科研人员研制出机器人灵巧手指尖六维力传感器

近日，中国科学技术大学团队研制出指尖大小六维力/力矩（F/T）传感器——OriCube。该传感器体积仅14×14×12mm3、重量4g，在23N量程下实现3mN级分辨率，并可嵌入机器人灵巧手指尖，在曲面接触中实时输出接触点位置与力矢量，能够为机器人“像人一样用手指触摸与操作”提供感知能力。 触觉是实现灵巧操作与安全人机交互的关键能力。现有指尖触觉方案多依赖阵列式分布传感单元或柔性电子皮肤，虽然信息丰富，但往往面临布线复杂、数据处理负担重、曲面适配与耐冲击性不足等问题。研究团队提出以嵌入式六轴F/T传感器为核心、结合几何模型实现内生触觉感知（ITS），以更简洁的系统实现实时接触信息感知的策略。 OriCube采用折纸式三维线圈阵列，利用电涡流耦合效应，同时测量金属外壳在六个自由度上的微小位移和转角。该结构设计降低了轴间串扰，实现了线圈与信号调理电路的小型化封装集成，便于嵌入机器人指尖。在机械设计上，OriCube使用模块化硅胶“微弹簧”弹性体，将外部力/力矩加载转换为壳体的位移与转角，并允许调节不同轴向刚度，可按需设计，实现灵敏度与量程的平衡。 标定和测试结果表明，OriCube在“指尖尺寸、低功耗、强鲁棒”约束下实现了高性能六轴力/力矩测量，具有体积小、重量轻、功耗低等特点，具备较低的轴间串扰与较高测量精度，并在6小时连续运行中保持较小漂移。此外，该传感器能够感知羽毛轻触等弱接触，可以承受锤击带来的冲击脉冲，并对外界磁场扰动表现出抑制能力，可在复杂工况下为机器人提供可靠稳定的感知信息。 团队将OriCube嵌入三维打印仿生指尖结构，结合ITS方法在指尖曲面上实现了实时触觉感知，可同时估计接触位置与接触力矢量。实验结果显示，该触觉感知方法得到的结果与外部参考力传感器一致。 这一工作提出了低成本、高鲁棒性、易集成的灵巧手触觉感知新方案，能够为机器人在不确定环境下的灵巧复杂操作提供关键的触觉感知信息。 相关研究成果发表在《IEEE/ASME机电一体化汇刊》（IEEE/ASME Transactions on Mechatronics）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院相关项目等的支持。 论文链接 基于指尖六维力传感器的内生触觉感知 六维力传感器结构设计

研究发现月球晚期岩浆补给新证据

年轻的月海玄武岩是研究月球晚期火山活动的关键对象。然而，反映岩浆房内部动态过程的岩相特征，在月球样本中鲜有报道。一般认为，自月球形成以来，其内部的玄武岩岩浆活动以简单结晶为主，缺乏类似地球岩浆房常见的动态过程。 近日，中国科学院紫金山天文台牵头对两块月球陨石开展研究，首次揭示了月球在30亿年前的岩浆补给事件，为理解月球晚期的热演化历史提供了关键证据。 研究团队利用扫描电镜、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱和高分辨二次离子质谱等分析技术，对两块发现于2021年的月球陨石NWA 14526和NWA 14992，开展了详细的岩相学、矿物学、地球化学和同位素年代学研究。研究结果表明，NWA 14526和NWA 14992在岩相结构、矿物成分、地球化学特征和结晶年龄上高度一致，具有成对关系，且两者均呈现出独特的岩性二分性：富镁区的矿物成分较原始；富铁区的矿物成分更偏演化，且富集晚期结晶类型。 综合辉石中熔蚀结构、铬元素阶梯式分布等开放系统证据，研究团队认为，这种罕见的岩性二分性是由岩浆补给作用驱动产生的，并据此提出了同源岩浆补给模型：约30亿年前，由月球内部早期侵入的富镁岩浆在岩浆房部分结晶后，又有一股演化的相对富铁岩浆“接力”注入，两者混合、反应，最终形成了两类岩性共存的结构。 研究进一步发现，NWA 14526和NWA 14992与同时期结晶的NNL群低钛玄武岩陨石，在多项特征上表现出相似性，它们可能来自同一火山杂岩区，并具有源坑配对关系。NWA 14526和NWA 14992对应不同的月幔源区，且经历更深的结晶深度，以及更复杂的演化历史，反映出30亿年前月球内部岩浆活动的多样性与不均一性。这些研究结果表明，月球虽然经历了长期的缓慢冷却过程，逐渐失去“生命力”，但在演化晚期（约30亿年前），其内部仍可能维持着动态的岩浆系统，存在岩浆补给、混合等复杂活动过程。 相关研究成果发表在《地球化学与宇宙化学学报》上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。 论文链接 NWA 14526和NWA 14992的背散射电子图像及X射线元素面扫描图像 辉石的环带结构特征 三种岩石成因模型示意图

