当前位置:首页 > 科学家
  • 科学家研发全新技术:让盲人“看到”形状和物体

    科学家研发全新技术:让盲人“看到”形状和物体

    近日,科学家研发出一种全新的技术,可以让盲人“看到”形状和物体。这项实验深受盲人志愿者的的欢迎,而且他们很快就达到每分钟分辨86种形状的效率,当然了,研究还比较初级,大部分形状都是基础字母。 据悉,这项研究是通过对盲人大脑视觉皮层进行电脉冲刺激实现的,实验招募了6位盲人志愿者,通过在大脑中植入电极,研究人员可以通过电极来刺激大脑皮层。 通过特定的模式来打开或关闭电极,研究人员可以让盲人“看到”清晰的图像,并且将准确形状反馈给研究人员。 不过研究人员表示,虽然他们只测试了类似字幕的形状,不过这项技术也可以适用于其他常见对象的轮廓(例如面孔,身体,房屋,汽车,桌子或椅子)。 当下研究人员还有很多工作要做,不过这对于盲人而言,这种能快速识别物体并反馈到大脑上的系统确实是魅力非凡,说不定可以达到类似真实视觉的效果,希望可以尽快投入实用吧。 此外,结合AI视觉识别算法,可以提供一套使用动态刺激为盲人参与者提供其周围环境中重要对象的快速轮廓或提供导航的系统。对此,你怎么看呢?

    时间:2020-05-18 关键词: 科学家 视物技术

  • 京东数科郑宇获评“数据挖掘领域”全球最具影响力科学家

    京东数科郑宇获评“数据挖掘领域”全球最具影响力科学家

    近期,清华-中国工程院知识智能联合研究中心与清华大学人工智能研究院共同发布2020年“AI 2000人工智能全球最具影响力学者榜单”。图灵奖得主Yoshua Bengio以及Alex J. Smola,香港科技大学杨强教授,世界上最大的MOOC平台“Coursera”的联合创始人、Woebot董事长吴恩达,ACM TKDD学报创始人韩家炜,“小世界理论”和万维网搜索算法创始人Jon M. Kleinberg等均上榜。 据了解,该榜单涵盖经典AI、机器学习、计算机视觉、自然语言处理等人工智能学科20个子领域。不同于以“论文数量”为评选标准的其他榜单,AI 2000的评选主要以发表在核心顶会和期刊上论文的引用率为主,这也在一定程度上体现一个学者的“学术影响力”。 此次发布的“AI 2000人工智能全球最具影响力学者榜单”中,数十位学者在多个领域上榜,比如 Yoshua Bengio 和 Alex J. Smola 分别在四个领域取得杰出科研成果。在三个领域上榜的学者共计20人,其中京东集团副总裁、京东数字科技集团首席数据科学家、京东城市总裁郑宇在数据挖掘、信息检索和经典AI(AAAI/IJCAI)三个领域上榜。 从单个领域来看,在数据挖掘领域,郑宇排名全球第十,中国第二;,信息检索与推荐领域,排名全球第16,中国第一;经典AI领域,郑宇位居全球第52名。 根据官方的介绍,在学术论文方面:郑宇在国际顶级期刊、会议累计发表论文近两百余篇,其中多篇论文成为了城市计算领域奠基性的论文,在知名国际会议上五次获得最佳论文奖。所发表的论文累计被引用超过26,000次(Google学术搜索H-Index:73),2019年论文单年被引用5000多次。 2018年加入京东数字科技集团之后,郑宇将自己在城市计算、数据挖掘等人工智能领域的学术成果转化为商业应用,带领团队打造智能城市数字底座“智能城市操作系统”,还成为雄安新区块数据平台的总设计师。

