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計(jì)算機(jī)生成（CG）圖像鑒別方法研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所視頻內(nèi)容安全團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)包含14萬張圖片的大規(guī)模計(jì)算機(jī)生成圖像數(shù)據(jù)集（Large-Scale CG images Benchmark, NLPR-LSCGB），并提出一種魯棒的基于紋理感知的CG圖像鑒別方法（Robust Texture-aware Computergenerated Image Forensic）。相關(guān)成果發(fā)表于IEEE Transactions on Image Processing（TIP）。相比于現(xiàn)有數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)量小、內(nèi)容單一的問題，NLPR-LSCGB圖像數(shù)據(jù)集具有較大優(yōu)勢(shì)。通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，自然圖像和計(jì)算機(jī)生成圖像區(qū)別存在于圖像的紋理細(xì)節(jié)中。新方法在已有的數(shù)據(jù)庫及NLPR-LSCGB大規(guī)模數(shù)據(jù)集中性能都超過了現(xiàn)有的方法，充分證明了算法的有效性。

多尺度紋理感知模型（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所）

計(jì)算機(jī)生成圖像（CG）舉例（圖片來源于中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所）

MagX: 基于永磁鐵的可穿戴、無束縛的手部跟蹤技術(shù)

上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院陳東堯等人與合作者在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)方向取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于International Conference on Mobile Computing and Networking (ACM MobiCom 2021)。該研究提供了一種完全不受約束的人體手部跟蹤系統(tǒng)Mag-X，該系統(tǒng)利用無源磁鐵和一種新型的磁感應(yīng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。由于無源磁鐵無須維護(hù)，因而它們可以永久地戴在用戶手上，系統(tǒng)中只有傳感器需要充電，與智能手表類似。Mag-X還可以用于其他多種應(yīng)用場(chǎng)景，來彌補(bǔ)傳統(tǒng)的“視覺+機(jī)器學(xué)習(xí)”解決方案的顯著不足。例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）應(yīng)用中，使用者可以佩戴Mag-X在黑夜或視線受遮擋的情況下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的手部動(dòng)作跟蹤。

五次三維流形的Gromov-Witten勢(shì)函數(shù)的多項(xiàng)式結(jié)構(gòu)

北京大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院郭帥副教授與合作者在BCOV理論的A-模型結(jié)構(gòu)方面取得重要突破。相關(guān)成果發(fā)表于Annals of Mathematics。鏡像對(duì)稱是近年來現(xiàn)代數(shù)學(xué)物理方向興起的一個(gè)前沿分支，最早源自于物理學(xué)中的弦對(duì)偶性。在數(shù)學(xué)上預(yù)言了Calabi-Yau三維流形中有理曲線（虧格0）的計(jì)數(shù)問題（Gromov-Witten不變量），與其鏡像流形上的周期積分，可通過鏡像映射這樣一座神奇的橋梁建立對(duì)應(yīng)。Yamaguchi-Yau基于BCOV理論給出了一個(gè)更為精確的數(shù)學(xué)描述，該猜想被稱為多項(xiàng)式結(jié)構(gòu)猜想。該研究使用NMSP理論在數(shù)學(xué)上對(duì)五次超曲面實(shí)現(xiàn)了BCOV猜想的有限生成性質(zhì)和有限初始條件，并由此證明了Yamaguchi-Yau多項(xiàng)式結(jié)構(gòu)猜想。

普適計(jì)算無線感知研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院軟件研究所軟件工程技術(shù)研究開發(fā)中心團(tuán)隊(duì)針對(duì)無線感知中距離受限的問題，提出將低功耗、遠(yuǎn)距離通信的LoRa技術(shù)運(yùn)用于遠(yuǎn)距離非接觸感知的新思路，解決了無線感知距離受限的問題。相關(guān)成果發(fā)表于ACM UbiComp 2021。該研究將低功耗、遠(yuǎn)距離通信的LoRa技術(shù)運(yùn)用于遠(yuǎn)距離非接觸感知。利用LoRa接收端配置的雙天線，設(shè)計(jì)基于信號(hào)商的降噪算法有效消除了基帶信號(hào)以及收發(fā)不同步帶來的誤差，大幅提升感知范圍，實(shí)現(xiàn)了僅需一對(duì)LoRa收發(fā)設(shè)備即可在25米外進(jìn)行人體呼吸檢測(cè)。在隔兩堵墻的場(chǎng)景下，檢測(cè)距離依然可達(dá)15米，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離感知的目前國(guó)際最佳性能。

