B类先导动态季报-2023年第1期.pdf
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中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 重点推荐 Recommend 在量子层面检验朗道尔原理 实现高效三线态能量转移 一种用于生物样品原位研究的精准光电联用系统 中国科学家首次观测到化学反应中的“日冕环”现象 实现流体忆阻器模拟神经可塑性 高精度显微 CT 发现 5.35 亿年前的动物休眠胚胎 发展离子液体调控技术揭示铁基超导与奇异金属态间量化规律 发现多溴联苯醚雌激素干扰效应新机制 图网络存内计算 揭示疱疹病毒的组装机制 双碳背景下新一代海洋数据质控系统揭示出更高的海洋变暖速率 揭示长江及其生物多样性的前世今生 中科院B类先导专项重大成果产出工作方案交流会召开 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme CONTENTS 目录 大师视角 要闻要事 李德铢：努力实现区域生物多样性研究范式的突破 01 中科院 B 类先导专项重大成果产 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 出工作方案交流会召开 点成果，并围绕科学目标、研究 亮点成果 内容、实施路线、预期重大成果、 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 组织和管理等方面报告了 2018发现星形胶质细胞调控睡眠的新机制 03 科学与教育局组织召开了院 B类 2020 的重大成果产出工作方案。 建立跨分化阶段高通量谱系示踪新技术 04 先导专项重大成果产出工作方案 会议还邀请院条财局、规划局、 超导量子计算实现随机混态的纠缠相变观测 04 交流会，会议主要目的是通过各 科学传播局、办公厅的领导和同 提出验证马约拉纳零能模非阿贝尔统计特性的实验方案 05 专项的交流评估，进一步加强我 志围绕 B 类先导专项过程管理、 院 B 类先导专项的管理，促进重 预算管理、成果宣传以及档案管 大原创成果和引领性重大突破的 理进行了报告，对各专项管理工 产出，率先实现科学技术跨越发 作的规范化进行了指导。 揭示长江及其生物多样性的前世今生 06 绿瘦蛇体色差异的遗传机制研究 07 2022 年北京市新冠病毒变异特征 08 发现穿山甲携带的 MERS 簇冠状病毒具有潜在跨种感染风险 09 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 会议特别邀请院学术委员会 细菌固有转录终止的结构基础 09 项领衔科学家到会，报告了各专 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 神经肽 CGRP 调控肺部抗细菌免疫应答机制 10 揭示绿光促进植物下胚轴伸长的机制 11 揭示棉酚对映异构体生成机制并创制棉籽低毒新材料 11 实现流体忆阻器模拟神经可塑性 12 具有可调边界态的转角双层石墨烯纳米带 13 鄂西二仙岩湿地过去六万年来植被与气候环境变化研究进展 13 中办采用稿“FGOALS-f 模式”支撑 IPCC 第 6 次评估报告 14 Fe-Mg 同位素揭示嫦娥五号玄武岩月幔源区存在辉石岩组分 15 快速旋转行星内部热不稳定性模式的最后一类动力学对称性 15 揭示更新世海洋钙化藻类的长期演化及其对碳循环与气候的影响 16 双碳背景下新一代海洋数据质控系统揭示出更高的海洋变暖速率 17 纳米线阵列高灵敏光电探测器 18 新型铪基铁电存储器芯片 18 图网络存内计算 18 01 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 石墨烯与 α 相氧化钼面内异质结负折射研究 19 纳腔中双曲回音壁极化激元 21 揭示单原子合金催化二氧化碳电还原制一氧化碳机理 21 发展离子液体调控技术揭示铁基超导与奇异金属态间量化规律 22 光激发 VO2 超快电子相变和结构相变的动力学解耦 23 重离子碰撞实验中首次观测到粒子自旋排列现象 23 揭示光感知调控血糖代谢的神经机制 24 一种促进线粒体融合并修复线粒体损伤的小分子研发及机制解析 25 一种用于生物样品原位研究的精准光电联用系统 25 一种荧光靶向的冷冻原位结构分析样品减薄系统 26 III-E 型 CRISPR-Cas 系统研究取得新进展 26 嵌入式原位冷冻荧光导航减薄系统 27 阐述阿片受体家族与内啡肽系统的分子作用机制 28 专项管理 “生物大分子复合体结构与功能的跨尺度研究”B 类先导专项年度工作 会暨中期考核会议顺利召开 29 国际动态 迄今最详鼠脑细胞类型图生成 30 利用八万鼠脑细胞造出一台活体计算机 31 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 大师视角 要闻要事 中科院 B 类先导专项重大成果产 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 出工作方案交流会召开 点成果，并围绕科学目标、研究 内容、实施路线、预期重大成果、 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 组织和管理等方面报告了 2018- 科学与教育局组织召开了院 B 类 2020 的重大成果产出工作方案。 先导专项重大成果产出工作方案 会议还邀请院条财局、规划局、 交流会，会议主要目的是通过各 科学传播局、办公厅的领导和同 专项的交流评估，进一步加强我 志围绕 B 类先导专项过程管理、 李德铢 院 B 类先导专项的管理，促进重 预算管理、成果宣传以及档案管 B 类先导专项“尺度区域生物多样性格局与生命 大原创成果和引领性重大突破的 理进行了报告，对各专项管理工 策略”首席科学家 中国科学院昆明植物研究所研究员 产出，率先实现科学技术跨越发 作的规范化进行了指导。 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 会议特别邀请院学术委员会 项领衔科学家到会，报告了各专 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 努力实现区域生物多样性 临灭绝威胁。生物多样性的丧失 研究范式的突破 导致生态系统服务功能下降，直 接制约了经济社会的可持续发展， 生物多样性在不同地史时期 “生态文明：共建地球生命共同体” 的时空格局受到了地球环境变化 的理念正成为全球共识。 的深刻影响，同时又在地球环境 在青藏高原隆升和亚洲季风 的演变过程中发挥了重要作用。 气候不断强化的背景下，我国西 工业革命以来，人类活动的加剧 南横断山区出现典型的高山峡谷 导致陆地、海洋、大气和生物多 地貌，生物多样性高度富集；东 样性发生深刻变化。2020 年发布 部出现大江大河和独特的江湖复 的《全球生物多样性展望》（第 合生态系统，经济发展与生态保 五版）指出，生物多样性正以前 护矛盾突出。面向生物多性保护 所未有的速度丧失，百万物种面 研究的国际前沿和生态文明建设 0101 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 的国家重大需求，中国科学院发 现代长江的起源与青藏高原 挥 自 身 优 势， 于 2018 年 前 瞻 性 隆升和亚洲季风气候的建立相关。 部署了 B 类战略性先导科技专项 不同的地质学研究基于不同的采 “大尺度区域生物多样性格局与 样地点、测年方法和替代指标， 生命策略”。该专项立足横断山 在金沙江“第一湾”改道东流和 区和长江流域这两个相互关联的 三峡贯通的地史时期估算方面差 地理区，研究区域生物多样性格 异巨大。水生生物研究所谢平团 局、动态，物种兴衰与生命策略， 队基于化石标定的鲤科鱼类线粒 根据“追寻历史、关注当下、寻 体系统发育基因组学分析表明， 找对策”的原则，着力为区域生 在晚渐新世，东亚特有鲤科鱼类 物多样性保护和生态恢复提供科 的祖先分布在东亚南部从古红河 学支撑。 到古珠江水系；至中新世早期， 山地生物多样性的成因被称 鲤科鱼类东亚特有类群扩散到长 为“洪堡之谜”。在专项的支持下， 江流域并演化出产漂流性卵类群， 西双版纳热带植物园星耀武团队 标志着长江东流发生在中新世早 通过建立可整合地理分布区和生 期，而长江中下游江湖复合生态 物区系演化的生物地理新模型， 系统形成于中新世中期（Zhang 探讨了横断山、喜马拉雅和青藏 et al., 2023, The Innovation）。 高原的高寒植物多样性的演变历 该研究为长江水系地质历史的研 史。结果显示，横断山高寒植物 究提供了基于生命演化的独立证 多样性的积累始于早渐新世，是 据，为长江的生物多样性保护和 目前已知起源最早的高寒生物区。 江湖复合生态系统的重建提供了 横断山高寒生物区是其它高寒地 科学依据。 区植物多样性的主要来源，在气 物种多样性与生态系统功 候明显波动的第四纪，横断山还 能的关系是一个备受关注的科学 是高寒植物的重要避难所（Ding 问题。植物研究所马克平团队依 et al., 2020, Science）。该研究 托我国南方森林生物多样性与 对于认识山地多样性的形成历史、 生 态 系 统 功 能 实 验 平 台（BEF 预测未来气候变化对高寒植物多 - China）， 通 过 在 不 同 样 地 设 样性的影响具有重要意义。 计种植不同多样性水平的树种组 02 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 合——从单个物种的纯林到 16 个 候变化的双赢。 要闻要事 本土物种组成的混交林，研究了树 区域生物多样性的形成与维 种多样性与森林生态系统功能的 中科院 B 类先导专项重大成果产 关系。