科研進(jìn)展
  • 全重?cái)y手！深圳先進(jìn)院破解細(xì)菌信號(hào)傳遞極限 開辟人工細(xì)胞理性設(shè)計(jì)新路徑
    3月27日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室金帆團(tuán)隊(duì)與醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)軍團(tuán)隊(duì)合作，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》發(fā)表最新研究：首次揭示細(xì)菌信號(hào)分子cAMP（環(huán)磷酸腺苷）的極限通信能力，破解了生命系統(tǒng)從蛋白質(zhì)功能到系統(tǒng)功能涌現(xiàn)的機(jī)制。這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國在人工生命系統(tǒng)理性設(shè)計(jì)領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。3月27日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室金帆團(tuán)隊(duì)與醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)軍團(tuán)隊(duì)合作，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》發(fā)表最新研究：首次揭示細(xì)菌信號(hào)分子cAMP（環(huán)磷酸腺苷）的極限通信能力，破解了生命系統(tǒng)從蛋白質(zhì)功能到系統(tǒng)功能涌現(xiàn)的機(jī)制。這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國在人工生命系統(tǒng)理性設(shè)計(jì)領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步。該成果是深圳先進(jìn)院牽頭新建兩個(gè)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的首個(gè)合作成果，團(tuán)隊(duì)聚焦世界科技前沿，通過跨學(xué)科合作實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究與技術(shù)創(chuàng)新的雙重突破，彰顯了國家戰(zhàn)略科技力量的建制化優(yōu)勢。打破傳統(tǒng)，以工程思維破解生命信息傳遞極限當(dāng)前，人工合成單細(xì)胞生命仍是世界級(jí)難題。生命系統(tǒng)是一個(gè)高度復(fù)雜、精密調(diào)控的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，即使是最簡單的單細(xì)胞生物，其基因組中也包含了數(shù)百個(gè)基因，這些基因通過復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以維持細(xì)胞的基本生存。細(xì)菌作為單細(xì)胞生物，其內(nèi)部就像一個(gè)工廠，需要根據(jù)外部環(huán)境的變化以調(diào)整自己的生產(chǎn)計(jì)劃，而信號(hào)分子cAMP就像“翻譯官”，能夠?qū)⑼獠繌?fù)雜的信息傳遞并翻譯成細(xì)菌能夠理解的語言。“在工程領(lǐng)域,我們常常關(guān)注系統(tǒng)的極限性能。比如,一條光纖能傳輸多少數(shù)據(jù),或一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)能支持多少用戶。這同樣適用于生命科學(xué)研究：2020年起，我們提出了一個(gè)關(guān)鍵問題，即細(xì)菌內(nèi)部的cAMP系統(tǒng)最多能以多快的速度傳遞信息？這就像是在測試細(xì)菌內(nèi)部‘通信網(wǎng)絡(luò)’的帶寬。這對理解細(xì)菌如何應(yīng)對復(fù)雜多變的環(huán)境,為人為構(gòu)建高效的生命信息傳遞系統(tǒng)具有重要意義?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員金帆研究員表示。在該研究中，研究團(tuán)隊(duì)采用合成生物學(xué)的工程化手段，通過基因編輯技術(shù)敲除銅綠假單胞菌中3個(gè)關(guān)鍵基因，構(gòu)建出信號(hào)傳遞“純凈”的簡化系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入光遺傳控制模塊bPAC和高靈敏度探針PF2，在光的波長上實(shí)現(xiàn)對信號(hào)“寫入”和“讀出”的解耦。從而首次實(shí)現(xiàn)在活菌內(nèi)對信道容量大小的絕對定量。在此過程中，由儲(chǔ)軍團(tuán)隊(duì)開發(fā)的PF2探針是一種特別設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)，由cAMP結(jié)合蛋白和紅色熒光蛋白構(gòu)成，具有高靈敏度和特異性，能夠捕捉對cAMP信號(hào)分子的微小變化，為解開細(xì)菌內(nèi)部信號(hào)傳遞的神秘面紗提供了重要工具。定量解碼，揭示生命信息傳輸最優(yōu)規(guī)律在單細(xì)胞生物中，信息的傳遞就像一場精密的“分子對話”，有著自己獨(dú)特的“信息處理策略”。在該研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)cAMP信號(hào)類似于電子工程中的信號(hào)過濾器，其信號(hào)傳遞呈現(xiàn)出顯著的低通濾波特性，即cAMP信號(hào)系統(tǒng)會(huì)過濾環(huán)境中短暫、高頻的干擾（如快速的培養(yǎng)環(huán)境的變化，碳源的快速切換），只對持續(xù)的低頻信號(hào)（如培養(yǎng)環(huán)境逐漸變化）做出反應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)通過建立信息論數(shù)學(xué)模型，首次在細(xì)菌內(nèi)絕對定量了信號(hào)通道的極限傳輸速率為每小時(shí)40比特，相當(dāng)于在單個(gè)細(xì)胞周期內(nèi)精準(zhǔn)調(diào)控?cái)?shù)十個(gè)基因的表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了微生物適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的"最優(yōu)頻率編碼"策略，并為生命系統(tǒng)的定量解析建立了"分子動(dòng)態(tài)-信息傳遞-功能輸出"三位一體的理論框架。金帆指出：“這項(xiàng)成果驗(yàn)證了定量合成生物學(xué)研究范式的革命性潛力。