国内首个同步辐射人工智能数据解析平台—— “智慧光源大脑”2.0版正式上线

记者23日从中国科学院高能物理研究所获悉，由该所赵丽娜团队研制的“智慧光源大脑”2.0版正式上线。“智慧光源大脑”是国内首个同步辐射人工智能数据解析平台，能够更高效地处理同步辐射实验产生的海量复杂数据。 “智慧光源大脑”是一个好用、高效的AI工具，能帮助不同学科的科学家更快速、更精准地处理北京同步辐射装置产生的实验数据，其1.0版于2024年8月发布。同年9月，该平台在法国召开的国际科学软件会议上亮相，获得了国际同行的广泛好评，被认为处于该领域的领先地位，并被推荐加入国际科学装置AI算法联盟。 为更好地服务即将全面投入使用的高能同步辐射光源（HEPS），高效解析HEPS产生的海量实验数据，研究团队历时六个月对“智慧光源大脑”进行了重要升级，推出了2.0版本。升级后，平台能支持更复杂的AI算法分布式计算，并根据用户需求自动调整计算资源；同时新增了多种智能分析工具，用于图像测量、材料结构分析等，满足未来HEPS海量数据的快速处理和深度挖掘需求。 “升级后的‘智慧光源大脑’2.0版，将与HEPS的计算、网络和数据采集系统对接，我们致力于打造一个面向科学发现的先进工具平台，推动取得重大科学突破，更好地发挥国家重大科技基础设施的作用。”赵丽娜说。 （原载于《科技日报》 2025-06-24 第01版）

研究解析老年性耳聋发生机制

作为一种典型的增龄性感觉神经障碍，老年性耳聋以不可逆的进行性听力下降为特征，不仅严重损害听觉功能，还可能引发社交障碍、认知衰退，并增加阿尔茨海默病的风险。耳蜗衰老是造成老年性耳聋的主要原因，然而目前对其分子调控网络的作用机制仍缺乏系统性认知，严重阻碍了靶向治疗策略的开发。这一研究的瓶颈主要源于：现有研究主要依赖啮齿类动物模型，但其耳蜗结构与灵长类存在显著差异；人类耳蜗样本的稀缺性进一步限制了研究的临床相关性。 中国科学院动物研究所研究员刘光慧、曲静，东南大学教授柴人杰和首都医科大学宣武医院教授王思领衔的合作团队，首次绘制了灵长类耳蜗衰老的细胞分子图谱，并系统性地阐明了灵长类耳蜗衰老的关键表型与分子特征，确定了毛细胞跨膜转运蛋白SLC35F1表达下调是耳蜗衰老的核心分子标志和驱动力，同时证实二甲双胍治疗对耳蜗的保护作用，实现从机制发现到临床可转化干预策略的跨越，为老年性耳聋的防治提供了全新的靶点。 研究团队通过技术创新，解决了灵长类耳蜗组织解剖分离与单细胞解离的技术难题。基于这一进展，研究采用多维度分析策略，系统阐明了耳蜗衰老的关键生物学特征。在组织层面，科研人员通过精细的组织染色和表型刻画，鉴定了毛细胞丢失、螺旋神经元加速衰老、炎症损伤加剧、血管纹萎缩及跨膜转运功能障碍等核心病理改变；在细胞分子层面，研究结合单细胞核测序技术与人工智能深度学习模型，实现了灵长类耳蜗衰老的高通量高精度分子图谱绘制，不仅完成了对稀有毛细胞和螺旋神经元亚群的高效捕获与精准注释，更发现这些感音核心细胞表现出最显著的衰老相关转录紊乱。其中，毛细胞中跨膜转运蛋白SLC35F1的特异性下调被确定为灵长类耳蜗衰老的关键分子标志，为阐明其分子机制提供了重要线索。 为探究SLC35F1的作用，研究人员在毛细胞系中敲低Slc35f1，显著诱导细胞凋亡，提示其沉默表达会加速毛细胞丢失。借助AAV载体递送技术，研究团队在小鼠毛细胞中特异性敲低Slc35f1基因，成功复现了老年性耳聋的关键病理特征，包括衰老标志物的累积、毛细胞纤毛结构紊乱和数量减少以及听力功能下降。 研究团队的前期研究揭示了治疗2型糖尿病的二甲双胍对老年灵长类动物具有显著的衰老保护作用。在此基础上，研究进一步探索了二甲双胍对灵长类老年耳蜗的保护作用。长达3.3年的给药干预结果显示，接受临床剂量二甲双胍治疗的年老食蟹猴耳蜗组织呈现出显著的年轻化逆转：毛细胞丢失和血管纹萎缩程度明显减轻，衰老神经元比例显著降低。转录组分析揭示，二甲双胍通过双重机制发挥保护作用：一方面下调炎症相关基因，另一方面上调声音感知与神经信号传导等关键功能基因的表达。 该成果不仅显著深化了对灵长类听觉退行性病变的理解，为老年性耳聋的早期预警提供了关键生物标志物，更在机制解析与药物干预层面为开发创新性靶向治疗策略奠定了理论基础与实验依据，有望为老年性耳聋的防治开辟潜在的临床干预路径。 6月20日，相关研究成果以Single-Cell Profiling Identifies Hair Cell SLC35F1 Deficiency as a Signature of Primate Cochlear Aging为题，发表在《自然-衰老》（Nature Aging）上。 论文链接 灵长类耳蜗衰老的细胞分子机制