研究结果显示，16 个物种 持机制是一个重大的科学问题。 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 通过演化生物学和生态学的交叉 出工作方案交流会召开 构成的混交林地上生物量每公顷 点成果，并围绕科学目标、研究 整合，借助于基因组学和多组学 内容、实施路线、预期重大成果、 等方法技术的运用，专项相关研 平均存储约 32 吨碳，而纯林的碳 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 储量每公顷仅约为 12 吨（Huang 组织和管理等方面报告了 2018究团队显著推动了演化保护生物 2020 的重大成果产出工作方案。 学（Wei et al., 2019, Scientia 科学与教育局组织召开了院 B类 et al., 2018, Science）。通过大 先导专项重大成果产出工作方案 尺度控制实验研究表明，单个物 会议还邀请院条财局、规划局、 Sinica Vitae）和系统发育基因组 科学传播局、办公厅的领导和同 学（Guo et al., 2023, Journal of 交流会，会议主要目的是通过各 种的“造林”与多个本土物种的 专项的交流评估，进一步加强我 生态恢复效果差异巨大，物种丰 志围绕 B 类先导专项过程管理、 Integrative Plant Biology） 等 新 预算管理、成果宣传以及档案管 兴学科的发展，可望实现区域生 院 B 类先导专项的管理，促进重 富度提升了生态系统生产力，可 大原创成果和引领性重大突破的 以实现生物多样性保护和减缓气 产出，率先实现科学技术跨越发 理进行了报告，对各专项管理工 物多样性研究理论和范式的突破。 作的规范化进行了指导。 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 会议特别邀请院学术委员会 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 亮点成果 项领衔科学家到会，报告了各专 究 BF 星形胶质细胞调控睡眠 - 觉 发现星形胶质细胞调控睡眠的 新机制 醒行为的机制，脑科学与智能技 术卓越创新中心徐敏研究团队采 最新研究发现睡眠 - 觉醒行 用光纤记录、化学遗传、基因敲 为关键调控脑 - 基底前脑（basal 除和脑片电生理等技术，结合新 forebrain，BF）的神经元是胞外 型腺苷、ATP 荧光探针，发现基 腺苷的重要来源。系列研究提示 底前脑星形胶质细胞可双向调控 星形胶质细胞是胞外腺苷重要来 睡眠 - 觉醒行为，且该过程不依赖 源这一经典观点可能并不准确， 于胞外腺苷信号。该研究为理解 星形胶质细胞极有可能不是通过 星形胶质细胞在睡眠 - 觉醒中的作 腺苷途径调控睡眠 - 觉醒行为。 用及机制提供了新的线索。相关 在 B 类先导专项“脑认知与 研 究 成 果 发 表 在 Cell Discovery 类脑前沿研究”的支持下，为探 上。 0301 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 科学与智能技术卓越创新中心陈 跃军研究团队通过建立能够跨分 化阶段高通量谱系示踪新技术— SISBAR，解析了人多能干细胞分 化为人腹侧中后脑神经细胞的单细 胞谱系，发现了许多新的谱系分化 路径和分子调控机制，研究进一步 展示了基于 SISBAR 技术的新发 现在改进帕金森症细胞治疗策略中 星形胶质细胞对睡眠 - 觉醒周期的调控 的应用。SISBAR 技术有望为干细 胞研究带来新的突破。相关研究成 建立跨分化阶段高通量谱系示 踪新技术 果发表在 Cell Stem Cell 上。 发育与干细胞生物学中的一 个基础性问题是如何解析生物体 内不同细胞类型之间的发育谱系 关系。解析这些谱系关系能够更 加深入地解析生命体的正常发育 过程以及病理状态（包括癌症与 发育障碍）下的分子机制，为操 纵在体细胞分化命运，优化体外 细胞分化方法，以及促进基于细 SISBAR 实验设计及结果分析 胞替代疗法的再生医学的发展提 供线索。如何持续地追踪细胞在 多个分化 / 发育时间点的细胞状 态，从而描绘更完整的细胞发育 超导量子计算实现随机混态的 纠缠相变观测 路径，是发育学领域中亟待解决 的问题。 在 B 类先导专项“拓扑物态 在 B 类 先 导 专 项“ 脑 认 知 与量子计算研究”专项的支持下， 与类脑前沿研究”的支持下，脑 物理研究所范桁、郑东宁、许凯 04 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 研究团队利用超导量子计算芯片 机量子线路，获得了处于不同环 要闻要事 境中的随机混态，通过对随机混 实现了随机混态纠缠相变的观测。 态量子纠缠的测量，首次在实验 研究团队利用了具有全连通结构 中科院 B 类先导专项重大成果产 的超导量子芯片，实验中使用了 出工作方案交流会召开 其中 15 个量子比特，通过运行随 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 中观测到随机混态中的纠缠相变 点成果，并围绕科学目标、研究 现 象， 相 关 研 究 成 果 发 表 在 内容、实施路线、预期重大成果、 Nature Communications 上。 2018a 年 5 月 1-2 日， 前 沿b 组织和管理等方面报告了 2018- 科学与教育局组织召开了院 B 类 2020 的重大成果产出工作方案。 Q1 Q2 Q3 QN d lay ers QN XY wave Z wave QST layer Q1 会议还邀请院条财局、规划局、 交流会，会议主要目的是通过各 科学传播局、办公厅的领导和同 专项的交流评估，进一步加强我 志围绕 B 类先导专项过程管理、 院 B 类先导专项的管理，促进重 预算管理、成果宣传以及档案管 先导专项重大成果产出工作方案 Q1 Q15 Q14 Q2 Q3 Q13 Q12 ℛ Q6 Q4 Q5 Q11 Q10 Q9 Q7 Q8 1 mm Qubit Bus resonator c Q6 Readout resonator Q5 XY line Z line Q4 大原创成果和引领性重大突破的 Q7 Q3 Q8 理进行了报告，对各专项管理工 U Jij/2π(MHz) U Q2 产出，率先实现科学技术跨越发 Q9 作的规范化进行了指导。 U Q1 U 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 Q10 会议特别邀请院学术委员会 Q15 项领衔科学家到会，报告了各专 Q14 Q11 Q12 Single-qubit gate N U Q13 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 Global entangling gate 量子计算线路图及量子芯片：利用量子芯片（a），通过全局纠缠门和随机单比特门的量子线路（b） 获得随机混态，其中比特间的耦合在（c）中展示。 提出验证马约拉纳零能模非阿 森隧道结，两端超导体各自包含 贝尔统计特性的实验方案 两个 MZMs，外部由一个超导半 环链接两个超导体，施加磁通穿 在 B 类先导专项“拓扑物态 过中间空洞。通过交换同一端超 与量子计算研究”的支持下，中 导体内的两个 MZMs，可以导致 国科学院大学苏刚、朱振刚研究 由 MZM 贡献的 4𝜋 周期单电子隧 团队基于约瑟夫森结系统，理论 穿约瑟夫森电流的方向发生转变， 设计了观测和验证马约拉纳零能 这 正 是 MZM 非 阿 贝 尔 统 计 特 模（MZM）非阿贝尔统计特性的 性的体现。进一步提出了怎样读 实验方案。首先构造一个约瑟夫 取拓扑量子比特的信息以及验证 0501 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 MZM 的融合规则。该理论方案基 统基因组学分析重建了鲤科鱼类 于较为现实的条件，可在纳米岛 东亚特有类群的地理和生态历史。 材料中得到验证。相关研究成果 研究推断古长江（古金沙江）在 发表在 Physical Review B 上。 距今 2300 万年之前是向南流的； 在青藏高原隆升和季风增强的影 响下，向东奔流的长江河流生态 系 统 形 成 于 1800 万 年 之 前， 纵 横交错的中下游江湖复合生态系 统出现于 1500 万年之前。该研究 基于鲤科鱼类东亚特有类群的系 统发育关系并结合化石定年，约 实验方案建议图：(a) 图中所示为一个约瑟夫森结 系统，由一个中空的超导半环链接两个超导体， 中间有磁通通过；（b）拓扑量子比特的读取方式； （c）融合规则示意图。 束了长江水系地质和生态演化重 大事件的年代，为重建长江水系 的地质与生命演变历史提供了新 范式。相关研究成果发表在 The 揭示长江及其生物多样性的前 Innovation 上。 世今生 记录超级多样性热带 / 亚热带 水生生态系统的起源是演化和生 态学研究的重要目标之一。长江 是亚洲最长的河流，然而，人们 对现代长江的地质和生态系统的 建成历史仍知之甚少。在 B 类先 导专项“大尺度区域生物多样性 格局与生命策略”的支持下，水 生生物研究所谢平研究员团队基 于化石标定的鲤科鱼类线粒体系 06 鲤科系统发育关系和鲤科鱼类东亚特有类群多样 化历史 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 个 体 中 的 基 因 SMARCE1 进 化 绿瘦蛇体色差异的遗传机制 要闻要事 保 守 区 域 关 键 突 变 p.P20S 与 体 研究 色变异性状高度关联。