我們不僅發(fā)現(xiàn)了生命體內(nèi)存在的‘最優(yōu)信息傳輸頻率和編碼規(guī)則’，并得出了量化這些規(guī)律的數(shù)學(xué)公式，更重要的是建立了人工生命系統(tǒng)功能模塊的數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?！痹诖舜窝芯恐?，金帆團(tuán)隊(duì)還展示了一項(xiàng)絕對定量技術(shù)——可精確到單細(xì)胞水平的生物信息通道容量測量技術(shù)。目前，該技術(shù)已應(yīng)用于定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在攻關(guān)的人工合成細(xì)胞膜-基因調(diào)控耦合系統(tǒng)，顯著提升了基因回路的功能預(yù)測精度。國際同行高度評價(jià)該研究的開創(chuàng)性價(jià)值。東京大學(xué)Shinya Kuroda教授認(rèn)為：“這項(xiàng)工作不僅揭示了細(xì)菌適應(yīng)機(jī)制，其建立的定量框架可推廣至任何生化反應(yīng)系統(tǒng)，將深刻影響合成生物學(xué)、生物醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)革新?！睂W(xué)科交叉，國家戰(zhàn)略科技力量的創(chuàng)新實(shí)踐“2021年，我們偶然了解到金帆老師實(shí)驗(yàn)室的研究方向和我們的研究方向有很大的互補(bǔ)性與合作空間。通過雙方聯(lián)合組會(huì)交流討論，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)我們正在研發(fā)中的紅色cAMP探針可以為金老師的研究進(jìn)行‘個(gè)性化定制’，由此我們達(dá)成了‘以工程思維探究生命科學(xué)問題’的一致思路。”論文共同通訊作者、醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成員儲(chǔ)軍研究員說道，這種打破傳統(tǒng)生物學(xué)研究范式的工程策略，為定量解析生命系統(tǒng)信息流提供了精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。儲(chǔ)軍介紹，團(tuán)隊(duì)開發(fā)的探針主要應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，同時(shí)在生命科學(xué)研究其他領(lǐng)域也都具有廣闊的應(yīng)用場景?！搬t(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了全新的功能成像數(shù)理理論體系，提供了融合聲光電磁的超分辨-多模態(tài)功能成像研發(fā)平臺(tái)。通過蛋白質(zhì)工程平臺(tái)、生化平臺(tái)和活細(xì)胞光學(xué)成像平臺(tái)，使得探針篩選、表征和光學(xué)成像能夠在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室順利完成。”儲(chǔ)軍表示。目前，定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建了"定量解析-理性設(shè)計(jì)-自動(dòng)構(gòu)建"全鏈條創(chuàng)新體系。該平臺(tái)可以高通量且自動(dòng)化的完成從“菌株設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測試、學(xué)習(xí)”的工程閉環(huán)，極大地加速了合成生物底盤菌株的設(shè)計(jì)、構(gòu)建和篩選過程，為理論突破及學(xué)科交叉合作提供了支撐和保障。團(tuán)隊(duì)表示，全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室激勵(lì)科研人員進(jìn)行最前沿的研究，在技術(shù)上進(jìn)行大膽創(chuàng)新和突破，同時(shí)也鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)間開展更多的學(xué)科交叉合作。該研究充分體現(xiàn)了定量合成生物學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“造物致知”的核心理念，更是深圳先進(jìn)院基于兩個(gè)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以跨學(xué)科合作推動(dòng)科技創(chuàng)新的生動(dòng)實(shí)踐。文章上線截圖圖1：單細(xì)菌內(nèi)pf2探針熒光強(qiáng)度隨著輸入刺激的周期性變化圖2：信道的工程簡化重構(gòu)以及信息傳輸?shù)淖顑?yōu)頻率圖3：cAMP信號(hào)在不同頻率下信息傳輸效率的定量公式
    2025-03-31
  • 深圳先進(jìn)院 | 科研團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得突破（IEEE TCAS-1）
    近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)工所醫(yī)學(xué)人工智能研究中心黃明強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，其研究成果在電路與系統(tǒng)領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers上在線發(fā)表，論文題目為"EdgeLLM: A Highly Efficient CPU-FPGA Heterogeneous Edge Accelerator for Large Language Models"。近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)工所醫(yī)學(xué)人工智能研究中心黃明強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，其研究成果在電路與系統(tǒng)領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers上在線發(fā)表，論文題目為"EdgeLLM: A Highly Efficient CPU-FPGA Heterogeneous Edge Accelerator for Large Language Models"。該研究成功攻克人工智能大語言模型（LLM）在資源受限邊緣設(shè)備部署的核心難題，為智能機(jī)器人、便攜設(shè)備等場景的實(shí)時(shí)AI應(yīng)用提供了創(chuàng)新解決方案。自2017年以來，Transformer算法在自然語言處理和計(jì)算機(jī)視覺（CV）研究領(lǐng)域迅速成為人工智能領(lǐng)域的主導(dǎo)力量。