新研究揭示鸟类酸味感知演化奥秘 破解味觉适应关键机制

酸味通常被哺乳动物视为潜在有害物质的警示信号。然而，许多鸟类却能频繁取食富含高浓度有机酸的酸性水果，其耐受机制长期悬而未解。针对这一科学难题，中国科学院昆明动物研究所研究员赖仞团队展开了深入研究。 研究表明，鸟类实现这一独特适应能力的核心在于其酸味觉受体OTOP1的功能演化。研究解析鸟类OTOP1受体的适应性演化过程发现，该受体发生了关键的功能转变，提升了鸟类类群对酸的耐受能力。这使得鸟类能够有效取食酸性水果，拓宽了类群的食物来源，占据了更广阔的生态位。同时，鸣禽的OTOP1受体发生了单残基演化，这种精妙的演化策略进一步强化了该类群对酸的耐受能力。进一步，研究揭示了鸟类酸味耐受能力与甜味感知能力的协同演化机制。这种协同作用使鸟类能有效耐受果实中的高有机酸，并能敏锐感知其中的糖分（甜味），从而更高效地开发和利用水果资源。 上述研究首次揭示了鸟类感知和耐受酸味的分子机制及其在演化历程中的关键作用，明确了OTOP1受体的功能演化是驱动鸟类食性拓展、生态位占领和物种快速辐射演化的又一关键分子基础，并提出了“鸣禽酸味耐受与甜味感知协同演化”假说，为探讨复杂感官系统如何协同进化以适应环境提供了全新视角。同时，这一研究揭示了动物感官精妙适应环境的机制，并为剖析鸟类与植物间的协同演化关系以及生物对环境的适应策略提供了重要科学线索，对于探究生物多样性形成机制具有重要意义。 6月20日，相关研究成果发表在《科学》（Science）上。 论文链接 鸟类的酸味觉感知和耐受适应机制