该突变会 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 导致空间结构发生明显变化，从 中科院 B 类先导专项“大尺度区 类先导专项重大成果产 在B 出工作方案交流会召开 域生物多样性格局与生命策略” 点成果，并围绕科学目标、研究 而可能影响蛋白结合功能。皮肤 内容、实施路线、预期重大成果、 转录组分析显示，色素细胞发育 的支持下，成都生物研究所李家 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 堂研究团队以西南山地常见的树 组织和管理等方面报告了 2018的重要调控因子 TFEC 在两种体 2020 的重大成果产出工作方案。 色群体间显著差异表达，这提示 科学与教育局组织召开了院 B类 栖体色多态性蛇类绿瘦蛇的绿色 先导专项重大成果产出工作方案 和 黄 色 个 体 为 研 究 对 象， 揭 示 会议还邀请院条财局、规划局、 了色素细胞发育过程中的表达差 科学传播局、办公厅的领导和同 异。斑马鱼胚胎模型实验发现基 交流会，会议主要目的是通过各 了 SMARCE1 基 因 的 关 键 突 变 专项的交流评估，进一步加强我 是其体色差异的重要分子基础。 志围绕 B 类先导专项过程管理、 因 SMARCE1 与虹彩细胞发育过 预算管理、成果宣传以及档案管 程的重要联系，免疫荧光染色实 院 B 类先导专项的管理，促进重 两种体色的绿瘦蛇在皮肤色素细 大原创成果和引领性重大突破的 胞、尤其是虹彩细胞的排列和形 理进行了报告，对各专项管理工 验 揭 示 SMARCE1 突 变 导 致 结 作的规范化进行了指导。 合 TFEC 功能异常，并最终影响 产出，率先实现科学技术跨越发 态上存在明显差异，这提示虹彩 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 细胞的形态差异可能是绿瘦蛇两 项领衔科学家到会，报告了各专 种体色差异的表型基础。研究测 会议特别邀请院学术委员会 色素细胞，特别是虹彩细胞的发 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 育，进而导致了颜色的差异。该 序并组装了绿瘦蛇高质量的染色 研究为爬行动物体色演化尤其是 体水平基因组，并对两种体色个 结构色形成研究提供了重要参考， 体进行了重测序。分析发现黄色 相 关 研 究 成 果 发 表 在 Genome Biology 上。 左：绿瘦蛇的不同体色；右：GWAS 分析揭示了 SMARCE1 基因的关键突变 0701 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 2022 年北京市新冠病毒变异 特征 - 2 基 因 组 序 列， 其 中 2881 条 高质量基因组序列用于进一步分 析。2022 年 11 月 14 日 至 12 在 B 类先导专项“病原体宿 月 20 日， 共 检 测 到 413 例 新 病 主适应与免疫干预”的支持下， 例，其中本地病例 350 例，境外 微生物研究所高福院士团队测序 输 入 病 例 63 例。 所 有 这 些 基 因 分析了 2022 年北京地区近 3000 组 都 属 于 现 有 的 123 个 Pango 个新冠输入病例及本土病例的有 谱系，表明没有持续的显性变异 效 病 毒 样 本， 阐 明 了 2022 年 北 或 新 的 谱 系。 自 2022 年 11 月 京 SARS- CoV- 2 变异特征，表 14 日 后，BF.7 和 BA.5.2 的 有 明没有在近期疫情中发现新的新 效种群规模都发生了扩张，目前 冠变异株。相关研究成果发表在 在北京占主导地位（占本地病例 Lancet 上。 的 90%）。同一时期，在输入病 新冠疫情已在全球持续约 3 例（n=63）中发现了 16 种变异 年，出现了大量变异株并导致了 株， 包 括 BQ.1、XBB.1 等。 总 多次流行，其中奥密克戎迅速取 之，自 2022 年 11 月 14 日以来， 代其他流行株在全球扩散，且出 BF.7 和 BA.5.2 均在北京暴发， 现了不同的变异谱系。该团队共 但目前没有证据表明出现了新的 获得 2994 条完整的 SARS- CoV 变异。 2022 年 11 月 14 日以来，本地病例和境外输入病例中奥密克戎亚变异毒株的采样和分布情况 08 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 蝙蝠冠状病毒跨种传播的重要性。 发现穿山甲携带的 MERS 簇冠 要闻要事 相关研究成果发表在 Cell 上。 状病毒具有潜在跨种感染风险 中科院 B 类先导专项“病原体宿 类先导专项重大成果产 在B 出工作方案交流会召开 主适应与免疫干预”的支持下， 点成果，并围绕科学目标、研究 细菌固有转录终止的结构基础 武汉病毒研究所石正丽团队和合 内容、实施路线、预期重大成果、 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 作伙伴在穿山甲中分离鉴定了一 组织和管理等方面报告了 2018在 B 类先导专项“病原体宿 2020 的重大成果产出工作方案。 主适应与免疫干预”的支持下，分 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 科学与教育局组织召开了院 B类 株 新 型 MERS 簇 冠 状 病 毒， 该 先导专项重大成果产出工作方案 病 毒 与 扁 颅 蝠 HKU4 冠 状 病 毒 会议还邀请院条财局、规划局、 子植物科学卓越创新中心张余研 科学传播局、办公厅的领导和同 究员团队和美国威斯康辛大学麦 交流会，会议主要目的是通过各 全长基因组相似度为 86.8%，被 专项的交流评估，进一步加强我 命 名 为 马 来 穿 山 甲 HKU4 相 关 志围绕 BRobert 类先导专项过程管理、 迪逊分校 Landick 团队以 预算管理、成果宣传以及档案管 及浙江大学冯钰团队合作，发表题 院 B 类先导专项的管理，促进重 冠状 病 毒（MjHKU4r- CoV）。 大原创成果和引领性重大突破的 研 究 团 队 证 实 MjHKU4r- CoV 理进行了报告，对各专项管理工 为“Structural basis for intrinsic 作的规范化进行了指导。 transcription termination” 的 研 会议特别邀请院学术委员会 究论文，该研究捕获了细菌固有 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 转录终止关键中间态的冷冻电镜 产出，率先实现科学技术跨越发 与 MERS 冠 状 病 毒 类 似， 可 高 展。 我 院 DPP4 18 个 在受体入侵细胞， 研 B 类先导专 效利用人 项领衔科学家到会，报告了各专 且与人 DPP4 受体的结合能力要 强 于 蝙 蝠 HKU4 冠 状 病 毒。 该 结构，还原了细菌固有转录终止 病毒 S 蛋白上的弗林酶切位点导 的全过程，回答了细菌 RNA 聚合 致其可以被人源细胞的宿主蛋白 酶如何在转录终止序列处发生暂 酶切割，使其能更好地适应人源 停，RNA 发卡结构如何在 RNAP 细胞的入侵。此外，研究团队还 内部折叠并诱导 RNA 释放的分子 证 实 MjHKU4r - CoV 能 感 染 人 机制，揭示了细菌 RNA 聚合酶识 呼吸道、肠道类器官以及表达人 别终止序列、停止转录、并解离 DPP4 受体的转基因小鼠并造成 RNA 的全景调控网络。相关研究 肺部病理损伤，揭示该病毒具有 成果发表在 Nature 上，此成果拓 跨种感染人的潜在风险。 该研究发现了蝙蝠冠状病毒 展了人们对于转录终止的认识， “外溢”到穿山甲的有力证据， 该研究提出的“DNA- rewinding 揭示穿山甲的冠状病毒在发生了 triggered RNA release”的机制 适应性进化后，存在进一步跨种 为 真 核 RNA 聚 合 酶 III 的 转 录 终 到人的风险，强调了穿山甲对于 止机制提供了参考。 0901 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 团队合作，阐明了神经肽 CGRP 调控肺巨噬细胞焦亡及肺部细菌 感染的具体分子机制。研究人员 通过体内体外实验验证了 CGRP 会 抑 制 NLRP3 炎 症 小 体 的 激 活，从而促进感染的进程。研究 发 现 CGRP 基 因 敲 除 的 小 鼠 在 肺炎感染模型中具有更高的生存 率和较低的器官细菌载量，其血 浆中 IL- 1β 的分泌水平增加。表 明 CGRP 可 能 对 巨 噬 细 胞 的 抗 感染活性产生负面影响。进一步 研究结果显示，BMDM 细胞在接 受炎症小体激活刺激后，在内体 中的 CGRP 会被释放进入胞浆， 直 接 与 NLRP3 结 合， 从 而 抑 制 NEK7 与 NLRP3 的 结 合， 使 得 NLRP3 的正常活化受到抑制。研 究者进一步研究了 CGRP 在小鼠 感染模型中的治疗作用，CGRP 给药降低了感染肺炎克雷伯菌的 野生型和 CGRP 敲除小鼠的存活 细菌固有转录终止的中间状态示意图 率。但给予 CGRP 的拮抗剂则可 以减轻野生型小鼠的感染。该研 神经肽 CGRP 调控肺部抗细 菌免疫应答机制 究 揭 示 了 神 经 肽 CGRP 通 过 抑 制 NLRP3 炎 症 小 体 激 活， 干 扰 机体对病原体的清除，从而促进 在 B 类先导专项“病原体宿 细菌感染的具体机制。相关研究 主适应与免疫干预”的支持下， 成果发表在 Cellular & Molecular 微生物研究所王硕研究团队与北 Immunology 上， 为 通 过 宿 主 神 京大学医学部基础医学院夏朋延 经调控研发抗肺部细菌感染的药 10 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 物提供了新的设计思路。 