通過引入自注意力機(jī)制，Transformer改變了傳統(tǒng)的序列建模方法，不再依賴卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征提取和序列處理。這一創(chuàng)新不僅增強(qiáng)了模型的并行化能力，使得大規(guī)模模型的訓(xùn)練成為可能，還顯著提升了模型性能。在Transformer取得成功之后，研究人員開始探索更大的模型，這些模型通常擁有數(shù)百億甚至更多的參數(shù)，被稱為“大語言模型”。大語言模型不僅增強(qiáng)了人工智能的語言處理能力，還推動(dòng)了AI更廣泛的技術(shù)進(jìn)步，為教育、娛樂、醫(yī)療和商業(yè)等行業(yè)帶來了革命性的變革。但是大語言模型在資源受限的端側(cè)系統(tǒng)部署仍存在較大的困難。首先，大語言模型計(jì)算量龐大以及內(nèi)存訪問需求極高?，F(xiàn)有解決方案通常將這些權(quán)重參數(shù)量化為INT4格式。然而，為了確保計(jì)算精度，模型中的激活函數(shù)仍然保持FP16格式。因此，在前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（FFN）層中，系統(tǒng)需要支持FP16INT4格式的矩陣乘法。另一方面，在多頭注意力（MHA）模塊中，KV緩存作為激活數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成，因此涉及KV緩存的矩陣乘法需要FP16FP16格式。因此，設(shè)計(jì)混合精度計(jì)算單元以加速LLM變得尤為重要。我們分析了前饋網(wǎng)絡(luò)（FFN）和多頭注意力（MHA）的計(jì)算需求，提出了高效率的混合精度計(jì)算單元以及組脈動(dòng)陣列架構(gòu)。此外，我們還提出了對數(shù)尺度結(jié)構(gòu)化稀疏性和塊級(jí)量化方法，以在硬件效率和算法精度之間取得平衡。此外，在大語言模型中，定義計(jì)算流程的算子圖極其復(fù)雜，包含數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)以復(fù)雜方式相互連接的算子，確保從一個(gè)算子到另一個(gè)算子的過渡無縫且高效成為了一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。該團(tuán)隊(duì)分析了大語言模型中的編譯需求，設(shè)計(jì)了一種統(tǒng)一且通用的數(shù)據(jù)格式，適用于所有算子和AI算法中的高維張量結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)能夠快速執(zhí)行算子操作而無需任何數(shù)據(jù)重排。隨后，開發(fā)了端到端的編譯方案，其中動(dòng)態(tài)編譯用于處理不同輸入token長度，指令流水線策略用于減少延遲。該方案能夠動(dòng)態(tài)編譯所有算子，并將整個(gè)模型映射到CPU-FPGA異構(gòu)系統(tǒng)上。最終，整個(gè)設(shè)計(jì)成功部署在AMDXilinx VCU128 FPGA上。與GPU相比，該系統(tǒng)的吞吐量提高了1.91倍，能效提高了7.55倍；與最先進(jìn)的FPGA加速器FlightLLM相比，整體性能提升了10%到24%。該成果有望應(yīng)用于新一代具身智能機(jī)器人、手機(jī)AI大模型等應(yīng)用場景中。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院黃明強(qiáng)研究員為第一作者，南方科技大學(xué)深港微電子學(xué)院為合作單位。該研究得到了醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科技創(chuàng)新-2030重大科技項(xiàng)目的資助。圖1：文章上線截圖圖2：AI帶來革命性的變革圖3：端側(cè)FPGA-大模型 推理系統(tǒng)圖4：不同計(jì)算平臺(tái)的數(shù)據(jù)
    2025-03-31
  • 廣州健康院合作研發(fā)CAR-T細(xì)胞聯(lián)合療法增強(qiáng)抗實(shí)體腫瘤效應(yīng)
    近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等機(jī)構(gòu)在Cell Reports Medicine發(fā)表題為“CD4+?anti-TGFβ CAR T cells and CD8+?conventional CAR T cells exhibit synergistic antitumor effects”的研究論文。該研究首次證實(shí)CD4+靶向TGFβ的CAR-T細(xì)胞（T28zT2 T細(xì)胞）與CD8+靶向GPC3或MSLN的CAR-T細(xì)胞聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同抗腫瘤效應(yīng)，為實(shí)體瘤免疫治療提供了全新策略，并同步啟動(dòng)針對肝癌和胰腺癌等實(shí)體瘤的相關(guān)臨床研究（NCT03198052）。近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院等機(jī)構(gòu)在Cell Reports Medicine發(fā)表題為“CD4+?anti-TGFβ CAR T cells and CD8+?conventional CAR T cells exhibit synergistic antitumor effects”的研究論文。該研究首次證實(shí)CD4+靶向TGFβ的CAR-T細(xì)胞（T28zT2 T細(xì)胞）與CD8+靶向GPC3或MSLN的CAR-T細(xì)胞聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同抗腫瘤效應(yīng)，為實(shí)體瘤免疫治療提供了全新策略，并同步啟動(dòng)針對肝癌和胰腺癌等實(shí)體瘤的相關(guān)臨床研究（NCT03198052）。TGFβ1是腫瘤微環(huán)境中的關(guān)鍵抑制性因子，可抑制CD4+?T細(xì)胞、CD8+?T細(xì)胞及NK細(xì)胞的效應(yīng)功能。然而，TGFβ1也能夠通過促進(jìn)CD8+?T細(xì)胞重編程為組織駐留記憶T細(xì)胞（Trm細(xì)胞），增強(qiáng)其續(xù)存和定植能力。這表明TGFβ信號(hào)具備高度的亞群依賴性，即可作為抑制性因子，也能通過特定途徑重塑T細(xì)胞功能。研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款新型靶向TGFβ的CAR-T細(xì)胞（T28zT2 T細(xì)胞），通過中和TGFβ信號(hào)逆轉(zhuǎn)腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制，并展現(xiàn)出顯著的抗腫瘤潛力。