兩日連發(fā)Nature+Science！北大6篇成果同日登頂，橫跨六大前沿領域

北京時間1月29日凌晨，國際學術期刊《自然》（Nature）與《科學》（Science）的官網(wǎng)幾乎同時更新，北京大學以雷霆之勢連發(fā)6篇研究長文——4篇登上《自然》，2篇問鼎《科學》，其中化學與分子工程學院雷曉光教授團隊更是實現(xiàn)"兩日連發(fā)"的罕見成就。

從膽汁酸轉運的分子密碼到柔性AI芯片的物理形態(tài)，從統(tǒng)一多模態(tài)的大模型范式到量子世界的可控熱化，這場跨越化學、物理、計算機科學與人工智能的"頂刊風暴"，不僅展現(xiàn)了中國基礎研究的硬核實力，更勾勒出未來技術的清晰輪廓。

生命科學的"物流密碼"：首次解析人源OSTα/β轉運蛋白結構

在生命體的微觀世界里，營養(yǎng)物質的循環(huán)回收依賴一群精密的"物流專員"——轉運蛋白。負責膽汁酸回收的OSTα/β蛋白因其獨特的"雙人協(xié)作"模式而備受關注：它必須由α和β兩個亞基搭檔才能工作，且不消耗ATP能量即可完成跨膜轉運。這種"節(jié)能環(huán)保"的機制如何運作，長期困擾著結構生物學界。

雷曉光團隊與合作者利用低溫冷凍電鏡技術（cryo-EM），首次解析了人源OSTα/β蛋白的高分辨率三維結構，揭示其以獨特的"2+2"異源四聚體形式存在。研究發(fā)現(xiàn)，兩個亞基之間通過緊密的界面相互作用形成穩(wěn)定復合物，這種結構特征解釋了其高效轉運的分子基礎。

該研究不僅回答了長期以來關于OSTα/β組裝方式的根本問題，更為開發(fā)針對膽汁酸代謝相關疾病的靶向藥物提供了精確的結構藍圖。

柔性電子的"智慧大腦"：世界首款全柔性存算一體芯片

當人工智能遇見柔性電子，未來的智能硬件將是能與人體共融的"第二層皮膚"。然而，為柔性系統(tǒng)打造既能運行復雜AI算法，又兼具超薄、可彎曲、高可靠性的計算核心，一直是領域內的關鍵瓶頸。

北京大學人工智能研究院燕博南團隊成功研制出世界首款基于量產(chǎn)工藝的大規(guī)模全柔性存算一體人工智能芯片"FLEXI"。該芯片厚度僅約25微米，卻集成了高性能數(shù)字存內計算（CIM）架構，通過工藝-電路-算法的深度協(xié)同優(yōu)化，實現(xiàn)了柔性電子領域的重大突破。

性能數(shù)據(jù)令人矚目：FLEXI可承受超過4萬次彎曲，在連續(xù)執(zhí)行百億次運算后仍保持零錯誤率。其獨特的"一鍵部署"特性允許AI模型一次性植入，運行時無需重復寫入權重，大幅降低功耗與延遲。實際應用中，僅1kb大小的最小版本即可實現(xiàn)心律失常檢測（準確率99.2%）和人體活動識別（準確率97.4%），展現(xiàn)出在可穿戴醫(yī)療監(jiān)測、柔性機器人等領域的巨大潛力。這項工作標志著我們向真正的"環(huán)境智能"邁出了關鍵一步。

多模態(tài)AI的"統(tǒng)一場論"：自回歸路線一統(tǒng)江湖

生成式人工智能的技術路線之爭正迎來歷史性統(tǒng)一。自GPT以來，"預測下一個詞元"（Next-token prediction）的自回歸范式統(tǒng)治了語言模型，但在圖像、視頻等多模態(tài)任務中，業(yè)界長期依賴對比學習、擴散模型等專門路線。一個根本問題懸而未決：自回歸能否成為通用路線統(tǒng)一多模態(tài)？

計算機學院黃鐵軍團隊與合作者給出了肯定答案。他們研發(fā)的Emu3模型僅采用"預測下一個詞元"這一種核心范式，即實現(xiàn)了文本、圖像與視頻的統(tǒng)一理解與生成，性能可媲美針對特定任務設計的專用模型。Nature編輯評價指出，這一成果對構建可擴展、統(tǒng)一的多模態(tài)智能系統(tǒng)具有重要意義。

更具前瞻性的是，在后續(xù)版本Emu3.5中，通過大規(guī)模時序視頻訓練，模型實現(xiàn)了從"預測下一個詞元"到"預測下一個狀態(tài)"的能力躍遷，展現(xiàn)出對物理世界時空與因果關系的建模潛力。這項工作不僅簡化了復雜的多模態(tài)系統(tǒng)設計，更為開發(fā)下一代原生多模態(tài)助手、世界模型及具身智能系統(tǒng)指明了清晰且可擴展的演進路徑。值得注意的是，這是我國科研機構首次主導發(fā)表于Nature的大模型成果。

