AI挑战国际奥林匹克数学竞赛！水稻在中国空间站结穗｜一周科技资讯

　　科技看点速递

　　（10.31-11.6）

　　1AI挑战国际奥林匹克数学竞赛！Meta AI神经网络定理证明器仿照人类思考过程实现IMO问题证明

　　2多功能GPU芯片“春晓”

　　3 中国梦天实验舱与空间站组合体完成交会对接

　　4世界首次！水稻在中国空间站结穗了

　　5 使用包膜递送载体实现细胞特异的基因组编辑

　　6 清华大学研究团队揭示DAZL基因调控人原始生殖细胞增殖新机制

　　7一药多用？除了抗肿瘤，PD-1抑制剂还可以抗衰老

　　

　　01

　　AI前沿

　　AI挑战国际奥林匹克数学竞赛！

　　长期以来，专家们一直认为，设计出一个在国际奥林匹克数学竞赛（IMO）中具有竞争力的系统是 AI 领域的一项重大挑战。IMO是世界上首屈一指的高中数学竞赛，其题目来源于代数、组合、数论和几何方面的挑战性问题。为了取得好成绩，竞赛选手需要极强的创造力和推理能力。对人类而言，其问题同样是具有挑战性的。

　　近日，Meta AI团队发布的神经网络定理证明器HyperTree Proof Search （HTPS）成功解决10场IMO竞赛问题，是已有定理证明系统的5倍。同时，该模型也在常用的数学证明基准上进行测试，在miniF2F基准获得高于已有模型20%的性能，在Metamath基准则获得了10%的性能提升。目前，该模型已集成在VSCode插件中，用户可以基于Lean定理证明环境进行使用。

　　不同于已有的基于语言模型的方法，对于给定的问题直接给出最终结果，HTPS采用了一种更接近人类推理的模式，即将复杂的问题分解为多个组成部分，并逐步完成问题解答。

　　为了实现以上搜索逻辑，HTPS采用强化学习方法实现。HTPS设置有策略模型P，用于选择在每个子任务（子节点）上执行的策略；以及评价模型C，用于评估当前状态是否能够完成证明。由于随着子问题的展开，搜索空间将指数级增长，因此模型采用类似蒙特卡洛搜索的方法，利用评价函数取值筛选需要进一步展开的节点。（@机器之心）

　　

　　HTPS证明搜索过程示意

　　探臻简评：

　　@清华大学计算机系2022级硕士生 张皓烨

　　AI进行逻辑思考与推理是人工智能领域的关键性问题与难点，而数学定理证明则是检验AI推理能力的重要方面。相比于AI下棋等问题，数学定理的证明具有更大的搜索空间和更低的容错性，因此在任务上也更具挑战。相比于从海量证明过程数据中直接训练大模型，将问题拆分在数学推理任务上可能更具有合理性，同时也能够看到模型的推理步骤，因此可能是一个更优的解决方案。

　　02

　　集成电路

　　多功能GPU芯片“春晓”

　　2022年11月3日，北京——摩尔线程2022秋季发布会在北京中关村国家自主创新示范区成功举办。发布会上，摩尔线程宣布了基于“春晓”打造的全新多功能GPU产品和MUSA软件栈等多项创新成果，充分展示了摩尔线程“软硬结合”的综合实力。其中，专为游戏玩家打造的业内首款国潮显卡MTT S80备受瞩目，引发现场热烈关注。摩尔线程现场宣布，MTT S80显卡已经完成首批生产与备货，将于2022年11月11日在京东电商平台开启限量销售。

　　摩尔线程第二颗多功能GPU芯片“春晓”集成了220亿个晶体管，是行业首个使用PCle Gen5的GPU产品，内置MUSA架构通用计算核心以及张量计算核心，可支持FP32、FP16和INT8三种计算精度；搭配GDDR6高速显存，同时内置MUSA智能多媒体引擎2.0及MUSA多维虚拟化技术，支持8K超高清视频编解码以及显示输出。

