近日，上海科技大学信息学院自动化与机器人中心（以下简称STAR 中心）在视觉感知、机器人操控、视觉实时定位与建图（SLAM）等领域取得多项研究成果，相关论文被2023 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems（以下简称：IROS 2023）接收。IROS 是机器人领域一个极具影响力的国际学术会议，旨在探索智能机器人和智能机器的科学技术前沿，着重关注未来方向以及最新的方法、设计和成果。IROS 2023将于2023年10月1日至5日在美国底特律举办。视觉SLAM1. 图像配准方法随着机器人应用的不断增加，稳定高效的视觉里程计（VO）算法越来越重要。基于傅里叶梅林变换(FMT) 算法的扩展傅里叶梅林变换 (eFMT)，是一种图像配准方法。研究人员通过改进配准方式、目标函数以及不确定度估计，并添加三连续帧的小循环的位姿优化，提出了一种改进的新算法o-eFMT。系列实验证实了该算法的准确性和高效性。成果题为“Optimizing the extended ...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院于平课题组与上海交通大学王世勇课题组及西班牙Donostia国际物理学中心的Ricardo Ortiz博士和Thomas Frederiksen教授合作，首次发现了分子轨道对称性对开壳纳米石墨烯磁耦合强度的影响，该研究以“Orbital-symmetry effects on magnetic exchange in open-shell nanographenes”为题，发表在国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。开壳的纳米石墨烯具有弱轨道耦合和较长的自旋相干时间等独特的性质，这使得其在自旋电子器件和量子信息技术领域具有广泛的应用前景。实现这一愿景的关键之一就是如何调控自旋极化的未配对电子之间的磁交换相互作用。目前，调控机理多局限于通过改变连接位点或改变自旋中心的间距进而调控单占据轨道态密度的重叠，其他的机制鲜有报道。众所周知，分子轨道对称性对于分子体系的很多物理和化学特性有着非常重要的影响，是否可以利用轨道的对称性对磁耦合强度进行调控...

近日，上海科技大学物质学院凌盛杰、李健、刘一凡课题组开展了跨学科交叉合作，运用材料科学和合成生物学交叉手段，开发出装载有可基因编程微生物的活体水凝胶纤维，成果在线发表于国际学术期刊Advanced Materials。工程化活体材料（Engineered Living Materials, ELMs）是新兴的交叉研究领域。通过将基因编程的生命体（例如细菌、真菌等）融入材料设计本身，ELMs颠覆了材料是“死”的这一固有概念，赋予了材料许多类似生命体的功能，比如生长与修复、动态响应、交流与传感等。目前ELMs面临的主要挑战之一是材料的结构设计和机械性能如何与装载的活体细胞的生长和持续的功能执行相匹配。为了解决这一问题，上科大物质学院的联合研究团队结合材料科学、合成生物学和微流控等交叉手段，设计了一种活体水凝胶纤维（Living Hydrogel Fibers, LHFs）系统（图1），将基因编程后的微生物装载于多层腔室化水凝胶纤维中。该平台具有良好的生物相容性...

“一滴水里观沧海，一粒沙中看世界”已然成为集成电路的真实写照，厘米见方的二维平面上集成数以亿万计的晶体管，堪称人类科技史上的奇迹。光刻技术制造的晶体管尺寸受到图案化限制，而图案的最小尺寸由光源波长决定。虽然极紫外光刻 (EUV) 技术使得摩尔定律在7纳米节点以下仍能延续，但小型化的步伐已放缓。相较于传统微纳制造技术难以兼顾丰富的材料选择和复杂三维构型，“法拉第3D打印”巧妙利用“电力线画笔”，能够实现金属三维纳米结构的高精度和高通量的制造，最小特征尺寸可至原子尺度，有望成为微纳制造领域的新变革者，助力更高性能的逻辑和存储芯片发展。近日，上海科技大学物质科学与技术学院冯继成课题组成功自主研制了金属阵列化3D纳米结构的增材制造设备，通过电场/流场协同耦合实现了多材料、高精度和高通量的金属3D纳米结构阵列的快速打印。相关研究成果发表于Nature Communications，不仅受 “Behind the paper”栏目之邀分享了该...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院沈伟教授课题组与复旦大学附属华山医院沈奇伟医生、遵义医科大学喻田教授等合作者，在国际学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）上在线发表了题为“A parabrachial-hypothalamic parallel circuit governs cold defense in mice”的研究论文，论述脑干臂旁核（Lateral parabrachial nucleus, LPB）至下丘脑（Hypothalamus）并联神经环路在冷抵抗过程中的作用。该研究发现了小鼠中的一条新颖的LPB→DMH(背内侧核)通路，与传统LPB→POA（视前区）通路并行工作，用于在寒冷刺激中快速增加产热。这种并联神经通路的进化不仅使动物对低体温具有极高的韧性，而且在同时激活这两条通路时，还提供了一个可扩展、鲁棒高效的产热网络系统。此外，该研究还进一步鉴定了臂旁核的生长抑素（somatostatin, SST）阳性神经元，这些SST神经元在冷刺激下特异地调控棕色脂肪的产热。适宜的体温是保证正常生理活动的基础，大部分恒温...

