腦機接口、宇宙心跳、視覺算法……復旦青年聚焦未來科學

澎湃新聞 發佈 2022-11-25T07:59:39.843232+00:00

·介孔材料面世僅30年,但它綜合了微孔材料與大孔材料的優點,合成原理和過程簡單,產物豐富,在各領域有應用研究,是未來的流量密碼。

·介孔材料面世僅30年,但它綜合了微孔材料與大孔材料的優點,合成原理和過程簡單,產物豐富,在各領域有應用研究,是未來的流量密碼。

2022復旦大學管理學院科創周系列論壇之「科創先鋒論壇·未來力量」海報。

11月20日,在2022復旦大學管理學院科創周系列論壇之「科創先鋒論壇·未來力量」上,六位青年科學家探討未來科學的變革方向、實現路徑,分享脈衝星、腦機接口、計算機視覺、介孔材料等研究。

未來流量密碼介孔材料

介孔材料是一種孔徑在2納米到50納米之間的多孔材料,其孔徑介於微孔與大孔之間。復旦大學博士後、化學系青年副研究員劉玉普介紹,雖然介孔材料面世僅僅30年,但它綜合了微孔材料與大孔材料很多優點,合成原理和過程簡單,產物豐富,在各領域都有良好應用研究。例如介孔碳具有良好疏水性,孔道也大,可應用在環保中,吸附有機危害組分。

劉玉普研發的分子篩催化劑、介孔碳、介孔氧化矽空心球等技術在催化、環保、電子封裝、絕熱以及生物醫藥等領域實現了大範圍放大生產。他認為介孔材料未來發展空間廣闊,我國十大重點發展領域第一項就是新材料行業,不僅市場廣闊,而且技術在國際上也處於領跑地位。介孔材料目前已有80億美元市場,未來還會有千億美元市值,「掌握了介孔材料就掌握了未來的流量密碼。」

「我們對技術非常有信心,但是如何走向市場,如何讓創業企業運行得更加流暢,甚至幫助我們跟外界或者下游企業進行對接,這都需要管理科學的賦能。」

自動駕駛的研究重點

對於一張圖像來說,人工智慧的視覺算法要回答兩個基本感知問題,即What和Where。What是一個識別問題,Where是指在哪裡。復旦大學大數據學院青年研究員、2021上海科技青年35人 引領計劃獲獎者張力表示,「如果粗略地框出物體的位置,就是一個比較經典的目標檢測問題;如果用一個非常精細的像素集標明它的位置,這就是一個圖像分割問題。如果我們能夠回答這兩個最基本的問題,基本上能夠解決最根本的視覺感知問題。」

如何高效理解視覺數據是人工智慧領域的核心所在,根據張力的研究報告,即使目標物體發生劇烈的形態、光照變化或者遮擋,人工智慧系統也應該能夠通精準的識別該物體。因此,「純視覺」 對於汽車行業是一項非常重要的關鍵性技術,通過構建鳥瞰圖特徵空間,檢測車周圍的物體和繪製高精地圖,實現預測、規劃與控制等功能,從而推動了自動駕駛行業的飛速發展。「融合感知、預測和規劃的端到端數據驅動解決方案會是未來自動駕駛的研究重點,並且基於神經渲染技術的仿真系統也會提升自動駕駛的智力。」

尋找「宇宙心跳」

脈衝星是旋轉的中子星,因不斷地發出電磁脈衝信號而得名。復旦大學計算機科學技術學院池明旻課題組博士後、國家天文台博士王珅圍繞「心跳」關鍵詞,科普脈衝星領域的研究。

脈衝星作為宇宙燈塔和時鐘提供了重要的時空基準。王珅表示,研究脈衝星有兩大前瞻性應用:脈衝星導航和脈衝星計時陣列。這兩項應用能夠幫助人類探索未知的位置信息以及地外文明。「作為時空的基準,脈衝星研究的水平代表了文明的心跳。」

以脈衝星為代表的射電天文研究對人工智慧發展也起到了助推作用。脈衝星的研究一直是FAST(中國天眼)的重要研究方向之一。人類花了30年發現了1000顆脈衝星,而FAST從調試期開始的3年內已經發現了660餘顆新的脈衝星。復旦大學、國家天文台和騰訊優圖合作的「探星計劃」基於FAST的巡天數據,自動搜索出22顆新脈衝星,實現了120倍的搜索提速。「對於人工智慧,我的理解是希望少人工、多智能,目前少人工在AI搜索脈衝星方面已經相對成功了。」

柔性腦機接口連結未來

腦機接口作為元宇宙的終極連結方式備受關注。復旦大學光電研究院青年研究員、2022上海科技青年35人引領計劃獲獎者宋恩名,在其主要研究方向「柔性腦機接口」已取得多項代表性研究成果。

宋恩名所從事的領域涉及腦電信號採集,研究面向腦機接口應用的柔性電子系統,是最直接和腦組織相接觸的領域。他介紹,植入式腦機接口的微電極陣列可以讓高時空精度腦電傳感成為可能,而大規模矽薄膜CMOS(互補金屬氧化物半導體)電晶體可實現高密度腦電放大成像功能。其開發的柔性高密度前放皮層腦電微電極陣列,具有腦機接口的前端放大技術,對治療相關腦部疾病治療的有應用價值。宋恩名表示,目前團隊的研究主要面向生物醫學工程應用,智能可穿戴柔性電子已經產業化。團隊研發了基於柔性微電極的深度「楊氏模量」探測器,實現了人體深度癌變組織的定位檢測功能。他認為,腦機接口在未來有豐富的應用場景,並將逐漸形成腦科學產業,與其他學科互相交叉,成為新興領域的熱點專業。

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