研究發(fā)現(xiàn)，CD4+?T28zT2細(xì)胞在TGFβ1刺激下可在血液和腫瘤中長期存活，并分泌Granzyme B和IFN-γ直接殺傷腫瘤；而CD8+?T28zT2 T細(xì)胞則未顯示同等抗腫瘤效應(yīng)。進(jìn)一步分析表明，腫瘤浸潤的CD4+?T28zT2細(xì)胞高表達(dá)TCF-1、IL7R和CXCR3，呈現(xiàn)記憶樣T細(xì)胞特征，同時(shí)上調(diào)NKG2D并降低PD-1/LAG3等耗竭標(biāo)志物，顯著增強(qiáng)其抗腫瘤活性。此外，CD4+?T28zT2細(xì)胞能夠重塑腫瘤微環(huán)境，協(xié)同增強(qiáng)靶向GPC3或MSLN的CD8+?CAR-T細(xì)胞的抗腫瘤能力，呈現(xiàn)倍增效應(yīng)。機(jī)制研究揭示，CD4+?T28zT2細(xì)胞通過阻斷TGFβ1誘導(dǎo)的線粒體分裂和膜電位抑制維持效應(yīng)功能，同時(shí)通過CXCR3高表達(dá)促進(jìn)腫瘤浸潤，NKG2D的上調(diào)則精準(zhǔn)遞送殺傷因子以避免全身毒性?；谶@一突破，團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)相關(guān)臨床研究（NCT03198052），旨在評估“CD4+靶向TGFβ CAR-T聯(lián)合CD8+靶向MLSN或GPC3 CAR-T”治療惡性實(shí)體腫瘤的安全性和有效性。該療法有望突破目前實(shí)體瘤CAR-T細(xì)胞療法響應(yīng)率低、復(fù)發(fā)率高的瓶頸，推動(dòng)CAR-T細(xì)胞療法在實(shí)體瘤領(lǐng)域的臨床轉(zhuǎn)化。廣州健康院李鵬研究員為論文的唯一通訊作者。中國科學(xué)院香港創(chuàng)新研究院再生醫(yī)學(xué)與健康創(chuàng)新中心鄭迪威博士、廣州健康院秦樂副研究員為共同第一作者。研究項(xiàng)目得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國自然以及GIBH自主部署項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)的支持。論文鏈接圖1?CD4+靶向TGFβ CAR-T細(xì)胞具備殺傷癌細(xì)胞和協(xié)同抗癌雙重作用
    2025-04-01
  • 廣州健康院制造高抗菌活性人工白細(xì)胞
    近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦研究員團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞再生》（Cell Regeneration）期刊發(fā)表了題為“Human induced pluripotent stem cells derived Neutrophils display strong anti-microbial potencies”的研究論文，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種化學(xué)成分明確的利用干細(xì)胞體外制備中性粒細(xì)胞技術(shù)體系，可以在體外規(guī)?；苽渚哂懈呖咕钚缘娜斯ぐ准?xì)胞（iNEUs）。近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院潘光錦研究員團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞再生》（Cell Regeneration）期刊發(fā)表了題為“Human induced pluripotent stem cells derived Neutrophils display strong anti-microbial potencies”的研究論文，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種化學(xué)成分明確的利用干細(xì)胞體外制備中性粒細(xì)胞技術(shù)體系，可以在體外規(guī)模化制備具有高抗菌活性的人工白細(xì)胞（iNEUs）。中性粒細(xì)胞作為先天免疫系統(tǒng)的核心防線，是機(jī)體抵抗細(xì)菌感染首要屏障。粒細(xì)胞缺乏在臨床上常見于一些腫瘤、放射損傷、嚴(yán)重感染等疾病，往往導(dǎo)致嚴(yán)重細(xì)菌感染血癥進(jìn)而引起死亡。白細(xì)胞輸注作為重要的血液成分輸注可緩解粒細(xì)胞缺乏帶來的死亡危害，但血液白細(xì)胞由于“血荒”等原因來源十分受限。近日，廣州健康院利用人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（hiPSCs）在體外成功制備具有高抗菌活性的中性粒細(xì)胞（iNEUs），為白細(xì)胞輸注治療提供“現(xiàn)貨型”的細(xì)胞來源。研究人員首先成功驗(yàn)證了hiPSCs來源的中性粒細(xì)胞具有典型的中性粒細(xì)胞的分子特征。而且體外制備的iNEUs展現(xiàn)出對于多種細(xì)菌的強(qiáng)效殺傷能力，包括肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等多種臨床常見耐藥菌。進(jìn)一步，在粒細(xì)胞缺乏癥的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，向中性粒細(xì)胞功能缺陷的小鼠輸注iNEUs，可顯著提升其在多種細(xì)菌致死性感染中的存活率。有力證明了iNEUs體內(nèi)體外的強(qiáng)大抗菌能力，為致命性細(xì)菌感染的臨床治療提供了新策略，也進(jìn)一步推動(dòng)了hiPSCs來源的功能細(xì)胞在臨床治療中的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。廣州健康院博士研究生胡星、博士后康保強(qiáng)為該論文的第一作者，廣州健康院潘光錦研究員、朱艷玲副研究員為該論文的通訊作者。該研究成果得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、廣東省及廣州市科技項(xiàng)目等支持。論文鏈接圖1?iNEUs輸注可有效提高致死性細(xì)菌感染小鼠的存活率
    2025-04-01
  • 廣州地化所曾建強(qiáng)、王新明等-GRL：極端熱浪影響熱帶和亞熱帶異戊二烯排放最適溫度