物光形态建成和光合作用，提升 要闻要事 植物生物量、产量及固碳能力提 供新思路。相关研究成果发表在 中科院 B 类先导专项重大成果产 项 2016-2017 年工作进展及亮 The Plant Cell 上。 出工作方案交流会召开 点成果，并围绕科学目标、研究 内容、实施路线、预期重大成果、 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 组织和管理等方面报告了 2018- 科学与教育局组织召开了院 B 类 2020 的重大成果产出工作方案。 先导专项重大成果产出工作方案 会议还邀请院条财局、规划局、 交流会，会议主要目的是通过各 科学传播局、办公厅的领导和同 专项的交流评估，进一步加强我 志围绕 B 类先导专项过程管理、 院 B 类先导专项的管理，促进重 预算管理、成果宣传以及档案管 绿光促进植物下胚轴伸长 细菌感染引起 CGRP 释放抑制巨噬细胞 NLRP3 大原创成果和引领性重大突破的 活化 揭示棉酚对映异构体生成机制 理进行了报告，对各专项管理工 并创制棉籽低毒新材料 作的规范化进行了指导。 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 会议特别邀请院学术委员会 在 B 类先导专项“植物特化 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 性状形成的分子基础及定向发育 产出，率先实现科学技术跨越发 项领衔科学家到会，报告了各专 揭示绿光促进植物下胚轴伸长 的机制 调控”的支持下，分子植物科学 卓越创新中心陈晓亚研究团队成 绿光作为环境中持续存在的 功鉴定并表征了棉花中控制左旋 高能光质，如何被绿色植物适应 和右旋棉酚生物合成的关键蛋白， 和利用仍未可知。在 B 类先导专 通过基因编辑技术选择性去除了 项“植物特化性状形成的分子基 对哺乳动物有害的左旋棉酚，获 础及定向发育调控”的支持下， 得了低毒或无毒棉籽且对棉花抗虫 分子植物科学卓越创新中心刘宏 能力无显著影响的育种材料。该研 涛研究团队揭示了绿光在调控植 究首次实现了通过基因编辑特异选 物发育中的功能，并发现绿光通 择化合物对映异构体，为复杂天然 过调控内源激素油菜素甾醇信号 产物的不对称合成开辟新途径，还 通路而调控植物发育。该研究为 为棉籽蛋白和棉籽油的安全利用提 进一步解析绿光受体和绿光信号 供新的策略。相关研究成果发表在 通路奠定了基础，为深入了解植 Nature Plants 上。 1101 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 基因编辑 GhDIR5 降低棉籽生殖毒性 实现流体忆阻器模拟神经可 塑性 和工作电位。进一步地，基于限 域流体的独特性质，该类器件可 模拟突触可塑性的化学调控行为。 在 B 类先导专项“功能导向 的原子制造前沿科学问题”的支 持下，化学研究所于萍和毛兰群 团队发展了一种聚电解质限域流 体忆阻器件。利用溶液中对离子 且利用聚电解质对不同对离子的 识别能力，首次用单个器件实现 了神经化学信号与电信号之间转 导的模拟，在化学突触的模拟研 在聚电解质刷限域空间内的传输， 究中迈出了关键的一步。该研究 实现了器件的记忆效应，成功模 为发展类化学突触功能器件、神 拟了多种神经电脉冲行为。这一 经智能传感、神经形态计算以及 器件和生命体相似的工作机制使 神经假肢等提供了新的思路。相 之具有几乎和生命体相当的功耗 关研究成果发表在 Science 上。 神经元可塑性机制和限域流体忆阻器可塑性机制示意图 12 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 一维转角电子学器件提供了新的 具有可调边界态的转角双层石 要闻要事 思 路。 相 关 研 究 发 表 在 Nature 墨烯纳米带 Communications 上。 中科院 B 类先导专项“功能导向 类先导专项重大成果产 在B 出工作方案交流会召开 的原子制造前沿科学问题”的支 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 持下，物理研究所高鸿钧和杜世 内容、实施路线、预期重大成果、 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 萱研究团队发展了一种构筑转角 组织和管理等方面报告了 2018- 科学与教育局组织召开了院 B 类 双层锯齿形边界石墨烯纳米带异 2020 的重大成果产出工作方案。 先导专项重大成果产出工作方案 质结的方法。通过扫描隧道显微 会议还邀请院条财局、规划局、 交流会，会议主要目的是通过各 镜的针尖操纵技术，研究人员在 专项的交流评估，进一步加强我 超高真空中原位制备了一系列不 科学传播局、办公厅的领导和同 点成果，并围绕科学目标、研究 志围绕 B 类先导专项过程管理、 转角双层锯齿形石墨烯纳米带异质结具有可调性 边界态 预算管理、成果宣传以及档案管 院 B 类先导专项的管理，促进重 同转角、不同堆垛位移且高度洁 大原创成果和引领性重大突破的 净的双层石墨烯纳米带。原位的 理进行了报告，对各专项管理工 产出，率先实现科学技术跨越发 高空间分辨扫描隧道显微谱发现， 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 具有相近转角（90 度）但是不同 项领衔科学家到会，报告了各专 堆垛位移的三种双层石墨烯纳米 作的规范化进行了指导。 鄂西二仙岩湿地过去六万年来 会议特别邀请院学术委员会 植被与气候环境变化研究进展 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 在 B 类 先 导 专 项“ 亚 太 多 带，其边界态有很大区别，并且 尺 度 气 候 环 境 变 化 动 力 学” 的 其中一种显示了近零能的边界态。 支 持 下， 地 球 环 境 研 究 所 John 进一步的第一性原理计算发现， Dodson 教 授 研 究 团 队 在 中 国 中 对于相同转角的双层石墨烯纳米 部二仙岩湿地获取了过去六万年 带，其边界态能带位置强烈依赖 以来的泥炭沉积物岩芯，并通过 于双层之间的堆垛位移。且对于 XRF 元素扫描、孢粉学、炭屑分 非对称的堆叠构型，边界态的能 析，探讨了该地区过去气候环境 带自旋简并度将被打开。相较于 变化及动力机制。研究结果表明 二维转角电子学器件，该研究指 二仙岩湿地是一个独特的亚高山 出了对于一维转角电子学器件， 泥 炭 藓 湿 地， 在 深 海 氧 同 位 素 3 堆垛位移将是除转角外影响系统 阶段（MIS 3)，该地区植被以栎 电子学特性的一个重要因素。该 属植物为主，炭屑记录表明野火 工作为发展基于石墨烯纳米带的 发生频率极低，反映 MIS 3 期间 自旋过滤器以及电子束分离器等 气候温暖湿润。在 MIS 2 及全新 1301 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 世晚期，亚热带阔叶树减少，草 本植物和蕨类植物增加，火灾发 生频率增加，气候呈现出降温干 中 办 采 用 稿“FGOALS-f 模式”支撑 IPCC 第 6 次评 估报告 燥的趋势。在千年时间尺度上， 地 球 化 学 参 数 的 突 变（Al，Ti， 在 B 类先导专项“亚太多尺 Zr/Rb）与海因里希事件（Heinrich 度气候环境变化动力学”的支持 events） 相 对 应， 可 能 与 大 西 下，大气物理研究所包庆研究团 洋经向翻转环流减弱，导致热带 队基于自主研发的中高分辨率气 辐 合 带 南 移， 使 得 EASM 强 度 候 系 统 模 式 CAS FGOALS- f2 减弱有关。在轨道时间尺度上， 参加了大气物理研究所组织的“对 区域环境变化与北半球太阳辐射 2023 年 我 国 极 端 气 候 事 件 发 生 变化趋势一致，说明其变化主要 情况的预测与研判”气候会商， 受 太 阳 辐 射 驱 动。 相 关 研 究 成 并 参 与 撰 写 了 关 于 2023 年 气 候 果 发 表 在 Palaeogeography， 情况研判的咨询报告，被中办采 Palaeoclimatology，Palaeoecology 用。研究团队根据温度、降水以及 上。 ENSO 的 次 季 节 - 季 节 预 测 结 果 对春季沙尘、干旱、春播和夏季雨 带情况、高温热浪和台风等关注重 点进行了预测，为防灾减灾建议提 供了依据。研究团队未来将密切关 注我国重点区域气候异常的预警， 力争第一时间获得精准的预测结 果，以支持我国的防灾减灾工作。 同时研究团队研发的全球 100 公 里分辨率气候系统模式 FGOALSf3 - L 和 25 公里高分辨率气候系 统 模 式 FGOALS- f3- H， 参 加 IPCC 第 6 次 评 估 报 告 数 值 试 验 CMIP6 模 式 比 较 计 划， 实 现 全 球数据共享并获得较高下载量。 截 止 2023 年 3 月，FGOALS- 二仙岩记录与其他古记录对比 14 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme f3 - L 数 据 集 下 载 量 达 601T， 晶比例达 20- 30%，可以显著降低 要闻要事 FGOALS- f3- H 数据集下载量达 月幔的熔点，这可能是产生月球年 540T。此外，包庆研究员被邀请 轻火山活动关键原因之一。相关研 项 2016-2017 年工 作进展及亮 究成果发表在 The Astrophysical 中科院 B 类先导专项重大成果产 担任 CMIP6 国际高分辨率模式比 出工作方案交流会召开 较计划 HighResMIP2 联合主席。 点成果，并围绕科学目标、研究 Journal Letters 上。 