一周前沿科技盘点〔76〕丨机器人也能望梅止渴？他们首次提出“机器联觉”；让光速减慢1万多倍，这块芯片什么来头？
生活中，总有一些人可以“听”到色彩，“看”到味道，或“嗅”出形状，这就是联觉。近期，受人类联觉启发，北大电子学院首次系统化地建立并论述了通信和多模态感知智能融合的统一框架——机器联觉。光速是宇宙中最快的速度，为了减慢它，科学家伤透了脑筋。近日，中国科学院课题组找到了一种在光子芯片上减慢光速的新方法。
基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第七十六期。
1 《IEEE Communications Surveys & Tutorials》丨机器人也能望梅止渴？他们首次提出 “机器联觉”
针对SoM的三种工作模式开展的最新研究结果及设计思路
望梅止渴、“夏天是定音鼓，秋天是大提琴”……生活中，总有一些人可以“听”到色彩，“看”到味道，或“嗅”出形状，这就是联觉。近期，受人类联觉启发，北京大学电子学院程翔团队首次系统化地建立并论述了通信和多模态感知智能融合的统一框架——机器联觉（SoM）。作为助力实现“万物智联”的核心技术之一，通信与感知融合技术是6G无线通信的一项关键技术。然而，现阶段主流的通信感知融合技术局限于通信与单一射频感知的融合（射频通感一体化），且局限于静态、低速场景，无法支撑6G典型应用场景的需求。为满足通信与感知系统极高的性能要求，需要挖掘通信与多模态感知之间存在的潜在关联，发挥“通”与“感”相互辅助的能力，促进通信与多模态感知的智能融合。研究团队首次对当下通信与多模态智能融合领域的相关研究工作进行了梳理综述，针对三种工作模式开展的最新的研究结果及设计思路，展现了SoM在优化通信和感知性能上的巨大潜力。基于SoM-唤起模式，首次探索了复杂高速移动场景下多模态感知数据与信道全尺度衰落特性的复杂非线性联觉机理；基于SoM-增强模式，提出以模型增强数据驱动的方式从多模态感知信息中挖掘不同隐式射频空间特征，设计了一系列高效通信系统传输方案；基于SoM-合作模式，创新性地开展了基于任务语义的机器联觉协同感知工作，进行通信传输与环境感知网络联合设计，以优化非理想通信下协同感知性能。原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10330577
2 《Nano Letters》丨让光速减慢1万多倍，这块芯片什么来头？
光速是宇宙中最快的速度，也是所有物质和信息传播的速度上限，真空中的光速约为30万公里/秒。光速不能被超越，但能被减慢。让光速减慢的好处显而易见——更好地操控光子，进而提升对光信息的获取、传输、处理与缓存能力以及光传感、光通信、光路由、光调制和光存储等相关应用和器件的性能。近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所李光元课题组找到了在光子芯片上减慢光速的新方法。他们提出了一种基于晶格共振与晶格共振发生耦合诱导产生的新型类电磁诱导透明（EIT）现象，极大地抑制了其损耗，从而在100纳米高度的硅纳米柱阵列上实现了慢光效应（光速减慢了1万多倍）。同时，团队在实验上测得高达2750的超高品质因子，数倍于现有纪录（483）。他们还进一步发现一种具有连续域束缚态（BIC）特性的集体型类EIT现象，其品质因子和慢光指数在理论上均按照反二次函数发散到无穷大。这项研究有望大幅提高慢光光子芯片器件的性能，并在光传感、光通信、光计算和光缓存等领域获得广泛的应用，也将为慢光技术研究提供新思路。原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c04174
3 《Nature Machine Intelligence》丨以通用方法求解随机反应的化学主方程？神经网络做到了
跟踪随机反应网络随时间变化的联合概率分布
随机反应网络是物理学、化学、生物学和生态学中随机过程的标准模型。代表性的例子包括生灭过程、自发不对称合成模型和基因调控网络等。随机反应网络通常通过化学主方程进行建模，它描述了物种分子数的联合概率分布随时间的演化。然而，系统可能状态数随着物种的种类数呈指数增长，因此，获得物种分子数随时间演化的联合概率分布是一个难题。
