3月14日,黃埔科普講壇暨萬象校園科學(xué)公開課第3期在廣州市黃埔區(qū)科學(xué)城中學(xué)舉辦。本次科學(xué)公開課邀請了激光制造、腦科學(xué)兩位女性嘉賓作為主講人,面向現(xiàn)場近500名學(xué)生分享了她們在各自研究領(lǐng)域的科研故事和科學(xué)發(fā)現(xiàn)。本期科學(xué)公開課由廣州市黃埔區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(廣州開發(fā)區(qū)科學(xué)技術(shù)協(xié)會)、中共廣州市黃埔區(qū)委組織部(中共廣州開發(fā)區(qū)工委組織部)、廣州市黃埔區(qū)教育局、廣州市黃埔區(qū)人民政府蘿崗街道辦事處、廣州市黃埔區(qū)婦女聯(lián)合會主辦,廣州物聯(lián)網(wǎng)研究院承辦,廣州科學(xué)城中學(xué)、黃埔少年科學(xué)院蘿崗分院協(xié)辦。

楊軍紅:小芯片大難題,開啟光電融合新賽道

如今,我們的生活時時刻刻離不開芯片。手機(jī)、電腦、游戲機(jī)、自動駕駛車等設(shè)備的背后,芯片幾乎起著“生死攸關(guān)”的作用。因此芯片被喻為國家的“工業(yè)糧食”,是所有整機(jī)設(shè)備的“心臟”。隨著中國向信息化和數(shù)字化全面轉(zhuǎn)型,國內(nèi)芯片市場需求龐大。最近三年,中國芯片進(jìn)口持續(xù)上升,2022年進(jìn)口芯片支付的費用相當(dāng)于進(jìn)口原油和鐵礦石的總和,全球54%的芯片出口到中國,但國產(chǎn)芯片的市場份額只占10%。核心芯片大量依賴進(jìn)口嚴(yán)重威脅我們國家信息安全。

為何芯片高度依賴進(jìn)口,國產(chǎn)芯片破局之路如此艱難?廣東粵港澳大灣區(qū)硬科技創(chuàng)新研究院常務(wù)副院長楊軍紅解釋到,生產(chǎn)芯片并非易事,一個芯片可能只有拇指大小,卻包含數(shù)十億個晶體管。而制造芯片的過程十分復(fù)雜,需要上千道工序。芯片制造過程中最困難的部分就是光刻。目前世界上最先進(jìn)的量產(chǎn)工藝為3nm,不到頭發(fā)絲直徑的萬分之一,在這個精度條件下加工,必須要有先進(jìn)的光刻機(jī),通常1臺設(shè)備就要1億美金。

目前全球制造高端芯片的光刻機(jī)主要由荷蘭ASML生產(chǎn),占據(jù)全球份額的87.4%,但由于國際貿(mào)易壁壘和技術(shù)封鎖,這些高端裝備禁止向中國出口。核心裝備用錢也買不來,只能靠中國自立自強(qiáng)。除了制造,集成電路還包括設(shè)計和封測,國內(nèi)正在奮起直追,各個領(lǐng)域進(jìn)入全球前十的企業(yè)相繼涌現(xiàn)。

“跟國際相比,雖然微電子芯片我們慢了幾步,但光子時代已經(jīng)到來,光取代電是大勢所趨,光芯片給我們開辟了追趕超越的新賽道。”廣東是全國最大的光電產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)域,楊軍紅帶領(lǐng)著廣東粵港澳大灣區(qū)硬科技創(chuàng)新研究院圍繞光電芯片、激光技術(shù)等硬科技領(lǐng)域布局關(guān)鍵核心技術(shù),自主研發(fā)了工業(yè)級藍(lán)光半導(dǎo)體激光器等多款高端激光器產(chǎn)品,助推激光技術(shù)變革與工業(yè)制造升級。相信我們離芯片國產(chǎn)化替代會越來越近。

劉欣安:壓力是塊蹺蹺板,利用好了成就學(xué)霸

據(jù)《2022年國民抑郁癥藍(lán)皮書》報告,目前我國抑郁癥患者群體中,學(xué)生占比高達(dá)50%,18歲以下抑郁癥患者超2800萬人。據(jù)研究表明,學(xué)業(yè)成績壓力是中國青少年的關(guān)鍵性壓力主要來源,并且是引發(fā)青少年抑郁的危險因素。那青少年該如何正確緩解壓力呢?

