科研資訊

上海理工大學研究團隊在全光推理全息納米結構研究方面取得新成果

2021 年3 月3 日，上海理工大學未來光學實驗室人工智能納米光子學中心顧敏院士團隊在國際權威雜志《光：科學與應用》上發表論文，在納米加工技術領域提出了全光推理全息納米結構研究方案。此項研究得到上海張江國家自主創新示范區專項發展資金重大項目資助。

如今，通過人臉識別解鎖智能手機已是生活日常，然而人們很少了解這背后是一個耗時耗能的過程：首先由傳感器收集人臉光學信息并將其發送到計算機中的神經網絡，視覺信息通過電子硬件轉化為電子信息后再顯示畫面信息。顧敏團隊創新研究出一種緊湊型光學衍射神經網絡的新概念，這種光學衍射神經網絡可以進行全光推理并可與商用CMOS 傳感器直接集成。這一技術省略了傳統的由光到電的轉換過程，讓光學信息處理直接在光域內完成。快速、高效節能的功能性光電器件可以應用于安全檢查、醫療影像、智能駕駛、藝術品鑒賞和衛星圖像處理等領域，與現有解決方案相比，其占用空間更小、能耗更低、成本更低。

論文第一作者、上海理工大學特聘研究員艾蓮娜·高伊（Elena Goi）介紹道：“我們利用納米打印的可見光和近紅外波段的推理感知器的計算能力上限為400 ExaFLOPS，這項技術與毫米波、微波等波段運行的衍射設備和集成光子硬件相比，算力提高了3 到5 個數量級；在單層納米尺度每平方厘米部署超過5億個神經元，密度達到人類大腦神經元的1/400。”

“采用超分辨3D 納米加工技術，我們可以將AI 光學器件直接集成到現有的成像傳感器中。” 顧敏院士表示，“這相當于在成像傳感器上放置量身定制的、針對特定任務的智能眼鏡，可以在檢測到傳入的光學信息之前對這些信息進行處理。”

杭州電子科技大學研究團隊研發微流控芯片“縮小”醫療檢測設備

杭州電子科技大學副教授王駿超團隊在微流控研究領域的研究有望打開醫療檢測設備小型化芯片設計制造的“快捷之門”。相關研究成果發表于2021 年第2 期《芯片實驗室》（Lab on a Chip），并被英國皇家化學學會中文官微頭條推介。

隨著新冠疫情在全球的暴發，核酸檢測設備的體積和速度引起廣泛關注。讓醫療檢測設備小型化、便攜化，并加快檢測速度成為醫學發展重要方向。王駿超從事的微流控研究就是致力于讓醫療檢測設備小型化。

微流控是一種芯片，它與一般集成電路芯片的不同之處在于后者通過硅、銅材質的電路圖電壓運行工作，而前者則通過樹脂、玻璃等聚合物里的液體壓力差運行工作。

用微流控芯片做液體檢測，優勢是液體樣本量變小，反應體芯片也很小，流體在微米級別的大小會變得更可控。

流體到達微流控里的反應區，經過小型閥門的控制發生生化反應，傳感器件會解碼液體里隱藏的信息，能檢測是否感染病毒等。驗孕棒就是用了微流控原理。

王駿超發表在Lab on a Chip上的封面論文，最大的創新點在于其大幅提升了微流控芯片仿真速度，相比傳統微流控芯片仿真設計速度可以提高51,600 倍，從而大幅縮短微流控芯片設計時間。

王駿超認為，微流控在醫療檢測設備小型化、家庭化上“會有前途”。隨著微流控應用擴大，民眾在家里就能通過微型檢測設備檢測唾液、汗液、尿液，而不用去醫院。

之江實驗室與浙江大學合作的仿生深海軟體機器人研究取得新成果

2021 年3 月4 日，國際知名學術期刊《自然》（Nature）以封面文章的形式刊發了由之江實驗室與浙江大學合作的仿生深海軟體機器人最新研究——馬里亞納海溝的自驅動軟體機器人（Self-powered soft robot in the Mariana Trench）。

該研究團隊率先實現了軟體機器人的萬米深海操控以及深海自主游動實驗。其主要研究方向為軟物質力學、智能材料結構設計、軟體機器人、水下智能裝備、醫療康復裝置等，提出通過控制力電失穩實現極大電致變形的驅動理論。在Sciennce Advances、Advanced Materials等期刊上發表論文50 余篇，論文被引用2,000 余次，并獲得國家自然科學基金優秀青年基金、中國科協青年人才托舉工程、科學探索獎（前沿交叉領域）、麻省理工科技評論科技創新35 人（MIT TR35-China）等榮譽。

復旦大學科研團隊發明可穿在身上的“顯示器”

復旦大學高分子科學系教授彭慧勝領銜的研究團隊成功將顯示器件的制備與織物編織過程實現融合，在高分子復合纖維交織點集成多功能微型發光器件，揭示了纖維電極之間電場分布的獨特規律，研制出大面積柔性顯示織物和智能集成系統。相關研究成果3 月11日在線發表于《自然》。

實驗顯示，該方法可以將發光器件制備與織物編織過程相統一，利用工業化編織設備，制成長6 米、寬0.25 米、含約50 萬個發光點的發光織物，發光點之間最小間距僅0.8 毫米，能初步滿足部分實際應用的分辨率需求。

團隊通過熔融擠出方法制備了一種高彈性透明高分子導電纖維。彭慧勝教授介紹，在兩根纖維發生相對滑移、旋轉、彎曲的情況下，交織發光點亮度變動范圍仍控制在5%以內，顯示織物在對折、拉伸、按壓循環變形條件下亦能保持亮度穩定，可耐受上百次的洗衣機洗滌。

除顯示織物之外，研究團隊還基于編織方法研制出光伏織物、儲能織物、觸摸傳感織物與顯示織物的功能集成系統，使集能量轉換與存儲、傳感與顯示等多種功能于一身的織物系統成為可能。極地科考、地質勘探等野外工作場景中，只需在衣物上輕點幾下即可實時顯示位置信息，地圖導航由“衣”指引；把顯示器“穿”在身上，語言障礙人群也可高效便捷地進行交流和表達，這些原存于想象中的場景或許在不遠的將來就能走進人們的生活。