近日

東南大學(xué)各科研團(tuán)隊(duì)

取得了一系列重要成果

包括醫(yī)療健康、物理學(xué)、腦科學(xué)、

人工智能以及光學(xué)等多個(gè)前沿領(lǐng)域

讓我們一起來看看這些令人振奮的成果！

1.東大—歌爾穿戴式醫(yī)療健康卓越工程師技術(shù)中心成立

2.張永超教授及其合作者在《Physical Review Letters》發(fā)表關(guān)于中子星融合對(duì)類軸子粒子限制的重要成果

3.東南大學(xué)腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院在《Cell Reports》上發(fā)表最新研究成果

4.劉澄玉教授、李建清教授課題組在TPAMI發(fā)表最新研究成果

5.POCT課題組劉宏研究員與馬標(biāo)博士在Advanced Science發(fā)表仿生智能軟體機(jī)器人最新研究成果

6.李全團(tuán)隊(duì)在偏振光取向液晶彈性體領(lǐng)域取得重要突破

7.東南大學(xué)在亞原子級(jí)光輔助載流子傳輸機(jī)理研究上取得重要進(jìn)展

01

東大—歌爾穿戴式醫(yī)療健康卓越工程師技術(shù)中心成立

3月22日，東大-歌爾穿戴式醫(yī)療健康卓越工程師技術(shù)中心成立儀式暨管理委員會(huì)首次會(huì)議在東南大學(xué)四牌樓校區(qū)舉行。該中心是東南大學(xué)與民營龍頭企業(yè)合作成立的第一個(gè)卓工技術(shù)中心。歌爾股份有限公司董事劉耀誠、東南大學(xué)副校長金石，以及科研院、國家卓越工程師學(xué)院、儀器科學(xué)與工程學(xué)院相關(guān)負(fù)責(zé)人、教師代表等參加活動(dòng)。

金石對(duì)劉耀誠董事一行的來訪表示熱烈歡迎。金石表示，技術(shù)中心是東南大學(xué)與歌爾集團(tuán)深度合作的重要成果，也是校企雙方共同推進(jìn)卓越工程師項(xiàng)目、培養(yǎng)高水平創(chuàng)新人才的重大舉措。未來，東南大學(xué)也將以此為契機(jī)，進(jìn)一步加強(qiáng)與歌爾集團(tuán)等單位的全面合作，共同推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為國家的繁榮與進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。

劉耀誠董事對(duì)東南大學(xué)的歡迎表示感謝，向出席簽約儀式的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、老師們介紹了歌爾的基本情況，回顧了校企雙方在穿戴式醫(yī)療健康領(lǐng)域的合作及進(jìn)展。他表示，東南大學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)、追求卓越的作風(fēng)與歌爾集團(tuán)企業(yè)文化十分契合，歌爾自成立以來始終高度重視開放式創(chuàng)新。此次能夠與東南大學(xué)共建卓越工程師技術(shù)中心，為雙方在前沿技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)、人才培養(yǎng)等方面的深入合作開啟了新篇章，推升了新高度。未來，歌爾將積極投入，與東南大學(xué)共同開展穿戴式醫(yī)療健康技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，積極推動(dòng)我國醫(yī)療健康事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院兼職教授、南京醫(yī)科大學(xué)原副校長李建清對(duì)工程師技術(shù)中心的成立表示了祝賀。

東南大學(xué)國家卓越工程師學(xué)院副院長劉志遠(yuǎn)宣讀了東大-歌爾穿戴式醫(yī)療健康卓越工程師技術(shù)中心成立文件以及管理委員會(huì)組成名單。歌爾股份有限公司中央研究院常務(wù)副院長張金國、東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院院長劉澄玉代表雙方簽署《東大-歌爾穿戴式醫(yī)療健康卓越工程師技術(shù)中心合作協(xié)議》。