科学家利用AI破译月球背面化学密码

解析月球表面化学元素全球分布特征，是揭示月球内部壳幔结构、岩浆演化过程与地质历史的核心途径，对理解地月系统的形成与发展具有重要科学意义。此前，月球表面元素丰度的遥感反演与制图研究，主要依赖月球近地侧采样返回任务的实测数据进行校准，导致占月球总面积近半数的月球背面长期处于“观测盲区”。由于缺乏实地采样“真值”约束，现有遥感反演模型在处理月球背面复杂地形与特殊矿物组成时存在较大偏差，尤其是月球地质特征最丰富的南极—艾肯盆地，其深部物质组成、地壳演化过程等关键科学问题，长期缺乏精准的定量数据支撑。 近日，中国科学院上海技术物理研究所等研究团队，基于嫦娥六号任务获取的首个月球背面样品实测数据，结合月球轨道高分辨率可见—近红外多波段光谱成像数据，建立了基于残差卷积神经网络的月球化学成分智能反演框架，构建出全球首套融合月球背面实地真值的高精度月球全球主要氧化物含量分布图。该研究攻克了长期以来月球背面化学成分反演缺乏实地数据约束的难题，揭示了月球南极—艾肯盆地深部物质暴露特征与月球背面地体组成规律，为深入解析月球地质演化历史、指导后续月球探测工程着陆点选择提供了高精度定量科学支撑。 研究团队经多学科联合攻关，将嫦娥六号月球背面实测“月面真值”与月球轨道高分辨率可见—近红外多波段光谱成像数据相结合，并嵌入残差卷积神经网络反演模型。基于模型微调策略，研究团队在有限样本条件下，精准捕捉光谱数据与元素含量间的高度非线性关系，有效解决了传统模型易过拟合、鲁棒性不足等问题，大幅提升了全球尺度氧化物反演精度。研究团队进一步依托“AI+遥感”技术路线，精确重构了铁、钛、铝、镁、钙、硅六大主量元素氧化物及镁指数的全球分布，清晰刻画了月球表面月海、高地、南极—艾肯盆地三大地球化学区的元素分布特征。该成果首次定量揭示了月球背面高地中，镁质斜长岩和镁质岩套的出露比例明显高于近地侧，为月球岩浆洋结晶分化的南北半球不对称性假说提供了新的实测证据，并精准划定了南极—艾肯盆地镁质辉石环与铁质异常区边界，证实南极—艾肯盆地撞击事件挖掘且暴露了更广泛的深部镁质物质。 该研究首次将月球背面实地实测数据融入全球化学制图，填补了月球背面地质研究的关键数据空白，深化了人类对月球壳幔结构、南北半球演化分异、南极—艾肯盆地形成与演化等科学问题的理解，也为后续月球着陆点选择、月球资源勘探及深空探测任务规划提供了高精度定量化学依据，为我国月球探测工程持续推进奠定了坚实的科学基础。 相关研究成果发表在《自然-传感》（Nature Sensors）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国科学院的支持。 论文链接 新一代月表主要氧化物含量分布填图 月球正面与背面镁指数分布揭示其不对称性 嫦娥六号光谱仪仿真实验