    时间:2020-05-07 关键词: 科学家 数据挖掘 京东数科 郑宇

  • 用病毒造次世代电池驱动特斯拉?这位美国科学家还真没疯

    用病毒造次世代电池驱动特斯拉?这位美国科学家还真没疯

    2009 年时,麻省理工生物工程教授 Angela Belcher 专程到白宫为新官上任的奥巴马总统展示了一种新型电池。这电池到底什么来头,居然能让总统如此感兴趣? 原来,Belcher 掌握了新的锂电池正负极制造技术,但材料中有一项并不是来自元素周期表,而是我们谈之色变的“病毒”。这一工程突破不但有望降低电池制造过程中的毒性,还能提高电池性能。当时,奥巴马准备投入 20 亿美元推进电池技术的进步,而 Belcher 的“病毒”电池就是未来风向之一。 十年过去了,Belcher 的“病毒”电池也取得了飞速进步,她制造的病毒可以与 150 多种不同的材料一起使用。Belcher 还成功证明自己的的技术可以用于制造其他材料,比如太阳能电池。 当然,Belcher 用病毒驱动电动车的愿望还没有实现,但这项技术离走出实验室已经不远了。 被称为自然界微观僵尸的病毒也有跨越生与死鸿沟的能力。它们拥有完整的基因组,是不折不扣的生物,但与其他生物不同,没有宿主它们又无法繁殖。不过在 Belcher 看来,这些特性反而可以用在纳米工程中,在提升电池能量密度、寿命与充电速率的同时,降低制造过程中的污染。 “在电池领域,有越来越多的人开始探索纳米结构形式的正负极材料了。”约翰霍普金斯应用物理实验室高级研究专家 Konstantinos Gerasopoulos 解释道。“制备纳米材料时我们可以使用多种常规化学技术。至于病毒等生物材料,其好处在于它们已经以“纳米”形式存在,因此其本质上是用于合成电池材料的天然模板或支架。” 神奇的大自然孕育了许多方法,无需借助病毒,就可以用无机材料构建有用的结构。Belcher 最喜欢的例子就是石决明(一种贝壳),它拥有纳米级的高度结构化,轻巧且坚固。经过数千万年的进化,石决明 DNA 产生的蛋白质可从富含矿物质的水生环境中提取钙分子,并将其沉积在自己体内的有序结构层中。虽然没人拿石决明制造电池,但是 Belcher 意识到,我们可以在病毒中用上同样的基本工艺,从而为人类制造有用的材料。 “我们一直在试图通过生物工程控制那些通常无法通过生物技法制造的纳米材料。”Belcher 说道。“我们扩充了自己的生物学工具箱,以处理那些全新材料。” Belcher 选的病毒是 M13 噬菌体,它是一种能在细菌中复制的雪茄状病毒。尽管它不是唯一可以用于纳米工程的病毒,Belcher 还是认为它是最佳选择,因为 M13 噬菌体的遗传物质很容易操控。 为了征召病毒生产电极,Belcher 将其暴露于她希望病毒操纵的材料上。一些病毒 DNA 中的自然或工程突变会导致它们锁在材料上。随后,Belcher 提取这些病毒并将其用于感染细菌,从而产生数百万份相同的病毒副本。这个过程一遍又一遍地重复,并且随着每次迭代,病毒都慢慢进化成了经过精准调整的电池架构师。 Belcher 的转基因病毒其实分不清电池的正负极,但这个能力对它们并不重要。在设定中,它们的 DNA 就只需解决简单任务,但如果数百万个病毒搞“毒海战术”,就能造出可用的材料。 举例来说,转基因的病毒可能被改造为只需表达表面上的一种蛋白质,该蛋白质能吸引氧化钴颗粒覆盖自己的身体。病毒表面上的其他蛋白质会吸引越来越多的氧化钴颗粒。这样就形成了一个钴氧化物纳米线,它由连接的病毒组成,可用于电池电极。 Belcher 的工艺将 DNA 序列与元素周期表中的元素进行匹配,从而形成非自然选择的加速形式。对 DNA 进行单向编码可能会导致病毒锁定在磷酸铁上,但是,如果对代码进行了调整,该病毒可能就会对氧化钴更感兴趣。 该技术可以扩展到元素周期表中的任何元素,只需找到与之匹配的 DNA 序列即可。从这个角度来讲,Belcher 所做的工作与宠物狗爱好者进行的选择性繁殖差别并不大,后者以创造出完美的狗为己任,而这样的狗大自然可造不出来。不过,Belcher 可不是在繁殖贵宾犬,而是在繁殖制造病毒的电池。 简言之,Belcher 正在使用她的病毒组装技术来打造电极,并将该技术用在一系列不同的电池类型中。 当年,她为奥巴马演示的电池是标准的锂离子纽扣电池,就像石英表中使用的那种。不过,在大多数情况下,Belcher 所用的电极具有更奇特的化学性质,类似锂空气和钠离子电池。 她指出,这样做是因为与成熟的锂离子电池生产商竞争并没有多大意义。“我们没有试图与当下的技术进行竞争。”Belcher 说道。“我们正在研究一个问题,即‘可以用生物学来解决一些迄今为止尚未解决的问题吗?’” 当然可以,其中一种前途广大的应用就是使用病毒创建高度有序的电极结构,以缩短离子通过电极时的路径。伊利诺伊大学材料研究实验室主任 Paul Braun 就表示,这将增加电池的充电和放电速率,可以称得上“能量存储领域的绝技之一”。他还指出,原则上病毒组装能显著改善电池电极的结构并提高其充电率。 眼下,Belcher 的病毒组装电极在结构上基本是随机的,但她和她的同事正在努力将病毒引导为更有序的排列。 尽管如此,她的病毒电池的性能还是优于传统电极,比如更高的电池容量,循环寿命和充电率。不过 Belcher 还是强调,病毒组装技术最大的好处在于其环保属性。传统的电极制造技术要求使用有毒化学物质和高温,而 Belcher 所需的只是电极材料,处在室温的水和一些转基因病毒。 “我的实验室现在最关注清洁能源技术。”Belcher 解释道。这涵盖了诸如电极材料的来源以及因制造电极而产生的废品之类的问题。 Belcher 的病毒电池还未正式商业化,不过她和她的同事最近发了多篇论文(正在审阅中)详细阐述这一技术在能源及其他行业的商业化应用前景。 当 Belcher 首次提出利用病毒制造对人类有用的东西时,她遭到了很多同事的怀疑。她回忆称:“人们都说我疯了。” 现在,这个想法似乎不再牵强,但将该技术从实验室带入现实世界可没那么容易。 “传统的电池制造使用廉价的材料和工艺,但要想通过病毒提高性能并解决量产问题,则需要数年的研究和相关费用。”印第安纳大学布卢明顿分校化学教授 Bogdan Dragnea 解释道。“直到最近,我们才从物理特性的角度了解了基于病毒材料的潜力所在。” 基于病毒电池的技术,Belcher 已经成立了两家公司。一家是 2004 年成立的 Cambrios Technologies,该公司用新的制造工艺来生产触摸屏所用的电子零部件。 至于第二家公司 Siluria Technologies,则在将甲烷转化为乙烯(一种广泛用于制造的气体)的过程中使用病毒。 除此之外,Belcher 还使用病毒来组装太阳能电池,但这项技术的效率暂时还不足以与新型钙钛矿太阳能电池竞争。 当然,病毒参与制作电极这件事能否达到商业化生产的标准仍是一个悬而未决的问题。 Gerasopoulos 就表示:“在电池生产设备中会投入大量材料,因此要达到生物分子的水平并不是一件容易的事。”好在,他并不认为该障碍是无法克服的,但“到目前为止,这可能是最主要的挑战之一。” 即使我们永远开不上病毒驱动的特斯拉,Belcher 的生物驱动纳米工程技术在与电力无关的领域也前景广大。在麻省理工学院,Belcher 正与一个利用病毒组装技术生成肿瘤追踪纳米粒子的科学家团队合作。 这些纳米粒子旨在追踪体积太小而无法被医生检测到的癌细胞,可以极大改善癌症患者的早期检测并降低死亡率。此外,这些粒子还可以用能杀死癌细胞的生物材料来武装,虽然这个目标离我们还有点远。 在人类历史上,病毒一直是疾病和死亡的先兆,但 Belcher 的工作却为我们指引了未来。原来,这些死神一般的家伙真的可以为人所用。

