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人工智能携手人类规划师，为城市规划插上翅膀

城市规划是一门既古老又年轻的学科，从城市诞生时就有了城市规划，而其理论与实践又在不断快速发展和完善。自20世纪中叶开始，城市科学领域的学者就一直在研究城市规划的自动化问题，通过开发城市计算模型及规划支持工具，努力将城市规划师从繁琐的工作中解放出来。随着人工智能技术在近10年的突破性发展，尤其是强化学习算法在巨大解空间中进行多目标优化的强大能力被发掘，很多之前依赖人类直觉的规划类问题（如围棋、芯片设计等）都得到了有效解决。从这个意义上看，开发人工智能支持的城市规划工具也能够一定程度上解放人类规划师的生产力，使人类规划师更加专注于创意性的工作。

自2014年开始，清华大学电子系城市科学与计算研究中心就启动了关于城市复杂环境中的治理、规划和决策问题的研究。该研究中心李勇副教授带领课题组博士生郑瑜等人，基于课题组在城市计算建模与深度强化学习等方向的技术积累，与建筑学院武廷海教授团队合作，提出了基于深度强化学习的城市社区空间规划方法。通过在虚拟城市环境中数百万次的规划，研究团队建立的人工智能模型能从海量数据中学习城市规划，并不断优化空间效率，最终达到超越人类专家的规划水平。

城市社区形式多样且不规则，无法使用在围棋和芯片设计等具有规则输入的任务中广泛采纳的卷积神经网络。为了克服这一难题，研究团队首次从拓扑层面完成城市规划任务，使用图模型为任意形式的城市社区给出统一的表示，将城市规划转化为了图上马尔科夫决策过程，从而能够发挥深度强化学习算法在巨大解空间中高效搜索的能力，并实现城市社区用地和道路的智能布局。在北京两个社区的规划模拟实验表明，该方法生成的社区规划方案显著提高了“15分钟城市”的各项指标。同时，通过设计人类规划师与人工智能的协作工作流，能够大幅提升人类规划师的工作效率，高效地生成不同风格的社区规划方案。

5G技术发展对中国老年人口健康的积极作用

8月20日，Global Transitions上发表了北京大学人口研究所郭超研究员课题组题为“The effect of 5G policy development on self-rated health among Chinese older adults: A quasi-experimental study”的研究成果，以实证研究助力智慧老龄社会与健康中国建设。

已有研究表明，互联网和社交媒体等新兴技术的使用能够对人们的健康状况产生诸多影响。然而从宏观层面的新兴技术发展入手对科技进步的人口健康效益开展评估的实证研究尚相对缺乏。为了弥补这一研究空白，郭超课题组在国际上首次量化证明了5G技术发展对中国老年人口健康的积极作用，以及这一影响的性别、年龄、城乡异质性。研究以我国5G相关政策的发布为准实验，采用双重差分法对不同5G发展水平队列中老年人在5G政策启动前后的自评健康状况的相对差异开展了分析。

基于我国5G技术迅速发展与人口老龄化和社会经济转型的背景，这一研究结果展现了5G技术进步对我国老年人健康的促进作用，体现了中国式现代化与人口高质量发展的相辅相成。研究发现表明，强化应对老龄化的科技创新能力、通过推动5G技术发展等为老年人适应数字社会增权赋能，是应对不断加深的老龄社会的重要途径。异质性结果也在提示我们应更加关注数字时代中老年人口内部的弱势群体，建设人人共享的智慧老龄社会。该研究同时为以5G技术为代表的中国科技创新的社会效益评估提供了新的研究思路，为推动中国科技创新的国际传播作出了贡献。

“声音魔法师”登场：“小身材”控制“大声量”

弯曲声束、瞬间制造破坏性的声场、声场隐身……在科幻电影里拥有类似超能力的角色让人觉得特别超现实。如今，穿上一些特殊材料制作的可穿戴设备后，谁都能变成操控声音的“魔法师”，不信你就往下看。

声学超材料是当下声学研究最为前沿、最交叉的领域之一，它将光学、微波物理、凝聚态物理等的概念引入声学，并与人工结构设计巧妙地结合在一起。而作为声学超构材料的一个“明星”选手——声学超表面（Acoustic Metasurface）的相关研究产出近年来更是颇丰，卓越的声学性质让声学超表面材料在建筑、国防、医疗、航天、信号传输等领域拥有巨大发展潜力。简单来说，声学超表面就是要利用尽可能小的结构实现对于声波相位、振幅等物理性质的有效操纵。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院郑海荣研究员与华中科技大学祝雪丰教授等合作研发了一种二氧化硅纳米颗粒修饰的细菌—纤维素柔性超表面元材料。这种材料在水中具有优异的稳定性、出色的机械加工性能、超薄厚度、超轻重量、细菌可修复能力和生物相容性。