成立儀式后，金石主持召開了管理委員會(huì)首次會(huì)議。

02

張永超教授及其合作者在《Physical Review Letters》發(fā)表關(guān)于中子星融合對(duì)類軸子粒子限制的重要成果

近日，物理學(xué)院的張永超教授與其合作者，美國圣路易斯華盛頓大學(xué)的P. S. B. Dev教授、加拿大拉瓦爾大學(xué)的J.-F. Fortin教授、美國華盛頓大學(xué)的S. P. Harris博士和美國俄克拉荷馬大學(xué)的K. Sinha教授，在美國《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上在線發(fā)表了題為“First Constraints on the Photon Coupling of Axionlike Particles from Multimessenger Studies of the Neutron Star Merger GW170817”的文章。

隨著引力波被觀測到，現(xiàn)在多信使（multimessenger）探測已經(jīng)成為粒子物理、天體物理和宇宙學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)課題。兩個(gè)中子星的融合不僅可以產(chǎn)生引力波，而且可以產(chǎn)生大量相伴隨的光子信號(hào)。而中子星是非常致密的天體，其質(zhì)量密度可以達(dá)到，大概相當(dāng)于原子核的質(zhì)量密度。中子星可以用來研究輕的相互作用非常弱的粒子，例如軸子（axion）和類軸子粒子（axion-like particle）。GW170817是第一個(gè)被觀測到引力波的中子星融合事例，該事例的引力波和光子多信使信號(hào)已經(jīng)被用來限制軸子和類軸子粒子等超出標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子。

張永超教授及其合作者首次研究了GW170817中子星融合事例對(duì)類軸子粒子與光子相互作用的限制。類軸子粒子可以在中子星中通過與光子的相互作用產(chǎn)生，并飛出中子星。由于相互作用非常弱，類軸子粒子在飛行相當(dāng)長的距離后衰變?yōu)閮蓚€(gè)光子。該光子可以被地球上的實(shí)驗(yàn)例如Fermi-LAT觀測到（如圖所示）。結(jié)合引力波的觀測，類軸子粒子衰變產(chǎn)生的光子信號(hào)與直接從中子星發(fā)出的光子的時(shí)間信息和能譜都是不同的。因此Fermi-LAT實(shí)驗(yàn)的觀測數(shù)據(jù)可以被用來限制類軸子粒子與光子的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，雖然Fermi-LAT的限制不如現(xiàn)有的超新星的限制強(qiáng)，但下一代的實(shí)驗(yàn)會(huì)增強(qiáng)很多，并排除更多的參數(shù)空間。

所有作者為該論文的共同第一作者。張永超教授的工作受到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和東南大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。

文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.101003

03

腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院在《Cell Reports》上發(fā)表最新研究成果

近日，Cell Press細(xì)胞出版社期刊《Cell Reports》在線發(fā)表了東南大學(xué)腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院最新研究成果“Non-homogenous axonal bouton distribution in whole-brain single-cell neuronal networks”。該研究揭示了神經(jīng)元軸突突觸前扣結(jié)（presynaptic bouton）的分布差異，以及不同神經(jīng)元形態(tài)細(xì)節(jié)改變對(duì)整個(gè)鼠腦單細(xì)胞神經(jīng)元結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠绊憽?/p>

以往研究中常常假設(shè)突觸連接是均勻分布在軸突樹突上，而本文研究團(tuán)隊(duì)提出一種更精細(xì)的假設(shè)：軸突上bouton的分布是不均勻的，并且bouton的分布可以決定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。同時(shí)，神經(jīng)元形態(tài)細(xì)節(jié)的改變（樹結(jié)構(gòu)的大小、復(fù)雜性、bouton的分布密度）對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有不同程度的影響。為驗(yàn)證這一猜想，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于bouton位置數(shù)據(jù)生成全腦單細(xì)胞結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)算法，并與bouton均勻分布情況進(jìn)行比較。在得到結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了細(xì)致的網(wǎng)絡(luò)分析并探究bouton分布對(duì)其影響。另外，研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了神經(jīng)元不同形態(tài)變化的操作，以研究其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響及其與生物學(xué)神經(jīng)形態(tài)改變的相關(guān)性。