生物振蕩系統(tǒng)的調(diào)頻調(diào)幅控制器及最優(yōu)能量實(shí)現(xiàn)

復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院林偉教授等人提出復(fù)雜時(shí)空系統(tǒng)節(jié)律調(diào)制的方法和理論。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications。由于各種原因所導(dǎo)致的不正常的頻率或振幅會(huì)造成節(jié)律紊亂進(jìn)而引起各種生理疾病，如睡眠障礙、二型糖尿病、肥胖等。因此，如何精確調(diào)控生物節(jié)律的頻率和振幅使其恢復(fù)正常成為了一個(gè)重要的科學(xué)問題。該研究系統(tǒng)性地用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論和普適的計(jì)算方法準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)了可用于調(diào)節(jié)時(shí)空生物振蕩器內(nèi)在頻率和振幅的控制器。該方法可以普適性地應(yīng)用于不同尺度帶有擴(kuò)散現(xiàn)象的生物節(jié)律模型，實(shí)現(xiàn)頻率振幅的可算可控。該成果也將有關(guān)生物振蕩系統(tǒng)頻率振幅調(diào)制的早期理論成果成功推至“時(shí)空復(fù)雜系統(tǒng)”之中。

抽象基因-蛋白互作時(shí)空模型中的振幅調(diào)控（圖片來源于復(fù)旦大學(xué)網(wǎng)站）

通過動(dòng)力學(xué)理論實(shí)現(xiàn)頻率和振幅信息的提?。▓D片來源于復(fù)旦大學(xué)網(wǎng)站）

基于諧波函數(shù)分解的陣列勻場(chǎng)線圈設(shè)計(jì)理論

中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所楊曉冬課題組與德國(guó)弗萊堡大學(xué)合作，提出一種基于諧波函數(shù)分解的陣列勻場(chǎng)線圈設(shè)計(jì)理論（Spherical Harmonics Decomposition Method，SHDM），可基于一組陣列線圈設(shè)計(jì)，適應(yīng)多種類型的勻場(chǎng)需求。相關(guān)成果發(fā)表于IEEE Transactions on Biomedical Engineering。通過針對(duì)一階、三階以及混合的一/二階場(chǎng)的勻場(chǎng)設(shè)計(jì)，與標(biāo)準(zhǔn)陣列線圈比較，優(yōu)化的陣列線圈性能顯著提升，包括降低功耗、最大電流幅度和總電流。進(jìn)一步計(jì)算表明，線圈的幾何形狀在優(yōu)化中相比標(biāo)準(zhǔn)陣列線圈，結(jié)構(gòu)適應(yīng)了其最差性能球諧函數(shù)場(chǎng)分布，從而獲取整體更好的勻場(chǎng)能力。

面部表情加工的大腦網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院心理研究所腦與認(rèn)知科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員傅小蘭研究組開展了一項(xiàng)元分析研究，重構(gòu)表情加工的大腦網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)成果發(fā)表于Neuroscience & Biobehavioral Reviews。元分析采用了GingerALE提供的激活似然性評(píng)估（ALE）算法，將96項(xiàng)包含健康成年被試（1794人）報(bào)告全腦激活坐標(biāo)的fMRI與PET的研究納入此項(xiàng)元分析。表情與中性面孔對(duì)比結(jié)果顯示，腹側(cè)通路而非背側(cè)通路負(fù)責(zé)表情加工；外顯、內(nèi)隱、被動(dòng)觀看3種實(shí)驗(yàn)任務(wù)的對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，左側(cè)梭狀回面孔區(qū)負(fù)責(zé)自下而上的表情加工；動(dòng)態(tài)和靜態(tài)表情加工對(duì)比分析表明，腹側(cè)和背側(cè)通路在動(dòng)態(tài)表情加工中都有更強(qiáng)激活。

計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域研究進(jìn)展

上海科技大學(xué)信息學(xué)院高盛華課題組針對(duì)360度的全景圖像視頻理解問題，提出一種新型的球狀卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Spherical Convolutional Neural Networks）新型深度網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)成果發(fā)表于IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence?；?60度全景圖像視頻理解需要考慮投影失真，以便提升圖像理解的性能。該新型網(wǎng)絡(luò)包括球狀卷積操作、球狀池化操作、球狀卷積LSTM單元和球狀均方差損失函數(shù)（MSE）。相比于標(biāo)準(zhǔn)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將等矩陣映射時(shí)候?qū)е碌奈矬w形狀失真考慮其中，可以提取到魯棒的視覺特征。結(jié)果證明，該方法在顯著性檢測(cè)等任務(wù)中優(yōu)于現(xiàn)有模型。