　　相较于之前发布的“苏堤”芯片，“春晓”内置的四大计算引擎全面升级，带来了显著的性能提升：图形渲染能力方面平均提升3倍；编码能力提升4倍，解码能力提升2倍；AI计算加速平均提升4倍，物理仿真计算性能提升2.5倍。同时，引入了新技术支持窄带高清，节约带宽30%以上。

　　MTT S80游戏显卡搭载了完整的“春晓”芯片核心，内置4096个MUSA流处理核心，在1.8GHz的主频下，能够提供14.4TFLOPS的单精度浮点算力。MTT S80不仅为游戏玩家提供强大的的3D渲染能力，还可以为学生和研究人员等提供在人工智能、通用计算和多媒体处理等方面的完整GPU能力。

　　

　　春晓核心特性一览

　　探臻简评：

　　@清华大学计算机系2021级博士生 邢健开

　　GPU（图形计算单元）一直是近些年自研芯片中的难点，因为其规模较大、功能较多，且还处在快速发展中，缺乏权威的设计规范。本次的摩尔线程以及之前的芯动科技发布的GPU理论性能上达到了国际上1至2年前的主流水平，不过采用的依然是Imagination Technology的PowerVR IP核，不能算是全自研，但至少踏出这一步是好的，能积累制造经验，获得一部分市场份额，为进一步发展做准备。

　　03

　　深空探测

　　中国梦天实验舱与空间站组合体

　　完成交会对接

　　据中国载人航天工程办公室消息，空间站梦天实验舱发射入轨后，于北京时间2022年11月1日4时27分，成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。

　　北京时间2022年11月3日9时32分，空间站梦天实验舱顺利完成转位，梦天实验舱与天和核心舱、问天实验舱形成空间站“T”字基本构型组合体，中国向着建成空间站的目标迈出了关键一步，后续将开展空间站组合体基本功能测试和评估。

　　梦天实验舱是中国空间站第三个舱段，也是第二个科学实验舱，由工作舱、载荷舱、货物气闸舱和资源舱组成，起飞重量约 23 吨。主要用于开展面向微重力科学研究，配置了流体物理、材料科学、燃烧科学、基础物理以及航天技术试验等多学科方向的实验柜，支持开展重力掩盖下的多相流与相变传热、基础燃烧过程、材料凝固机理等物质本质规律研究，以及超冷原子物理等前沿实验研究。（@观察者网）

　　

　　空间站梦天实验舱顺利完成转位

　　探臻简评：

　　@清华大学工程物理系2022级硕士生 闫淼

　　梦天实验舱的成功对接为中国空间站补齐了三舱构型的“左翼”，这是中国太空探索的一个里程碑，也是中国为世界航天事业进步做出的又一个重要贡献。中国的太空影响力日益增长，不少国家都报道了中国空间站这次浪漫的“太空之吻”，中国人即将建成自己的太空家园。目前，已有瑞士、波兰、德国、意大利等多个国家的科学实验项目被确定入选中国空间站，如赵立坚所说，“让我们祝愿中国载人航天事业不断创造新辉煌，期待中国空间站早日成为全人类的‘太空之家’。”

　　世界首次！水稻在中国空间站结穗了

　　2022年11月4日资讯，在中国空间站的生命生态实验柜，太空水稻完成从种子到种子的全生命周期培育，已经开始结穗，这在国际上还是第一次。（@网易号）

　　研究员介绍，后续会收集种子和叶片，带回到地面上，进行更深入的研究。据报道，在中国空间站的生命生态实验柜中，水稻和拟南芥正在茁壮成长，从7月底注入营养液以来，水稻和拟南芥经历了萌发、生长，并进入到成熟阶段。

　　空间站中第一批生长的几颗拟南芥，由于生长周期短，已经完成了从种子到种子的过程。日前，水稻可以看到一些绿的小穗，实际上就是水稻已经开始第一次在太空里结穗。

　　