期間，研究團(tuán)隊(duì)使用高通量的單神經(jīng)元全形態(tài)重建數(shù)據(jù)集，通過先進(jìn)的算法生成了全腦單細(xì)胞連接矩陣，揭示了bouton分布的非均勻性不僅存在于軸突內(nèi)部，在不同的大腦區(qū)域之間也有顯著差異。這種分布對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的度分布、三元組普查和社區(qū)結(jié)構(gòu)等方面產(chǎn)生了重要影響。之后，該團(tuán)隊(duì)對(duì)神經(jīng)元形態(tài)進(jìn)行擾動(dòng)，結(jié)果說明神經(jīng)元形態(tài)細(xì)節(jié)對(duì)網(wǎng)絡(luò)屬性影響巨大，需要在相關(guān)研究分析中密切關(guān)注。

本次研究是東南大學(xué)腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院近年來在神經(jīng)元形態(tài)領(lǐng)域的系列工作之一，在單細(xì)胞尺度，揭示了軸突bouton對(duì)全腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠绊?。該工作拓展了以往基于均勻連接的腦網(wǎng)絡(luò)連接模型，為理解大腦如何在不同區(qū)域和不同神經(jīng)元之間建立復(fù)雜連接提供了新視角。這些發(fā)現(xiàn)有利于解釋大腦功能的整合和分離機(jī)制，為之后更多的數(shù)據(jù)提供了基礎(chǔ)方法，并為未來大腦研究和相關(guān)疾病治療提供了新的思路與工具。

東南大學(xué)腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院碩士研究生錢鵬昊和實(shí)驗(yàn)室研究員Linus Manubens-Gil為本文共同第一作者，博士研究生姜升殿為第三作者，Linus Manubens-Gil研究員與彭漢川教授為共同通訊作者。

04

劉澄玉教授、李建清教授課題組在TPAMI發(fā)表最新研究成果

近日，東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院劉澄玉教授、李建清教授團(tuán)隊(duì)在人工智能領(lǐng)域國際頂級(jí)IEEE模式分析和機(jī)器智能期刊TPAMI（IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence）發(fā)表了題為“學(xué)生損失函數(shù)：一種在不確定監(jiān)督中面向概率假設(shè)的方法”（Student Loss: Towards the Probability Assumption in Inaccurate Supervision）的研究論文。該論文針對(duì)錯(cuò)誤標(biāo)簽（noisy label）數(shù)據(jù)對(duì)模型精度的潛在影響這一普遍問題，提出了一種對(duì)特征層數(shù)據(jù)分布進(jìn)行先驗(yàn)假設(shè)的損失函數(shù)構(gòu)建方法，提升了對(duì)含有錯(cuò)誤標(biāo)簽的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練的學(xué)習(xí)效果。

近年來有監(jiān)督的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法大大推動(dòng)了人工智能領(lǐng)域的發(fā)展。在該類學(xué)習(xí)任務(wù)中，局部錯(cuò)誤標(biāo)簽的出現(xiàn)是普遍現(xiàn)象。特別是大型數(shù)據(jù)集，含有錯(cuò)標(biāo)數(shù)據(jù)/不確定性標(biāo)注數(shù)據(jù)是在所難免的。這些被錯(cuò)誤標(biāo)注的樣本對(duì)模型訓(xùn)練有很大的誤導(dǎo)作用，如何在AI模型訓(xùn)練中有效處理這些錯(cuò)標(biāo)數(shù)據(jù)成為一個(gè)至關(guān)重要的問題。

為此，論文提出了一種新的觀點(diǎn)，即可以將數(shù)據(jù)通過模型提取到的深層特征的類概率分布假設(shè)為特定的長尾T分布來有效抑制錯(cuò)標(biāo)數(shù)據(jù)影響，并從理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)方面給出了詳實(shí)論證。論文證實(shí)了一種新的損失函數(shù)（Student Loss）機(jī)制，可以在訓(xùn)練中對(duì)干凈樣本與錯(cuò)標(biāo)樣本進(jìn)行自主篩選，從而提升模型表現(xiàn)。同時(shí)，結(jié)合度量學(xué)習(xí)策略，論文進(jìn)一步發(fā)展了Student Loss的泛化版本（Large-Margin Version）。

該論文第一作者為東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院張鑠博士，通訊作者為劉澄玉，論文合作單位包括東南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院、英國牛津大學(xué)，東南大學(xué)為該論文的唯一通訊單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，江蘇省自然科學(xué)基金等資助。

