深度学习技术的不断进步，使得神经网络在各种机器学习任务中被广泛采用，取得了极大的成功。然而，神经网络模型通常包含大量的参数，容易受到对抗攻击或过拟合等的影响。数学上的优化问题是指在一定约束条件下求解一个目标函数的最大值（或最小值），现实世界中的物理信息和人类知识适合被建模为包含目标函数和约束条件的优化问题。因此，将优化问题纳入神经网络有利于深刻理解神经网络的输出和内部运行机制，能够调整神经网络的归纳偏差，增强神经网络的鲁棒性和可解释性。近日，信息学院视觉与数据智能中心（VDI）石野课题组针对神经网络优化层，提出将优化问题解耦后进行交替微分，大幅提升优化层梯度计算效率，相关研究成果以“Alternating Differentiation for Optimization Layers”为题，被人工智能知名国际会议ICLR 2023接收录用。基于此，石野课题组研发并开源了神经网络底层训练求解器Alt-Diff，这是继卡耐基梅隆大学OptNet和斯坦福大学CvxpyLayer之...

图割算法在与最大流、最小割问题相关的优化任务中被广泛使用，如神经网络优化、编译器优化以及计算机视觉任务等。由于图割算法具有很强的数据依赖性和很高的时间复杂度，在解决实际问题中，图割算法往往会成为任务运行时的瓶颈。上海科技大学信息科学与技术学院哈亚军课题组发现图割算法在一些应用场景中（如图像分割，双目视觉等格状图应用）可以利用现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Arrays，FPGA）的可重构特性弱化算法中的数据依赖，从而加速算法运行。为此，哈亚军团队与信院特聘教授汪辉团队合作，提出了折叠网格架构（Folding Grid Architecture）以及乱序并行执行技术（Out-of-order Parallel Execution），将单层大型格状图映射到虚拟的多层小型格状图上。该方法使得大型格状图可以在小尺寸的处理器阵列中运行，并且增加了在不同层并行运算的可能。实验结果表明，此设计可以实时解决最大1920 x 1080个节点的格状图最大流、最小割问题。...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院杨晓瑜课题组在轴手性二芳基醚不对称合成领域取得突破。研究成果在国际知名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie）上在线发表。轴手性阻转异构体是一种由于σ键的受限旋转而引起的立体异构体，在天然产物、药物分子以及手性催化剂中广泛存在。如在著名的抗生素万古霉素（Vancomycin）中，就同时存在一个联芳基阻旋异构和两个二芳基醚阻旋异构（图1）。相较于较为常见的联芳基阻旋异构体，二芳基醚阻旋异构体具有独特的双轴结构，近年来，阻转异构体的不对称合成受到有机化学家的广泛关注，但对于轴手性二芳基醚的催化不对称合成方面的研究鲜见报道，这是因为同时构建空间拥挤的二芳基醚结构以及实现其更为柔性的双轴手性结构的立体选择性控制都存在巨大的挑战性。之前的研究都局限于某一特定类型的底物结构，因此发展基于新的结构类型的、同时可以实现轴手性二芳基醚高效催化不对称合成的新方法是非常有意义的。图1. ...

上世纪70年代初，一种乳白色的药物丙泊酚被发现具有稳定、舒适的镇静作用，它被形象地称为“牛奶”。该药物解决了上一代静脉麻醉药对人体的副作用，如影响呼吸和血压、驻留体内等。自1986年正式进入临床使用以来，丙泊酚既可用于全身麻醉，也适用于手术时间短的小操作或检查，是静脉麻醉药中当之无愧的“王者”，每年服务全球亿万患者。有趣的是，在临床使用中，大家发现丙泊酚不仅带来了催眠、镇静与遗忘，还常常让入睡的患者产生美梦，使得他们心情愉悦，产生放松感。3月13日，上海科技大学生命科学与技术学院、国家精神疾病医学中心（上海市精神卫生中心）脑健康研究院、上海市第六人民医院麻醉科研究团队合作，在国际神经科学的专业期刊《神经元》（Neuron）上发表题为“Propofol exerts anti-anhedonia effects via inhibiting dopamine transporter”的研究论文，探讨了丙泊酚产生欣快感的神经机制，并挖掘出“麻醉牛奶”这款“老药”在抑郁症治疗中的新...