近日，中国科学院理论物理研究所彭桓武青年访问科学家、北京师范大学复杂系统国际科学中心的汤迎副研究员和学生翁佳钰与中国科学院理论物理研究所的张潘研究员合作，提出使用变分自回归网络来求解化学主方程的机器学习方法，他们使用变分自回归神经网络（VAN）来研究随机反应网络中物种分子数的联合概率分布，刻画联合分布演化并求解化学主方程。
研究团队还把该方法应用于物理学和生物学中的代表性示例，如基因切换开关、细胞内信号级联反应、早期生命自我复制以及具有时变速率的流行病模型等，结果证明该方法是一种基于现代机器学习研究随机反应网络的通用方法。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s42256-023-00632-6
4 十余年磨一剑，全球规模最大乙醇生产装置试生产启动
近日，目前全球规模最大的乙醇生产装置——60万吨/年乙醇生产装置在安徽淮北启动试生产，产出合格无水乙醇。该项目将助力保障粮食安全和能源安全。中国科学院大连化学物理研究所刘中民院士团队联合延长石油集团公司为该项目提供了“以合成气为原料经二甲醚羰基化和乙酸甲酯加氢合成无水乙醇”（工艺名称“DMTE”）关键核心技术支撑。截至目前，DMTE技术已签订13套工业装置（其中出口2套）技术实施许可合同。
乙醇是世界公认的优良汽油添加剂，也是重要的基础化学品，可以部分替代乙烯用作化工原料，也可以便捷地转化为乙烯。我国乙醇市场需求大，2022年中国以陈粮发酵路线生产的燃料乙醇约270万吨，缺口达1000万吨。
刘中民团队在该领域持续攻克难题并进行技术迭代。他们于2010年提出DMTE这一环境友好型技术新路线后，就通过研制非贵金属催化剂开发DMTE工艺技术，实现了煤、天然气或钢厂煤气大规模制取乙醇。2017年，完成了全球首个10万吨/甲醇经二甲醚羰基化制乙醇工业示范项目。此后，该团队升级催化剂并优化反应工艺，进一步提高了技术指标，为大规模工业化奠定了基础。此次项目的启动，验证了DMTE技术的先进性、可靠性，推动了DMTE技术大规模应用，特别是以钢厂煤气为原料生产乙醇，促进了钢铁、能源、环境等行业的低碳化融合发展。
原文链接：
http://www.news.cn/photo/20231228/dd615f07a19643a5af332e2f6ad25b25/c.html
5 《Nature Photonics》丨如何测出1000亿个正常原子中的一个缺陷原子？像定位卫星一样定位量子就行
实验体系示意图
中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚等人在量子精密测量领域取得重要进展，他们提出了一种新的量子传感范式，即利用多个量子传感器之间的信号关联，提升对复杂对象的解析能力和重构精度。研究团队基于自主发展的氮-空位色心制备技术，可控制备出相距约200纳米的三个氮-空位色心作为量子传感系统，通过对随机电场探测展示了这种新的量子传感范式。此外，研究团队使用类似于卫星定位的量子定位技术，成功对微米范围内16个点缺陷进行了定位，定位精度最高达到1.7纳米。基于这种关联分辨和精确定位的能力，研究团队还实现了对每个点缺陷电荷动力学的原位实时探测，为研究体材料内部点缺陷的性质提供了新的方法。
这一成果展示了基于量子技术的超高灵敏度缺陷探测，可对0.01ppb级别的缺陷浓度（一千亿个正常原子中出现一个缺陷）进行探测，比目前最灵敏方法的探测极限提升两个量级以上，有望为当前十纳米以下芯片中的缺陷检测提供一种强有力的技术手段。（专栏作者 李潇潇）
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41566-023-01352-4
关于“科创热榜-前沿科技”
国际科技创新中心网络服务平台（www.ncsti.gov.cn），基于中科院、工程院、医科院、农科院、985高校及新型研发机构等近200家科研院所、单位发布的研究成果，多源动态提取并按领域维度、期刊级别、创新载体、学者信息、时间梯度等多维度权重，经人工智能计算分析，形成推荐榜单，每日更新。
本文链接：http://knowith.com/news-7-167.html一周前沿科技盘点〔76〕丨机器人也能望梅止渴？他们首次提出“机器联觉”；让光速减慢1万多倍，这块芯片什么来头？
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