青藏高原热融滑塌四维演化过程研究获进展

青藏高原的热融滑塌普遍规模小、发育浅，且受卫星遥感空间分辨率不足及重访周期限制，其精细化时空形变过程长期难以被准确捕捉与识别。 中国科学院西北生态环境资源研究院研究团队，利用无人机摄影测量技术，历时6年（2019年—2024年）对青藏高原8处热融滑塌开展了厘米级连续监测，实现了对青藏高原热融滑塌四维时空演化过程的系统追踪与高精度量化。 研究表明，青藏高原热融滑塌多发育于北向缓坡（平均坡度8.3°），形态整体呈长条形（平均长宽比约3.0），普遍具有“后缘塌陷区—中部滑移区—前缘堆积区”的三段式结构。各区域的变形特征差异显著：后缘塌陷区显著下沉，平均下沉幅度达2.4米，中部滑移区局部抬升，平均抬升1.4米，前缘堆积区相对稳定。 2019年—2024年间，研究区热融滑塌整体呈持续扩张趋势，活动期集中在每年6月至10月，其中9月至10月最为剧烈；滑塌面积年均扩张约1182.9平方米，月均扩张约505.7平方米，其后缘后壁年均后退14.5米，月均后退6.2米。同时，研究精准量化了滑塌体内部地表物质的运动速率，明确了该速率自后缘向前缘呈递减规律，揭示了后缘后退与下坡物质搬运之间的紧密力学关联。 研究还识别出青藏高原热融滑塌的三种典型扩张模式，分别为突发增长型、持续增长型和停止增长型。研究进一步揭示了两类代表性的热融滑塌演化路径：一类是在极端降雨、异常高温或坡脚扰动作用下，快速大规模启动并持续扩张的即时触发型，具有明显的突发性；另一类是经历多年缓慢变形，在条件累积到临界状态后突然加速发展的阈值延迟型。这两类热融滑塌演化路径在灾害突发性和预警可行性上存在显著差异，对冻土灾害识别与风险管理具有重要意义。 研究实现了对小尺度热融滑塌四维时空动态演变的精确量化，获取了高精度的滑塌面积扩张、后缘后退、地表物质运动和体积变化等核心参数，明确了青藏高原热融滑塌月度、年度和总体变化特征，深化了对其内部物质迁移和扩张过程的认识，为青藏高原多年冻土区热融滑塌的碳动态评估及工程走廊基础设施安全提供了关键科学依据。 相关研究成果以Centimeter-resolution 4D dynamics of retrogressive thaw slumps from repeat UAV photogrammetry on the Tibetan Plateau为题，发表在《环境遥感》（Remote Sensing of Environment）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金和中国科学院“西部之光”人才培养计划的支持。 论文链接 2019年—2024年热融滑塌表面形态演化过程 2019年—2024年热融滑塌表面高程变化过程 即时触发型和阈值延迟型热融滑塌演化路径

月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究取得进展

嫦娥七号探测任务候选着陆区临近月球南极的沙克尔顿撞击坑，该区域的水冰稳定性研究对探测任务具有指导意义。 近日，中国科学院国家空间中心科研团队在月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究方面取得进展。科研人员剖析了低温条件下的月壤热性质，构建了可应用于南极沙克尔顿区域的月球极区水冰热稳定性模型，开展了高空间分辨率的水冰热稳定性模拟，探讨了当地的表面辐射、月壤温度、水冰稳定区域的分布特征，并讨论了模拟结果对嫦娥七号南极水冰就位探测的意义。 沙克尔顿撞击坑内部的大部分区域为永久阴影区，但热辐射的分布不均匀，而坑外遍布不同大小的永久阴影区和弱光照区域。在撞击坑内部，年平均表面温度的数值分布不均——坑底较平坦区域的平均温度更低。对比研究发现，模拟的坑内年平均温度要更低。 基于模拟的月壤温度，研究在撞击坑内识别出水冰冷阱，还发现了HCN、SO2和NH3的冷阱。由于它们的升华温度持续降低，其冷阱面积呈现动态收缩趋势。研究识别的水冰冷阱面积，大于前人确定的水冰冷阱面积。此外，根据模拟结果，HCN冷阱不仅在壁面的部分区域存在，也可能存在于坑底的多数平坦区域。 研究剖析了低温条件下的月壤热性质，构建了极区水冰热稳定性模型。这一模型能够计算出光照、月壤温度以及水冰等挥发分的稳定分布区域，可应用于分析月球南极特别是嫦娥七号着陆区水冰热稳定性，从而确定水冰潜在分布区域，为未来的水冰探测任务提供支持。 相关研究成果发表在《行星科学学报》（The Planetary Science Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。 论文链接 沙克尔顿撞击坑及周围区域水冰和其他挥发分的稳定区域