我国科学家把丹尼索瓦人同日推上两大顶刊

近乎完整头骨牙结石中的丹尼索瓦人线粒体DNA的演化图。（中国科学院古脊椎所供图） 18日，我国科学家对距今至少14.6万年的哈尔滨古人类头骨化石及其牙结石开展的攻关成果分别刊登于两大国际学术顶刊《科学》和《细胞》。 相关研究由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员团队与河北地质大学季强教授团队联合开展，通过自主建立的前沿古蛋白实验系统与创新的古DNA实验方案，在国际上首次将一枚近乎完整的古人类头骨与神秘的丹尼索瓦人群关联起来，一举破解了丹尼索瓦人的形态之谜。 《细胞》评审专家评价：“研究提供了关键贡献——给了丹尼索瓦人一张‘脸’，也为其他亚洲化石关联到丹尼索瓦人开辟了可能性。” 丹尼索瓦人是一支已灭绝的古人类，最早发现于2010年，与广泛分布在欧洲的尼安德特人是姐妹群，对现代大洋洲、东亚、南亚和美洲原住人群都有遗传贡献。现有的丹尼索瓦遗骸都较为残破，缺乏同时具备完整形态特征和确凿分子证据的化石标本，阻碍了对该人群形态、分布及其在东亚古人类演化中作用的认知。 “此前，在黑龙江哈尔滨发现了一枚保存近乎完整的、距今至少14.6万年的中更新世人类头骨化石，我们将这一新人种命名为‘龙人’，形态学研究暗示龙人可能属于丹尼索瓦人。”季强说。 这次联合团队对这枚头骨化石开展了分子古生物学研究。基于创新性的古蛋白和古DNA分析方法，联合团队发现哈尔滨古人类是丹尼索瓦人，且属于已知早期丹尼索瓦人支系。 “哈尔滨古人类的牙齿和颞骨均无任何的人类古DNA留存，而牙结石致密的矿化结构为古DNA保存提供了相对封闭的微环境，我们另辟蹊径地从仅0.3毫克牙结石样本中筛选出古DNA片段。”付巧妹说。 这两项关键证据首次揭示了丹尼索瓦人较完整的头骨形态，并且证明丹尼索瓦人至少14.6万年前已广泛分布在亚洲广大区域，创新性的研究方法也为从更新世人类化石恢复人类古DNA提供了新的可能。

“夸父”低杂波电流驱动系统完成测试并通过验收

6月18日，科研人员对“夸父”低杂波电流驱动系统进行调试。新华社记者周牧 摄 6月18日，专家组对“夸父”低杂波电流驱动系统进行验收。新华社记者周牧 摄 由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所承担的聚变堆主机关键系统综合研究设施“夸父”（CRAFT）项目取得重要进展。6月18日，该设施低杂波电流驱动系统通过专家组测试与验收，系统全部实现国产化，性能达到国际领先水平。 低杂波电流驱动系统是国家“十三五”重大科技基础设施——“夸父”的重要组成部分，旨在解决面向反应堆的耦合天线设计、远距离低损耗功率传输、多管并联可靠安全运行等关键技术，为建设面向聚变堆的低杂波电流驱动系统提供科学技术基础。 低杂波电流驱动系统负责人刘亮介绍，该系统用于驱动和维持托卡马克装置环向等离子体电流，调控等离子体电流分布，实现对等离子体电子的有效加热、辅助等离子体电流驱升、抑制边界局域模、优化偏滤器热流分布等。其主要由微波源系统、微波传输线、耦合天线、监控保护、高压电源、水冷系统所组成。 验收专家组组长、中国科学技术大学教授叶民友认为，系统试运行和工艺测试结果表明，该系统各项指标达到验收要求。据介绍，项目团队经过五年技术攻关，实现中心频率4.6GHz；微波源最大总输出功率4MW；运行脉冲长度大于100s的测试和验收，并完成面向反应堆的天线设计及部件预研、微波低损耗传输及模式转换、系统安全可靠运行等关键技术研究。 通过与国内相关单位开展合作，项目组成功研制出4.6GHz 500kW双窗及单窗速调管、500kW环行器，系统全部实现国产化，相关技术可拓展应用于微波加热、无线通讯、医疗健康、电子科技等领域。 作为“夸父”的19个子系统之一，低杂波电流驱动系统的成功验收，标志着该系统及其关键部件完成了从设计优化、预研验证、加工制造到测试验收的完整流程，为聚变堆波加热系统设计研制奠定了坚实的科学技术基础。

