坚定不移推进高水平科技自立自强

自觉肩负起光荣历史使命

奋力谱写中国式现代化建设的

华科大篇章！

集成电路学院李祎、缪向水团队

首次提出利用器件非线性实现

高面积效率、高计算并行度的

稀疏矩阵运算以加速科学计算应用

物理学院黄胜友课题组

提出一种基于深度学习的

三维密度图后处理算法EMReady

通过同时进行局部和非局部的深度学习

来提高密度图的可解释性

……

一起来看

6月华科大科研团队

的成果代表——

武汉光电国家研究中心王健陈林团队综述非厄米和奇异点光子学最新进展

6月29日，武汉光电国家研究中心陈林受Nature Nanotechnology主编邀请撰写的相关综述以“Exceptional points and non-Hermitian photonics at the nanoscale”为题发表于Nature Nanotechnology期刊上。工作由武汉光电国家研究中心、光电信息学院的王健、陈林教授团队与美国纽约城市大学先进科学研究中心Andrea Alù教授课题组和新加坡国立大学电子和计算机工程系仇成伟教授课题组共同完成合作，综述回顾了非厄米与奇异点光子学的最新进展，并对该研究方向提供了开放性的展望。

在这篇综述中，团队回顾了各种纳米级系统中与奇异点研究有关的最新进展，并概述了与奇异点相关的理论，包括高阶奇异点、体费米弧和Weyl奇异环。团队探究与奇异点相关的新兴技术，特别是关注噪声对奇异点附近传感的影响、提高基于奇异点的非对称传输的效率、非线性奇异点系统中的光隔离以及在拓扑光子学中引入奇异点的光操控方法。团队还讨论了奇异点在应用中的局限性，并提出了一些针对性对策，这有望解决先进纳米光子器件在设计和使用中存在的问题。

报道链接：

http://news.hust.edu.cn/info/1003/49267.htm

集成电路学院李祎缪向水团队在高能效忆阻科学计算方面取得最新成果

6月21日，集成电路学院李祎副教授、缪向水教授研究团队在高能效忆阻科学计算方面的最新成果以“Sparse matrix multiplication in a record-low power self-rectifying memristor array for scientific computing”为题在线刊发于《科学进展》。

该研究基于超低功耗自整流忆阻器阵列，首次提出利用器件非线性实现高面积效率、高计算并行度的稀疏矩阵运算以加速科学计算应用。研究实现了以下几个方面的技术突破：一是在器件层面，制备了高性能的Pt/HfO2/TaOx/Ta自整流忆阻器阵列，其具有极低的漏电流（小于0.1 pA），而且功耗优于国际上已有文献报道值，为实现高能效大规模计算奠定了重要基础。二是在模拟计算机制方面，首次提出了一种基于器件非线性的模拟存算一体机制，并在阵列中实现了稀疏矩阵压缩与高并行计算，显著降低了硬件开销和电路功耗。三是通过电路、算法和混合精度计算架构的跨层次协同优化，成功在实际科学计算任务上取得了与双精度浮点计算系统相媲美计算精度，并将2-bit至8-bit的稀疏矩阵计算能提高到了97 – 11 TOPS/W。相较于现有的存算一体技术，本系统的面积效率提升了340倍，能效提升超过85倍。这项工作克服了忆阻存算一体技术在科学计算应用上的关键性能瓶颈，为推动忆阻存算一体技术在高性能计算领域的发展迈出了坚实一步。

报道链接：

http://news.hust.edu.cn/info/1003/49220.htm

生命学院师生合作编撰出版英文专著

6月20日，Springer出版社出版了由生命学院宁康教授、占艺副教授主编的专著Synthetic Biology and iGEM:Techniques, Development and Safety Concerns An Omics Big-data Mining Perspective。

作为合成生物学领域目前少有的由中国科学家主编的英文书籍，本书聚焦于合成生物学和国际遗传工程机器设计竞赛(International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM)，从合成生物学的发展和iGEM竞赛的起源、技术资源，以及安全问题等方面展开详细讨论，并介绍了历史上中国各高校团队在iGEM竞赛中展现的优秀参赛项目。合成生物学是当前生命科学技术领域的新兴前沿代表，组学技术也对其发展产生了深远的推动作用。作为当前组学时代专门介绍合成生物学和iGEM竞赛的参考书，本书侧重于合成生物学的系统设计，理性工程和设计可持续性，从多角度结合前沿研究阐述合成生物学研究中的各类问题和解决方法，以及各种相关资源。

报道链接：

http://news.hust.edu.cn/info/1003/49197.htm

基础医学院赵俊课题组报道胰腺癌综合治疗新进展

6月23日，基础医学院赵俊教授课题组在纳米科学经典期刊ACSNano发表了题为“Simultaneous Delivery of Dual Inhibitors of DNA Damage Repair Sensitizes Pancreatic Cancer Response to Irreversible Electroporation”《共递送双DNA损伤修复抑制剂增敏胰腺癌对不可逆电穿孔治疗响应》的研究论文，揭示了胰腺癌综合治疗的新策略。