    ?異戊二烯是主要由陸地植被向大氣釋放的強(qiáng)活性有機(jī)氣體，其全球排放量與甲烷相當(dāng)，其對全球大氣氧化性、臭氧及二次有機(jī)氣溶膠形成有重要貢獻(xiàn)，從而對空氣質(zhì)量和氣候產(chǎn)生直接/間接效應(yīng)。全球變暖導(dǎo)致極端熱浪事件頻率與強(qiáng)度增加，而異戊二烯排放對溫度極其敏感，近期已有研究表明熱浪能夠使溫帶和寒帶植被異戊二烯排放顯著增加，且其增量顯著高于排放模型估算結(jié)果。熱帶/亞熱帶地區(qū)是全球異戊二烯排放的熱點(diǎn)地區(qū)，同時(shí)也是受熱浪影響最嚴(yán)重的地區(qū)；然而，這些地區(qū)植物異戊二烯排放受熱浪影響是否與溫帶和寒帶植物相同，目前尚不清楚。?針對這一問題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王新明研究組博士后曾建強(qiáng)，分別于珠江三角洲濕季熱浪期和干、濕季非熱浪期，對亞熱帶典型優(yōu)勢樹種尾葉桉（Eucalyptus urophylla）開展了原位測量，通過溫度梯度控制實(shí)驗(yàn)，探究了熱浪對異戊二烯溫度響應(yīng)關(guān)系的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，極端熱浪能夠顯著抑制亞熱帶桉樹的關(guān)鍵生理過程（如凈光合速率、電子傳遞速率），進(jìn)而導(dǎo)致異戊二烯排放的最適溫度（Topt）在熱浪期顯著降低（圖1）。當(dāng)前排放模型的溫度適應(yīng)機(jī)制（基于溫帶植物）假定Topt會(huì)隨生長溫度（過去十天的平均溫度）升高而線性增加。然而，本研究發(fā)現(xiàn)亞熱帶桉樹異戊二烯的Topt隨生長溫度升高而降低，與模型預(yù)測結(jié)果相反（圖2），且模型預(yù)測的Topt在熱浪時(shí)期存在明顯高估，導(dǎo)致模型高估熱浪期間高溫時(shí)刻（正午）的異戊二烯排放（圖3）。研究還發(fā)現(xiàn)，如果模型不考慮Topt的溫度適應(yīng)機(jī)制而是使用默認(rèn)值（313 K），熱浪時(shí)期和非熱浪時(shí)期模型預(yù)測結(jié)果和實(shí)測相比，均有較好的一致性（圖1和3）。?以上研究結(jié)果表明，與熱浪促進(jìn)溫帶-寒帶植物異戊二烯排放不同，熱帶-亞熱帶極端熱浪可能抑制異戊二烯排放。對于極端熱浪期間的異戊二烯排放模擬，模型可能不需要考慮Topt的溫度適應(yīng)機(jī)制，建議使用模型默認(rèn)值。?本研究受到國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省科技廳、廣州市科技局等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Geophysical Research?Letters期刊。?論文信息：Zeng,J.?(曾建強(qiáng)),Zhang,Y.?(張艷利),Pang,W.?(龐偉華),Ran,H.?(冉浩汎),Guo,H.?(郭昊),Lu,Y. (魯鈺婷),Song,W.?(宋偉),and Wang,X.* (王新明),?2025. Heatwaves Suppress Isoprene Emission Optima in Subtropical Eucalyptus: Implications for Biogenic VOC Modeling under Extreme Thermal Events.?Geophysical Research Letters,52,e2025GL114767.?論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2025GL114767圖1. 濕季熱浪期(September,a)、濕季非熱浪期(June,b)和干季非熱浪期(March,c)的異戊二烯溫度響應(yīng)曲線，及其和默認(rèn)模型溫度曲線(Topt = 313 K)的對比(d,e,f)圖2. 模型考慮溫度適應(yīng)機(jī)制預(yù)測的Topt和觀測結(jié)果對比圖3. 極端熱浪期間溫度和光照的時(shí)間序列(a)，及模擬的排放速率(線)和觀測結(jié)果(點(diǎn))對比(b)。紫色線為九月的實(shí)測溫度曲線模擬結(jié)果；綠色為默認(rèn)模型(不考慮溫度適應(yīng)機(jī)制)模擬結(jié)果；黃色為考慮溫度適應(yīng)機(jī)制的模擬結(jié)果
    2025-03-31
  • 廣州地化所王軍、王強(qiáng)等-Geology：印度克拉通地幔1100萬年前俯沖到北羌塘地塊之下
    ?青藏高原是印度?亞洲大陸新生代持續(xù)匯聚的產(chǎn)物，其如何吸收約4000公里的大陸匯聚量一直困擾著地質(zhì)學(xué)界?；趥鹘y(tǒng)板塊構(gòu)造理論，大陸巖石圈（特別是克拉通）因密度較低難以像大洋板塊發(fā)生大規(guī)模俯沖，因此大陸之間的匯聚主要通過碰撞邊界的巖石圈縮短和造山作用實(shí)現(xiàn)。這一理論框架下，若縮短量與匯聚量相當(dāng)，則意味著印度大陸并未發(fā)生顯著北向俯沖。然而高原構(gòu)造縮短量的巨大爭議使得印度大陸俯沖距離成為學(xué)界焦點(diǎn)。盡管地球物理探測試圖揭示印度巖石圈北界，但是不同的全球或區(qū)域?qū)游龀上窠Y(jié)果仍存在顯著分歧。以爭議最突出的藏東地區(qū)為例，有學(xué)者認(rèn)為印度克拉通代表的厚高速體未越過雅魯藏布江縫合帶（圖1E-F），而另一些則認(rèn)為其已超過金沙江縫合帶（圖1A-D）。造成這種爭議的原因可能包括西藏地震臺(tái)站的分布稀疏、不同地震波相和反演算法的使用，以及地球物理方法無法區(qū)分俯沖的印度克拉通和加厚的西藏巖石圈。?中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)、徐義剛院士并聯(lián)合青海地調(diào)院最近在北羌塘玉樹地區(qū)（距離印度克拉通前緣逆沖斷層~600 km遠(yuǎn)）發(fā)現(xiàn)了一套11Ma的低、中、高硅超鉀質(zhì)火山巖，其中低硅火山巖含有鉀鎂煌斑巖的標(biāo)志性礦物——富鐵白榴石和富鉀堿鎂閃石。這些鉀鎂煌斑巖的206Pb/204Pb低至16.6，?Nd值低至-20，這是首次在青藏高原發(fā)現(xiàn)Pb同位素位于地球等時(shí)線左側(cè)的巖石。全球范圍內(nèi)，此類異常低Pb?Nd同位素特征僅零星見于克拉通環(huán)境的鉀鎂煌斑巖和下地殼麻粒巖，構(gòu)成著名的“第一鉛同位素悖論”（圖2A）。由于克拉通在數(shù)十億年間未經(jīng)歷顯著構(gòu)造?巖漿擾動(dòng)，其低U/Pb和Sm/Nd的下地殼及交代巖石圈地幔有充足時(shí)間形成低Pb?Nd同位素。玉樹鉀鎂煌斑巖三階段Pb同位素增長的蒙特卡洛模擬及Nd同位素模式年齡表明，源區(qū)富集組分的封閉時(shí)間至少超過27億年（圖3A）。玉樹超鉀質(zhì)火山巖顯示出隨著SiO2增加以及Mg#和Os降低，Pb?Nd?Os同位素顯著增加，且新鮮白榴石、透長石和單斜輝石的原位Pb?Nd同位素記錄了與全巖相似的變化趨勢（圖2）。這表明地殼混染和分離結(jié)晶控制了巖漿同位素變化，而低硅的鉀鎂煌斑巖最接近原始幔源巖漿成分。少量單斜輝石斑晶中出現(xiàn)了溶蝕狀的綠核輝石，這些綠核輝石具有異常高的?Nd和硬玉組分、以及異常低的Mg#（圖2D），結(jié)合輝石壓力計(jì)結(jié)果，表明它們的母巖漿來源于加厚（40–60km）下地殼的基底巖石熔融。這一發(fā)現(xiàn)揭示羌塘東部基底應(yīng)具有比高硅火山巖更高的Pb?Nd同位素組成，與羌塘中部新生代火山巖中麻粒巖捕虜體同位素特征相吻合。因此，羌塘地塊不具備克拉通古老下地殼那種極低Pb?Nd同位素的基底，統(tǒng)計(jì)的中?新生代巖漿巖數(shù)據(jù)也表明羌塘巖石圈在11Ma之前不存在如此低的Pb?Nd同位素儲(chǔ)庫（圖3B）。