我国侵入式脑机接口进入临床试验阶段

近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心等，成功开展了中国首例侵入式脑机接口的前瞻性临床试验，标志着我国在侵入式脑机接口技术上，成为全球第二个进入临床试验阶段的国家。 脑智卓越中心研究团队研制及生产的神经电极，是目前全球最小尺寸、柔性最强的神经电极，截面积仅为国外同类产品的1/5到1/7，柔性超过百倍，最大程度上降低了对脑组织的损伤。 该超柔性神经电极具备高密度、大范围、高通量、长时间的稳定在体神经信号采集能力，已相继完成在啮齿类、非人灵长类和人脑中长期植入及稳定记录验证，为植入式脑机接口前端电极组织相容性差和信道带宽窄的关键瓶颈，提供了开拓性的解决方案。 团队研发的侵入式脑机接口系统，是国内唯一获得注册型式检验报告，且可以长期稳定采集到单神经元Spike信号的脑机接口系统。其毫秒级、单神经元水平的神经信号捕获特性，为应用提供了良好的神经电信号数据基础。 在手术友好程度方面，植入体直径26mm、厚度不到6mm，是全球最小尺寸的脑控植入体，仅硬币大小。 有别于国外同类型产品，该侵入式脑机接口系统可通过较少数量的植入电极实现相似的控制水平，能够提高患者获益风险比。 实时在线解码是脑机接口技术的关键环节。系统需在十几毫秒窗口期内，完成神经信号的特征提取、运动意图解析及控制指令生成全流程。 研究团队通过自主研发的在线学习框架，创造性实现了神经解码器的动态优化。 该解码框架采用参数自适应调节机制，协调解码器优化和神经可塑性，突破传统静态解码模型难以适应神经信号时变特性的局限性。 结合柔性电极信号采集稳定性优势，和高精度神经发放估计策略，实现了低延迟、高鲁棒性、跨天稳定的实时在线运动解码。 在此前的动物实验中，侵入式脑机接口系统被植入到猕猴运动皮层的手部和手臂功能区，系统持续运行稳定，未出现感染和电极失效的情况。 经过训练，猕猴实现了仅凭神经活动控制计算机光标运动，还能完成目标引导下的脑控打字。 在平稳运行一段时间后，猕猴的植入体被手术安全取出，并更换新植入体在同一个颅骨开孔位置完成二次植入。 术后系统持续运行稳定，同样未出现感染和电极失效的情况，猕猴快速适应新系统并流畅实现脑控光标。 该手术的顺利完成验证了植入体通过二次手术升级换代的可行性。 受试者是一位因高压电事故导致四肢截肢的男性。 在为受试者进行手术前，研究团队采用了功能磁共振成像联合CT影像技术，重构了受试者专属三维模型与人脑运动皮层的详细功能地图以确保植入位置的精确性。整个手术过程精确到毫米级别，最大限度地保证了安全性和有效性。 自2025年3月植入该脑机接口设备以来，系统运行稳定，术后至今两个多月未出现感染和电极失效的情况。 仅用2周-3周的训练，受试者便实现了下象棋、玩赛车游戏等功能，达到了跟普通人控制电脑触摸板相近的水平。 下一步，研究团队将尝试让受试者使用机械臂，使他可以在物理生活中完成抓握、拿杯子等操作。 后续还将涉及到对复杂物理外设进行控制，例如对机器狗、具身智能机器人等智能代理设备的控制，从而拓展受试者的生活边界。 未来，该侵入式脑机接口系统有望显著改善百万完全性脊髓损伤、双上肢截肢及肌萎缩侧索硬化症患者群体的生存质量。 超柔性电极尺寸极小，仅约头发丝的1/100 全球最小尺寸的脑控植入体 受试者未来生活展望

