环球科学：清华芯片研究登《自然》封面：开发全球首款...

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　　· 芯片 ·

　　清华芯片研究登《自然》封面：开发世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”

　　类脑互补视觉感知芯片“天眸芯” 图片来源：清华大学精仪系

　　在开放世界中，智能系统不仅要处理庞大的数据量，还需要应对各种极端事件，如驾驶中的突发危险、隧道口的剧烈光线变化和夜间强闪光干扰等。传统视觉感知芯片由于受到“功耗墙”和“带宽墙”的限制，在应对这些场景时往往面临失真、失效或高延迟的问题，严重影响了系统的稳定性和安全性。据清华大学新闻网消息，为了克服这些挑战，清华大学精密仪器系类脑计算研究中心聚焦类脑视觉感知芯片技术，提出了一种基于视觉原语的互补双通路类脑视觉感知新范式。5月30日，基于该研究成果的论文作为封面文章，登上《自然》（Nature）杂志。

　　该范式借鉴了人类视觉系统的基本原理，将开放世界的视觉信息拆解为基于视觉原语的信息表示，并通过有机组合这些原语，模仿人视觉系统的特征，形成两条优势互补、信息完备的视觉感知通路。基于这一新范式，团队进一步研制出了世界首款类脑互补视觉芯片“天眸芯”，在极低的带宽（降低90%）和功耗代价下，实现了每秒10000帧的高速、10bit的高精度、130dB的高动态范围的视觉信息采集。它不仅突破了传统视觉感知范式的性能瓶颈，而且能够高效应对各种极端场景，确保系统的稳定性和安全性。基于“天眸芯”，团队还自主研发了高性能软件和算法，并在开放环境车载平台上进行了性能验证。在多种极端场景下，该系统实现了低延迟、高性能的实时感知推理，展现了其在智能无人系统领域的巨大应用潜力。（清华大学）

　　· 环境 ·

　　纳米塑料会更多聚集在胚胎的心脏、肝和肾中

　　纳米塑料广泛存在于环境中，已在众多人类器官组织内发现其存在，甚至在胎盘、心脏和血液中也有检测到。纳米塑料还被科学家研究用作纳米药物的输送载体。但这些纳米塑料进入胚胎的血液中会发生什么，一直尚未得到全面研究。最近，在一项发表于《国际环境》（Environment International）的研究中，荷兰莱顿大学的研究团队揭示了纳米塑料进入血液后在胚胎组织中的特异性分布。研究发现，不同特征的聚乙烯纳米颗粒均会聚集在肝脏、心脏和肾脏中。

　　研究人员将聚苯乙烯纳米塑料静脉注射到鸡胚胎中，以观察纳米颗粒的分布。但纳米粒子非常微小，传统显微镜无法观测。因此，研究人员用荧光或铕标记了纳米颗粒，并使用电感耦合等离子体质谱和机器学习算法，追踪了纳米颗粒进入血液后的分布情况。最终，他们发现聚苯乙烯纳米颗粒可以穿过血管壁并在心脏、肝脏和肾脏中积累到相对较高的水平。而一些聚苯乙烯纳米塑料可以通过肾脏排出体外。此外，他们在无血管的心脏垫中也观察到了纳米塑料，这与此前一项研究相关。研究人员还指出，纳米塑料可能通过窗孔进入心脏。这项研究揭示了纳米塑料可能对心脏（特别是胚胎心脏/发育中的心脏）造成的潜在风险，增进了对纳米塑料与体内组织相互作用的理解。这些知识不仅有助于了解纳米塑料的生物分布，也可能对纳米医学领域有用，包括其潜在的有益特性和毒性方面的风险。（Leiden University）

　　· 遗传学 ·

　　科学家确认6种现存类人猿物种的完整X和Y染色体序列

　　近期，在一项发表于《自然》（Nature）的研究中，美国宾夕法尼亚州立大学和美国国家人类基因组研究所等机构的研究人员首次测得了五种类人猿（黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩、婆罗洲猩猩和苏门答腊猩猩）和一种小类人猿（合趾猿）性染色体完整“端到端”的参考基因组，揭示了这些非人灵长类在Y染色体上的巨大变异，以及它们曲折的演化过程。这6种非人灵长类均濒临灭绝，获得它们完整的性染色体序列，将有助于研究对它们繁殖和生育至关重要的基因。