作為微陸塊或顯生宙島弧地體的羌塘地塊，其相對較薄的巖石圈無法像克拉通那樣長期抑制地幔熔融而保持巖漿寂靜，因此缺乏形成極低Pb?Nd同位素儲(chǔ)庫的地質(zhì)條件。所以，長距離（~600 km）水平俯沖的印度克拉通地幔才是玉樹鉀鎂煌斑巖的源區(qū)。地表熱流值約束的熱巖石圈厚度也表明藏東玉樹地區(qū)存在巨厚（>200 km）的巖石圈（圖1A）。這次的新發(fā)現(xiàn)表明這種巨厚巖石圈不是加厚的西藏巖石圈，而是水平俯沖的印度克拉通（圖4）。通過篩選符合本研究結(jié)論的地震層析成像模型發(fā)現(xiàn)，高原中北部高熱流區(qū)與南、東、西部低熱流區(qū)存在顯著地形差異：前者地勢相對平坦，而后者地形起伏較大。考慮到加厚地殼熔融可通過流變學(xué)弱化作用促進(jìn)地形夷平，本研究認(rèn)為東西向差異俯沖的冷印度克拉通塑造了現(xiàn)今高原地形（圖4）。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際地質(zhì)學(xué)著名刊物Geology上，該研究受國家自然科學(xué)基金、第二次青藏科考和深地國家科技重大專項(xiàng)的聯(lián)合資助。論文信息：Wang J.,Xu C.B.,Wang Q.*,Hawkesworth?C.J.*,Xu Y.G.,Tang G.J.,Wyman D.,Kerr A.C.,Wang B.Z.,Liu J.H.,Li W.F.,Li S.P.,Qi Y.,Li J.,Xiao Z.,Wang C.T.,2025,Indian cratonic mantle beneath northern Qiangtang in eastern Tibet 11 Myr ago.論文鏈接：https://doi.org/10.1130/G52845.1圖1.穿過研究區(qū)（黃色五角星）剖面的多個(gè)全球和區(qū)域P波層析成像結(jié)果圖2.玉樹11Ma鉀鎂煌斑巖、中硅和高硅超鉀質(zhì)火山巖及其礦物的同位素組成圖3.玉樹鉀鎂煌斑巖鉛同位素增長的蒙特卡洛模擬結(jié)果以及羌塘、拉薩巖漿巖同位素圖4.印度克拉通東西段水平俯沖和內(nèi)部撕裂以及西藏巖石圈拆沉誘發(fā)的巖漿作用
    2025-03-25
  • 深圳先進(jìn)院在大模型AI芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得突破（IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers）
    近日，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院黃明強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，其研究成果在電路與系統(tǒng)領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers上在線發(fā)表，論文題目為“EdgeLLM: A Highly Efficient CPU-FPGA Heterogeneous Edge Accelerator for Large Language Models”。該研究成功攻克人工智能大語言模型（LLM）在資源受限邊緣設(shè)備部署的核心難題，為智能機(jī)器人、便攜設(shè)備等場景的實(shí)時(shí)AI應(yīng)用提供了創(chuàng)新解決方案。近日，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院黃明強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)在大模型AI芯片領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，其研究成果在電路與系統(tǒng)領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers上在線發(fā)表，論文題目為“EdgeLLM: A Highly Efficient CPU-FPGA Heterogeneous Edge Accelerator for Large Language Models”。該研究成功攻克人工智能大語言模型（LLM）在資源受限邊緣設(shè)備部署的核心難題，為智能機(jī)器人、便攜設(shè)備等場景的實(shí)時(shí)AI應(yīng)用提供了創(chuàng)新解決方案。自2017年以來，Transformer算法在自然語言處理和計(jì)算機(jī)視覺（CV）研究領(lǐng)域迅速成為人工智能領(lǐng)域的主導(dǎo)力量。通過引入自注意力機(jī)制，Transformer改變了傳統(tǒng)的序列建模方法，不再依賴卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行特征提取和序列處理。這一創(chuàng)新不僅增強(qiáng)了模型的并行化能力，使得大規(guī)模模型的訓(xùn)練成為可能，還顯著提升了模型性能。在Transformer取得成功之后，研究人員開始探索更大的模型，這些模型通常擁有數(shù)百億甚至更多的參數(shù)，被稱為“大語言模型”。大語言模型不僅增強(qiáng)了人工智能的語言處理能力，還推動(dòng)了AI更廣泛的技術(shù)進(jìn)步，為教育、娛樂、醫(yī)療和商業(yè)等行業(yè)帶來了革命性的變革。但是大語言模型在資源受限的端側(cè)系統(tǒng)部署仍存在較大的困難。首先，大語言模型計(jì)算量龐大以及內(nèi)存訪問需求極高?，F(xiàn)有解決方案通常將這些權(quán)重參數(shù)量化為INT4格式。然而，為了確保計(jì)算精度，模型中的激活函數(shù)仍然保持FP16格式。因此，在前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（FFN）層中，系統(tǒng)需要支持FP16INT4格式的矩陣乘法。另一方面，在多頭注意力（MHA）模塊中，KV緩存作為激活數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)生成，因此涉及KV緩存的矩陣乘法需要FP16FP16格式。因此，設(shè)計(jì)混合精度計(jì)算單元以加速LLM變得尤為重要。我們分析了前饋網(wǎng)絡(luò)（FFN）和多頭注意力（MHA）的計(jì)算需求，提出了高效率的混合精度計(jì)算單元以及組脈動(dòng)陣列架構(gòu)。此外，我們還提出了對數(shù)尺度結(jié)構(gòu)化稀疏性和塊級(jí)量化方法，以在硬件效率和算法精度之間取得平衡。此外，在大語言模型中，定義計(jì)算流程的算子圖極其復(fù)雜，包含數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)以復(fù)雜方式相互連接的算子，確保從一個(gè)算子到另一個(gè)算子的過渡無縫且高效成為了一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。