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所副研究員劉欣安介紹到,首先要正確認(rèn)識壓力,然后將其化敵為友。壓力是身體對有害情況的反應(yīng),當(dāng)人體感受到威脅時,我們的身體會發(fā)生應(yīng)激反應(yīng),并能夠采取行動防止受傷。

但是持續(xù)的慢性壓力會導(dǎo)致或惡化許多健康問題,比如青少年電子煙上癮。數(shù)據(jù)顯示,2021年中學(xué)生使用過電子煙的比例為16.1%,甚至比大學(xué)生還高。

劉欣安在演講中提到,壓力的應(yīng)激反應(yīng)是由大腦感知到壓力后發(fā)出的,但由于大腦腦區(qū)的分工以及發(fā)育的不平衡性等原因,青少年面對壓力的應(yīng)激反應(yīng)可能會不一樣,比如有人容易失眠,有人容易暴飲暴食等等。同時抗壓能力大小也是由大腦說了算,那能否能通過刺激腦區(qū)來緩解壓力呢?臨床上特定腦刺激療法可以緩解焦慮抑郁,但是我們更希望探索簡單普適的改善情緒的方法。劉欣安介紹了幾個適合普通大眾調(diào)節(jié)壓力的方法,如良好的生活習(xí)慣、適當(dāng)?shù)目箟河?xùn)練,抗壓訓(xùn)練能讓大腦變得更加強(qiáng)壯,這就像學(xué)校的月考,也是在鍛煉學(xué)生們面對考試時的大腦抗壓能力,再遇到重大考試時就能更加從容不迫。所以并非所有壓力都是壞事,適當(dāng)?shù)膲毫τ兄诟玫剡_(dá)成目標(biāo)、提升成績。

同時,小鼠的實驗已經(jīng)證實,大腦不同腦區(qū)神經(jīng)發(fā)育序列與腸道菌群具有時空特性,那么我們是否可以通過補(bǔ)充抗壓的益生菌來提高大腦抗壓能力?目前她和團(tuán)隊正在進(jìn)行該方面的研究。除此之外,劉欣安還提到壓力除了由社會環(huán)境等因素造成外,還可能由遺傳而來。她和她的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)在交配前有過壓力應(yīng)激經(jīng)歷導(dǎo)致焦慮的母鼠,生出的小鼠會呈現(xiàn)出焦慮、多動的癥狀,這些癥狀在男女寶寶身上表現(xiàn)不同。因此,我們不僅需要重視青少年壓力,也應(yīng)該關(guān)注成年人壓力,呵護(hù)兩代人的精神健康。

演講結(jié)束后,主持人和兩位嘉賓就更加深入的科學(xué)問題進(jìn)行了圓桌對話,同時開放現(xiàn)場互動問答,同學(xué)們紛紛舉手提問,將本次科學(xué)公開課推向了高潮。本次公開課的主持人是廣州科學(xué)城中學(xué)校長姜慶新,他以沉著穩(wěn)重的主持風(fēng)格,向觀眾傳達(dá)了科學(xué)的魅力。

本次科學(xué)公開課由黃埔科普講壇牽手“萬象校園”,面向大灣區(qū)青少年開放的青年科學(xué)公開課,以通俗化、幽默化、故事化、場景化的方式,分享講師對于科研、生活和生命的感悟及思考,給予青少年現(xiàn)實的討論和心靈的滋養(yǎng),啟迪思想,分享智慧。后續(xù)演講視頻將永久上網(wǎng),供社會公眾免費觀看。

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