内容、实施路线、预期重大成果、 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 组织和管理等方面报告了 2018- 科学与教育局组织召开了院 B 类 2020 的重大成果产出工作方案。 先导专项重大成果产出工作方案 会议还邀请院条财局、规划局、 交流会，会议主要目的是通过各 科学传播局、办公厅的领导和同 专项的交流评估，进一步加强我 志围绕 B 类先导专项过程管理、 院 B 类先导专项的管理，促进重 预算管理、成果宣传以及档案管 大原创成果和引领性重大突破的 气候会商和咨询报告被中办采用证明以及数据下 理进行了报告，对各专项管理工 载情况证明 产出，率先实现科学技术跨越发 作的规范化进行了指导。 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 月球岩浆洋早期和晚期堆晶体的 会 议 特 别 邀 请 院 学Fe-Mg 术 委 同位素 员会 混合计算 项领衔科学家到会，报告了各专 Fe-Mg 同 位 素 揭 示 嫦 娥 五 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 号玄武岩月幔源区存在辉石岩 组分 快速旋转行星内部热不稳定性 模式的最后一类动力学对称性 在 B 类先导专项“类地行星 在 B 类 先 导 专 项“ 类 地 行 的形成演化及其宜居性”的支持 星的形成演化及其宜居性”的支 下，紫金山天文台徐伟彪团队和中 持下，上海天文台研究人员运用 国科学技术大学黄方团队对嫦娥 全局渐进分析方法，探索快速旋 五号玄武岩岩屑样品开展了详细 转行星内部流体中的热不稳定性 的岩相学、矿物学、主微量元素 问题，在特殊的几何与动力学参 地球化学和高精度 Fe- Mg- Sr 同 数空间中发现了一类全新的轴对 位素分析，研究结果揭示嫦娥五 称、同时具备南北对称性的线性 号玄武岩的月幔源区不是岩浆洋 振荡对流模式。这种对称性组合 结晶的单一堆晶，而是混合了早期 是旋转行星热对流研究领域中最 堆晶和晚期堆晶。晚期单斜辉石堆 后一类被发现的动力学对称性， 1501 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 此前从未被发现。这一新成果为 论启示和展望。相关研究成果以 研究木星与土星这类扁椭球形行 Letter 的 形 式 发 表 在 Physical 星的热演化、自由振荡和磁场发 Review Fluids 上，并得到期刊的 电机动力学等问题提供了新的理 社交媒体高亮推荐。 快速旋转扁椭球行星内部的线性热对流模式的对称性转变示意图 揭示更新世海洋钙化藻类的长 期演化及其对碳循环与气候的 影响 供了新的认识，不仅有助于认识海 洋层结变化机制，而且为探讨赤道 与外赤道相互作用过程提供了新依 据。相关研究成果发表在 Journal 在 B 类先导专项“印太交汇 区海洋物质能量中心形成演化过程 of Geophysical Research: Oceans 上。 与机制”的支持下，南海海洋研究 所杜岩研究团队揭示了热带东北太 平洋障碍层的季节变化机制及其与 暖池和淡水池间的关系。分析结果 表明该海区障碍层表现出“双峰” 的季节变化特征：障碍层在 7 月与 10 月最为显著，发生频率分别高 达 40% 与 46%。温盐贡献分析和 能量分析表明障碍层在两次峰值过 程中的作用机制不同，分别由大气 强迫降水和海表经向平流所导致。 该研究为热带障碍层的发展演化提 16 热带东北太平洋障碍层 7 月与 10 月物理机制示 意图 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 量控制系统的准确度和灵敏度。 双碳背景下新一代海洋数据质 要闻要事 与国际主流质量控制系统的对比 控系统揭示出更高的海洋变暖 结果显示，CODC- QC 系统能在 速率 中科院 B 类先导专项重大成果产 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 牺牲尽量少的正确数据的前提下， 出工作方案交流会召开 在 B 类先导专项“印太交汇 点成果，并围绕科学目标、研究 识别出最多的错误数据，显示出 区海洋物质能量中心形成演化过 内容、实施路线、预期重大成果、 新一代自动化质控系统的优势。 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 程与机制”的支持下，大气物理 组织和管理等方面报告了 2018研 究 团 队 将 CODC- QC 系 统应 科学与教育局组织召开了院 B 类 研究所朱江、成里京研究团队构 2020 的重大成果产出工作方案。 用于全球海洋变暖速率监测研究， 先导专项重大成果产出工作方案 建了新一代海洋温度观测数据质 会议还邀请院条财局、规划局、 结 果 显 示 使 用 CODC- QC 提 供 交流会，会议主要目的是通过各 量控制系统 CODC- QC，提供了 专项的交流评估，进一步加强我 识别错误数据的快速、高效解决 科学传播局、办公厅的领导和同 的质量控制数据，海洋上层 2000 院 B 类先导专项的管理，促进重 方案。CODCQC 系统考虑了质 大原创成果和引领性重大突破的 量控制中的各向异性和地形依赖 预算管理、成果宣传以及档案管 的变暖趋势提高约 15%。新一代 产出，率先实现科学技术跨越发 性，克服了国际主要质控系统假 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 设数据正态分布的弊端，在海洋 作的规范化进行了指导。 的提出，将有助于加快推进我国 项领衔科学家到会，报告了各专 变暖背景下考虑了气候平均态阈 秦大河、陈宜瑜、李家洋、 詹文龙、 相关研究成果发表在 Deep Sea 值随时间变化的特征，提高了质 Research Part I 上。 志围绕 B在 类先导专项过程管理、 米 热含量 1991- 2021 年 期 间 理进行了报告，对各专项管理工 海洋现场观测数据质量控制系统 会议特别邀请院学术委员会 智慧海洋工程和海洋信息化发展。 1701 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 体基础器件与系统前沿科学”的 纳米线阵列高敏光电探测器 支持下，针对嵌入式铪基铁电存 在 B 类 先 导 专 项“ 光 电 融 储器面临的挑战，微电子研究所 合与调控前沿研究”的支持下， 刘明院士团队在芯片设计方面取 半导体研究所王智杰研究团队开 得 突 破 进 展， 研 究 团 队 基 于 与 发了一种基于模板辅助结晶实现 CMOS 兼 容 的 铪 基 器 件 集 成 平 大尺寸纳米线阵列生长，通过在 台，国际首次设计实现了一颗 Mb 生长过程中引入反溶剂，改善纳 量级 FeRAM 测试芯片。研究人 米 线 晶 体 质 量， 基 于 此 纳 米 线 员在这项工作中，成功完成 HZO 阵 列 的 光 电 探 测 器 表 现 出 1.5A/ 铁电电容在 130nm CMOS 工艺 W的高响应度和弱光下超过 的大规模集成；提出 ECC 辅助的 1.21×1012Jones 的 高 灵 敏 度， 温度感知写驱动电路和失调偏移 如此优异的光电响应归结于引入 自动消除灵敏放大电路设计方法； 反溶剂后纳米线晶体质量的提 实现了 1012 循环耐久性，7ns 写 高，同时起到了隔绝水氧对钙钛 入和 5ns 读取时间，均为目前报 矿侵蚀的作用。相关研究成果发 道的最好铪基铁电芯片水平。上 表 在 ACS Applied Materials & 述研究成果被集成电路设计领域 Interfaces 上。 最 高 级 别 会 议 ISSCC 2023 接 收，同时芯片入选 ISSCC Demo Session 进行大会展示。 铪基 FeRAM 芯片照片以及芯片性能测试 纳米线阵列光电探测器结构示意图及光电性能 图网络存内计算 新型铪基铁电存储器芯片 在 B 类先导专项“存算一体 在 B 类 先 导 专 项“ 存 算 一 18 基础器件与系统前沿科学”的支持 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 下，微电子研究所刘明院士团队尚 其作为储池网络的初始化权重，具 要闻要事 大山研究员与香港大学合作，开发 有低成本、可扩展优势。在软件方 了一种利用储池计算（Reservoir 面，ESGNN 利 用 随 机 电 阻 阵 列 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 带来的物理随机投影，以存内计算 中科院 B 类先导专项重大成果产 Computing）技术实现图结构化 出工作方案交流会召开 数据分类的技术——回声状态图 交流会，会议主要目的是通过各 的权重始终固定不变，只需训练 专项的交流评估，进一步加强我 输出层权重，可最大限度降低训 点成果，并围绕科学目标、研究 的方式完成图嵌入过程，大大降低 内容、实施路线、预期重大成果、 了图神经网络的训练成本。该工作 组织和管理等方面报告了 2018展现了 RRAM 阵列在构建边缘图 2020 的重大成果产出工作方案。 学习系统方面的巨大潜力，也为利 会议还邀请院条财局、规划局、 用自然界丰富的物理、化学性质开 科学传播局、办公厅的领导和同 发更高效的智能硬件系统提供了参 志围绕 B 类先导专项过程管理、 院 B 类先导专项的管理，促进重 练复杂度和训练时间。在硬件方 大原创成果和引领性重大突破的 面，团队利用 RRAM 的本征随机 考。相关研究成果发表在 Nature 预算管理、成果宣传以及档案管 Machine Intelligenc 上， 并 入 选 理进行了报告，对各专项管理工 产出，率先实现科学技术跨越发 性构建大规模随机电阻阵列，将 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 当期封面文章。 