文章鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10412669

05

POCT課題組劉宏研究員與馬標(biāo)博士在Advanced Science發(fā)表仿生智能軟體機(jī)器人最新研究成果

近日，東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院POCT課題組劉宏研究員與馬標(biāo)博士在國際著名學(xué)術(shù)期刊Advanced Science在線發(fā)表標(biāo)題為“Soft Robots with Plant-Inspired Gravitropism Based on Fluidic Liquid Metal”的最新研究成果。受植物向重性啟發(fā)，研究人員將液態(tài)金屬與智能熱響應(yīng)液晶彈性體結(jié)合，構(gòu)建了無電子控制的仿生智能軟體機(jī)器人。

據(jù)悉，相比傳統(tǒng)的剛體機(jī)器人，基于柔性智能材料構(gòu)筑的軟體機(jī)器人具有更高的運(yùn)動(dòng)自由度、更好的環(huán)境共融性和交互安全性，在可穿戴設(shè)備、智能人機(jī)交互、醫(yī)療手術(shù)等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，軟體機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)通常依賴于人工調(diào)制的激勵(lì)。在自然界中，植物在無神經(jīng)系統(tǒng)的控制下，僅僅通過自身巧妙的組成即可對(duì)無處不在的重力進(jìn)行自主形變反饋。受此啟發(fā)，研究人員利用液態(tài)金屬在其納米氧化層內(nèi)的流動(dòng)性和電熱特性，構(gòu)建了具有重力感知能力的智能仿生軟體機(jī)器人。通過改變液態(tài)金屬軟體機(jī)器人的空間姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其電阻和電熱響應(yīng)的可控編程，進(jìn)而賦予其類植物重力適應(yīng)性。基于這一機(jī)制，作者進(jìn)一步設(shè)計(jì)了可交互的柔性抓手和具有地形感知能力的自振蕩爬行機(jī)器人。該工作為能夠感知重力和加速度的類生命軟機(jī)器的構(gòu)筑提供了新的思路。

東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院博士研究生陳剛勝為第一作者，至善博士后馬標(biāo)為共同第一作者，劉宏研究員和馬標(biāo)博士為共同通訊作者。該工作得到了江蘇省自然科學(xué)基金、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202306129

06

李全團(tuán)隊(duì)在偏振光取向液晶彈性體領(lǐng)域取得重要突破

近日，東南大學(xué)智能材料研究院院長、首席科學(xué)家、化學(xué)化工學(xué)院李全團(tuán)隊(duì)提出了一項(xiàng)創(chuàng)新性的策略，成功實(shí)現(xiàn)了液晶彈性體的原位編程取向。相關(guān)成果以“In-situ Light-Writable Orientation Control in Liquid Crystal Elastomer Film Enabled by Chalcones”為題發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上,并入選當(dāng)期的“Hot Paper\”。該研究在同行評(píng)議中獲得所有審稿人的“very important”或“highly important”的評(píng)價(jià)。據(jù)了解，這樣的正面評(píng)價(jià)在該期刊中僅覆蓋不到10%的投稿。東南大學(xué)博士生徐藝藝為第一作者，東南大學(xué)李全和黃帥副研究員為共同通訊作者。

液晶彈性體的偏振紫外光編程各向異性機(jī)理及線性偏振紫外光編程后的液晶彈性體薄膜的熱致動(dòng)行為

液晶彈性體是一類擁有本征各向異性的刺激響應(yīng)性功能材料，其在實(shí)現(xiàn)高分辨率圖案結(jié)構(gòu)的三維復(fù)雜形變方面一直面臨著挑戰(zhàn)。開發(fā)光取向方法可以提供一種有效的方法來控制液晶彈性體的空間取向，以實(shí)現(xiàn)三維復(fù)雜變形。這種方法可以在不直接接觸材料的情況下在微米尺度的小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)分子的排列，為開發(fā)具有高分辨率圖案結(jié)構(gòu)的液晶器件提供了新的可能性。

