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

研究发现超带隙透明导体

透明导体因兼具导电性与透明性，广泛应用于触控屏、太阳能电池、发光二极管、电致变色及透明显示等光电器件，成为现代信息与能源技术中不可或缺的材料。目前，主流透明导体来源于掺杂如半导体或绝缘体等原本透明的带隙材料，掺杂过程以牺牲部分透明性来实现导电性。因此，导电性与透光性之间相互制衡。为突破这一局限，此前有研究提出无需掺杂的本征透明导体概念，即通过特殊的金属能带结构来实现理想透明。但目前，其尚未在实际材料中被发现。 近日，中国科学院物理研究所研究员陆凌团队在一类有机电荷转移盐中首次实验发现了本征透明金属，并将新的透明波段起名为“超带隙”。金属中的超带隙是指介于带内吸收和带间吸收之间的无吸收波段，其原理和传统绝缘体带隙中没有光学吸收的原理一致。实现超带隙的特殊电子结构需要金属带足够孤立，且金属带带宽小于费米面与其他占据态和非占据态之间的能量差，使带内跃迁引起的吸收可被金属带带宽截断。同时，此带内吸收的截断能量小于带间吸收的起始能量，进而打开超带隙。 为寻找超带隙金属，该团队通过计算发现了一类已知有机导体 (TMTTF)2X可符合超带隙条件，并用电化学结晶生长了样品。研究表明，块体单晶在预言的超带隙波段展现出显著的透明窗口，其范围从可见红光至近红外，且在30微米厚度下能够透光。同时，其最低光学损耗（介电函数虚部）约为0.01，这一数值在已知化学计量比金属中最低，与商用透明导电氧化物薄膜（ITO）持平，且其色散与反射均低于ITO。 这一研究首次在实验上将电子导电性与光学透明性结合于本征固体材料中，开辟了通过超带隙实现透明导电的新路径。 相关研究成果以Hyper-gap transparent conductor为题，发表在《自然-材料》（Nature Materials）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。 论文链接 超带隙透明导体的理论原理、材料预言和实验发现

催化剂结构演变与反应进程的“多米诺效应”被揭示

近日，中国科学院院士、大连化学物理研究所研究员张涛与副研究员杨冰团队，联合上海高等研究院研究员朱倍恩，在动态金属催化研究与设计方面取得进展。该团队通过原位解析不同尺寸的Pd/FeOx催化剂在CO2加氢过程中的动态演变行为，揭示了催化剂结构演变与反应进程之间的“多米诺效应”，为催化剂的高效设计提供了新思路。 在多相催化领域中，动态碳化作为常见的催化剂重构过程，其关键调控因素的识别对催化剂性能优化至关重要。然而，在实际反应进程中，反应环境、反应中间体与催化剂结构演变之间存在错综复杂的耦合作用，对原位解析高活性结构、实现催化剂的理性设计提出了挑战。 该团队发现，大颗粒5Pd-FeOx催化剂在反应初期受H2主导，促进金属载体合金化产生Pd3Fe合金。该合金表面进一步促进HCOO*反应中间体，导致快速表面碳化，形成高活性Pd3Fe@Fe5C2/Fe3O4结构，展现出优异的逆水汽变换反应活性。相比之下，小尺寸0.5Pd-FeOx催化剂由于强金属载体相互作用，使FeOx包覆层抑制Fe的还原和碳化过程，导致相对较低的反应活性。而0.05Pd-FeOx单原子催化剂由于金属载体电子相互作用，促进CO2直接解离，并在CO诱导下产生缓慢体相碳化，经过20小时诱导期，可将CO生成速率从27 mmol gcat-1h-1提升至42 mmol gcat-1h-1。 上述研究揭示了催化剂动态结构演化的复杂性及其与反应进程、反应网络之间的交互耦合机制，阐明了金属粒径→反应气→界面重构→反应中间体→动态碳化→反应产物的链式“多米诺效应”。团队解耦这一复杂动态过程发现，相比于尺寸效应和金属-载体相互作用，合金化过程才是加速催化剂碳化进而提高反应活性的关键因素。基于这一认识，团队进一步设计出高活性、短诱导期的低载量0.5Pd3Fe/FeOx合金催化剂，提升了反应性能及贵金属利用率，实现了高性能CO2加氢反应中催化剂的高效设计。同时，该研究强调了原位解耦催化剂复杂动态演变的重要性，为发展原位结构解析驱动的催化剂理性设计提供了范例。 相关研究成果发表在《美国化学会志》（JACS）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等的支持。 论文链接 催化剂结构演变与反应进程的“多米诺效应”被揭示