　　水稻在中国空间站结穗

　　探臻简评：

　　@清华大学深圳国际研究生院2022级硕士生 陈敏霞

　　研究微重力条件下从种子到种子的全生命周期，在此前已有拟南芥成功的先例背景下，此次对于水稻种子到种子的全生命周期的科学研究目标，可以进一步研究如何对粮食作物进行提质增产；对于水稻而言，在空间站完成从种子到种子的全生命周期培育，在国际上还是第一次，也证明了我国在太空的科学研究有了一个突破和进展。

　　04

　　生物技术

　　使用包膜递送载体实现细胞特异的

　　基因组编辑

　　CRISPR-Cas9基因组编辑有望为治疗遗传疾病带来变革性的策略，而这需要将基因组编辑工具安全、有效地送入靶细胞。现在只在3个领域取得了进展：（1）将目标细胞（血液细胞）从体内分离出来，在体外进行编辑后再回输到体内；（2）将基因编辑工具直接施用于体内目标细胞（例如眼睛）的位置；（3）通过血液给药将基因编辑工具递送到肝脏处。未来，如何在血液给药后，将基因编辑工具安全、高效地递送到特定的细胞或者器官，是急需解决的问题。

　　诺奖得主Jennifer Doudna使用包膜递送载体来解决上述问题，该包膜递送载体的主要成分是单克隆抗体和突变的VSVG融合蛋白（破坏了VSVG与天然受体的结合能力，只保留了其膜融合能力），其中单克隆抗体与目标细胞表面的受体结合，通过受体介导的內吞效应使包膜递送载体进入到内吞体中，随后突变的VSVG蛋白在酸性的内吞体中被激活，发挥膜融合功能将基因编辑工具释放到细胞质中，从而实现了基因编辑工具的靶向递送。

　　相关论文“Cell type-programmable genome editing with enveloped delivery vehicles”已于2022年8月24发表在《bioRxiv》。

　　（DOI: https://doi.org/10.1101/2022.08.24.505004）

　　

　　包膜递送载体靶向递送示意图

　　探臻简评：

　　@清华大学化工系2022级博士生 罗训训

　　在CRISPR诞生后第10年的2022年9月，诺奖得主Jennifer Doudna应邀对CRISPR的未来进行了展望，认为递送（医疗应用）和农业应用将是重点。在本文中，Jennifer Doudna使用突变的VSVG和抗体两个元件，实现了基因编辑工具的靶向递送，但是这种內吞依赖的靶向递送具有一定的劣势，首先，弱的受体介导的內吞效率导致递送目标细胞递送效率低，其次，非受体介导的內吞作用可导致非目标细胞也可能被递送。病毒具有不同类型的膜融合蛋白，选择其他膜融合蛋白代替突变的VSVG，有可能获得更好的靶向效果。

　　清华大学研究团队揭示DAZL基因

　　调控人原始生殖细胞增殖新机制

　　人类原始生殖细胞（human primordial germ cells，hPGCs）是雄性和雌性生殖细胞的前体细胞，产生于胚胎发育的早期，在遗传信息的世代传递中发挥着非常关键的作用。DAZL（基因名）是在生殖细胞中特异性表达的RNA结合蛋白，对生殖细胞命运决定至关重要。

　　清华大学医学院纪家葵研究团队现在人原始生殖细胞内，DAZL不仅能够调控靶mRNA的表达水平，还可以调控众多miRNAs（microRNAs，微小RNA）的表达水平。通过对这些DAZL调控的miRNAs的靶基因进行基因功能分析和实验验证，发现DAZL能够通过促进关键miRNAs的表达抑制原始生殖细胞增殖。在生殖细胞来源的肿瘤细胞N-Tera2（NT2）中DAZL还可以抑制畸胎瘤的发生和分化。