作的规范化进行了指导。 项领衔科学家到会，报告了各专 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 网络（ESGNN）。储池计算是循 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 环神经网络的一种简化形式，能 科学与教育局组织召开了院 B 类 够将输入信号转换到高维空间进 先导专项重大成果产出工作方案 行分类。储池计算中循环连接层 会议特别邀请院学术委员会 基于随机电阻阵列的回声状态图神经网络学习过程的软 - 硬协同设计 研究团队发现栅压动态可调的负 石墨烯与 α 相氧化钼面内异 质结负折射研究 折射，实现新型“光晶体管”功能， 为光电互联提供重要基础。 在 B 类先导专项“功能纳米 负折射是一种折射波与入射 系统的精准构筑原理与测量”的 波位于界面法线同侧的反常光学 支持下，国家纳米科学中心戴庆 现象，在亚波长成像和隐身方面 1901 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 具有潜在应用前景。过去的研究 过改变石墨烯掺杂水平能够调控 中，通常使用金属超材料、介电 杂化极化激元的等频色散轮廓， 光子晶体、双曲超材料以及金属 从而在平面内石墨烯的界面两侧 等离激元来实现负折射效应。然 发生负折射。利用散射型扫描近 而，这些结构伴随着巨大的光学 场光学显微镜，研究人员在实验 损耗，而且其空间局域效果受限 且在中红外频段内缺乏有效的调 控手段，极大地限制了其进一步 的应用。极化激元作为一种光与 物质耦合而形成的特殊电磁模式， 能够极大地压缩光波，从而实现 纳米尺度内光信号的操控。在前 上观测到极化激元负折射效应， 焦点处能够将波长压缩至自由空 间光波长的 1.6%。此外，石墨烯 独特的单原子层特性和极化激元 之间的超高模式匹配，极大地减 少了折射界面的光学损耗。研究 人员通过调整激发天线的位置， 证明了在宽入射角范围内的可逆 期的研究工作中，研究人员发现 负折射。此外，研究人员进一步 通过对石墨烯费米能的调控，能 通过栅压调节改变石墨烯的费米 够实现石墨烯 /α- MoO3 范德华 能，实现了中红外负折射的动态 异质结中杂化极化激元的拓扑转 调控。此项工作所研究的深亚波 变，这为中红外频段负折射的研 长中红外极化激元负折射在电学 究提供了一个良好的平台。 可调的超分辨成像、纳米尺度热 基于此，研究人员构建了单 操控和分子传感等领域具有广泛 层石墨烯部分覆盖的 α- MoO3 范 的应用前景。相关研究成果在线 德华异质结构，这种异质结构通 发表在 Science 上。 (a) 极化激元负折射示意图；(b-c) 可逆极化激元负折射近场光学成像图 20 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 特性可以极大地压缩光场，并耦 要闻要事 纳腔中双曲回音壁极化激元 合进纳米管的径向回音壁模式中， 在 B 类先导专项“功能纳米 从而形成高品质因子和小模式体 中科院 B 类先导专项重大成果产 系统的精准构筑原理与测量”的 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 积的双曲回音壁极化激元，可极 出工作方案交流会召开 支持下，国家纳米科学中心戴庆 点成果，并围绕科学目标、研究 大地增强光与物质相互作用。实 研究团队提出双曲极化激元材料 内容、实施路线、预期重大成果、 验上，借助近场光学技术和电子 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 和回音壁纳腔结构高效耦合的方 组织和管理等方面报告了 2018激发技术分别观测到了氮化硼纳 科学与教育局组织召开了院 B 类 案，经过长期对极化激元的研究 2020 的重大成果产出工作方案。 米管上的双曲回音壁极化激元， 先导专项重大成果产出工作方案 积累，精心筛选出天然原子级光 会议还邀请院条财局、规划局、 获 得 珀 塞 尔 因 子 ～ 1012 量 级， 交流会，会议主要目的是通过各 滑的极化激元纳腔：一维六方氮 专项的交流评估，进一步加强我 化硼纳米管体系。理论上，这种 科学传播局、办公厅的领导和同 对单光子源和单分子探测等潜在 院 B 类先导专项的管理，促进重 氮化硼纳米管具有双曲极化激元 大原创成果和引领性重大突破的 预算管理、成果宣传以及档案管 Nature Nanotechnology 上。 产出，率先实现科学技术跨越发 作的规范化进行了指导。 志围绕 B 类先导专项过程管理、 应用至关重要。相关成果发表在 理进行了报告，对各专项管理工 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 会议特别邀请院学术委员会 项领衔科学家到会，报告了各专 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 左：双曲回音壁极化激元的示意图；右：电子激发单根氮化硼纳米管中的双曲回音壁极化激元的电子 能量损失谱 建平研究员团队与中国科学技术 揭示单原子合金催化二氧化碳 电还原制一氧化碳机理 大学曾杰教授团队、电子科技大 学夏川教授团队合作在二氧化碳 在 B 类先导专项“功能纳米 （CO2）转化制一氧化碳（CO） 系统的精准构筑原理与测量”的 研究中取得新进展，研发出单原 支持下，大连化学物理研究所肖 子 合 金 催 化 剂 Sb1Cu， 实 现 了 2101 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 CO2 高活性、高选择性还原制备 提供了新思路。相关研究发表在 CO， 并 探 究 了 该 过 程 的 理 论 机 Nature Communications 上。 理。肖建平团队探究了单原子合 金 催 化 剂 Sb1Cu 电 催 化 CO2 还 原表现出高 CO 选择性的原因。 研究发现，Sb1Cu 电催化 CO2 到 CO 的活性位为与单原子 Sb 相邻 的 Cu 位点，并揭示了 Sb1Cu 相 比于 Cu 可以有效减弱 CO* 的吸 附能，降低 CO* 的覆盖度，抑制 C - C 偶联反应，从而提升了 CO 的选择性。通过电荷外插值法， 肖建平团队计算了不同工作电势 下的反应能垒，通过微观动力学 模拟得到的理论速率也和实验结 果有较好的吻合。该研究为设计 高活性和特定选择性电催化材料 发展离子液体调控技术揭示 铁基超导与奇异金属态间量 化规律 单原子合金 Sb1Cu 催化二氧化碳电还原制一氧 化碳机理研究 控 进 行 电 子 掺 杂， 实 现 了 FeSe 的 Tc 从 8K 至 45K 的 连 续 调 控。相关研究成果发表在 Nature Physics 上。 在 B 类先导专项“新一代超 导与拓扑物理学”的支持下，物 理研究所金魁研究员和陈其宏特 聘研究员等发展了单一变量调控 和原位表征技术，精细调控铁基 材料超导电性并深入探索其奇异 金属态和超导之间的定量化规律。 研究团队采用脉冲激光沉积生长 FeSe 薄 膜， 并 利 用 离 子 液 体 调 22 基于离子液体调控揭示 FeSe 奇异金属态与超导 的定量化物理规律 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 和绝缘体 - 金属相变，揭示了超快 光激发 VO2 超快电子相变和 要闻要事 结构相变的动力学解耦 尺度上的非平衡相变机制。激发 先导专项重大成果产出工作方案 VO 2 到 R- VO2 的 超 快 结 构 相 变 态动力学模拟可以追踪光诱导 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 VO2 结构相变和绝缘体 - 金属相 点成果，并围绕科学目标、研究 变的超快过程，直接证明飞秒尺 内容、实施路线、预期重大成果、 度上两种相变的解耦合行为。相 组织和管理等方面报告了 2018关 研 究 成 果 发 表 在 Science 2020 的重大成果产出工作方案。 Advances 上。 会议还邀请院条财局、规划局、 交流会，会议主要目的是通过各 科学传播局、办公厅的领导和同 专项的交流评估，进一步加强我 志围绕 B 类先导专项过程管理、 院 B 类先导专项的管理，促进重 预算管理、成果宣传以及档案管 大原创成果和引领性重大突破的 理进行了报告，对各专项管理工 产出，率先实现科学技术跨越发 作的规范化进行了指导。 中科院 B 类先导专项“新一代超 类先导专项重大成果产 在B 出工作方案交流会召开 导与拓扑物理学”的支持下，物 理研究所孟胜研究员团队利用自 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 主开发的激发态动力学模拟软件 科学与教育局组织召开了院 类 TDAP， 研 究 了 激 光 诱 导BM 1- 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 会议特别邀请院学术委员会 项领衔科学家到会，报告了各专 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 光诱导 M1-VO2 超快相变示意图 主要完成人，主导了选题、数据 重离子碰撞实验中首次观测到 粒子自旋排列现象 分析和文章撰写等工作。 研究人员分析了 ϕ 和 K*0 介 子（JP=1-）相对于系统角动量的 在 B 类先导专项 “核物质相 结构与重元素合成研究”的支持 自旋方向。ϕ 介子和 K*0 介子存 下，专项团队参与 RHIC- STAR 在三个可能的自旋方向，如果没 国际合作实验研究，首次在重离 有特殊的物理机制，粒子自旋处 子碰撞实验中观测到了矢量介子 于每个方向的概率都是相同的。 （ϕ 和 K*0）的整体自旋排列现象。 测量结果表明，在现有的统计下 该成果开辟了利用基本物理量自 没有观测到 K*0 介子的整体自旋 旋研究夸克物质性质的新方向， 排列信号；而 ϕ 介子则表现出显 相 关 研 究 成 果 于 发 表 在 Nature 著的整体自旋排列信号，通过测 上。专项团队成员是这一成果的 量介子处于自旋方向为 0 的量子 2301 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 态的概率，发现其数值大于 1/3， 能 神 经 元 - SONAVP（SON 内 目前对于 ϕ 介子和 K*0 介子存在 抗 利 尿 激 素（Vasopressin） 能 整体自旋排列的物理机制尚未确 神经元）- PVN（下丘脑室旁核） 定。该测量结果为研究高温高密 - NTSVgat（孤束核的 GABA 能 核物质强相互作用机制开辟了一 抑制性神经元）- RPa（中缝苍白 个新的方向。 球）这样一条长程神经环路介导 光降低血糖耐受性。同时，发现 光也能显著压抑棕色脂肪的温度。 进一步阻断交感神经对棕色脂肪 的投射、热中心温度压抑棕色脂 肪活性等手段。确定了光下降血 糖耐受性是通过压抑脂肪组织产 热进而减少葡萄糖利用所导致。 由夸克和反夸克组成的矢量介子的自旋取向反映 出高温高密核物质的内禀属性 该研究提示针对夜间光污染造成 的罹患老年代谢疾病风险提高， 应考虑生活环境中夜间人造光线 揭示光感知调控血糖代谢的神 经机制 的波长、强度和暴露时长。这项 工作发现的感光细胞、神经环路 和外周靶器官可为将来干预此过 在 B 类先导专项“衰老的生 物学基础和干预策略”的支持下， 程提供潜在靶点。相关研究成果 发表在 Cell 上。 中国科学技术大学生命科学与医 学部薛天教授研究团队深入在小 鼠和人上揭示了光感知压抑棕色 脂肪组织产热并诱发血糖不耐受 的神经机制，发现光诱发血糖不 耐受由 ipRGC 感光独立介导。结 合大量神经环路示踪和操控手段， 研究人员发现 ipRGC- SONOXT （ 视 上 核 内 催 产 素（Oxytocin） 24 小 鼠 上 光 激 活 ipRGC-SONOXT-SONAVPPVN-NTSVgat，压抑 RPa 和支配脂肪的交感 神经，进而压抑棕色脂肪产热降低血糖耐受性 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 一种促进线粒体融合并修复线 一种用于生物样品原位研究的 要闻要事 粒体损伤的小分子研发及机制 精准光电联用系统 解析 中科院 B 类先导专项重大成果产 项 2016-2017 年工作进展及亮 在 B 类先导专项“生物大分 出工作方案交流会召开 在 B 类先导专项“衰老的生 点成果，并围绕科学目标、研究 子复合体结构与功能的跨尺度研 物学基础和干预策略”的支持下， 内容、实施路线、预期重大成果、 究”的支持下，生物物理研究所孙 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 生物物理研究所胡俊杰团队与南 组织和管理等方面报告了 2018飞研究团队自主研发成功三束（电 科学与教育局组织召开了院 B 类 开大学陈佺团队及昆明植物研究 2020 的重大成果产出工作方案。 子束、光束、离子束）共焦荧光 先导专项重大成果产出工作方案 所郝小江院士团队合作研制出一 会议还邀请院条财局、规划局、 实时监控的聚焦离子束精准减薄 交流会，会议主要目的是通过各 种能够特异性激活线粒体融合蛋 专项的交流评估，进一步加强我 白 MFN1，从而修补包括腓骨肌 科学传播局、办公厅的领导和同 系 统 ——ELI - TriScope。ELI - 院 B 类先导专项的管理，促进重 萎缩症等多类线粒体损伤的小分 大原创成果和引领性重大突破的 子 化 合 物 S89。 研 究 发 现，S89 预算管理、成果宣传以及档案管 子显微镜内部整合了一个基于冷 产出，率先实现科学技术跨越发 还能缓解了小鼠缺血再灌注模型 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 中的心肌损伤。线粒体膜动态失 作的规范化进行了指导。 嵌的光学成像系统。该系统在扫 项领衔科学家到会，报告了各专 衡引发的线粒体过度碎片化是衰 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 离子束同时聚焦在样品台上同一 老相关的神经退行性疾病发生发 位置，实现了聚焦离子束减薄样 展过程中的重要标志，该研究对 品的同时进行荧光实时监控成像。 于线粒体融合能力的可控性提升 该系统通过监测目标分子的实时 将为缓解衰老相关的神经退行 荧光信号，能够精确且高效地制 性疾病提供全新的干预思路及策 备包含目标结构的冷冻含水切片。 略。相关研究成果发表在 Nature 借 助 ELI - TriScope， 研 究 团 队 Chemical Biology 上， 并 获 得 以约 91% 的成功率从 HeLa 细胞 Science 杂志配文报道。 中制备得到 72 片包含中心体的含 志围绕 B 类先导专项过程管理、 TriScope 系统在商用双束扫描电 理进行了报告，对各专项管理工 冻样品杆的传输系统，以及一个内 会议特别邀请院学术委员会 描电镜的内部将电子束，光束和 水切片样品，并通过随后的冷冻 电子断层数据分析，发现了人体 中心体新的原位结构特征。该研 究 结 果 证 明，ELI - TriScope 作 为一种先进的、精确的、高效的 冷冻聚焦离子束减薄技术，在未 小分子融合激动剂 S89 作用原理 来原位结构生物学研究体内特定 2501 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 事件的高分辨率超微结构领域具 了荧光导航 FIB 减薄的效率和成 有极大应用潜力。相关研究成果 功 率。 利 用 CLIEM 系 统， 研 究 发表在 Nature Methods 上。 团队对细胞中脂滴 - 线粒体的互 作位点和中性粒原位结构进行了 研究。CLIEM 不仅可以在拥挤的 细胞环境中精确识别最佳切割位 点，还可对孤立细胞事件进行精 准切割，可广泛应用于各种细胞 器、生物大分子复合物、病毒等 研究对象的定点减薄，为精准制 备 cryo - ET 样品提供了新的高效 解决方案，有助于推动原位细胞 ELI-TriScope 系统设计图 生物学的发展。相关研究成果发 一种荧光靶向的冷冻原位结构 分析样品减薄系统 表在 Nature Methods 上。 在 B 类 先 导 专 项“ 生 物 大 分子复合体结构与功能的跨尺度 研究”的支持下，生物物理研究 所徐涛 / 纪伟研究团队研制出集 成式冷冻光电融合聚焦离子束系 统 CLIEM。这套系统将激光共聚 焦显微镜集成到商业化双束电镜 CLIEM 系统设计图 中，成功实现了双束电镜内冷冻 三维多色荧光成像，以便捷高效 地开展靶向样品减薄制备。在此 设备基础上，研究团队还开发了 全新荧光导航 FIB 减薄流程，并 首次提出“虚拟切片”概念，利 用三维图像投影方法，显著提高 26 III-E 型 CRISPR-Cas 系 统研究取得新进展 III - E 型 CRISPR- Cas 系统 是近年来发现的一类新型细菌抵御 外源基因入侵的“免疫系统”，由 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 于其特殊的组成形式，一经发现便 嵌入式原位冷冻荧光导航减薄 要闻要事 引起国际上广泛的关注和研究。 系统 在 B 类 先 导 专 项“ 生 物 大 中科院 B 类先导专项重大成果产 分子复合体结构与功能的跨尺度 项 2016-2017 年工作进展及亮 在 B 类先导专项“生物大分 出工作方案交流会召开 研 究” 的 支 持 下， 生 物 物 理 研 点成果，并围绕科学目标、研究 子复合体结构与功能的跨尺度研 究所江涛研究团队解析了来源 内容、实施路线、预期重大成果、 究”的支持下，生物物理研究所 2018 年 5 月 1-2 日， 菌 前沿 Desulfonema ishimotonii 的 徐 涛 / 纪伟团队与北大郭强 团队 组织和管理等方面报告了 2018- 科学与教育局组织召开了院 B类 IIIE 型 CRISPR- Cas 系统关键 研制出嵌入式原位冷冻荧光导航 2020 的重大成果产出工作方案。 先导专项重大成果产出工作方案 蛋白 DiCas7 - 11 相关的一系列 减薄系统（cryogenic correlated 会议还邀请院条财局、规划局、 交流会，会议主要目的是通过各 该复合物的冷冻电镜结构，并结 专项的交流评估，进一步加强我 合生化实验详细阐明了 DiCas7- light, ion and electron microscopy, 科学传播局、办公厅的领导和同 cryoCLIEM）， 这套系统将激 志围绕 B 类先导专项过程管理、 光共聚焦显微镜集成到商业化双 预算管理、成果宣传以及档案管 院 11 B加类先导专项的管理，促进重 工 pre- crRNA、DiCas7 大原创成果和引领性重大突破的 11- crRNA 识别并切割底物 RNA 束电镜中，成功实现了双束电镜 理进行了报告，对各专项管理工 产出，率先实现科学技术跨越发 （target RNA，tgRNA） 以 及 展。 我 院 调节 18 个Cas7在 研 B11类先 导专 DiCsx29 crRNA 内冷冻三维多色荧光成像，并设 作的规范化进行了指导。 项领衔科学家到会，报告了各专 的 活 性 和 DiCsx29 蛋 白 酶 被 激 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 特冷冻样品传输方案，以便捷高 活等的分子机制，为该系统在基 效地开展靶向样品减薄制备。