研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹了一種利用線性偏振紫外光取向編程各向異性液晶彈性體的機(jī)制?；谶@一理論框架，他們進(jìn)一步探索了通過預(yù)先編程液晶彈性體薄膜中的液晶排列分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜彎曲方向和實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜圖案形變的方法。這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，通過巧妙控制偏振方向和輻照區(qū)域，能夠在液晶彈性體薄膜中形成圖案化的取向分布，從而引發(fā)復(fù)雜可逆的三維變形行為。這一創(chuàng)新性方法展示了一種利用原位光書寫來實(shí)現(xiàn)液晶彈性體復(fù)雜形變的途徑，在加密、傳感器和其他領(lǐng)域展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。

該工作得到了江蘇省“雙創(chuàng)團(tuán)隊(duì)”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202319698

07

東南大學(xué)在亞原子級(jí)光輔助載流子傳輸機(jī)理研究上取得重要進(jìn)展

近日，東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陶立課題組與孫正明/阮秋實(shí)團(tuán)隊(duì)合作揭示了光誘導(dǎo)質(zhì)子傳輸機(jī)制對(duì)光化學(xué)電池穩(wěn)定性的決定性作用，通過調(diào)節(jié)質(zhì)子反應(yīng)路徑實(shí)現(xiàn)了具有長循環(huán)壽命的光輔助鋅離子電池。相關(guān)成果以 “Highly Stable Photo-Assisted Zinc-Ion Batteries via Regulated Photo-Induced Proton Transfer”為題發(fā)表在國際著名期刊Angew. Chem. Int. Ed上，并被編輯選為Very Important Paper (VIP)，本文第一通訊單位為東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。

光誘導(dǎo)質(zhì)子嵌入的三維重構(gòu)及調(diào)節(jié)質(zhì)子反應(yīng)路徑的機(jī)理圖

調(diào)節(jié)質(zhì)子反應(yīng)路徑后電池的性能表現(xiàn)圖

光輔助離子電池可通過光伏效應(yīng)和儲(chǔ)能機(jī)制的協(xié)同作用獲得綜合性能（比容量、輸出電壓平臺(tái)和光充電能力等）的顯著提升。然而，由于復(fù)雜的電荷/離子轉(zhuǎn)移機(jī)制，光輔助電池在光照下的性能提升通常伴隨著容量的快速衰減，表現(xiàn)為較差的光穩(wěn)定性。

東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究人員首次揭示了光誘導(dǎo)質(zhì)子傳輸（photo-induced Proton Transfer）機(jī)制在V2O5基半導(dǎo)體光輔助鋅離子電池充放電過程中的重要角色。V2O5中的光誘導(dǎo)質(zhì)子嵌入是光照下電池容量提升的重要因素之一，然而質(zhì)子在嵌入脫出過程中會(huì)引起原子級(jí)界面環(huán)境的急劇變化，從而成為導(dǎo)致光照下容量不穩(wěn)定性的主要原因。因此，調(diào)控光誘導(dǎo)質(zhì)子傳輸路徑可獲得具有超長光穩(wěn)定性的光輔助鋅離子電池。在模擬太陽光照條件和5 A g–1的電流密度下，循環(huán)4000圈后，容量保持率約為90%，光照下的循環(huán)穩(wěn)定性比之前的記錄高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。這項(xiàng)研究揭示的機(jī)制為開發(fā)具有長循環(huán)壽命的光輔助離子電池開辟了新途徑。

東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生查文文和青年教師阮秋實(shí)為本文的共同第一作者，阮秋實(shí)老師、孫正明教授和陶立教授為共同通訊作者，東南大學(xué)為第一通訊單位。東南大學(xué)MEMS教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫立濤教授和材料科學(xué)與工程學(xué)院林惠文副教授為本工作提供了相應(yīng)的理論指導(dǎo)。相關(guān)研究受到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重大培育、青年項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/ange.202400621

以“新”促新、以“智”提質(zhì)

在服務(wù)支撐新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展上

展現(xiàn)新的擔(dān)當(dāng)作為！

新媒體工作室

往期精選 Editors\’ Choice

來源｜東大新聞網(wǎng)

攝影｜韋朝洪

責(zé)編｜宋雨昂

校對(duì)｜楊晨

展望未來，持續(xù)創(chuàng)新！