我国科学家成功合成新核素镤-210

记者今天（6月5日）从中国科学院近代物理研究所获悉，近期，该研究所甘再国研究员团队与合作者利用兰州重离子加速器国家实验室加速器装置，首次合成了新核素：镤-210，该核素是目前已知的最缺中子的镤同位素。相关研究成果已在国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）上发表。 　　原子核是由质子和中子组成的量子多体系统，不同数量的质子和中子构成了不同的核素。自然界中存在288种稳定核素，它们分布在核素图中狭长的稳定线附近。 　　△新一代充气反冲核谱仪 　　合成与研究新核素是原子核物理研究的前沿热点，对探索原子核的存在极限、揭示新物理现象、深化对物质结构的理解具有重大意义。 　　研究团队利用中国超重元素研究加速器装置，通过熔合蒸发反应，在新一代充气反冲核谱仪上成功合成了镤-210，并测量了该核素的α衰变能量和半衰期。这项研究成果为我国的新元素合成研究积累了经验。

研究发现古气候变率控制晚奥陶世生物大灭绝节奏

长期以来备受关注的显生宙五次生物大灭绝事件中，晚奥陶世生物大灭绝（LOME）是最早发生的一次，其灭绝过程和机制一直是地球科学领域的研究热点。传统观点认为，LOME可能持续了1~2百万年；随着技术发展，近年来一些学者根据高精度定年结果提出，LOME可能只持续了几十万年。在生物-环境演化模式上，灭绝阶段与气候变化在时间上高度吻合，但由于缺乏可靠的高精度年代学约束，灭绝发生的精确时间、持续多久以及节奏如何，至今仍难以准确确定，这制约了对当时的气候剧变究竟如何控制生物大灭绝进程的理解。 中国科学院地质与地球物理研究所李献华院士团队和中国科学院南京地质古生物研究所戎嘉余院士团队，联合国内外科研人员，对我国华南扬子板块的全球上奥陶统赫南特阶底界“金钉子”剖面（湖北宜昌王家湾北剖面）等多个奥陶纪—志留纪过渡地层剖面开展了高精度锆石U-Pb年代学研究，并结合生物地层、碳同位素化学地层和生物多样性数据，探究晚奥陶世生物大灭绝事件发生的时间和节奏。 研究团队精确确定了凯迪阶-赫南特阶界线（442.65 +0.17/-0.23 Ma）和奥陶系-志留系界线（442.33 +0.34/-0.33 Ma）的绝对年龄，将赫南特期的持续时限缩短至约32万年，这为修订国际地质年表提供了关键数据。 基于上述精确的年代学框架，研究团队进一步确定了晚奥陶世生物大灭绝事件起始于442.76 +0.35/-0.22 Ma（约4.428亿年前），持续了约40万年，并呈现出明显的两阶段模式。第一阶段持续约34万年，期间全球气候从温室状态过渡至赫南特冰期，降温幅度达到9°C，平均降温速率为2.6°C/十万年，平均物种相对灭绝速率为8.4%/十万年；第二阶段持续约6万年，全球气候迅速由冰室状态转变为温室状态，平均升温速率高达12.2°C/十万年，物种相对灭绝的平均速率急剧上升至71.6%/十万年。 研究分析表明，物种相对灭绝速率与温度变化速率之间存在显著相关性，定量揭示了气候变率对晚奥陶世生物大灭绝事件节奏的控制作用。 5月31日，相关研究成果以Tempo of the Late Ordovician mass extinction controlled by the rate of climate change为题，发表在《科学进展》（Science Advances）上。 研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和英国自然环境研究理事会等的支持。 论文链接 扬子板块晚奥陶世古地理图及奥陶纪-志留纪过渡地层代表性剖面 奥陶纪-志留纪过渡期精细时间标尺及生物多样性、古温度、大气CO2和碳同位素变化示意图