课题组研究发现，低强度的脉冲电场虽然无法杀死肿瘤细胞，但仍然在肿瘤细胞中诱导产生了DNA双链损伤，并激活了DNA损伤修复（DNADamageRepair，DDR）信号通路。联用PARP抑制剂Olaparib和ATM抑制剂AZD0156可以同时抑制肿瘤细胞中的同源重组（HR）和非同源末端连接（NHEJ）DNA损伤修复通路，显著降低其在电脉冲治疗后的复发潜力。课题组随后设计了具有ROS响应特性的肿瘤穿透型药物递送平台（M-TK-OA），实现了对胰腺肿瘤的高效药物递送。IRE联合M-TK-OA在小鼠胰腺癌模型中显示了优越的疗效，并激活了CD8+T细胞介导的抗肿瘤免疫反应。同时，cGAS-STING先天免疫信号通路也被激活，并对IRE联合M-TK-OA的疗效有部分贡献。该研究表明，运用纳米制剂同时抑制PARP和ATM介导的DNA损伤修复行为，可以有效增敏胰腺癌对IRE的治疗响应，为胰腺癌患者的临床治疗提供了有益的新思路。

报道链接：

http://news.hust.edu.cn/info/1003/49178.htm

光电信息学院杨克成课题组发表光谱共焦显微成像技术领域系统综述

6月5日，光电信息学院杨克成教授课题组依托国家科技部重点研发专项“智能传感器”重点专项“高精度线光谱共焦传感器研制”，在《激光与光电子学进展》发表题为“光谱共焦显微成像技术与应用”的封面文章。

该文章论述了光谱共焦显微成像技术的原理、分类以及发展历程，针对光学设计、信号模型、数据处理等关键问题，总结国内外相关研究进展。并介绍了该技术应用案例以及发展前景。

报道链接：

http://news.hust.edu.cn/info/1003/49208.htm

电气学院樊宽军课题组与合作者发表太赫兹放大时间序列研究最新成果

6月，Optics Express杂志发表了电气学院樊宽军教授课题组与大阪大学、俄罗斯布德克核物理研究所关于飞秒电子束串诊断的最新联合研究成果“利用正交太赫兹条纹相机精确诊断超快电子束时间序列”。

该研究借助亚波长结构（SRR）并利用太赫兹驱动，使得射频击穿场强达到到GV/m，极大提高了SRR内偏转场梯度实现精确操控电子束。由于驱动太赫兹与激励光阴极电子枪产生电子束的激光来自于同一激光系统，保证了电子束和SRR内太赫兹偏转场的内在同步性。这使得系统的时间分辨率提升到飞秒至亚飞秒量级。本研究提出了利用正交太赫兹场诊断电子束串的时间信息-二维条纹相机概念。该研究以六个电子束组成的电子束串为例，证明电子束长度测量的时间分辨率优于2.5fs，电子束之间的间隔测量时间分辨率优于1fs。该方法可进一步拓展，为束团串的诊断提供了新方法，能提升超快电子衍射成像质量，并为桌面加速器光源，太赫兹加速结构的发展提供新思路。

报道链接：

http://news.hust.edu.cn/info/1003/49108.htm

物理学院黄胜友课题组在冷冻电镜结构建模领域取得重要进展

6月3日，物理学院生物物理团队黄胜友教授课题组在冷冻电镜的蛋白质结构建模领域取得重要进展，相关成果在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications），题目为《基于同时的局部和非局部深度学习提升冷冻电镜密度图的可解释性》（Improvement of cryo-EM maps by simultaneous local and non-local deep learning）。

课题组提出了一种基于深度学习的三维密度图后处理算法EMReady，通过同时进行局部和非局部的深度学习来提高密度图的可解释性。EMReady采用三维SCUNet网络架构，结合了用于局部学习的传统残差卷模块和用于非局部学习的移动窗口自注意力模块，并将这两种模块整合到了多尺度的UNet中，以进一步增强其局部和非局部学习的能力。通过在多个测试集上对EMReady进行了广泛的评估，并与其他密度图后处理算法进行了比较。结果表明，EMReady显著优于其他后处理算法，不仅能够在各种质量评估指标方面显著提高密度图的质量，而且还可以使从头建模算法从密度图中构建出更高质量的蛋白质结构模型。

报道链接：

http://news.hust.edu.cn/info/1003/48970.htm

在高水平科技自立自强中

展现担当作为

华中科技大学

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来源：华中科技大学官方微信公众号

编辑：高翔、李芊芊