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3月14日,黃埔科普講壇暨萬象校園科學公開課第3期在廣州市黃埔區科學城中學舉辦。本次科學公開課邀請了激光制造、腦科學兩位女性嘉賓作為主講人,面向現場近500名學生分享了她們在各自研究領域的科研故事和科學發現。本期科學公開課由廣州市黃埔區科學技術協會(廣州開發區科學技術協會)、中共廣州市黃埔區委組織部(中共廣州開發區工委組織部)、廣州市黃埔區教育局、廣州市黃埔區人民政府蘿崗街道辦事處、廣州市黃埔區婦女聯合會主辦,廣州物聯網研究院承辦,廣州科學城中學、黃埔少年科學院蘿崗分院協辦。

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、電腦、游戲機、自動駕駛車等設備的背后,芯片幾乎起著“生死攸關”的作用。因此芯片被喻為國家的“工業糧食”,是所有整機設備的“心臟”。隨著中國向信息化和數字化全面轉型,國內芯片市場需求龐大。最近三年,中國芯片進口持續上升,2022年進口芯片支付的費用相當于進口原油和鐵礦石的總和,全球54%的芯片出口到中國,但國產芯片的市場份額只占10%。核心芯片大量依賴進口嚴重威脅我們國家信息安全。

為何芯片高度依賴進口,國產芯片破局之路如此艱難?廣東粵港澳大灣區硬科技創新研究院常務副院長楊軍紅解釋到,生產芯片并非易事,一個芯片可能只有拇指大小,卻包含數十億個晶體管。而制造芯片的過程十分復雜,需要上千道工序。芯片制造過程中最困難的部分就是光刻。目前世界上最先進的量產工藝為3nm,不到頭發絲直徑的萬分之一,在這個精度條件下加工,必須要有先進的光刻機,通常1臺設備就要1億美金。

目前全球制造高端芯片的光刻機主要由荷蘭ASML生產,占據全球份額的87.4%,但由于國際貿易壁壘和技術封鎖,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。除了制造,集成電路還包括設計和封測,國內正在奮起直追,各個領域進入全球前十的企業相繼涌現。

“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業聚集區域,楊軍紅帶領著廣東粵港澳大灣區硬科技創新研究院圍繞光電芯片、激光技術等硬科技領域布局關鍵核心技術,自主研發了工業級藍光半導體激光器等多款高端激光器產品,助推激光技術變革與工業制造升級。相信我們離芯片國產化替代會越來越近。

劉欣安:壓力是塊蹺蹺板,利用好了成就學霸

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

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

但是持續的慢性壓力會導致或惡化許多健康問題,比如青少年電子煙上癮。數據顯示,2021年中學生使用過電子煙的比例為16.1%,甚至比大學生還高。

劉欣安在演講中提到,壓力的應激反應是由大腦感知到壓力后發出的,但由于大腦腦區的分工以及發育的不平衡性等原因,青少年面對壓力的應激反應可能會不一樣,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節壓力的方法,如良好的生活習慣、適當的抗壓訓練,抗壓訓練能讓大腦變得更加強壯,這就像學校的月考,也是在鍛煉學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,適當的壓力有助于更好地達成目標、提升成績。

同時,小鼠的實驗已經證實,大腦不同腦區神經發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充抗壓的益生菌來提高大腦抗壓能力?目前她和團隊正在進行該方面的研究。除此之外,劉欣安還提到壓力除了由社會環境等因素造成外,還可能由遺傳而來。她和她的團隊發現在交配前有過壓力應激經歷導致焦慮的母鼠,生出的小鼠會呈現出焦慮、多動的癥狀,這些癥狀在男女寶寶身上表現不同。因此,我們不僅需要重視青少年壓力,也應該關注成年人壓力,呵護兩代人的精神健康。

演講結束后,主持人和兩位嘉賓就更加深入的科學問題進行了圓桌對話,同時開放現場互動問答,同學們紛紛舉手提問,將本次科學公開課推向了高潮。本次公開課的主持人是廣州科學城中學校長姜慶新,他以沉著穩重的主持風格,向觀眾傳達了科學的魅力。

本次科學公開課由黃埔科普講壇牽手“萬象校園”,面向大灣區青少年開放的青年科學公開課,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,給予青少年現實的討論和心靈的滋養,啟迪思想,分享智慧。后續演講視頻將永久上網,供社會公眾免費觀看。

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