人类正认识一个“全新”的月球！

一轮明月，自古以来寄托了无数人的向往与好奇。2024年6月，嫦娥六号任务成功带回1935.3克月球样品，实现了人类首次月球背面采样返回的创举，为更好认识月球提供了重要机遇。 近一年来，我国科学家从嫦娥六号月球样品中获得一系列重要发现，逐步揭开月球背面的神秘面纱，为人类探索宇宙作出更多“中国贡献”。人类正认识一个“全新”的月球。 首批研究成果揭示月背火山活动历史 2024年11月15日，我国科学家取得的嫦娥六号月球样品首批两项独立研究成果，分别发表在国际学术期刊《自然》与《科学》。 两项研究首次揭示，月球背面约28亿年前仍存在年轻的岩浆活动。其中一项研究表明，月背岩浆活动42亿年前就存在，至少持续了14亿年。这些研究为人们了解月球演化提供了关键科学证据。 《自然》《科学》多位审稿人评价，这些发现“令人兴奋”“为认识整个月球的地质历史提供了独特的视角”。 获取人类首份月球背面古磁场信息 我国科学家利用嫦娥六号月球样品，分析了约28亿年前的月球背面磁场信息。这是人类首份月球背面古磁场信息，填补了月球磁场中晚期演化的数据空白。为研究月球磁场演化、探秘“月球磁场发电机”提供了重要依据。 相关成果论文2024年12月20日在国际学术期刊《自然》在线发表。《自然》审稿人认为，此项研究首次提供了来自月球背面的古磁场测量结果，为提升人类对月球磁场的认知作出了重要贡献。 为验证月球岩浆洋假说补上月背“拼图” 我国科学家通过研究嫦娥六号月球样品中的玄武岩，验证了全月尺度月球岩浆洋假说。相关成果论文2025年2月28日在国际学术期刊《科学》发表。 据介绍，月球岩浆洋假说认为，月球形成之初，曾呈现为全月范围的岩浆海洋。随着岩浆洋冷却结晶，较轻的矿物上浮形成月壳，较重的矿物下沉形成月幔，残余熔体形成月壳和月幔间的克里普物质层。此项研究使月球岩浆洋假说第一次有了“背面”证据。 此项研究还提出，形成月背南极-艾特肯盆地的巨大撞击可能改造了该区域的早期月幔，为探索月球起源和演化提供了关键科学依据。 月球最大撞击“疤痕”形成于42.5亿年前 我国科研团队通过研究嫦娥六号月球样品，确定月球背面南极-艾特肯盆地形成于42.5亿年前。相关成果论文2025年3月21日在学术期刊《国家科学评论》发表。 据介绍，直径约2500公里的南极-艾特肯盆地是月球最古老、最大的撞击“疤痕”。嫦娥六号任务首次从南极-艾特肯盆地取回了“第一现场”的样品，为精准确认盆地形成时间提供了条件。这一发现为太阳系早期大型撞击历史提供了初始锚点，对探索月球乃至太阳系早期演化历史具有重要科学意义。 月球背面月幔比正面更“干” 我国科学家选取嫦娥六号月球样品中的玄武岩岩屑开展月幔源区水含量研究。结果显示，嫦娥六号玄武岩的月幔源区水含量仅为1至1.5微克/克，是已报道数据中的最低值，表明嫦娥六号玄武岩的月幔源区比月球正面月幔更“干”。相关成果论文2025年4月9日在国际学术期刊《自然》在线发表。 此项成果将为更好开展月球起源与演化相关研究提供有力支撑。《自然》审稿人认为，此项研究首次测得月球背面月幔的水含量，具有高度的原创性，是该研究领域中一项意义重大的发现。

新型隐形眼镜助人类获得近红外色彩图像视觉能力

近日，中国科学技术大学教授薛天和马玉乾团队与该校教授龚兴龙和王胜团队，联合复旦大学教授张凡团队以及国际科研机构研究人员，制备出高透明、高转化效率的上转换隐形眼镜，能够使人类获得近红外时空色彩图像视觉能力。 自然界中，人类肉眼可感知的可见光仅占电磁波谱很小的一部分。前期研究中，薛天和马玉乾团队与合作者，将可把近红外光转化为绿光的上转换纳米颗粒注射到动物视网膜中，首次实现了哺乳动物的裸眼近红外图像视觉能力。但是，眼内注射在人体应用受限。如何通过非侵入性方式实现近红外视觉，是该技术实用化的关键。 高分子聚合材料制备的软性透明隐形眼镜提供了可佩戴式解决方案。然而，制备近红外光上转换隐形眼镜需要解决高效上转换能力和良好光学性能两个问题。为此，研究人员对上转换纳米颗粒进行表面修饰，提高它们在高分子聚合材料中的均匀分散性，筛选出与上转换纳米颗粒折射率匹配的高分子聚合材料，制备出高掺杂比例（7%至9%）且高度透明的近红外光上转换隐形眼镜。 实验验证，佩戴这种隐形眼镜的小鼠可以分辨不同时间频率和不同方位的近红外光信息。更重要的是，佩戴该隐形眼镜的人类志愿者可以准确识别通过近红外光传递的更多信息。 进一步，研究人员开发了内置近红外光上转换隐形眼镜的可穿戴式框架眼镜系统，使人类志愿者能够获得与可见光视觉一样空间分辨率的近红外图像视觉，精确识别复杂近红外图形。 除时间和空间信息外，视觉感知还可以在色彩维度上传递丰富信息。科研人员利用三色正交上转换纳米颗粒取代传统的上转换纳米颗粒，制备出三色上转换隐形眼镜，可以将三种不同光谱的近红外光转换成红、绿、蓝三基色的可见光。实验结果证明，佩戴三色上转换隐形眼镜，人类志愿者可有效识别三种波长的近红外光，感知多种近红外色彩。这表明，三色上转换隐形眼镜可以有效地让人类获得近红外色彩图像视觉的能力。 上述研究通过视觉生理与纳米材料技术，制备出高透明、高转化效率的上转换隐形眼镜，实现了无源、可穿戴的人类近红外图像视觉能力拓展，能够使人类感知近红外光的时间、空间和色彩多维度信息。未来，这一技术有望在医疗、信息处理及视觉辅助技术领域得到应用。 5月22日，相关研究成果在线发表在《细胞》（Cell）上，并被细胞出版社专题报道。 论文链接 电磁波和可见光波谱 各种图形（不同反射波谱的反射镜片模拟）通过tUCLs内置的可穿戴式框架眼镜系统在可见光和近红外光照射下的色彩显示 上转换隐形眼镜使人类获得近红外时空色彩视觉能力