SpecCLIP模型助力银河系考古

近日，中国科学院国家天文台等研究团队发布了SpecCLIP人工智能模型，将类似“大语言模型”的思想引入恒星光谱分析，为跨巡天数据融合和精密恒星物理参数研究提供了新思路。 恒星光谱被称为研究宇宙的“指纹”。科学家通过分析恒星光谱中的谱线特征，可以测量恒星的温度、重力加速度及化学成分，并依据其记录的化学印记，如同考古研究一般反演银河系的演化历史。然而，不同望远镜及巡天项目所获取的光谱数据，在分辨率、波段范围及观测方式等方面通常存在差异，导致数据难以直接统一分析。 此次研发的SpecCLIP模型，重点针对LAMOST低分辨率光谱数据与Gaia XP光谱数据的联合分析难题。研究团队将不同来源的光谱数据映射至同一个“特征空间”。通过对比学习方法，SpecCLIP模型可自主学习两类光谱间的内在联系，高效实现跨仪器、跨巡天的数据对齐与转换，为大规模联合研究提供了新的技术路径。 与传统面向单一任务训练的模型不同，SpecCLIP更接近“基础模型”框架，不仅可统一预测恒星大气参数和元素丰度，还可开展光谱相似性搜索和异常源发现，为未来海量巡天数据的自动化分析奠定基础。在银河系考古研究中，该模型可助力极端贫金属星的大规模搜寻与证认，推动构建大规模外晕红巨星样本，为追溯银河系早期并合历史提供关键观测数据基础。 基于上述统一表征能力，SpecCLIP模型已在多项前沿科学研究中得到应用。例如，在Earth 2.0（ET）任务的科学准备中，该模型可为ET天区的行星寄主恒星提供准确、全面的基础参数，进而提升潜在宜居行星的筛选效率；在银河系演化史研究方面，该模型为数百万颗恒星年龄的统一测量提供了新的技术路径，并为重建银河系形成与并合历史提供了更大规模的数据支撑。 随着LAMOST、Gaia及下一代巡天项目持续产生海量观测数据，SpecCLIP模型展现了人工智能方法在天文光谱研究领域的潜力，有望成为连接不同观测系统的重要桥梁，并推动银河系结构、形成演化研究、及恒星物理研究向更高精度方向发展。 相关研究成果发表在《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会的支持。 论文链接 基于SpecCLIP基座模型构建的面向科研人员的恒星光谱专业分析平台界面 SpecCLIP大模型示意图

科研团队为银河系中心拍摄了一组“分子影集”

近日，中国科学院上海天文台等国际研究团队获得了一组全新图像，图像以较高的精细程度揭示了银河系中心区域复杂的星际气体丝状结构网络。此次图像由阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）获取，覆盖的区域尺度超过650光年，包含大量致密的气体和尘埃云，以及环绕着位于银河系中心的超大质量黑洞，这一高质量数据集将有助于天文学家深入研究银河系中心的位于超大质量黑洞附近最极端环境下的恒星生命历程。 研究团队基于该数据集，发现了银河系中心区域Sgr B2分子云内一氧化硫分子的异常强发射，HC15N分子作为稠密气体分子的可信探针潜力等。冷分子气体是重点研究的对象，团队深入解析了银河系中心区域复杂的化学组成，从一氧化硅等简单分子，到甲醇、丙酮、乙醇等更为复杂的有机分子，探测到数十种不同的分子。 研究显示，冷分子气体沿着丝状结构流动，并汇聚到致密物质团块中，为恒星的诞生提供物质基础。在类似太阳系的银河系外围区域，这一过程已相对清楚，但在中心区域，其物理过程则更为极端。 该研究为学界深入理解这些极端现象如何影响恒星的形成过程，并检验现有恒星形成理论在极端环境下是否仍然适用提供了新视角。 相关研究成果发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。 论文链接 史上最大规模的ALMA图像展示了对银河系中心的分子气体（图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/ S. Longmore 等；背景：ESO / D. Minniti 等）     ALMA观测到的银河系中心不同分子分布：ACES已绘制出银河系中心数十种分子的空间分布。（图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/ S. Longmore 等）

国产超算编程模型研究取得进展

高性能计算应用的性能可移植性，是应对异构架构演进的关键。近期，中国科学院计算机网络信息中心等在国产超算编程模型研究方面取得进展，自主研发出面向神威异构架构的性能可移植后端——swKokkos。 针对神威处理器独特的硬件约束，研究团队通过引入并行执行抽象，实现了源代码到二进制级别的性能可移植，降低了超算应用的开发与迁移成本。科研人员在swKokkos中引入了向量化哈希索引与FDSL快速调度库，降低内核启动开销；同时，提出分块并行映射算法，进一步提升负载均衡与缓存利用率。swKokkos在AXPY、数值求解器等任务中性能达原生Athread的99%以上，还能支撑海洋模型LICOM超10万核规模的稳定模拟并实现加速。 相关研究成果被系统软件领域国际学术会议EuroSys 2026录用。研究工作得到了国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项等的支持。 swKokkos示意图

