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京东 11.11 红包
北大DNA活字印刷,刷新存储未来,一花一世界、行走的内存。张成、钱珑等10/23登《自然》。
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DNA活字印刷存储,古老发明刷新未来。一花一世界、行走的内存。北大张成、钱珑等10/23登《自然》。 1克DNA能存2.15亿GB,1000万小时高清视频,是全球最大硬盘三星QLC的2000倍,低温保存成千上万年。密度、寿命、能耗远胜硅基芯片。 (一)目前DNA存储像逐字手抄,依靠常规遗传学,极慢而天价。 1.传统DNA存储,从头合成,一个个添加核苷酸。每天仅合成0.3GB,每GB上千万美元。用DNA链上的碱基A、T、C、G,表示文本、视频转化的1、0。机器几百管并行操作,相当于几百个人手抄。 2.非传统DNA存储,不稳定、容量低、不通用。利用突变、修饰、发夹结构、缺口组合等,表示1、0。像把手抄笔换成优雅的鹅毛笔。 (二)受活字印刷、非常规遗传启发 1.北宋毕升用有限数量的胶泥活字,高效印刷。这是人类文明的突破之一,普及文化教育,400年后传入欧洲,带来文艺复兴。 2非常规的表观遗传学。 (1)DNA序列没有变、之前归因于后天因素的遗传。比如祖代的饮食、锻炼等生活习惯遗传给孙代、孪生子越大越不像、细胞分化等。 (2)原因:DNA甲基化,及染色体上蛋白质甲基化、乙酰化等造成构象改变,调控DNA的基因表达。 (3)DNA甲基化稳定、准确、通用。 3.用DNA甲基化设计活字。 (1)短单链,含约20个核苷酸。 (2)CpG(p磷酸基)相邻时,C上有甲基为1,无甲基为0。 (3)0、1、00、10、111等,含1、2、3个“表观比特”。 (三)首创DNA并行存储,突破成本和速度壁垒。存入27.5万比特(31KB)熊猫高清图片,规模比非传统存储提升300倍;未来喷墨打印,速度可达每天2000GB,是传统存储6000倍。以熊猫图片为例。 1.软件设计、预制。 (1)作为“纸张”的单链DNA模板、与模板配对的活字。 (2)5条不同的模板,均含1300个核苷酸;35x4x5=700个不同活字,每条模板与35个活字配对,活字有4种:01,00、11、10。 (3)模板中加入条形码,用于检索并扩大存储。按不同条形码,分16组,每组48管。 2.自组装排版并行。模板与活字在溶液中配对,自组装成双链。每个小管都包含5条模板和700个活字。 3.写入并行。甲基化酶选择性在模板链的C上加甲基,这些C在活字甲基C的对面,从而把1、0一次印在模板“纸张”上。每个活字有2个比特,一次反应写入35x5x2=350比特。 4.读取并行。用便携式纳米孔测序仪,单次并行解析48管,含48x5=240种不同修饰模式,无损还原原始数据。 (四)自己写入保存,分布式存储。 1.保障隐私与安全。数据在用时才被读取。 2.降低DNA存储门槛。未来,无论何时何地,都将无需依赖大型实验仪器,简单、准确、高效存储。
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高效微核电池,9/18苏州大学等登《自然》,几十年来核电池重要突破之一。微核电池把放射性衰变能,转化为电能,寿命几十年。用于太空、深海、医疗器械、微传感器等。
率先突破量子计算第二阶段,中国科大7月10日登《自然》,天元量子模拟器格点升万倍。《自然》评价:“有望成为里程碑和重大突破”。
两个梦中人聊天,人类第一次实现。之前科学家与梦中人互动。两人梦中交流体验奇特而深刻,交互式梦境是人类沟通方式飞跃。REMspace乐观预计几个月后或能实时交流
发电提锂国庆献礼,植物蒸腾作用启发。南大、福建农大分别在顶刊发文。叶片把根吸收的99%水分呼出,形成云雨。有利于植物向顶部运输水、盐,并防叶片被阳光灼伤。
小鼠用声音闻味,其他动物尚未发现。10/11美国布法罗大学登《神经科学与生物行为评论》。之前成果需要重估,影响人类对交流、社会行为、情感的研究。