量子世界的"避風港"：超導量子模擬平臺實現(xiàn)可控預熱化

駕馭量子系統(tǒng)猶如在風暴中保持燭火不滅。現(xiàn)實中的量子比特極其脆弱，外界驅動或擾動會使其迅速吸收能量、"升溫熱化"，最終喪失量子特性。這一"加熱問題"是量子計算實用化的核心障礙。

物理學院趙宏政團隊與合作者在"莊子二號"超導量子處理器上完成了一項精妙的實驗。他們提出通過精心設計驅動場的內部頻譜結構，為量子系統(tǒng)創(chuàng)造出一個受保護的"能量緩沖帶"，從而顯著延緩熱化進程。研究人員跟蹤了系統(tǒng)經(jīng)歷上千次驅動周期的演化，觀察到一個持續(xù)存在的"預熱化"階段——系統(tǒng)能量吸收極慢，卻能維持高度有序的量子狀態(tài)。

實驗驗證了理論預言：這種穩(wěn)定狀態(tài)的持續(xù)時間遵循普適的物理規(guī)律，而不依賴于系統(tǒng)的精細調節(jié)。這項工作不僅深化了人們對非平衡量子多體物理的理解，也為解決量子系統(tǒng)含時操控不穩(wěn)定這一核心瓶頸提供了全新方案。

化學合成的"綠色革命"：酰胺鍵生物合成新策略

在化學與分子工程學院雷曉光團隊第二篇頂刊成果中，他們發(fā)明了一種顛覆性的生物催化策略，徹底改變了藥物關鍵結構"酰胺鍵"的合成方式。

傳統(tǒng)方法構建酰胺鍵往往依賴有毒試劑、貴金屬催化劑或高能耗的活化步驟。雷曉光團隊通過"重寫"醛脫氫酶（ALDH）的源代碼，將其天然功能從氧化醛生成羧酸，轉變?yōu)榇呋┡c胺直接形成酰胺。研究團隊對酶活性位點進行理性設計，通過突變四個關鍵氨基酸殘基，顯著拓寬并疏水化了催化口袋，使胺類底物能夠優(yōu)先進攻反應中間體，從而開創(chuàng)了一種全新的"氧化酰胺化"反應類型（OxiAm）。

該方法在溫和水相條件下即可高效運行，無需貴金屬、有毒氧化劑或高能輔因子。更具突破性的是，團隊將OxiAm與醇脫氫酶級聯(lián)，直接從來源廣泛的醇類原料出發(fā)，兩步反應即可構建酰胺鍵。以抗白血病藥物伊馬替尼（格列衛(wèi)）的合成為例，新策略相比傳統(tǒng)路線顯著減少了反應步驟和副產(chǎn)物，提升了原子經(jīng)濟性，為藥物工業(yè)的綠色制造開辟了新途徑。

后摩爾時代的"材料基石"：晶圓級范德華鐵電氧化物

如何突破傳統(tǒng)硅基器件的物理極限？彭海琳團隊給出的答案是α-硒酸鉍（α-Bi?SeO?）——一種新型高介電常數(shù)范德華鐵電材料。

鐵電晶體管（FeFET）因其非易失性存儲和存算一體潛力被視為后摩爾時代的關鍵器件，但鐵電層與半導體層的異質界面一直難以完美兼容。彭海琳團隊基于自主開發(fā)的高遷移率鉍基二維半導體Bi?O?Se，開發(fā)出精準可控的自氧化制備方法，首次構建了具有原子級平整界面和單晶胞厚度（~1納米）鐵電層的晶圓級異質結構。

由此制備的鐵電晶體管展現(xiàn)出顛覆性性能：工作電壓低至0.8V，耐久性高達1.5×1012次循環(huán)，綜合性能全面超越現(xiàn)有工業(yè)級鉿基鐵電體系。團隊進一步構建出可動態(tài)重構的存內邏輯運算電路，在低于1V的CMOS兼容電壓下即可實現(xiàn)邏輯功能切換。這是目前全球首個晶圓級二維鐵電材料體系，為開發(fā)高能效先進芯片和神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)提供了突破性材料基石。

結語：交叉融合的創(chuàng)新生態(tài)

六篇頂刊，橫跨結構生物學、柔性電子、人工智能、量子計算、合成化學與材料科學，這不僅是北大科研實力的集中展示，更體現(xiàn)了一個鮮明的趨勢：重大科學突破越來越誕生于學科交叉的邊界地帶。

從雷曉光團隊用結構生物學手段解決化學合成難題，到燕博南團隊將計算機架構與柔性電子融合，再到彭海琳團隊以材料科學突破推動芯片技術變革，這些研究共同勾勒出一幅面向未來的創(chuàng)新圖景。

在兩日之內連續(xù)登頂全球科研巔峰，北大團隊用實力證明：中國基礎研究正在從"跟跑"轉向"并跑"乃至"領跑"，而這場靜悄悄的革命，或許才剛剛開始。