信息学院自动化与机器人中心（STAR Center）专注于机器人与自动化领域的持续创新，中心近期在机器人领域知名国际会议2023 IEEE International Conference Robotics and Automation (ICRA 2023)上发表了多项科研成果。先进微纳控制技术非接触式粒子操控（NPM）因其非侵入性的优点，比传统的粒子操控具有更大的应用潜力，大大扩展了机器人在生物医学工程、材料科学等领域的操控能力。中心的刘松课题组基于机器人方法在水平面成功操控了微米粒子，实现了自动捕获、闭环定位和实时运动规划，重复定位的精度高达像素级别，可应用于平行3D打印、微装配等场景。成果以“Noncontact Particle Manipulation on Water Surface with Ultrasonic Phased Array System and Microscopic Vision”为题发表，信息学院2019级本科生张叶歆和2021级研究生李家齐为共同第一作者，信息学院2022级博士研究生贾羽宇、信息学院助理研究员李腾老师参与了此项目，中国科学院自动化研...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院黄逸凡课题组通过原位光谱观察到Au上光电化学水氧化反应的质子耦合电子转移反应中间体，该发现极大增进了人们水氧化反应动力学的理解，成果发表于国际学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。图1 原位光谱技术用于研究光电化学水氧化质子耦合电子转移反应的示意图 水氧化反应是裂解水产生氢气和氧气、实现清洁能源储能的重要步骤。它包含四个质子-电子转移步骤，统称为质子耦合电子转移反应，质子、电子转移的耦合与否会极大影响水氧化反应势垒及反应动力学。通常认为，质子、电子的转移遵循耦合转移机理，而近期有研究表明质子、电子的转移可能分步依次进行。以往针对水氧化反应中质子-电子转移步骤的研究主要集中在电极材料结构的表征方面，缺乏在分子水平上关于质子、电子转移步骤中间体的直接证据。黄逸凡课题组采用基于超微电极的电化学表面增强拉曼光谱技术和近常压光电...

近日，上海科技大学iHuman研究所水雯箐课题组和上海交通大学董佳家课题组及美国Scripps研究所Barry Sharpless课题组合作，在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of the Sciences, PNAS）发表了题为“Affinity Selection of Double-Click Triazole Libraries for Rapid Discovery of Allosteric Modulators for GLP-1 Receptor”的研究论文，通过建立点击化学与亲和质谱联用技术，设计、合成并筛选模块化三氮唑分子库，发现了一组靶向胰高血糖素样肽-1受体的新型别构调控剂。胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R））属于G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）家族，是治疗II型糖尿病和肥胖症的明星靶标。其天然肽激动剂的衍生物作为上市药物具有显著的降血糖、减体重的效果且副作用低，目前针对该靶标的小分子药物开发如火如荼，竞争激烈。为挖掘新的化学空间，水雯箐团队与其合作者独辟蹊径，利用双点击化学反应...

3月8日，上海科技大学生命科学与技术学院王皞鹏课题组联合复旦大学附属眼耳鼻喉科医院吴海涛团队、中科院分子细胞科学卓越创新中心许琛琦实验室、上海市第一人民医院宋献民课题组在《细胞研究》（Cell Research）上发表了题为“Tuning Charge Density of Chimeric Antigen Receptor Optimizes Tonic Signaling and CAR-T Cell Fitness” （调节CAR电荷密度优化基底信号与CAR-T抗肿瘤能力）的研究论文，并被杂志列为精选论文（Featured Article）。该论文阐明CAR-T细胞中基底信号形成机制，并开发了基于基底信号调控的CAR理性设计平台， 为推进CAR-T细胞治疗实体瘤提供新策略。CAR-T细胞治疗是通过在T细胞上表达嵌合型抗原受体（Chimeric Antigen Receptor, CAR），使其在患者体内识别并杀伤肿瘤细胞的一种肿瘤免疫疗法。CAR-T疗法在血液肿瘤的治疗中展现出显著效果，多种CAR-T细胞产品已获批上市，但在治疗实体瘤方面一直疗效不佳，其...

近日，上海科技大学生命科学与技术学院刘雪松课题组在权威生物信息学期刊《生物信息学简报》(Briefings in Bioinformatics)发表了题为“The repertoire of copy number alteration signatures in human cancer”的研究论文，揭示了新型肿瘤基因组拷贝数变异模式，为深入研究肿瘤发生发展开辟了新角度，并为肿瘤精准诊断预测提供了全新的标志物体系。肿瘤是由体细胞基因组DNA变异导致的复杂疾病，这些变异可以影响肿瘤细胞的生长、增殖和转移等生物学特性，同时也可以影响肿瘤细胞对治疗的敏感性和耐药性。变异包括小规模变异和大规模变异。小规模变异包括单个碱基替换（single base substitution，SBS）、小插入和缺失（Insertions and deletions, INDEL）。大规模变异，即结构变异。拷贝数变异（copy number alteration, CNA）是结构变异的主要类型，在人类癌症中普遍存在。相比小规模变异，大规模变异是肿瘤细胞区别于正常细胞的关键分水岭。然而由于拷贝数变...