該團(tuán)隊(duì)分析了大語言模型中的編譯需求，設(shè)計(jì)了一種統(tǒng)一且通用的數(shù)據(jù)格式，適用于所有算子和AI算法中的高維張量結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)能夠快速執(zhí)行算子操作而無需任何數(shù)據(jù)重排。隨后，開發(fā)了端到端的編譯方案，其中動(dòng)態(tài)編譯用于處理不同輸入token長度，指令流水線策略用于減少延遲。該方案能夠動(dòng)態(tài)編譯所有算子，并將整個(gè)模型映射到CPU-FPGA異構(gòu)系統(tǒng)上。最終，整個(gè)設(shè)計(jì)成功部署在AMDXilinx VCU128 FPGA上。與GPU相比，該系統(tǒng)的吞吐量提高了1.91倍，能效提高了7.55倍；與最先進(jìn)的FPGA加速器FlightLLM相比，整體性能提升了10%到24%。該成果有望應(yīng)用于新一代具身智能機(jī)器人、手機(jī)AI大模型等應(yīng)用場景中。<!--!doctype-->
    2025-03-27
  • 深圳先進(jìn)院?|?生成式AI解鎖腦電與腦血氧信號(hào)“跨模態(tài)對話”（IEEE TMI）
    人腦功能活動(dòng)的捕捉如同在迷霧中繪制星圖，需要多模態(tài)技術(shù)的協(xié)同。功能性磁共振成像（fMRI）憑借毫米級(jí)空間分辨率，在腦機(jī)工程研究中被視為腦功能解碼的金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，但其笨重的設(shè)備、高昂的成本和低時(shí)間分辨率限制了應(yīng)用潛力。與之互補(bǔ)的腦電圖（EEG）雖能毫秒級(jí)捕捉電信號(hào)，卻像“霧里看花”，信噪比低且難以定位深層腦區(qū)活動(dòng)。如何讓兩者優(yōu)勢融合提升腦功能解碼精度和可用性是腦機(jī)接口研究中的重要挑戰(zhàn)。人腦功能活動(dòng)的捕捉如同在迷霧中繪制星圖，需要多模態(tài)技術(shù)的協(xié)同。功能性磁共振成像（fMRI）憑借毫米級(jí)空間分辨率，在腦機(jī)工程研究中被視為腦功能解碼的金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，但其笨重的設(shè)備、高昂的成本和低時(shí)間分辨率限制了應(yīng)用潛力。與之互補(bǔ)的腦電圖（EEG）雖能毫秒級(jí)捕捉電信號(hào)，卻像“霧里看花”，信噪比低且難以定位深層腦區(qū)活動(dòng)。如何讓兩者優(yōu)勢融合提升腦功能解碼精度和可用性是腦機(jī)接口研究中的重要挑戰(zhàn)。為突破這一瓶頸，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院王書強(qiáng)課題組提出了一種創(chuàng)新的解決方案-通過構(gòu)建條件對齊時(shí)序擴(kuò)散模型（CATD），實(shí)現(xiàn)腦電-腦血氧信號(hào)的統(tǒng)一表征。團(tuán)隊(duì)相關(guān)工作近日在IEEE Transactions on Medical Imaging發(fā)表了題為CATD: Unified Representation Learning for EEG-to-fMRI Cross-Modal Generation的研究成果，首次實(shí)現(xiàn)了基于擴(kuò)散學(xué)習(xí)的EEG到fMRI跨模態(tài)表征，將BOLD信號(hào)時(shí)間分辨率提升3倍，為便捷獲取高質(zhì)量腦功能信號(hào)提供新方案。如果把EEG信號(hào)比作“閃電快照”，BOLD信號(hào)則是“延時(shí)攝影”——前者記錄毫秒級(jí)神經(jīng)元放電，后者反映秒級(jí)血氧代謝。二者雖同源，卻因時(shí)空尺度差異如同“加密語言”。CATD框架通過兩項(xiàng)核心技術(shù)破解這一密碼：（1）“腦信號(hào)翻譯官”條件對齊塊（CAB）研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)CAB模塊，借助跨模態(tài)注意力機(jī)制，將EEG的“時(shí)間密碼”與BOLD的“空間密碼”對齊至同一潛在空間。這一過程模擬了人腦神經(jīng)血管耦合機(jī)制——當(dāng)神經(jīng)元放電后約6秒，血氧水平隨之波動(dòng)。通過捕捉這種延遲關(guān)聯(lián)，AI能精準(zhǔn)翻譯兩種信號(hào)的內(nèi)在邏輯。（2）“時(shí)間顯微鏡”動(dòng)態(tài)時(shí)頻分割（DTFS）傳統(tǒng)BOLD信號(hào)每秒采集1次，難以捕捉癲癇發(fā)作等瞬態(tài)事件。團(tuán)隊(duì)開發(fā)的DTFS模塊，通過滑動(dòng)采樣將EEG信號(hào)切割為毫秒級(jí)片段，驅(qū)動(dòng)AI生成時(shí)間分辨率提升3倍的BOLD信號(hào)。實(shí)驗(yàn)顯示，合成信號(hào)在癲癇早期征兆檢測中，時(shí)間相關(guān)性（余弦相似度）達(dá)0.85，媲美真實(shí)數(shù)據(jù)。全球約70%的醫(yī)院配備EEG設(shè)備，但僅5%擁有fMRI。團(tuán)隊(duì)提出的這一解決方案可基于海量EEG數(shù)據(jù)生成多模態(tài)腦影像庫，助力帕金森、抑郁癥等腦疾病神經(jīng)調(diào)控機(jī)制研究。數(shù)字所研究生姚瑋珩為論文第一作者，王書強(qiáng)研究員為論文通訊作者，該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等科技項(xiàng)目資助。<!--!doctype-->圖1. CATD模型圖圖2. EEG-fMRI?跨模態(tài)增強(qiáng)在運(yùn)動(dòng)想象等下游任務(wù)中的驗(yàn)證分析
    2025-03-27
  • 廣州地化所?|?廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目“廣東省稀土資源與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”順利通過結(jié)題驗(yàn)收
