所光电信息技术研究室提出一种基于脑认知机制的快速显著性增强算法。该算法模拟大脑视觉通路处理机制，将复杂的背景信息进行过滤，转化成单一背景，进而突出目标。在公开数据集 AIR-SARShip-1.0 上与基于经典深度学习算法的对比实验结果表明，对近岸目标检测的准确率得到显著提升。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202201/t20220125_4823404.shtml

中科院：固态纳米孔中 DNA 的传输行为和机制研究取得系列进展

最近，在单核苷酸（DNA 结构单元）与纳米孔相互作用行为与机制研究方面，中国科学院重庆绿色智能技术研究院团队和中科院院士、北京大学教授张锦团队合作，利用单根超长碳纳米管，制备了碳纳米管检测芯片，识别出四种单核苷酸的特征电流信号，并揭示了碳纳米管管径与单核苷酸在其中传输行为的关系（Nano Letters）。此外，研究人员还通过聚焦离子束直写技术，在单层石墨烯薄膜上成功实现亚 2 nm纳米孔的高精度制造，并结合室温离子液体，研究了单核苷酸与单层碳原子的相互作用关系，首次实现石墨烯纳米孔对单核苷酸类型的精准识别（Sensors and Actuators B: Chemical）。

在长链 DNA 与纳米孔相互作用行为与机制研究方面，重庆研究院科研人眼和中国科学院金属研究所研究员刘畅团队合作，提出并构建了新型纳米晶石墨纳米孔，研究了 DNA 在纳米孔中的传输行为和机制（Carbon）。重庆研究院科研人员还通过光电联合检测，基于荧光方法观察DNA在纳米孔附近的运动行为，发现双孔距离小于 DNA 长度时容易形成纳米“拖-拉”平台现象，并且邻近双孔中，孔径较大的纳米孔优先被堵孔。多孔距离大于 DNA 的长度时，孔径较小的纳米孔更易被堵孔。研究通过直接观察解释了纳米孔检测 DNA 时的堵孔现象，为阵列化纳米孔设计提供了实验依据（Sensors and Actuators B: Chemical）。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202201/t20220124_4823337.shtml

中科院：生态中心等在疾病导致的铜同位素分馏研究中取得进展

该研究利用高精度多接收器电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）测定了膀胱癌患者和良性疾病及健康对照人群的血液中铜同位素比值（65Cu/63Cu），发现膀胱癌患者的血液铜相对于良性和健康对照组显著富集于轻同位素，且 Cu 同位素组成对癌症的响应灵敏度远高于 Cu 浓度。此外，血液中 Cu 同位素分馏程度与肿瘤分期和恶性程度也表现出一定相关性。体内铜代谢失衡被广泛认为与肿瘤发生密切相关，但其内在机制仍不清楚。Cu 同位素提供了独立于 Cu 浓度的一维信息，来追踪与肿瘤相关的 Cu 元素异常的来源，从而为深入认识肿瘤相关的 Cu 代谢失衡的分子机制提供了新途径。

此外，研究团队建立了基于血液中二维 Cu 指纹（即 Cu 同位素比值和 Cu 浓度）的机器学习模型，实现了癌症患者与非癌症患者的高准确度区分。二维 Cu 指纹表现出比其他膀胱癌标志物更好的诊断性能，是首次将稳定同位素分析和机器学习相结合的临床应用尝试，有望推动稳定同位素分析技术在生物医学方面中的应用。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202201/t20220124_4823399.shtm

中科院：精密测量院在面源污染径流实时在线监测方面取得进展

针对上述问题，研究团队重点面向面源污染径流水体，基于指标之间的生物、物理和化学关联，通过解析传感器可测的水量水质常规指标（如电导率、氧化还原电位、pH、温度、氨氮、硝氮等）与 TN 浓度之间的定量关系；通过判定系数（R2）、准确度（Acc）、平均相对误差（MRE）以及对缺失数据的容忍度等多项指标进行算法优选，确定极端决策树（Extra Tree Regression，ETR）为TN反演最佳算法；在此基础上开发了基于多源传感器及智能算法的 TN 高频监测技术。结果表明，新方法可实现径流 TN 分钟级（<5 min）监测；在田间出口、沟渠等相似背景环境下，反演精度高（R2>0.9，Acc>85%）；结合均值填补算法，实现部分变量缺失条件下（缺失变量数 n≤2、缺失值比例 P≤75%）的 TN 反演，弥补了野外传感器损坏所导致的数据异常等问题，提高技术适应性。TN 实时高频监测技术将传感器“快速检测”和智能算法“数据处理”的优势相结合，数据获取稳定、监测频率高、精度高，不受云雨、夜间天况限制，且适用于沟塘等小微水体，可为面源污染的应急预警和精准溯源提供重要的技术支持。

原文链接：
https://www.cas.cn/syky/202201/t20220113_4822053.shtml

清华大学：化工系魏飞团队在二氧化碳制绿色航煤领域取得重要进展

魏飞团队采用纳米 ZnCr2O4 尖晶石和短 b 轴 H-ZSM-5 分子筛在高压加氢环境下制备酸碱异质结耦合的新型催化剂结构，实现了超 80wt.% 选择性的 CO2/CO 到含有 C8-C12 芳烃的航煤馏分。结合积分差分相位衬度扫描透射电子显微技术（iDPC-STEM）实现了对分子筛孔道内产物芳烃和关键中间产物芳醛/芳醇的微观统计，证实了酸碱异质结耦合的催化界面结构，强化了芳烃和芳醛/芳醇的选择性脱附能力，是实现温和条件下绿色航煤超高选择性的关键。相关成果以“Highly Selective Conversion of CO2 or CO into Precursors for Kerosene-based Aviation Fuel via Aldol-Aromatic Mechanism”（基于醛醇-芳香路径设计的 CO2/CO 高选择性制备芳环航空燃料）为题发表于《ACS 催化》（ACS Catalysis）期刊上。

原文链接：
https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/91107.htm

武汉大学：国家自然科学基金重大项目在京启动，我校承担第三课题

该项目面向地表异常实时监控预警的国家重大需求，开展多学科交叉研究，阐明地表异常遥感探测机理，解析地表异常遥感响应特征，揭示复杂场景下超大动态范围地表过程异常自适应即时探测原理，构建适于星上资源约束的地表异常遥感在轨即时诊断与预警方法，解决地表异常卫星影像-监测信息-预警知识即时转化技术瓶颈背后的科学问题，形成以实时、智能、主动为特征、卫星-载荷-应用三位一体的地表异常遥感即时探测与预警方法体系，为突破卫星应用时效严重滞后地表异常事件应急处置和风险管控需求的国际性难题提供科学方案，为实现异常信息直到用户移动终端的地表异常遥感监测预警即时服务提供方法支撑。

原文链接：
https://news.whu.edu.cn/info/1015/66526.htm

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2021-12-21