人类从此接纳机器人的艺术?画作拍卖100~150万元,自世界第一位机器人艺术家。比较二战背景人机两幅画,见情感高下。但机器人情感萌芽,产生有别于人类的机器人艺术
变形超材料3D微机器人,9/11美国康奈尔大学登《自然•材料》。大小1毫米,包含100个二氧化硅面板,每个宽如发丝;200多个薄铰链,每个宽万分之一发丝
天线闻味,哈工大校友破天荒,媲美最先进电子鼻
章鱼和其他鱼联合捕猎特遣队。9/23德国康斯坦茨大学登《自然•生态进化》。章鱼聪明但孤独,常和其他种类鱼在一起。用于研究跨物种的社会互动、集体行为、领导力
生物质气凝胶降温16°C,四川大学7月4日登《科学》
仿竹坚固折纸管,9/27墨尔本理工大学华人发布。让太空中太阳能电池板不变形,还用于紧急建设、超材料、机器人、医学等。受竹节启发,加入弯曲的折纸,空管变成坚固材料
仿章鱼水下粘合剂,粘得牢,放开快。10/9美国弗吉尼亚理工发布。水中粘贴难,有的粘牢了放不开。用于水下及湿环境的医疗、可穿戴、软机器人、救援打捞、考古、维修等。
8/15《科学》超透明超薄柔性电路板,4纳米厚,保鲜膜的千分之一。美国北卡罗来纳州立大学和韩国浦项科大研制。高导电率,耐用且高温稳定。用于手机、电脑等触摸屏。
减震不靠弹性,还能多次使用,用塑性顺序屈曲减震的超材料。10/16荷兰阿姆斯特丹大学登《自然》
切开也能用的锂硫电池,9/13中国电子科大发文。锂电池受针刺或撞击,容易起火。锂硫电池是替代品,螯合剂让它安全稳定。
6600万年前,恐龙灭绝、蚂蚁务农,10/3确凿证据分别登《自然》子刊和《科学》。
世界首个扔投的热成像全景相机,城市巷战、解救人质的利器。
纳米磁盘控制脑细胞,10/11麻省理工突破登《自然•纳米》直径仅发丝500分之一。减少植入电极、毫米级磁控器等侵入。用于脑深部电刺激。只需微量注射,与生物相容
可见、红外双隐身,南京大学6月19日登Science,自组装皮肤超材料。
两个融合成1个,10/7栉水母又创奇迹!可用于再生、免疫和移植。它们不是水母,是人类的深海远祖。两个小时后,神经、肌肉系统融合;一个晚上,包括消化系统,完全融合
中科院纳米能源所6月12日Science,衣服点亮1512个LED,摩擦发电突破10千伏。只用一根细导线聚集静电,利用静电击穿。用于净化环境、物联网,智能服装。
小衣藻拉车,头发丝宽1/10
9/25北航突破二维非晶材料合成难关,登《自然》。合成掺杂氮的五、六、七元环。像单原子层的石墨烯一样,都有特殊的物理性质,可用于电子器件、储能、催化等。
它不是玩具,认出小朋友,躲着走
保护隐私相机,相片人物上传前变成简笔画,又不影响功能。7月15日密歇根大学发布
引力波探测启发,创建快速大规模量子网络。7月9日芝加哥大学公布真空束波导方案,尚在雏形。中国加油!
全固态锂电池突破,7/31中科院青岛能源所登《自然•能源》。均质化正极解决不相容。
数字永生更智能,有足够直觉
首次发现壁虎能用“第六感”听。人类或许也能。共享感觉通路,可以丰富与环境的交互。美国马里兰大学10/4日登《细胞•当代生物学》
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液滴启发的变形车轮,有利于机器人跨越障碍。8/14韩国科大登《科学•机器人》。
人类能否信任人工智能?奈飞《异星战境》近日公映。
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今日大暑。匀点儿暑湿气,罕见干极花。地球最干旱“干极”沙漠,十年来首次冬季开花,展开300多平方公里画卷。
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防疲劳驾驶,清华超材料,攻克汽车飞机上生理监测难关:座舱里信号受运动、外部干扰。10/17登《自然•电子》比微带线、SSP波导等传统无线传感器,更敏度、抗干扰。
浙大与西湖大学登Nature,破传统造新分子。长寿命让倒置钙钛矿电池迈向实用,
首张1克彩蝶连飞跨洋4200公里图。6月25日法美加科学家发表于《自然》
西北工大抗冲击人工肌肉。静电驱动器(人工肌肉),往往只追求高驱动性能。西北工大军工品质:抗振动,抗冲击。近日岳晓奎团队登《自然▪通讯》