過去6000年羅斯海改性繞極深層水入侵及其對(duì)海冰和企鵝種群的影響

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系、極地環(huán)境與全球變化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝周清研究小組在企鵝古生態(tài)研究領(lǐng)域取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于Geophysical Research Letters。在全球變暖的背景下，企鵝的生存引起廣泛的關(guān)注。氣候變化對(duì)企鵝種群的影響是多方位的，大氣環(huán)流、海洋條件、浮游生物群落等要素相互耦合，大尺度氣候模式和局部地形條件共同作用。該項(xiàng)研究采用企鵝糞土沉積物作為南大洋上升流的記錄載體，在對(duì)大洋環(huán)流的狀況給出約束的同時(shí)，更直接地將海洋與陸地上的生物聯(lián)系起來，為探究過去大洋環(huán)流的變化及其與生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)系提供了新工具。

南極羅斯海的企鵝聚集區(qū)（高月嵩攝）（圖片來源于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站）

南極羅斯海歷史時(shí)期的MCDW變化與企鵝和海冰的關(guān)系（圖片來源于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站）

濱海濕地碳匯功能及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)研究

中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所韓廣軒研究組基于長(zhǎng)期野外定位觀測(cè)和原位控制試驗(yàn)，在濱海濕地碳匯功能及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)研究中取得了新進(jìn)展。系列成果發(fā)表于Agricultural and Forest Meterology。在全球氣候變化背景下，極端降雨事件發(fā)生頻次增加，研究降雨量變化、降雨量季節(jié)分配及其極端降雨導(dǎo)致的淹水對(duì)濱海濕地碳循環(huán)長(zhǎng)期變化趨勢(shì)及其機(jī)制是準(zhǔn)確評(píng)估藍(lán)碳功能的關(guān)鍵。8年連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，春季降雨量分配是濱海濕地凈生態(tài)系統(tǒng)CO2交換（NEE）年際變化的主控因子。另外，極端降雨導(dǎo)致的淹水脅迫降低蘆葦濕地植被的光合作用，最終對(duì)碳吸收產(chǎn)生抑制作用，極端降雨年份累計(jì)CO2吸收能力比正常年份減少了56%。

南海海洋熱浪事件及其生成機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）研究員王春團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)南海夏季海洋熱浪的時(shí)空分布、變化及其物理機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于Journal of Geophysical Research-Oceans。夏季西北太平洋副熱帶高壓異常增強(qiáng)并西伸，導(dǎo)致南海夏季風(fēng)減弱，進(jìn)而導(dǎo)致越南南部上升流減弱甚至消失。沒有上升流及其匹配的東向流的冷水輸送后，南海中、南部海域迅速升溫，從而引發(fā)海洋熱浪事件。南海海洋熱浪事件導(dǎo)致2010年以來南海珊瑚礁不斷白化。2020年夏，我國(guó)南海北部灣、西沙群島、南沙群島等海域均出現(xiàn)嚴(yán)重珊瑚礁白化事件。未來三大洋相互作用的持續(xù)研究是預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)南海夏季極端海洋熱浪事件時(shí)必須考慮的因素。

長(zhǎng)時(shí)間尺度海洋氧化還原演化

南京大學(xué)魏廣祎助理研究員、凌洪飛教授與國(guó)內(nèi)外合作者探索了一種新的獨(dú)立的能夠示蹤全球海洋氧化還原狀態(tài)的指標(biāo)，重建了長(zhǎng)時(shí)間尺度下海洋整體氧化還原變化。相關(guān)成果發(fā)表于Geology。由于早期海水硫酸鹽濃度極低，全球范圍內(nèi)海樣重晶石沉淀極少，使得溶解Ba大量積累。隨著海洋氧化程度的增加，海水中硫酸鹽濃度的逐步上升，造成海水重晶石飽和度提高，海洋沉淀重晶石增加，但是隨著全球范圍內(nèi)海洋重晶石的大量沉淀，海水溶解Ba濃度逐漸下降。當(dāng)其濃度下降至接近現(xiàn)代海水水平時(shí)，即使遠(yuǎn)洋海水具有極高的硫酸鹽濃度也無法造成重晶石的大量沉淀。