    时间:2020-04-24 关键词: 科学家 电池 驱动 特斯拉 病毒

  • 美国科学家:武汉绝不是新冠病毒源头!

    美国科学家:武汉绝不是新冠病毒源头!

    新冠病毒到底源自哪里?目前科学界还没有找到最确切的源头,但基本可以肯定不是武汉,甚至不是中国。 钟南山也早就表态,新冠疫情虽然首先出现在中国,但不一定是发源在中国,中间宿主也应该不只有穿山甲。 美国杜兰大学医学院教授罗伯特·加里等人发表在科学杂志《自然医学》上的最新论文指出,新冠病毒“不是在实验室中构建的,也不是有目的性的、人为操控的病毒”。 研究人员发现,新冠病毒没有“之前使用的病毒主干结构”,因此绝非认为创造,可能是蝙蝠体内的一种病毒和穿山甲携带的另一种病毒结合发展而成。 研究表明,新冠病毒与在蝙蝠中发现的冠状病毒相似性高达96%,而正是另外4%的变异,可以解释它的传染性为何如此之高。 加里认为,新冠病毒表面蛋白的突变可能是触发这次疫情大流行的原因,但在此前,新冠病毒的较弱版本可能已经在人群中传播了几年甚至是几十年。 加里指出,网上风行阴谋论,许多人认为病毒起源于中国武汉的一个海鲜市场,但这是错误的,起源更早,武汉绝不是新冠病毒的源头。 美国国立卫生研究院所长弗朗西斯·柯林斯也支持这一观点,并表示这项研究证明新冠病毒来源于大自然,信服力很高。