利用这种柔性超表面元材料，研究人员基于剪纸工艺开发出了可加工～10μm精度的复杂图案的功能性声学超表面，并设计制造出超薄（～20μm）、超轻（<20mg）的芯片级声学器件，实现了复杂全息声场和远场高分辨三维超声脉冲—回波成像。该研究为开发柔性可生物降解的新型超材料器件提供了一种变革性技术，也为相关生物医学仪器应用开辟了新方向。

推动超分子化疗加快走向临床应用

一直以来，化疗是治疗癌症的有效、常用手段之一，它利用化学药物杀死肿瘤细胞、抑制肿瘤细胞生长繁殖、促进肿瘤细胞分化。但传统化疗存在药物溶解度和稳定性有限、副作用严重、生物利用度低、耐药等诸多弊端。这些局限性极大地阻碍了其广泛的临床应用。近日，东北大学理学院周炯教授课题组及合作者提出，基于主客体相互作用的超分子化疗可作为一种很有前途的替代方案，可以高效且低毒地输送抗癌药物。

课题组系统地讨论了基于主客体相互作用的超分子化疗的研究进展，主要包括基于大环主体和药物/前药之间的主客体分子识别的超分子化疗，以及基于超分子组装体的超分子化疗。此外，还讨论了该领域当前的挑战，并对未来的发展方向进行了全面的展望。这项研究为对超分子化疗或癌症治疗领域感兴趣的研究人员提供了一个清晰的研究路线图，推动超分子化疗加快走向临床应用。

凝胶1米高处掉落鸡蛋摔不破，步枪射击6次打不穿

凝胶是一种含有交联高分子网络及液体相的固体材料。由于高分子及液体相的多样性，凝胶兼具多功能性并可以在众多领域大显身手。

西安交通大学化学学院“智能高分子”团队吴宥伸副教授和张彦峰教授，从机械互锁超分子原理中汲取灵感，提出了“分子阻塞”超分子机制，利用溶剂分子与交联网状结构之间的尺寸差异带来的阻滞，有效抑制溶剂在凝胶内的迁移，制作出一种“以柔克刚”的“分子阻塞”凝胶。

这种具有与普通聚合物或弹性体相媲美的卓越稳定性，可储存10个月而无任何形貌或力学性能改变，并能耐受高温烘烤，保持质量和性能的稳定。同时，“分子阻塞”效应作为一种非共价耗散机制，赋予了凝胶材料独特的黏弹性力学特性，使其具有高阻尼，在全模量调控范围内的阻尼系数大于0.3，最大阻尼系数达1.8；在10000 s-1的分离式Hopkinson压杆测试中，最大冲击韧性达到40.68 MJ m-3，达到且超过了商业化的聚氨酯和聚脲材料。具有超低模量和超高阻尼的“分子阻塞”凝胶可有效保护鸡蛋从1米高处掉落而不发生破裂，高强度“分子阻塞”凝胶可保护陶瓷装甲经受步枪射击6次而不发生碎裂，充分验证了这一类材料在冲击防护领域的应用潜力。

分离碳氢化合物，有新故事可讲了

仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为碳氢化合物（也称为烃）。烃是有机化合物的母体，也是工业生产的重要原料。烃分为饱和烃和不饱和烃。石油中的烃类多是饱和烃，而不饱和烃如乙烯、乙炔等，一般只在石油加工过程中才能得到。我们日常生活中常用到的塑料、燃料、清洁剂等大多由烃制备。石油化学工业经常涉及从大量混合物中分离出各类碳氢化合物，但在此过程中，常伴随着巨大的能源消耗。因此一直以来，化学家致力于开发高效节能的碳氢化合物分离方法。基于非多孔自适应晶体（NACs）材料的吸附分离由于其低能耗、高化学和热稳定性、优异的选择性吸附和分离性能以及出色的可回收性等优点，被认为是传统能源密集型分离技术的一种有吸引力的绿色替代方案。

近日，东北大学周炯教授课题组综述了近年来各种基于超分子主体的NACs材料的研究进展，并提出该领域当前的挑战和未来研究方向。课题组对基于柱芳烃、斜塔柱芳烃、联苯芳烃、葫芦脲、三角胺、杂芳烃、杯芳烃、萘管、有机笼、金属笼等超分子主体的NACs的空间结构、应用领域、优越分离性能进行了分析、梳理、展示。