    2025年3月26日，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目廣東省稀土資源與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)收會(huì)在廣州順利召開。2025年3月26日，廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目“廣東省稀土資源與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”驗(yàn)收會(huì)在廣州順利召開。廣東省科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)中心領(lǐng)導(dǎo)與項(xiàng)目驗(yàn)收專家組、項(xiàng)目承擔(dān)單位中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所（簡稱廣州地化所）徐義剛院士、所長王強(qiáng)以及項(xiàng)目參與單位原廣東省有色金屬地質(zhì)局總工程師汪禮明、廣東省礦產(chǎn)資源勘查院副院長劉東宏、廣東省地質(zhì)調(diào)查研究院正高級(jí)工程師王軍、廣東省環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)環(huán)境與土壤修復(fù)研究所所長鄧一榮等共40余人參加了本次會(huì)議。經(jīng)過全面質(zhì)詢與討論，項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收，標(biāo)志著我國南方離子型稀土資源開發(fā)與環(huán)境協(xié)同治理取得重大進(jìn)展。王強(qiáng)所長代表研究所發(fā)表致辭，對驗(yàn)收專家組的蒞臨指導(dǎo)表示衷心感謝，并對本項(xiàng)目的基本情況和取得的重大成果進(jìn)行了簡要介紹。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人徐義剛院士、課題負(fù)責(zé)人牛賀才研究員、朱建喜研究員和鄧一榮所長分別對各課題實(shí)施情況及成果進(jìn)行系統(tǒng)匯報(bào)，全面展示了研究成果。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人徐義剛院士匯報(bào)項(xiàng)目實(shí)施情況隨后，專家組現(xiàn)場考察了廣州地化所深地過程與戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)技術(shù)平臺(tái)和大型儀器設(shè)備，充分肯定了實(shí)驗(yàn)室在平臺(tái)搭建和成果產(chǎn)出方面的成效。驗(yàn)收專家組現(xiàn)場考察驗(yàn)收專家組審閱了項(xiàng)目實(shí)施總結(jié)報(bào)告等相關(guān)資料聽取了項(xiàng)目組匯報(bào)，進(jìn)行了現(xiàn)場考察，經(jīng)質(zhì)詢、討論，認(rèn)為項(xiàng)目承擔(dān)單位提供成果資料齊全、規(guī)范，全面完成了項(xiàng)目任務(wù)書的考核指標(biāo)。最后，驗(yàn)收專家組一致同意項(xiàng)目通過驗(yàn)收。本次驗(yàn)收會(huì)標(biāo)志著廣東在戰(zhàn)略資源開發(fā)與生態(tài)文明建設(shè)協(xié)同發(fā)展道路上邁出關(guān)鍵一步。隨著未來稀土礦床深部探測技術(shù)體系的創(chuàng)建，有望進(jìn)一步完善稀土礦床綠色開采技術(shù)以早日實(shí)現(xiàn)市場化應(yīng)用。
    2025-03-28
  • 俯沖帶條件下滑石與C-O-H流體的碳酸化反應(yīng)研究取得新進(jìn)展
    近日，中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所深海極端環(huán)境模擬研究實(shí)驗(yàn)室博士生熊夢君作為第一作者，梅升華研究員作為通訊作者，在地學(xué)TOP期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上發(fā)表了一篇題為“In-Situ Experimental Study of Talc Carbonation in C-O-H Fluid: Implications for the Deep Carbon Cycle”的學(xué)術(shù)論文。近日，中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所深海極端環(huán)境模擬研究實(shí)驗(yàn)室博士生熊夢君作為第一作者，梅升華研究員作為通訊作者，在地學(xué)TOP期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上發(fā)表了一篇題為“In-Situ Experimental Study of Talc Carbonation in C-O-H Fluid: Implications for the Deep Carbon Cycle”的學(xué)術(shù)論文。地球深部碳遷移是地質(zhì)尺度碳循環(huán)過程的重要組成部分，而俯沖帶是碳從地表進(jìn)入地幔的主要通道。在板塊持續(xù)俯沖過程中，溫壓梯度的急劇升高協(xié)同流體活動(dòng)性增強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)俯沖板片內(nèi)部發(fā)生多尺度物質(zhì)重組—包括礦物的相態(tài)轉(zhuǎn)變、蛇紋石化橄欖巖的脫水分解、以及硅酸鹽-碳酸鹽交界面的氧化還原反應(yīng)等。這些受熱力學(xué)平衡控制的物化作用，直接或間接地制約著淺層碳向地球深部的遷移邊界。揭示這一系列物理化學(xué)響應(yīng)的成因機(jī)理，不僅能夠幫助認(rèn)識(shí)地球內(nèi)部物質(zhì)的輸運(yùn)過程，更能夠深化對板塊俯沖動(dòng)力學(xué)、殼幔相互作用乃至地幔對流模式的系統(tǒng)認(rèn)知，具有重要的科學(xué)意義。本研究采用金剛石壓腔（DAC）結(jié)合原位拉曼光譜技術(shù)，系統(tǒng)研究了俯沖帶溫度壓力條件下滑石與C-O-H流體的碳酸化反應(yīng)過程。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)滑石在溫度> 250°C、壓力>1 GPa時(shí)，可快速轉(zhuǎn)化為菱鎂礦與石英，有效地將流體中的CO2封存到新形成的熱力學(xué)更穩(wěn)定的菱鎂礦中，從而被挾帶進(jìn)入地球深部（見附圖）。此外，滑石碳酸化后還可能通過改變俯沖帶礦物組成，影響到包括地震活動(dòng)性在內(nèi)的動(dòng)力學(xué)過程。本研究的結(jié)果構(gòu)建了滑石碳酸化反應(yīng)的熱力學(xué)相圖，為更好地理解地球深部碳循環(huán)過程和受相變影響所致的地球動(dòng)力學(xué)行為提供了必要的實(shí)驗(yàn)約束?；€(wěn)定性和俯沖帶的P‐T路徑論文信息：Mengjun Xiong,Zhi Zheng,Jiangzhi Chen,Xia Zhao,Shenghua Mei,In Situ Experimental Study of Talc Carbonation in C-O-H Fluid: Implications for the Deep Carbon Cycle,Geochimica et Cosmochimica Acta (2025),https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.03.015.
    2025-03-27