國內外重大科技發現和創新成果

◎ 本刊綜合報道

基于內存計算技術的人工智能芯片問世

通過改變計算的基本屬性，美國普林斯頓大學研究人員日前打造的一款專注于人工智能系統的新型計算機芯片，可在極大提高性能的同時減少能耗需求。該芯片基于內存計算技術，旨在克服處理器需要花費大量時間和能量從內存中獲取數據的主要瓶頸，通過直接在內存中執行計算，提高速度和效率。芯片采用了標準編程語言，在依賴高性能計算且電池壽命有限的手機、手表或其他設備上特別有用。實驗室測試表明，該芯片的性能比同類芯片快幾十到幾百倍。研究人員稱，其已將內存電路集成到可編程處理器架構中。

液態金屬不僅會變形還會變色

常見的人形機器人的關節大多僵硬，翻筋斗落地時會重重砸向地面。中國科學家發現，鎵基液態合金具有優異的導熱性和導電性、低粘度、良好的流動性和生物相容性，顯示出了一定條件下可以變形和運動的能力。2015年，中國科學家在世界上首次根據液態金屬在電場下自主運動可變形的特性從理論和技術層面論證了液態金屬柔性機器人的可能性。研究發現，鎵基合金表面在犧牲金屬或電場的刺激下可產生變色現象，使得液態金屬具備了類似章魚等頭足綱動物的柔軟、可變形變色的特點。此研究結果為開發具有智能偽裝功能的柔性機器人，提供了新的設計思路。

英科學家繪制出人類胎盤圖譜

英國科學家在《自然》雜志上發表論文報告稱，他們根據人類早期胎盤的約7萬個細胞繪制了圖譜。這一成果有望帶來關于人類妊娠早期的細胞組織和細胞通訊的新見解，同時探索了對妊娠成功至關重要的維持生理環境穩定的機制。人類妊娠早期，胎兒胎盤植入子宮內膜（蛻膜），胎盤滋養細胞與母體細胞混合。這種關系對于妊娠成功至關重要，但是妊娠早期蛻膜內的細胞互作仍不甚明了。“人類細胞圖譜”（Human Cell Atlas）等國際研究項目正在嘗試鑒定參與發育、健康和疾病的所有細胞類型。該發現對提高妊娠相關疾病的診療效果具有重要意義。

石墨烯量子點讓古墓壁畫更“長壽”

價值連城的古代館藏壁畫正受到日益嚴重的損壞。而由于具有極好的兼容性，無機納米材料（如納米氫氧化鈣）作為一種前景良好的壁畫保護材料受到廣泛關注。西北工業大學納米能源材料研究中心教授魏秉慶團隊近日在《先進功能材料》上發表論文稱，他們利用簡便經濟的水溶液，巧妙地合成了氫氧化鈣/石墨烯量子點雜化納米材料，并將其成功應用于3處著名唐墓壁畫的保護中，取得了良好的效果。研究結果顯示，雜化納米材料的顆粒小、尺寸均勻，具有強粘附性，使壁畫加固更可行。氫氧化鈣等無機保護材料具有兼容性好、耐老化等優點。在施加到壁畫表面后，氫氧化鈣會與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣從而與白灰層融為一體，提高白灰層的強度，起到保護作用。通過進一步將氫氧化鈣納米化后，其表面活性及穩定性大幅增加，可以更好更長時間延長壁畫的壽命。

新技術讓玉米“下腳料”秒變可食用指甲油

據中國農科院最新消息，該院農產品加工研究所谷物加工與品質調控創新團隊，圍繞玉米淀粉加工副產物——玉米黃粉的高值化利用和功能肽產業化的技術難題，歷經多年攻關，形成6項關鍵技術，用這種玉米“下腳料”制作出可食用指甲油、可食用保鮮膜、醒酒肽等系列產品；并解決了玉米粉加工性差、不易成型等難題，開發成功純玉米粉主食、飲料、焙烤制品、玉米啤酒等全新營養食品。實現玉米黃粉高值化利用，涉及高通量梯度洗脫定向分離玉米黃素和玉米醇溶蛋白技術、蛋白質改性技術、超高壓—酶解協同處理技術、自組裝凝膠成膜技術、風味掩蔽技術、雙級酶解調控技術等。其核心就是從玉米黃粉中耦合分離到玉米黃素和蛋白質，再把獲得的醇溶蛋白經過溫度、壓力和酶處理，改善其加工性能，制造出目標產品。按此技術路線，未來可望開發出可食用口紅、可食用面膜等日化用品，改寫現有化妝品普遍含重金屬、甲醛等有害物的歷史。

美生成單細菌三維化學圖像

美國能源部布魯克海文國家實驗室使用超亮X射線，對單個細菌進行了更高分辨率的成像，展示了一種稱為X射線熒光顯微（XRF）的成像技術，可作為生成小型生物樣本三維圖像的有效方法。這一成果發表在最新一期的《科學報告》上。美國國家同步加速器光源Ⅱ（NSLS-Ⅱ）的科學家麗莎·米勒稱，這是首次使用納米級XRF將細菌成像的分辨率提升至細胞膜水平。在膜水平上成像細胞，對于了解細胞在各種疾病中的作用，開發先進的醫學治療方法至關重要。研究人員表示，這種三維化學成像或熒光納米圖形技術在其他科學領域也有很大的應用前景，如幫助了解電池的內部結構在充電和放電時是如何變化的。研究人員表示，證明X射線成像技術以及樣品制備方法的功效，是對其他生物細胞中微量元素進行納米級成像的第一步。他們正在尋求了解含金屬蛋白在疾病過程中的亞細胞位置和功能，如銅元素在阿爾茨海默氏癥的神經元死亡中的作用等，以幫助開發有效的治療方法。