近日，上海科技大学生命学院童夏静课题组与澳大利亚昆士兰大学胡志涛课题组合作，在国际学术期刊Journal of Cell Biology（《细胞生物学杂志》）上发表了题为“CaMKII mediates sexually dimorphic synaptic transmission at neuromuscular junctions in C. elegans”的研究论文，报道了在秀丽隐杆线虫的神经肌肉接头突触传递存在性别差异，从而导致线虫产生性别特异性的运动行为。自然界中各物种在很多特征上都存在着性别差异，体现在声音、体型、体色乃至行为上。性别差异有利于个体适应环境并促进种族繁衍。除此之外，很多神经和精神性疾病的发病率也存在性别差异：例如自闭症和多动症在男性中高发，而抑郁症在女性中高发。动物的生理和行为主要通过突触联系以及神经环路介导和调控，暗示突触联系和传递也可能存在性别差异。本研究以秀丽隐杆线虫（以下简称线虫）为主要研究模型。线虫有两个性别：雄性和雌雄同体，其中雌雄同体线虫的体细胞都是雌性的。雌雄...

新冠病毒SARS-CoV-2导致的全球疫情对人类健康与社会经济等造成重大影响。尽管已有多种疫苗和小分子药物上市，但病毒突变引起的潜在耐药威胁、现有拟肽类药物稳定性欠佳等仍是业界关注的重点。因此，前瞻性地发现与设计新结构抑制剂、探索病毒新药物靶标的成药性等均有重要的意义。近日，上海科技大学免疫化学研究所白芳研究员与中国科学院上海药物研究所柳红研究员和许叶春研究员，中国科学院武汉病毒研究所张磊砢研究员和肖庚富研究员等课题组合作，发现与设计了一系列靶向新冠病毒主蛋白酶（Main Protease，Mpro）非拟肽类新骨架抑制剂；同时还对靶向核衣壳蛋白（Nucleocapsid, N）开展抑制剂的发现与设计研究，并初步探索性验证了该靶标的成药潜力。Mpro是冠状病毒中关键且高度保守的蛋白酶之一。研究团队通过虚拟筛选发现了两类新母核、新共价弹头的Mpro抑制剂，分别具有噻二唑弹头和硫氰酸弹头。结合分子模拟、量化计算与质谱鉴定、晶体结构解析等实验验证...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院季泉江教授课题组与西湖大学申怀宗教授课题组合作在《自然·催化》 (Nature Catalysis) 杂志发表了最新成果。该研究通过冷冻电镜技术解析了微型基因编辑系统CRISPR-AsCas12f1的三元复合体结构，揭示了其精细结构特征与工作机制，并基于结构引导的蛋白质理性设计，系统性提升了它在哺乳动物细胞中的基因编辑活性。CRISPR-Cas基因编辑技术由于其简便性和高效性，已被广泛应用在生物医药、农业育种、合成生物学等领域。当下较为常用的Cas9与Cas12a核酸酶通常具有较大分子尺寸（大于1,000个氨基酸），而用于递送基因编辑器的病毒载体往往承载容量十分有限，在容纳CRISPR核酸酶与引导RNA编码序列之余已难以承载其他功能元件，因此严重限制了这类大尺寸基因编辑器的应用。近年来，发掘和鉴定小尺寸Cas核酸酶已成为基因编辑领域的研究热点。上科大物质学院季泉江教授团队于2021年首次证明了一种微型基因编辑器AsCas12f1（仅包...

近日，上海科技大学免疫化学研究所杨贝课题组与中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心团队合作在国际学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）上发表题为“Structures and immune recognition of Env trimers from two Asia prevalent HIV-1 CRFs”的研究论文，报道了我国HIV-1病毒的主流亚型（即流行重组亚型CRF01_AE和CRF07_BC）的Env蛋白结构与免疫识别特征，揭示了CRF01_AE亚型的Env蛋白在V1区域的独有特征及其与该亚型的广谱中和抗体逃逸能力之间的关系，并阐明了第一株分离自CRF01_AE感染个体的广谱中和抗体的新型中和机制。该研究拓宽了我们对于HIV-1流行重组亚型的认识，为后续针对我国主流HIV-1亚型开展免疫聚焦型疫苗设计和相关广谱中和抗体的应用开发提供了理论依据。人类免疫缺陷病毒I型（HIV-1）是艾滋病流行的肇因。位于HIV-1病毒表面的Env蛋白三聚体是介导病毒侵染宿主细胞的关键分子，也是病毒颗粒表面唯一可被宿主免疫系统识别的...