上海科技大学iHuman研究所徐菲课题组在孤儿受体研究上再传捷报，继2020年在Nature发表首个孤儿受体GPR52三维结构后，其研究团队又通过冷冻电镜技术首次解析了孤儿受体GPR21和孤儿受体GPR20的三维结构，分别以“Cryo-EM Structures of Orphan GPR21 Signaling Complexes”和“The activation mechanism and antibody binding mode for orphan GPR20”为题，先后于学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications）和《细胞发现》（Cell Discovery）上在线发表。孤儿受体是一类特殊的GPCR，因其内源性配体尚未被发现而得名，在整个GPCR家族中约有90种。寻找并鉴定其对应的内源性配体的过程即为脱孤。近年来，越来越多的研究报道了孤儿受体在参与介导人体生命活动中的重要生理功能，但由于其内源性配体尚未被发现、相关的工具配体较为缺乏，且孤儿受体与已知结构的GPCR同源性较低，针对孤儿受体的功能探索和结构分析都受到很大的限制，相关研究往往滞后于非孤儿受体...

上海科技大学物质科学与技术学院刘巍教授团队长期致力于新能源材料的开发和应用，为高性能、高安全性的下一代电化学器件作出了重要贡献。近日，刘巍教授课题组在电致变色和固态锂金属电池领域又取得新进展。基于铌钨氧材料的水系Zn2+/Al3+电致变色电池电致变色储能器件(EESDs)融合了电致变色和类似电池的电能存储功能，可直观显示储能水平，有望用于下一代新型透明电池。然而，由于光学对比度小、循环稳定性和储能性差等不足，EESDs在实际应用中仍受到诸多限制。针对如上问题，刘巍课题组设计了一款 “自供能可视化电池”。该电池可应用在智能窗领域，通过不同颜色状态下对光和热的有效调节，帮助减少空调、照明系统的能源损耗，实现节能环保。同时，不同颜色状态之间的切换可通过正负极的短接（着色）和断开（褪色）实现，无需外部电场的驱动，极大扩展了器件的使用场景。着褪色过程中伴随着能量输出（褪色→着色）和回收（着色→褪色）的功能，其中输出...

近日，上海科技大学物质科学与技术学院陆卫教授课题组在光子-磁子相互作用及强耦合调控方向取得重要进展。研究团队首次在铁磁绝缘体单晶中发现了一种全新的磁共振，命名为光诱导磁子态，此项发现为磁子电子学和量子磁学的研究打开了全新的维度。研究中揭示的新型磁子强耦合物态，能极大改变铁磁单晶的电磁特性，为光子与磁子的纠缠提供新的思路，这对推动磁子在微波工程和量子信息处理中的应用具有重要作用。区别于传统的磁子态，光诱导磁子态有效自旋数受泵浦光调控展现出优异的调谐性和非线性，这些优势有望推进新型量子混合物态功能器件的设计和无电荷噪声的磁子频率梳的发展，对于高灵敏光电探测、相干信息转化具有重要的实用价值。该成果发表于物理学领域旗舰期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。电荷和自旋是电子的两个基本内禀属性。近几十年利用电子电荷属性发展的微电子器件，已经引发了信息产业的革命。同时，面对抑制器件功...

2023年2月，上海科技大学生命科学与技术学院Yuu Kimata课题组与英国邓迪大学Jens Januscheke教授团队合作，在学术期刊EMBO Reports杂志发表题为“APC/C-dependent degradation of Spd2 regulates centrosome asymmetry in Drosophila neural stem cells” 的论文，揭示了细胞周期关键蛋白APC/C对其底物Spd2的降解在果蝇神经干细胞有丝分裂中期调控中心体不对称分裂中具有重要功能。中心体（centrosome）是动物细胞中一种重要的细胞器。在各种早期胚胎和干细胞中，中心体在调节细胞不对称分裂时起着关键作用。中心体功能的障碍与各种人类疾病有关，包括癌症、小头症和纤毛病等。了解中心体的功能和调控机制不仅有助于进一步理解多细胞生物学，对解析相关疾病的发病机理也至关重要。中心体成分的各种翻译后修饰与中心体周期及细胞周期紧密相关，其中，泛素化被认为是调控中心粒复制的关键。然而，对泛素化的研究多数仅限于控制中心体数量，而其他方向的研究仍有待...

阳光初升时的朝霞、夕阳西下的晚霞、朦胧的月光、雨后的彩虹，这都是自然界的光。从光学角度，自然光是不直接显示偏振现象的光，是各向同性的。当自然光通过一个线偏振片后，会变成线偏振光 再通过一个1/4波片，线偏振光会变成圆偏振光。圆偏振光具有手性特性，可分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，类似于人的左手和右手。圆偏振光在3D显示和成像、信息存储、自旋电子学、光电器件等方面都有潜在应用。但圆偏振光探测器通常需要光学元件和探测器相结合，这导致器件构成高度复杂，也限制了器件的探测性能。高效的直接型圆偏振光探测器件可有效简化器件结构，但其开发难度大，仍面临挑战。 近年来，低维结构有机无机杂化卤素钙钛矿在圆偏振光探测领域受到了广泛关注，通过结合有机分子的手性特性和无机晶体结构优异的载流子传输特性，杂化钙钛矿展现出优异的圆偏振光吸收性质和较高的光电响应。虽然基于杂化钙钛矿的直接型圆偏振光探测器的性能不断提高，但继...