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杭师大参与的2个项目获国家自然科学二等奖

来源 : 科研处     作者 : 曾红月     时间 : 2021-11-05     

11月3日,2020年度国家科学技术奖励大会在北京举行。浙江大学周昆教授主持、杭师大阿里巴巴商学院潘志庚教授作为第三完成人参与的项目“真实感图形的实时计算理论与方法”获国家自然科学二等奖。

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潘志庚教授


据了解,真实感图形计算是虚拟现实、文化保护与传播、数字内容产业等国家重大需求的共性基础。三维图形对象具有非均匀、不规则、紧耦合特点,传统计算理论与方法并行度低,无法发挥 GPU 大规模内核的强大并行计算能力,难以满足实时应用的需求。如何刻画真实感图形计算的并行特性,揭示其大规模并行计算机理,构建 GPU 架构上的图形数据结构、建模方法和绘制流水线,突破实时计算的性能瓶颈,是长期困扰国际学术界的一个根本性难题。

“真实感图形的实时计算理论与方法”获奖团队在国际上率先开展了GPU架构上的真实感图形计算研究,历经十余年攻关,发现了图形层次数据结构的数据并行计算原理,揭示了从不完备数据构建精细模型的真实感建模机理,建立了动态场景绘制的解耦计算模型,首次在 GPU 上实现了整个真实感图形绘制流水线,攻克了非均匀、不规则、紧耦合图形计算的大规模并行化难题,为发展真实感图形实时计算理论做出了创造性贡献,取得了若干重要科学发现。项目部分成果已在国家卫星气象中心、中电集团、迪斯尼公司等500余企事业单位得到应用。

潘志庚教授作为主要贡献者之一,提出了基于多个深度相机的人体全身建模方法,针对人体形变可分解为骨骼驱动的全局形变和身体局部形变的特点,从观测数据估计出对应于全局形变的人体形状统计模型参数及其三维模型,以此为基础将所有采集的深度图像精准对齐并计算出包含局部形变的人体三维模型。克服了单个深度相机分辨率低和深度不精确的缺点,获得了高质量的三维建模结果。

潘志庚教授曾获国家科技进步二等奖、上海市科技进步一等奖、浙江省科技进步二等奖。牵头1项国家重点研发计划项目、2项国家自然科学基金重点项目和1项国家科技支撑计划项目。在国际顶级学术会议和重要期刊发表论文80余篇,1篇论文为全球1%高引论文。论文Google Scholar他引3000余次,单篇他引500余次;虚拟学习环境论文被 ScienceDirect 列入近 20 年中国作者发表的所有计算机论文中最受关注的 50 篇论文之一(排名第7)。

此外,由同济大学高绍荣教授主持、鞠振宇研究员在杭师大任职期间作为第五完成人参与的项目“早期胚胎发育与体细胞重编程的表观调控机制研究”获国家自然科学二等奖。

胚胎发育与细胞重编程是研究细胞命运转变的两个核心体系,胚胎发育包括精卵受精后细胞全能性的建立、多潜能细胞的形成以及细胞有序分化,而重编程是指分化的体细胞重新获得全能性或多潜能性的过程。本项目利用早期胚胎发育和细胞重编程体系,系统研究了表观遗传修饰在调控基因表达进而影响细胞命运转变的分子机制。研究发现核心组蛋白甲基化修饰,以及DNA甲基化与去甲基化在早期胚胎发育和细胞重编程中发挥重要作用,并揭示了相关分子调控机制。

“早期胚胎发育与体细胞重编程的表观调控机制研究”团队在国际上率先开展了通过对核移植胚胎发育机制的研究发现,核移植胚胎介导的重编程相对于转录因子介导的重编程,更有利于修复端粒和线粒体缺陷。针对核移植重编程以及克隆胚胎的发育缺陷,项目组首先利用免疫荧光技术,发现体细胞克隆胚胎与正常受精胚胎在多种组蛋白修饰存在明显差异。随后,通过结合克隆胚胎活检与单细胞高通量测序分析,研究组对不同发育命运的体细胞克隆胚胎进行了系统单细胞组学分析,发现核心组蛋白修饰异常是导致核移植胚胎发育低下的重要表观遗传障碍。通过纠正两个关键组蛋白去甲基化酶KDM4B和KDM5B的表达缺陷,可以极大提高克隆小鼠出生率。这一发现也为我国科学家体细胞克隆猴的成功奠定了重要理论基础。


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