　　通过比较这些物种的X染色体和Y染色体，他们发现了这些物种在Y染色体上的相似性更低。其中X染色体的碱基数从黑猩猩的1.54亿个到大猩猩的1.78亿个不等。Y染色体的碱基数从合趾猿的3000万个到苏门答腊猩猩的6800万个不等。这在一定程度上是因为Y染色体更容易重排，或者该染色体上部分遗传物质会被复制。在这些物种中，X染色体和Y染色体上分别有62%-66%和71%-85%的碱基序列是重复序列。研究还发现，Y染色体上的许多基因会通过两种策略来维持其存在。第一种方法利用了基因冗余——同一基因在染色体上存在多个拷贝。研究小组首次完成了类人猿性染色体上的多拷贝基因家族图谱，从而量化了这种基因冗余。第二种策略是利用回文序列，即在DNA中碱基序列的后面跟着相同但反向的序列，例如ACTG-GTCA。这样的序列也可以纠正基因突变。（PENN STATE）

　　· 宇宙学 ·

　　原初黑洞数量或比此前理论预测更少

　　长期以来，科学家认为宇宙大爆炸后不久形成的原初黑洞可能是暗物质的有力候选者，但这个理论需要大量的原初黑洞来支持。最近，在分别发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）和《物理评论D》（Physical Review D）的两项研究中，东京大学的研究人员利用量子场论的计算手段，发现早期宇宙中形成的原初黑洞数量可能远少于大多数模型的预测结果。

　　作者及其团队调查了有关原初黑洞形成的各种理论模型，发现其中最为广泛接受的候选者与宇宙微波背景观测数据并不相符。为此，他们采用了一种新方法修正这一模型，使其更好地与当前观测结果保持一致。他们发现，早期宇宙中的小尺度大振幅扰动可能被放大，转化为宇宙微波背景中观测到的大尺度波动。过去的研究认为，早期宇宙中小尺度大振幅扰动的坍缩才是原初黑洞的成因。而这项研究的结果表明，形成原初黑洞的小尺度大振幅扰动的强度似乎不足以解释当前的暗物质和引力波事件观测数据。目前，全球的引力波观测站正在搜寻可能的原初黑洞，以期验证该理论。研究团队希望通过进一步观测和模拟，深入了解原初黑洞的形成机制及其在暗物质中的作用。（University of Tokyo）

　　· 健康 ·

　　间歇断食+调整蛋白质配比，或比长期少吃效果更好

　　肠道微生物组在控制体重和人体成分方面发挥着重要作用，这些作用会受到营养供应的影响。已知热量限制、间歇性断食（在某几天里限制在特定窗口时间进食）和设定蛋白质配比（控制特定餐次的蛋白质摄入）会影响体重和人体成分，但这些饮食改变对肠道菌群的影响尚不明确。据《自然·通讯》（Nature Communications）发表的一项研究报告，在一项小型试验中，和限制热量、有益心脏健康的饮食相比，间歇性断食并设定蛋白质配比（protein pacing）的饮食会让肠道微生物组的多样性有所增加。

　　研究人员比较了两种低热量饮食干预的效果：一种是有益心脏健康的地中海式持续热量限制饮食（基于美国膳食推荐标准），另一种是结合间歇性断食和蛋白质配比（IF-P）的饮食。该试验在41个超重或肥胖参与者中进行了8周测试。和热量限制组相比，IF-P组个体的低到中度胃肠道问题症状减少得更明显，内脏脂肪减少更多，肠道菌群的多样性增加。特别值得指出的是，IF-P饮食导致与瘦表型相关的特定肠道菌群增加，且与体重减轻有关的循环细胞因子以及有利脂肪氧化的氨基酸代谢物增加。研究人员指出，这项研究存在限制性，包括持续时长仅有8周且患者数量有限。但这些结果为肠道菌群与人类饮食间复杂的代谢相互作用提供了见解。

　　撰写：张岱铭、不周、clefable