重载机器人精密磨抛加工制造研究获进展

对于核主泵、火箭发动机喷嘴等大型工件，由于部件形状复杂且尺寸较大，在铸造及机加工后，需要进行精密磨抛加工以保证尺寸精度和制造性能。具有高灵活性、可提供更大磨抛压应力的重载机器人是精密磨抛加工该类工件的较优选择。 近日，中国科学院沈阳自动化研究所工艺装备与智能机器人研究室科研团队建立了大尺寸复杂曲面工件机器人精密磨抛系统，可用于上述类型工件的机器人自动化制造及检测。 科研团队建立了大型铸件在磨抛过程中的刚性加工磨盘损耗物理模型，用于预测磨抛过程中磨盘的磨损情况；通过生成一系列具有最短路径长度特征的测地线偏移路径，并将其转换为参数插值路径，进一步在关节空间实现光顺性优化。科研团队通过将多目标优化函数和运动学约束代入改进的优化算法，实现磨抛时间、关节冲击和磨盘磨损的折中最小化。 仿真和实验结果证明了科研团队所提出的路径规划方法在大尺寸铸件加工精度、稳定性和效率方面的优越性，为高效利用刚性磨具、减少更换及预测磨具磨损情况提供了新的思路与解决方案，有望助力大尺寸高精度复杂曲面工件的高效高精自动化磨抛加工。 该研究成果以Robotic disc grinding path planning method based on multi-objective optimization for nuclear reactor coolant pump casing为题，发表于Journal of Manufacturing Systems。研究得到国家自然科学基金及辽宁省自然科学基金等的支持。 论文链接 刚性磨具磨抛过程有限元建模及磨损过程分析 部件主要部分路径规划及所提出优化方法在标准测试集上的性能对比效果

科学家揭示小麦抗白粉病和条锈病基因新模式

第二项植物已进化出多样化的免疫受体以抵御病原体侵害，其中NLR蛋白构成了最大且最为普遍的一类植物免疫受体。科研人员在小麦上已克隆出多个具有CC-NBS-LRR结构域的NLR类抗病基因，绝大多数情况下，单一的NLR抗病蛋白即可提供抗病性。 6月9日，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员刘志勇领衔的植物免疫团队和合作者，在《自然-遗传学》（Nature Genetics）以“背靠背”形式发表了两篇研究论文，分别发现野生二粒小麦来源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121均是由两个NLR决定的小麦抗病性遗传调控新模式。 第一项研究中，研究人员通过图位克隆和PacBio HiFi长读长测序发现，TdCNL1编码了具有钾依赖性钠钙交换器整合结构域（新型ID）的非典型CNL蛋白，而TdCNL5编码一个典型的CNL蛋白。突变体和病毒诱导基因沉默实验表明，TdCNL1或TdCNL5基因功能丧失或基因沉默均导致抗性丧失。遗传转化实验表明，单独转入TdCNL1或同时转入TdCNL1/TdCNL5的转基因植株表现出抗性，而仅含有TdCNL5的转基因植株则表现感病，揭示了TdCNL1和TdCNL5在小麦白粉病抗性中呈现功能互补性。 第二项研究中，研究人员通过图位克隆和PacBio HiFi长读长测序发现，TdNLR1编码一个典型的NLR蛋白，而TdNLR2编码一个缺失CC结构域非典型的NLR蛋白。突变体、病毒诱导基因沉默、转基因和基因编辑敲除实验表明，以“头对头”方式排列的基因TdNLR1和TdNLR2都是YrTD121介导的条锈病抗性所必需的。 野生二粒小麦是普通小麦的野生祖先种，经历了长期复杂的环境演变，积累了丰富的遗传多样性，蕴含多样化的抗病基因。野生二粒小麦来源的抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121仅存在于少数野生二粒小麦种群中，没有参与小麦的驯化和普通小麦的进化过程。研究团队通过将野生二粒小麦与普通小麦高产品种进行杂交和连续回交，经过分子标记辅助选择，已经创制出携带MlIW170/Pm26和YrTD121的高产抗病新种质，研究结果为培育广谱多抗小麦新品种提供了重要基因资源和理论基础。 论文链接：1 2 野生二粒小麦抗白粉病基因MlIW170/Pm26和抗条锈病基因YrTD121克隆与育种利用