大洋巖石圈減薄與初始俯沖的地幔巖石學(xué)研究

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）海洋學(xué)院龔小晗、許繼峰、史仁燈等人研究了西藏南部代表新特提斯洋俯沖產(chǎn)物的普蘭蛇綠巖。相關(guān)成果發(fā)表于GSA Bulletin。蛇綠巖帶是探索俯沖帶形成機(jī)制的重要窗口。該研究提出普蘭蛇綠巖起源與侵位的新模型：新特提斯洋巖石圈在漫長(zhǎng)的演化過程中逐步冷卻并達(dá)到最大厚度（約100km），隨后在廣泛的地幔柱作用（約140～130Ma）影響下，成熟（厚的）大洋巖石圈逐步被弱化并發(fā)生減薄，來自巖石圈深部的石榴石橄欖巖轉(zhuǎn)變?yōu)榧饩蠙鞄r。不斷減薄的大洋巖石圈形成板內(nèi)構(gòu)造薄弱帶，進(jìn)而發(fā)育成新的（約130～120Ma）俯沖帶，并引發(fā)弧前伸展，尖晶石橄欖巖在拆離斷層作用下快速剝露至海底。

普蘭地幔橄欖巖的橄欖巖礦物L(fēng)i同位素組成［圖片來源于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）網(wǎng)站］

普蘭蛇綠巖的起源與兩階段剝露模型［圖片來源于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）網(wǎng)站］

Nrf2通路參與水生動(dòng)物氧化應(yīng)激調(diào)控的研究進(jìn)展

浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、國(guó)家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心嚴(yán)小軍和祁鵬志等人介紹了Nrf2的結(jié)構(gòu)以及調(diào)控機(jī)制，回顧了近年來水生動(dòng)物Nrf2通路參與氧化應(yīng)激調(diào)控所取得的進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《海洋與湖沼》。研究表明，Nrf2在水生動(dòng)物中廣泛存在，Nrf2一經(jīng)激活入核，在小Maf蛋白的協(xié)助下與抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合，啟動(dòng)一系列ARE驅(qū)動(dòng)基因的表達(dá)，并和孕烷X受體、絲裂原活化蛋白激酶，以及芳烴受體等細(xì)胞通路協(xié)同作用參與一系列生理過程。Nrf2在水生動(dòng)物響應(yīng)環(huán)境變化過程中發(fā)揮重要的細(xì)胞保護(hù)機(jī)制，有望發(fā)展成為抗逆育種潛在的基因靶點(diǎn)。

水環(huán)境中微塑料污染控制研究

中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院李鋒民教授團(tuán)隊(duì)與國(guó)外合作者成功制備了可降解、能重復(fù)利用的甲殼素/碳質(zhì)納米材料復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水環(huán)境中微塑料的高效去除。相關(guān)成果陸續(xù)發(fā)表于Chemical Engineering Journal和Journal of hazardous materials。研究團(tuán)隊(duì)以甲殼素為原料，摻雜能夠通過π-π作用吸附聚苯乙烯的碳質(zhì)納米材料，如氧化石墨烯（GO）和氧改性石墨相氮化碳（O-C3N4），構(gòu)建雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，成功制備出高強(qiáng)度、可壓縮的多孔甲殼素基復(fù)合材料。GO和O-C3N4的摻雜顯著改善了該復(fù)合材料的機(jī)械性能，有利于吸附中的再生和循環(huán)應(yīng)用。同時(shí)其對(duì)聚苯乙烯微塑料的吸附性能也得到顯著提升，去除率最高可達(dá)92%。

藍(lán)色食品環(huán)境表現(xiàn)

上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院張文博博士與美國(guó)大學(xué)、斯德哥爾摩應(yīng)變中心等單位的合作者將不同來源和生產(chǎn)方式的藍(lán)色食品（來自水產(chǎn)養(yǎng)殖和捕撈的水產(chǎn)品）進(jìn)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境影響的研究。相關(guān)成果發(fā)表于Nature。研究表明，海藻和養(yǎng)殖的雙殼類動(dòng)物，如貽貝和牡蠣，產(chǎn)生的溫室氣體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮磷排放最少，占用的土地和消耗的淡水資源也最少。捕撈漁業(yè)也導(dǎo)致很少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排放，并使用有限的土地和淡水資源，但與養(yǎng)殖魚類相比，不同的捕撈漁業(yè)溫室氣體排放差異顯著，例如沙丁魚和鱈魚捕撈漁業(yè)溫室氣體排放相對(duì)較低，而比目魚和龍蝦捕撈漁業(yè)溫室氣體排放相對(duì)較高。