    时间:2020-04-24 关键词: 美国 科学家 武汉 新冠病毒

  • 致敬“东方红一号”,习近平给老科学家回信

    致敬“东方红一号”,习近平给老科学家回信

    在第五个“中国航天日”和“东方红一号”卫星成功发射50周年到来之际,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平4月23日给参与“东方红一号”任务的老科学家回信,向他们致以诚挚的问候,并就弘扬“两弹一星”精神、加快航天强国建设向广大航天工作者提出殷切期望。 习近平在回信中说,作为“东方红一号”任务的参与者,你们青春年华投身祖国航天事业,耄耋之年仍心系祖国航天未来,让我深受感动。 习近平指出,50年前,“东方红一号”卫星发射成功,我在陕北梁家河听到这一消息十分激动。当年,你们发愤图强、埋头苦干,创造了令全国各族人民自豪的非凡成就,彰显了中华民族自强不息的伟大精神。老一代航天人的功勋已经牢牢铭刻在新中国史册上。 习近平强调,不管条件如何变化,自力更生、艰苦奋斗的志气不能丢。新时代的航天工作者要以老一代航天人为榜样,大力弘扬“两弹一星”精神,敢于战胜一切艰难险阻,勇于攀登航天科技高峰,让中国人探索太空的脚步迈得更稳更远,早日实现建设航天强国的伟大梦想。 1970年4月24日,经过广大参研参试人员多年的不懈努力,我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功。作为“两弹一星”工程的重要组成部分,“东方红一号”卫星的成功发射,拉开了中华民族探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕。为铭记历史、传承精神,经中央批准、国务院批复,自2016年起将每年4月24日设立为“中国航天日”。近日,孙家栋、王希季、戚发轫、胡世祥、潘厚任、胡其正、彭成荣、张福田、陈寿椿、韩厚健、方心虎等11位参与“东方红一号”任务的老科学家给习近平总书记写信,回顾了中国航天事业发展的辉煌历程,表达了对实现中国梦、航天梦的坚定信心。

    时间:2020-04-24 关键词: 科学家 东方红一号 航天日

  • 国宝级人物!NASA女数学家逝世:为有色人种太空探索打开大门

    国宝级人物!NASA女数学家逝世:为有色人种太空探索打开大门

    2月24日,据媒体报道,物理学家与数学家凯瑟琳·约翰逊(Katherine Johnson)逝世,享年101岁。 报道中指出,约翰逊被认为是NASA第一批黑人女性科学家之一,为有色人种的太空探索打开了大门。2015年,她曾被美国前总统奥巴马授予自由勋章。 在NASA工作时期,她利用早期的数字电脑撰写程序,协助美国太空探测计划的前进,精确计算出天文导航的相关数据,这些数据成为日后美国水星计划的基础。 约翰逊还是《隐藏人物》中塔拉吉·P·汉森(Taraji P. Henson)饰演的主角原型,该片讲述了在二十世纪的60年代,几个黑人女性与让人震惊的种族偏见作斗争,最终在美国的航天计划中占有了一席之地。 美国国家航空航天局局长吉姆·布里登斯廷(Jim Bridenstine)发文称:“我们永远不会忘记她的勇气和领导力,以及那些缺少了她我们不可能到达的里程碑。”