研究揭示多模态大模型涌现类人物体概念表征

人类能够对自然界中的物体进行概念化，这一认知能力长期以来被视为人类智能的核心。当我们看到“狗”“汽车”或“苹果”时，不仅能识别它们的物理特征即尺寸、颜色、形状等，还能理解其功能、情感价值和文化意义。这种多维度的概念表征构成了人类认知的基石。随着ChatGPT等大语言模型（LLMs）的爆发式发展，一个根本性问题引起学界关注——这些大模型能否从语言和多模态数据中发展出类似人类的物体概念表征？ 近日，中国科学院自动化研究所与脑科学与智能技术卓越创新中心合作，结合行为实验与神经影像分析，首次证实多模态大语言模型（MLLMs）能够自发形成与人类高度相似的物体概念表征系统。这项研究为人工智能认知科学开辟了新路径，更为构建类人认知结构的人工智能系统提供了理论框架。 传统的人工智能研究聚焦于物体识别准确率，却鲜少探讨模型是否真正“理解”物体含义。自动化所研究员何晖光提出，“当前AI能区分猫狗图片，但这种‘识别’与人类‘理解’猫狗的本质区别仍有待揭示。”该团队从认知神经科学经典理论出发，设计了一套融合计算建模、行为实验与脑科学的创新范式。团队采用认知心理学经典的“三选一异类识别任务”，要求大模型与人类在物体概念三元组中选出最不相似的选项。通过分析470万次行为判断数据，团队首次构建了AI大模型的“概念地图”。 该研究在海量大模型行为数据中提取出66个“心智维度”，并为这些维度赋予语义标签。研究发现，这些维度是高度可解释的，且与大脑类别选择区域的神经活动模式显著相关。研究还对比了多个模型在行为选择模式上与人类的一致性。结果显示，多模态大模型在一致性方面表现更优。 进一步，研究发现，人类在做决策时更倾向于结合视觉特征和语义信息进行判断，而大模型则倾向于依赖语义标签和抽象概念。研究表明，大语言模型内部存在着类似人类对现实世界概念的理解。 相关研究成果发表在《自然-机器智能》（Nature Machine Intelligence）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项、北京市自然科学基金及脑认知与类脑智能全国重点实验室的支持。 论文链接 代码 数据集 实验范式示意图。a、物体概念集及带有语言描述的图像示例；b-d、分别针对LLM、MLLM和人类的行为实验范式和概念嵌入空间。

科学家开发新一代视觉假体赋予动物“超视觉”功能

6月6日，中国科学院上海技术物理研究所胡伟达团队，联合复旦大学周鹏/王水源团队与张嘉漪/颜彪团队，开发出全球首款光谱覆盖范围极广的可植入视觉假体。该假体无需依赖任何外部设备，即可使失明动物模型恢复可见光视觉能力，并赋予其感知红外光甚至识别红外图案的“超视觉”功能。 当前，全球有超过2亿的视网膜变性患者，无法看到多彩的世界。近年来，学术界一直在探索通过人工方法进行视觉修复，如利用光电二极管技术路线制备可植入的视网膜假体。但是，该方法制备工艺复杂，且感知的光谱波段范围有限。而引入红外视觉能够使得人类拥有感知弱光信号的能力。 经过反复的摸索和尝试，该团队研制出能够进行高效光电转换、宽谱响应、安全植入的碲纳米线网络（TeNWNs）视网膜假体。TeNWNs假体能够在无需外接电源供应情况下，在生物视网膜中代替凋亡感光细胞，自发将光信号转化为电信号，进而直接激活视网膜上尚存活的神经细胞。TeNWNs假体融合了仿生修复与功能拓展的双重特性，其光谱覆盖范围为470至1550纳米，横跨可见光至近红外II区。团队发现，一次微创且可逆的视网膜下植入手术可以修复可见光视觉，并能够将视觉感知拓展至特定红外波长范围。进一步，在让实验室的失明小鼠重新获得对可见光感知能力的基础上，团队在非人灵长类动物即食蟹猴模型上进行了验证。团队同样实现了无损可见视觉前提下的红外视觉拓展。 这一研究有望突破现有视觉修复技术的局限，为拓展红外视觉、探索新型视觉感知模态开辟临床转化路径。 相关研究成果发表在《科学》（Science）上。 TeNWNs修复和增强盲人视觉示意图及作用机制 TeNWNs光电流密度和光谱范围 超视觉假体实物样品