月球车驾驶环境模拟重建大脑神经元东南大

交汇点讯驾驶仿真月球车进行月面探测、在VR世界里操控虚拟机械臂、全息交互智能炫屏展示裸眼3D效果……想要体验这些前沿产品的你，千万别错过这场科技盛宴！5月27日下午，“科学名世、人才报国”东南大学教学科研成果展正式开展。展厅分为科学研究和人才培养2个展区，共计余块展板、13个实物展示和6个现场演示作品。东南大学百廿华诞之际，学校近二十年教学科研的累累硕果，带领大家回顾属于东大的光辉岁月。这辆“车”教你如何在月面驾驶三面环屏精准显示地形，手部操作杆通过力反馈提醒躲避路障，六自由度平台高仿真驾驶实况……如今，驾驶着这样一辆“月球车”在“月面”上“驰骋”，不再只是梦想。“在地面上对月球车驾驶环境进行模拟，这对于航天员来说是一项必要训练。”东南大学仪器科学与工程宋爱国教授团队成员唐子涵告诉记者，月面环境复杂，重力仅有地球的六分之一，正常行走、驾驶相较于地球都存在很大不同。月面上大量的环形山、深坑等复杂地形，对月面探测工作带来巨大挑战。“因此，我们团队设计了这样一辆仿真月球车，航天员可以提前进行月球车驾驶环境的模拟训练，通过手柄、语音等多种交互方式，体验视觉、体感、力触觉等多维度反馈。”记者了解到，根据航天员在轨生物力学测量的需求，宋爱国教授团队研制了高精度的多维力传感器及生物力学测量系统，实现失重状态下的长期检测，为空间站施力组件的设计和操作任务的规划提供参考，并为航天员长期在轨作业以及未来建立月球基地提供保障。除了满足航天员在轨生物力学测量的需求外，这一系统还可用于帮助肢体功能障碍患者进行康复训练。系统的核心部件多维力传感器在智能制造、医疗器械等领域也有很高的应用价值。“目前，我们正在开展地外星体采样机器人的研究工作，期待未来可以为航天强国建设贡献更多力量。”唐子涵说。“潜入”大脑深处“捕捉”神经元戴上VR设备“潜入”大脑深处，在宛若树根状缠绕的神经元中探寻，抽丝剥茧“捕捉”它们的正确路径。这不是科幻大片，这种“沉浸式观察”是重建大脑神经元的创新方式。单神经元全脑图谱，对理解大脑至关重要。高通量地重建全脑神经元是脑科学领域的重要研究方向。东南大学脑科学与智能技术研究院彭汉川教授团队、生命科学与医学工程学院顾忠泽教授和生命科学与技术学院谢维教授团队共同开展“全脑单神经元多样性研究及信息学大数据平台”研究，建立了世界上首个完整的全脑单神经元分辨率大数据和信息学平台，并应用于全鼠脑研究，针对神经元的全脑三维影像数据进行高通量神经元重建、全脑映射及智能数据挖掘，并基于此平台持续性地进行高质量、高通量神经元完整形态重建，达到世界领先水平，首次揭示了长程投射规则和分子水平基础上的神经元形态亚类多样性。该成果入选了年度“中国生命科学十大进展”。数据显示，人类约有亿个神经元，小鼠约有1亿个神经元，全脑神经元结构庞大。“神经元分枝交错让重建工作更为困难。”东南大学脑科学与智能技术研究院科研助理陈鑫介绍，为了更准确地重建神经元，科研团队运用自主研发的开源、跨平台的三维可视化、重建和分析系统——Vaa3D系统进行重建，Vaa3D系统融合了团队开发的一系列自动重建算法，整合了可“沉浸式”观察、重建神经元的TeraVR（NatureCommunication,）以及其他不断迭代的重建工具箱。全脑单神经元多样性及信息学大数据平台成果证明了完整单细胞解剖学分析对神经细胞类型鉴定至关重要，对研究大脑细胞分型和功能、脑连接环路、全脑大规模模拟、类脑计算、基于生物脑的新型人工智能算法和系统等会持续产生重要作用。小小芯片突破“卡脖子”技术15个大小不一的芯片整齐排列，使用范围小到手机充电器、家用电器，大到高铁系统，这是东南大学电子科学与工程学院孙伟锋教授团队近20年来研究成果的“冰山一角”。高压智能功率驱动芯片是功率电子系统的“核芯”，年前该类芯片被欧美日垄断，是亟需突破的“卡脖子”芯片。孙伟锋教授团队联合多家企业历经十余年攻关，构建了工艺—器件—电路—集成互联的技术体系，实现芯片从依赖进口到自主可控，并服务全球的重大转变。“高压智能功率驱动芯片的创新点在于浮置衬底高低压兼容技术、低损耗功率器件技术、抗瞬时电冲击技术和高功率密度互联技术。”孙伟锋教授团队成员李胜介绍，项目团队研发并量产了80余款高压智能功率驱动芯片，被百余家国内外公司大规模采用，在智能生活家电领域市场占有率超45%；应用于“世界首条公里时速智能高铁一京张高铁”的空调系统，支持了我国自主知识产权的高铁发展；芯片还应用于新一代智能电表，在工业智能电表领域市场占有率超过70%。“科学研究指导人才实践，优质人才激发科技创新活力，这两者是相互促进、相互支撑的。”东南大学副校长孙立涛表示，希望此次教学科研成果展可以帮助看展师生全方位了解东南大学人才培养体系，同时在看到自己所在科研领域优秀科技成果后有一种归属感。据悉，本次成果展于5月27日开展，展览将持续数月时间，面向本校师生、中小学生和关心支持东南大学发展的社会各界人士展出。新华日报·交汇点记者谢诗涵/文刘莉/图

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