研 因编辑、检测领域的开发和应用 究团队开发了基于刻蚀图像的配 提供了可靠的结构基础和生化信 准方法，不再需要传统光电融合 息。相关研究成果发表在 Nature 成像常用的配准标记物（fiducial Microbiology 上。 marker）和复杂的坐标变换，显 会议特别邀请院学术委员会 计了基于冷冻电镜多样品杆的独 著提高了荧光导航 FIB 减薄的效 率和成功率。利用 CLIEM 系统的 “虚拟切片”功能，研究团队制 备了含有脂滴 - 线粒体互作位点的 冷 冻 HepG2 细 胞 切 片， 并 且 借 助 cryo - ET 在互作面上发现了丰 富的连接丝；制备了含有中心粒 的 冷冻 HeLa 细胞 切片，发现了 中心粒内部由 27 个点状密度形成 2701 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 的 圆 环 结 构。Cryo- CLIEM 不 仅 毒等研究对象的定点减薄，为精准 可以在拥挤的细胞环境中精确识别 制备 cryo- ET 样品提供了新的高 最佳切割位点，还可对孤立细胞事 效解决方案，有助于推动原位细胞 件进行精准切割，可广泛应用于各 生物学的发展。相关研究成果发表 种细胞器、生物大分子复合物、病 在 Nature Methods 杂志上。 HeLa 细胞中心粒的原位成像研究 阐述阿片受体家族与内啡肽系 统的分子作用机制 选择性和保守性机制，为“信使 信箱 - 效能”模式提供了结构和功 能支持。相关研究成果以长文形 在 B 类先导专项“生物大分 式发表在 Cell 上。 子复合体结构与功能的跨尺度研 究”的支持下，上海药物研究所 徐华强领衔国际团队首次解析了 阿片受体 MOR、KOR、DOR、 NOPR 和各自的选择性多肽包括 内啡肽、内吗啡肽、强啡肽、皮 啡肽和痛敏肽的冷冻电镜复合物 结构，结合大量的细胞水平功能 实验，揭示了多肽类配体和阿片 受体的结合模式，阐述了它们的 28 阿片受体和阿片肽的选择以及“信使 - 信箱”概 念的结构基础 B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 专项管理 要闻要事 “生物大分子复合体结构与功 中科院 B 类先导专项重大成果产 能 的 跨 尺 度 研 究”B 类 先 导 出工作方案交流会召开 专项年度工作会暨中期考核会 议顺利召开 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 许瑞明研究员主持。施蕴渝院士、 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 李林院士、邵峰院士等专家出席 点成果，并围绕科学目标、研究 科学与教育局组织召开了院 B 类 首先，专项首席科学家许瑞 2020 的重大成果产出工作方案。 明研究员作了专项总体报告，介 会议还邀请院条财局、规划局、 了会议。专项各级任务负责人及 内容、实施路线、预期重大成果、 骨干等 70 余人参加了会议。 组织和管理等方面报告了 2018- 先导专项重大成果产出工作方案 为加强中国科学院战略性先 交流会，会议主要目的是通过各 绍了专项的总体情况、预期目标 科学传播局、办公厅的领导和同 和立项以来取得的主要成果。科 志围绕 B 类先导专项过程管理、 导 科 技 专 项（B 类）“ 生 物 大 分 专项的交流评估，进一步加强我 子复合体结构与功能的跨尺度研 院 B 类先导专项的管理，促进重 技处李颖副处长作了专项管理报 预算管理、成果宣传以及档案管 告，介绍了 B 类先导专项最新修 理进行了报告，对各专项管理工 究”（以下简称：专项）的组织 大原创成果和引领性重大突破的 实施管理、总结阶段性成果、明 产出，率先实现科学技术跨越发 订的规章制度要点和 2023 年度阶 作的规范化进行了指导。 段性考核的工作安排。朱平研究 会议特别邀请院学术委员会 晰未来目标、推动各项任务顺利 展。 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导 专 开展，专项于 2023 年 2 月 19 日 项领衔科学家到会，报告了各专 至 21 日在安徽合肥召开“生物大 员、柳振峰研究员、吴蓓丽研究 秦大河、陈宜瑜、李家洋、詹文龙、 员和孙飞研究员四位项目负责人 分子复合体结构与功能的跨尺度 分别介绍了各自项目立项以来取 研究”B 类先导专项年度工作会 得的工作进展和未来的工作计划。 暨中期考核会议。 专项每个子课题负责人都在会上 本次会议由专项首席科学家 汇报了子课题目标完成情况、立 2901 中国科学院前沿科学与教育局 中国科学院文献情报中心 项以来取得的工作进展、亮点成 一次重要会议，不仅总结了专项 果和未来工作计划。最后，专项 立项以来各项工作的实施进展， 总体组和专家召开了讨论会，对 专项实施三年来的工作进展和成 效进行了总结并对专项成员的工 作进行了考核，最后对专项未来 加深了专项成员之间的沟通和交 流，促进了项目内部和项目之间 的深度合作，而且为专项今后各 项工作的顺利实施和 2023 年度的 的发展进行了规划。 本次会议是专项实施中期的 阶段性考核工作奠定了基础。 国际动态 迄今最详鼠脑细胞类型图生成 个基因的活性。 根据基因活性，研究团队定 美国科学家绘制出了迄今 义 了 5200 种 不 同 类 型 的 细 胞， 最详细小鼠大脑细胞图谱，囊括 其 中 5000 种 是 神 经 元， 它 们 在 5200 种不同类型的细胞，将帮助 大脑的不同区域之间发送电脉冲。 科学家进一步揭示哺乳动物大脑 剩下 200 种细胞包括星形胶质细 如何进化，某些神经疾病为何出 胞和少突胶质细胞，前者帮助调 现问题，以及靶向正确的目标细 胞，从而治疗各种疾病。相关研 究已经提交生物预印本网站 1。 此前已有多个研究小组绘制 出了小鼠大脑中数百种细胞的图 谱，但这些研究通常基于相对较 少的细胞样本。为绘制出更详细 的图谱，艾伦脑科学研究所的曾 节大脑内的血液流动，后者帮助 神经元传递脉冲。随后研究小组 将这些基因活性数据与从一只小 鼠身上采集的大脑薄片中的细胞 数据进行比较，绘制出了不同类 型的细胞在大脑内的分布图。 研究团队指出，最新绘制出 红葵及其同事测量了数百只小鼠 的大脑图谱囊括的细胞类型约为 大脑的 410 万个细胞（约占小鼠 此前类似图谱的 10 倍，可以为人 大脑中总细胞数的 5%）内约 2 万 脑如何工作，以及为何会出现某 1 https://www.biorxiv.org/content/10.1 101/2023.03.06.531121v1 30 些疾病（比如痴呆症）提供新的 见解。细胞是大脑的功能单元， B类先导动态季报 Quarterly Report of B Programme 这个细胞目录将帮助科学家们确 里，盒子置于保温箱里，以让细 要闻要事 定细胞回路如何影响动物的行为、 胞保持活力。 学习、情绪或疾病，也有助确定 为训练神经元计算机区分不 易受伤害的细胞，以治疗疾病。 中科院 B 类先导专项重大成果产 项 2016-2017 年 工 作 进 展 及 亮 同的信号模式，研究团队创造出 研究人员表示，这项工作提 出工作方案交流会召开 供了构建大脑的细胞类型的基本 清单，了解这些细胞在不同动物 2018 年 5 月 1-2 日， 前 沿 物种中有何异同，将有助于推进 科学与教育局组织召开了院 B 类 点成果，并围绕科学目标、研究 了 10 种 不 同 的 电 脉 冲 和 闪 光 模 对哺乳动物大脑进化的理解。 先导专项重大成果产出工作方案 会议还邀请院条财局、规划局、 信号。结果表明，每次出现相同 交流会，会议主要目的是通过各 科学传播局、办公厅的领导和同 模式时，神经元都会产生相同的 专项的交流评估，进一步加强我 志围绕 B 类先导专项过程管理、 信号。此外，研究人员也借助储 利用八万鼠脑细胞造出一台活 院 B 类先导专项的管理，促进重 体计算机 大原创成果和引领性重大突破的 预算管理、成果宣传以及档案管 层计算，让神经元和芯片分工合 产出，率先实现科学技术跨越发 香 展。美国伊利诺伊大学厄巴纳 我 院 18 个 在 研 B 类 先 导- 专 槟分校研究团队科学家利用 8 万 项领衔科学家到会，报告了各专 个老鼠的活细胞，建造出了一台 可简单识别光和电模式的活体计 作的规范化进行了指导。 间和能量降至最低。 内容、实施路线、预期重大成果、 式，并在一个小时内反复播放这 组织和管理等方面报告了 2018些模式，同时使用传统的计算机 2020 的重大成果产出工作方案。 芯片记录和处理神经元产生的电 理进行了报告，对各专项管理工 作，将识别和处理信号耗费的时 会 议特别邀请院学术委员会 为评估该设备的性能，研究 秦大河、陈宜瑜、 李家洋、 詹文龙、 团队计算了名为 F1 的性能分数， 该分数通常用于指示神经网络识 别 模 式 的 效 率， 其 中 0 最 差，1 算机，这台机器能被整合到同样 最好，该设备的最佳得分为 0.98。 使用了活体肌肉组织的机器人中。 最新研制出的设备可集成到 研究团队在美国物理联合会 3 月 使用活体肌肉组织制成的机器人 会议上介绍了这项研究 2。 内。将神经元融入机器人中意味 研究团队首先在培养皿中培 着神经元可感知环境，然后一次 育了大约 8 万个来自经过编程的 处理这些输入。 小鼠干细胞的神经元，随后将神 研究人员表示，使用活细胞 经元置于光纤下方和电极网格上， 进行计算，尤其是储层计算，有 让其接受电和光的刺激，所有元 助于制造出节能设备，即使其中 件都被放在一个手掌大小的盒子 一些元件出现故障，这些设备仍 2 https://www.extremetech.com/ computing/researchers-buildliving-computer-using-mousebrain-cells 能继续工作。因此，与传统的机 器人相比，将活神经元和储层计 算相结合的机器人可能具有优势。 3101