　　进一步的研究表明DAZL能够直接结合miRNA前体，并特异性地促进Dicer对其结合的miRNA前体的加工过程，最终促进了成熟miRNA的表达。该成果不仅揭示了DAZL在生殖细胞中除调控靶mRNA翻译之外新一层面的调控作用，也为DAZL如何通过非编码miRNA抑制人原始生殖细胞增殖提供了新的理论知识。

　　相关研究论文“DAZL regulates proliferation of human primordial germ cells by direct binding to precursor miRNAs and enhances DICER processing activity”已于2022年10月24日发表在《Nucleic Acids Research》。

　　（DOI：10.1093/nar/gkac856）

　　

　　DAZL结合miRNA前体并促进miRNA生成

　　探臻简评：

　　@清华大学医学院2021级博士生 陈栋林

　　本文介绍了在人原始生殖细胞中存在的一类RNA结合蛋白DAZL，它可以与核糖核酸内切酶Dicer相互作用，促进对含有GUU基序的miRNA前体的加工，从而形成成熟的miRNA。这些由DAZL促进成熟的miRNA能原始生殖细胞中一系列基因的表达，最终抑制原始生殖细胞的增殖。研究还发现，DAZL可以抑制生殖肿瘤细胞N-Tera2诱导畸胎瘤的形成。这些发现为调控人原始生殖细胞增殖提供了新的见解。

　　05

　　医学健康

　　除了抗肿瘤，PD-1抑制剂还可以抗衰老

　　长生不老是人类自古以来的一个追求。现代生物学告诉我们，衰老是一种自然现象，虽然无法避免，但是可以延缓。已知随着年龄的增长，端粒缩短和DNA损伤促进衰老细胞积累，而衰老细胞的积累会导致炎症的增加。有研究表明，由癌基因诱导的衰老肝细胞和由损伤诱导的衰老星状细胞可以分别被活化的T细胞和自然杀伤细胞消除，但目前人们对其背后的分子基础和将其作为靶点改善衰老过程的潜力知之甚少。

　　PD-L1-细胞对T细胞监测敏感，而 PD-L1+细胞具有抗性。用 PD-1 或 PD-L1 的单克隆抗体治疗，在过去十年中促进了癌症免疫治疗的重大进展，通过将T细胞重定向到PD-L1表达的癌细胞成功治疗了多种恶性肿瘤。

　　来自日本东京大学的Makoto Nakanishi团队发现，衰老细胞异质地表达免疫检查点PD-L1，PD-L1+衰老细胞在体内随着年龄的增长而积累。对自然衰老的小鼠或具有正常肝脏或诱导的非酒精性脂肪性肝炎的小鼠使用PD-1抗体，可显著减少体内PD-L1+细胞群体，减弱细胞对 T 细胞的抑制信号，重新激活免疫监视，并以一种活化的CD8+ T细胞依赖性方式改善各种与衰老相关的表型。相关论文“Blocking PD-L1–PD-1 improves senescence surveillance and ageing phenotypes”已于2022年11月2日发表在《Nature》。

　　

　　衰老细胞异质地表达免疫检查点PD-L1

　　探臻简评：

　　@清华大学生命学院2022级博士生 张文佳

　　这篇文章为我们打开了思路：PD-1抑制剂在肿瘤治疗上展现了出色的效果，既然是以其对免疫监视的准确而有效的靶向激活为基础，那么这个优秀的免疫检查点抑制剂是不是可以广泛地应用在各种由免疫监视缺乏而导致的疾病中？同样的，抗衰老的研究可以不仅限于代谢、神经等热门方向，免疫也可以做出一些工作。

　　一周热点投票

　　图文 | 庄伟建 陈栋林 张皓烨 邢健开

　　闫淼 陈敏霞 罗训训 张文佳

　　排版 | 王昕阳

　　审核 | 傅宇杰 陈星安 许鹤麟 王嘉清