科研人员建立血管内皮细胞胚胎发育谱系

血管不仅是血液运输的通道，还在器官再生修复中发挥重要功能。血管内皮细胞直接与血液接触，是组成血管的最基本结构单元。此前研究已揭示动静脉血管内皮分化机制，但学界对各个器官内血管内皮细胞分化并拥有器官特异性的过程及生理意义仍不明晰。 近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院等科研团队，通过构建小鼠内皮细胞胚胎发育全程的谱系图，发现血管内皮细胞在小鼠胚胎发育的孕中期开始分化，并逐步建立适配各个器官的内皮细胞。同时，肺血管内皮富集基因Casz1影响肺血管生长、器官特异性分化和肺部的内皮—上皮的细胞互作。 研究发现，小鼠胚胎发育E7是可清晰定义内皮细胞的最早时间。早期内皮细胞在E8已开始器官特异性分化，形成心脏心内膜内皮细胞，并在此后的孕中期（E9.0—E13.5）开启中枢神经、肝脏、肺、消化道等多组织的器官特异性分化。在此之后，各个器官中内皮细胞的差异逐渐增大，开始表达各自器官独有的基因调控网络和信号通路。这些内皮器官特异性基因和通路，与对应器官的生理功能相关。 科研人员进一步聚焦人类和小鼠肺血管内皮器官特异性建立的跨物种对比，发现人类和小鼠肺内皮拥有相似的内皮亚群和关键分化时间点，但人鼠肺内皮间存在大量物种特异性基因。这表明，人类与小鼠肺内皮的基因表达动态并不完全相同。因此，利用人类细胞谱系大科学研究设施，解析人类细胞发育和病变的规律较为重要。 研究还发现，Casz1是人类和小鼠肺内皮细胞都高度富集的基因，在内皮细胞中敲除Casz1可阻碍肺血管的生长，并阻断肺血管内皮细胞的器官特异性分化。Casz1直接结合在肺内皮染色质的启动子区域，这种结合会影响VEGFR2、Foxf1、Car4等肺血管生长和分化关键调控基因的表达。内皮中Casz1的缺失还会导致肺泡中NKX2.1+和SFTPC+细胞减少，肺泡细胞增殖迟缓，以及肺部内皮—肺泡细胞间互作减弱。其中，Casz1会调控肺内皮释放旁分泌因子FGF1，影响肺泡细胞的正常增殖发育。 该研究建立了涵盖26个发育时间点的内皮细胞发育谱系图，解析了内皮细胞器官特异性谱系构建的时空轨迹和分子特征。以肺内皮为例，该研究阐明了器官特异性血管分化的调控机理及其对相应组织的影响，这为解析血管的器官特异性特征在心脑血管等疾病中的潜在作用奠定基础。 相关研究成果发表在《细胞》（Cell）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院等的支持。 小鼠内皮细胞胚胎发育全程的谱系图 论文链接 小鼠内皮细胞胚胎发育全程的谱系图

科学家开发T细胞改造新方法

      免疫细胞里T细胞被称为“守护健康卫士”，它们身上有个能扫描其他细胞的“安检仪”——TCR分子。 科学家长期以来希望能从众多TCR分子中，筛选出最灵敏的“安检仪”型号，并把它们“装配”到癌症患者的免疫细胞上，或能让免疫系统精确锁定并消灭癌细胞。但是，天然TCR分子的识别灵敏度有限，一些狡猾的癌细胞可能成为“漏网之鱼”。 针对这一难题，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心团队等开发了组氨酸扫描法，能快速定位TCR分子中负责识别癌细胞并启动清除程序的“关键位点”。 对TCR分子中这些位点进行“改造升级”后，TCR分子就化身为高灵敏度的增强版“安检仪”，显著提升了T细胞清除癌细胞能力。一旦TCR分子识别出癌细胞特有的pMHC抗原分子，T细胞便会“当场抓获”癌细胞。 研究还揭示，组氨酸能强化TCR分子与癌症pMHC抗原分子之间的“逆锁键”结构——就像给癌细胞套上了“紧箍咒”，帮助T细胞更牢固地“抓住”癌细胞，为T细胞充分活化并启动杀伤程序赢得了宝贵时间，有效防止癌细胞逃逸。 这种方法完全不需要依赖TCR分子的三维结构信息，只需对筛选出的多个“关键按钮”进行同步改造，就能够显著增强TCR分子“抓住”癌细胞的能力，将T细胞打造成效率超群的“超级守护者”。 改造后的T细胞不仅活化水平更高、杀伤力更强，还能精准区分“敌我”，能够避免误伤健康细胞。目前，该研究在动物模型中疗效显著，或为开发新一代高效、精准的癌症免疫疗法提供了崭新的思路。 相关研究成果发表在《细胞》（Cell）上。 组氨酸扫描法对力感应受体的高质量赋能