[智能应用]全球最快！中国科大首次实现 [3P] [复制链接]

记者7月10日从中国科学技术大学获悉，该校教授毕国强、刘北明联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院和中国科学院深圳先进技术研究院团队，突破性研发出全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术，首次实现小鼠全身神经网络精细三维图谱高清绘制，为解析周围神经调控网络及疾病机理研究提供了全新工具。相关成果于当日发表于国际学术期刊《细胞》。
研究团队合影（从左到右：张轲铭、徐程、祝清源、毕国强、刘北明、时美玉、姚雨辰、王淼）。周欣宇 摄
在生物体内，亿万周围神经纤维编织成精密“生命物联网”，承载着大脑与全身器官的双向通讯功能，调控生物体的运动、感觉以及内脏。然而，看清这张网的全貌却极其困难——神经纤维直径仅为发丝几十分之一，且蜿蜒交织遍布全身。长期以来，受限于成像速度与分辨率，“如何同时‘看得清’单根神经纤维，又能‘看得全’全身神经网络的整体构架”，是神经科学领域悬而未决的技术难题。
导师与团队成员讨论。周欣宇 摄
联合研究团队创新性开发了超高速小鼠全身亚细胞分辨率三维成像技术，如同为生命体构建一套“超级CT扫描仪”。该技术仅用40小时即可完成成年小鼠全身成像，获取相当于数千部高清电影内存大小的原始图像数据，效率较现有技术提升数倍至数十倍，分辨率也大幅提升至可清晰捕捉直径数微米的单根神经纤维。基于上述技术，研究人员首次揭示了胸段脊神经元跨多节段投射、迷走神经复杂路径等全新结构特征。
导师与团队成员讨论。周欣宇 摄
“眼见为实，我们可以不依赖间接证据，直接‘看见’全身神经网络如何精密连接、如何与不同组织器官互作。”毕国强表示。这项突破性技术将有望帮助回答生命医学领域中悬而未决的关键问题，为未来精准外周神经调控治疗等医学新技术的开发提供底层结构数据基础。“例如，通过全面且精准定位如阿尔茨海默症这一类神经退行性疾病的早期结构变异，来明确疾病的致病机理；以可视化方式评估药物对全身组织和器官的靶向效果，加速药物研发进程。”毕国强说。
据介绍，团队将持续公开研究成果图像数据集，实现资源全球共享，以推动生物医药交叉合作。

中国科大的多项“全球最快”及其他首次实现成果
全球最快小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术
中国科学技术大学教授毕国强、刘北明联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院和中国科学院深圳先进技术研究院团队，突破性研发出全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术。该技术首次实现小鼠全身神经网络精细三维图谱高清绘制，于2025年7月10日被报道。

其他首次实现成果
光电制氢重要突破
2025年2月23日消息，中国科学技术大学孙海定教授团队、熊宇杰教授团队联合武汉大学刘胜院士团队，通过创新设计一种晶圆级可制造的新型硅基氮化镓纳米线光电极结构，实现了高达10.36%的半电池太阳能制氢效率，并在高电流密度下稳定产氢超过800小时，首次将光电极使用寿命从小于100小时的“小时级”推进至“月级”，成功突破传统光电制氢装置在效率和可靠性上的瓶颈，达到国际领先水平，为下一步规模化制氢应用打下基础。相关研究成果发表于《自然·通讯》2。

高性能单光子源
2025年3月5日消息，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、霍永恒等在国际上首次实现效率超越可扩展线性光量子计算损失容忍阈值的高性能单光子源。研究团队发展了可调谐的开放式光学微腔和脉冲整形激发技术，解决了传统固定式微腔的失谐难题，提升了单光子源整体性能。该单光子源多项指标表现优异，相关综合指标达到国际最先进水平，为未来实现通用光量子计算奠定了关键技术基础。

主动光学强度干涉技术合成孔径成像
2025年5月12日消息，中国科学技术大学潘建伟、张强、徐飞虎等人联合中国科学院西安光学精密机械研究所等国内外科研机构，首次提出并实验验证了主动光学强度干涉技术合成孔径技术，实现了对1.36公里外毫米级目标的高分辨成像。相关成果发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》。

跨半球星地量子通信
2025年3月20日消息，中国科学技术大学潘建伟、彭承志、廖胜凯等与国内外多个科研团队合作，在国际上首次实现量子微纳卫星与小型化、可移动地面站之间的实时星地量子密钥分发，在单次卫星通过期间实现了多达100万比特的安全密钥共享，并在中国和南非之间相隔12900多公里的距离上建立了量子密钥，完成对图像数据一次一密加密和传输，为实用化卫星量子通信组网铺平了道路。相关成果发表于国际权威学术期刊《自然》杂志。

真三体量子测量
2025年6月3日消息，中国科学技术大学项国勇课题组在国际上首次实验实现真三体量子测量。研究团队系统发展了两拷贝集体测量技术和自适应两拷贝集体测量技术，采用九步二维光量子行走，精心设计30个控制算符，实现了最优真三拷贝集体测量，并用于量子态估计任务，实验获得的保真度比所有二可分集体测量最高保真度高11个标偏。此外，该工作首次建立了真三体非经典量子测量理论，并发展了基于信息提取能力判断真三体非经典量子测量的方法

中国科学技术大学教授毕国强和刘北明联合合肥综合性国家科学中心人工智能研究院及中国科学院深圳先进技术研究院团队所研发的全球最快的小动物全身亚细胞分辨率三维成像技术，是一项重大的科学突破。这项技术首次实现了小鼠全身神经网络的精细三维图谱高清绘制，为神经科学领域带来了革命性的工具。以下是这项技术的几个关键点：

1. 技术特点：
   - 超高速成像：该技术能在40小时内完成成年小鼠全身的成像，获取的原始图像数据量相当于数千部高清电影的内存大小。
   - 高分辨率：分辨率的提升使得能够清晰捕捉到直径数微米的单根神经纤维。
   - 效率提升：相较于现有技术，效率提升了数倍至数十倍。

2. 科学贡献：
   - 全新结构特征揭示：研究人员利用这项技术揭示了胸段脊神经元跨多节段投射、迷走神经复杂路径等之前未知的结构特征。
   - 生命物联网可视化：毕国强教授提到，这项技术使得我们可以不依赖间接证据，直接“看见”全身神经网络如何精密连接、如何与不同组织器官互作。

3. 应用前景：
   - 疾病机理研究：这项技术有望帮助解析阿尔茨海默症等神经退行性疾病的早期结构变异，明确疾病的致病机理。
   - 药物研发加速：通过可视化方式评估药物对全身组织和器官的靶向效果，加速药物研发进程。

4. 全球资源共享：
   - 数据公开：团队计划持续公开研究成果图像数据集，实现资源全球共享，以推动生物医药领域的交叉合作。

这项技术的突破不仅为神经科学研究提供了新的视角和工具，而且对于未来精准外周神经调控治疗等医学新技术的开发具有重要意义。通过全球共享研究成果，这项技术有望进一步推动全球生物医药领域的合作与发展。