固态电解质（SSEs）是固态锂金属电池的重要组成部分，优异的SSEs材料需具有高离子导电性、出色的机械强度和兼容的电解质/电极界面。在众多SSEs材料中，聚合物因具有高可加工性和低成本而成为有前途的电解质候选材料之一。近日，上海科技大学物质科学与技术学院谢琎课题组与合作者在固态电解质领域取得系列进展，助力全固态锂电池研发。合作团队开发全新全固态电解质材料体系聚合物SSEs的设计常常面临电导率和机械强度之间的权衡。在常见的聚（环氧乙烷）（PEO）基电解质中，该权衡问题同样存在，其中高分子量有利于链的缠绕用来提高机械韧性，但会导致高度结晶和低离子电导率。因此，开发一种简单、合理和通用的合成策略来解开链柔性和缠绕的复杂关系对SSEs设计具有重要价值。物质学院谢琎课题组与赵英博课题组合作开发了一种基于自下而上合成玻璃态金属有机框架、模块化设计非晶态固态电解质的通用策略。该策略为实现固态电解质的离子电导率和机械强度的最佳平衡...

上海科技大学信息科学与技术学院李权课题组（交互智能与可视分析实验室ViSeer LAB）通过开发先进的交互和可视分析技术，旨在促进人、机器和数据之间的紧密互联，从而提升在真实世界不同应用领域中涉及大量数据、各种复杂人工智能模型以及不同背景的用户群体进行数据探索的效率，为支持通用的数据科学工作流程的可视化设计、开发和评估做出积极贡献。近日，课题组多项研究成果被可视化领域会议IEEE Visualization Conference （IEEE VIS 2023）正式接收，同时收录在可视化与计算机图形学领域期刊IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (TVCG)。多模态医学教育：实习医生和初级医生的突破性学习模式基于模拟的医学教育（SBME）是一个为实习医生和初级医生提供持续监督和指导培训的解决方案，它提高了实践经验和诊断能力，同时不增加过多的学习负担。为了增强SBME效果，李权课题组开展了一项研究，旨在设计实习医生、初级医生和基于现有医学数...

随着计算机科学的进步，智能软件拥有了在复杂环境中自主做决策的能力，可减轻人类专家负担的同时提升工作效率。但在医疗、交通等领域，由于问题的复杂性以及对安全的重视，智能软件还无法完全取代人类专家。近日，信息科学与技术学院江智浩课题组在智能驾驶辅助以及智能康复辅助领域取得系列阶段性成果。智能驾驶辅助现有的高级驾驶辅助系统（以下简称：ADAS）在提供驾驶辅助时未考虑驾驶员的认知状态，导致辅助与驾驶员预期不符，影响了辅助的效果以及人机交互的信任度。江智浩课题组提出一种新的智能驾驶辅助系统（Cognitive-digital-twin-based Driving Assistance System，CDAS），通过建立和维护驾驶员驾驶决策数字孪生，推测驾驶员对驾驶环境的感知以及驾驶风格，利用系统与驾驶员对环境的感知的差异识别驾驶员未知的潜在风险，并根据驾驶员对风险的接受程度决定是否告警。实验证明驾驶决策数字孪生可有效地识别危险驾驶行为，对驾驶员的驾驶风格以及驾驶...

电磁成像技术在遥感、无损检测、生物医学成像等领域都有广泛应用，该技术当前主要基于逆散射的反演方法，可精确且定量地重建三维样品的电磁本构参数，包括介电常数和电导率等。在生物医学成像应用中，皮肤、乳腺组织、脑组织、肌肉、肿瘤等都具有较高的介电常数，其多重散射导致重建问题的不适定性和非线性显著增加，使得传统逆散射方法无法精确地重建这类生物组织的电磁参数，限制了该技术潜在的生物医学和临床疾病检测应用。微波诱导热声成像（MITAT）技术通过处理微波激发出的超声波信号对样品进行成像，在疾病监测、癌症检测、异物检测等领域已有大量研究。热声成像也可用于定量重建样品的介电常数和电导率分布，基本原理是样品内部的微波功率吸收分布与样品的电磁参数直接相关，而激发出的超声波信号又与微波功率吸收相关，这样就建立了超声波信号和电磁参数之间的物理关联。但已报道的基于热声成像电磁参数的重建质量和准确性仍需提高，特别是对于不均匀...

近日，上海科技大学生命学院何淑君课题组在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为“Cyclin-G-associated kinase GAK/dAux regulates autophagy initiation via ULK1/Atg1 in glia”的研究论文，揭示了帕金森病（Parkinson’s disease, PD）相关基因GAK/dauxilin（daux）调控胶质细胞自噬的作用机制，为PD的治疗提供了有效策略。生理状态下胶质细胞主要负责支撑和维持神经元的功能稳定，在压力或病理条件下其会被激活，通过分泌炎症因子和趋化因子发挥损伤或保护神经元的作用。因此胶质细胞可作为“双刃剑”来调控疾病病理进程。神经退行性疾病的发生与神经元自噬过程的紊乱及许多自噬相关基因的突变存在密切联系。自噬是真核细胞维持生理稳态的重要降解途径，自噬异常会引发病理蛋白的聚集和有害病变的形成，最终导致神经元的死亡。然而，自噬在重要的脑细胞类型胶质细胞中的作用及调控机制尚不太清楚。本工作发现了PD相关基因GAK/daux可以调...