    时间:2020-04-20 关键词: 美国 科学家 nasa 女性 太空

  • 悲!两天痛失三位科学巨匠

    悲!两天痛失三位科学巨匠

    2020年2月23日,中国工程院院士、交通运输部公路科学研究院研究员沙庆林,因病在北京逝世,享年89岁。 2020年2月23日,中国科学院院士、中国医学科学院药物研究所研究员周同惠,因病在北京友谊医院逝世,享年95岁。 2020年2月24日,中国工程院院士、东北农业大学教授蒋亦元,因病在哈尔滨逝世,享年92岁。 沙庆林1930年5月出生于江苏省宜兴市,1980年后先后主持“六五”“七五” 和“八五”国家重点攻关项目,各项成果应用已形成我国高等级公路修建模式。 1993年,他的“高等级公路半刚性基层沥青路面抗滑表层成套技术”获国家科技进步二等奖。 2008年,他研究出国际领先的粗集料断级配设计与检验方法及新施工工艺,为我国长寿命路面奠定技术基础。 1995年,沙庆林当选为中国工程院院士。 沙庆林 周同惠1924年11月8日生于北京,籍贯广西桂林,主要从事药物分析与中草药活性成分分析的基础研究,开展药物代谢及代谢产物的鉴定与分析方法的研究,领导研究建立了运动员禁用的五大类100种药物的分析及确证方法,筹建了中国兴奋剂检测中心,兼任主任,曾获国家科技进步奖一等奖。 1991年,周同惠当选为中国科学院学部委员(院士)。 周同惠 蒋亦元1928年11月出生于江苏省常州市,曾历任东北农学院、东北农业大学助教、讲师、副教授、教授、博士生导师,创造性地进行谷物割前脱粒收获机的研究,并率先取得成功,推动了我国谷物收获机的创新和发展,以及农业工程教育体系改革,并培养了大批专门人才。 1997年,蒋亦元当选为中国工程院院士。 蒋亦元

    时间:2020-03-10 关键词: 科学家 科学 院士 去世 蒋亦元 沙庆林 周同惠

  • 吃药将能代替运动?科学家发现可代替锻炼的蛋白质

    吃药将能代替运动?科学家发现可代替锻炼的蛋白质

    在大家的常识里,吃药只能治病,要想健康,主要还是要靠运动。不过,最近一项研究显示,通过“吃药”就能达到和锻炼类似的效果。 据媒体报道,《自然通讯》杂志发布的一项最新研究显示,通过补充名叫Sestrin的天然蛋白质或可以获得锻炼的好处。 密西根医学研究人员观察到,在运动后名叫Sestrin的蛋白质会在肌肉中积累。研究人员准备了缺乏Sestrin蛋白质生产能力的果蝇和正常果蝇。 然后将它们放在每秒下降一次的小瓶子里,使其反复爬或飞回容器的顶部,模拟跑步机的原理。 经过三周训练后,正常果蝇水平有所提高,缺乏Sestrin的则没有任何改善。当研究人员为另一组没有训练的正常果蝇提供Sestrin后,它们立即在运动上变得更加熟练,甚至优于那些花了三周训练的果蝇。 值得一提的是,给予Sestrin的果蝇在运动后水平没有进一步提升,这表明仅靠补充Sestrin就激发它们的身体潜能。 不仅如此,研究小组还用小鼠重复了这个实验,结果显示,补充Sestrin的小鼠耐力和有氧能力等均得到了改善。 研究人员表示,目前还在寻找Sestrin的小分子调节剂,成为人体补充剂之前还有很多工作要做。

    时间:2020-02-10 关键词: 科学家 运动 蛋白质

  • 科学家研究治疗癌症新方法:红外激光对人体每秒发10万次脉冲

    科学家研究治疗癌症新方法:红外激光对人体每秒发10万次脉冲

    为了治疗癌症,科学家也是在寻找更多有效的方法,比如斯坦福大学的科学家已经设法缩小技术以适合计算机芯片,这可能导致更精确的癌症放射疗法。 在常规的加速器中,粒子通过真空管射出并加速到令人难以置信的高速。SLAC加速器通过用微波照射粒子来加快其速度,而LHC使用超导电磁体。这样做所需要的机械设备使这些系统非常笨重,并且难以按比例缩小尺寸以用于医院和较小的科学机构。 过去,欧洲核子研究组织(CERN)设法创建了一个较小的原型,其长度约为6.5英尺(2米)。现在,来自斯坦福大学和SLAC的团队已经创建了一种甚至更小的版本,可安装在单个硅芯片上。 借助新设计,电子可以通过真空密封的通道发出电子束,该通道长30微米,比人的头发更细。斯坦福装置通过红外光加速了其粒子,红外光通过穿过通道壁的硅线漏斗。红外激光每秒发出100,000次脉冲,每次发出一束光子,这些光子以直角撞击电子,以加速电子向前移动。 那么,粒子加速器实际上可以用于什么呢?研究人员说,第一个应用可能是针对性更强的癌症治疗方法。例如,可以将真空管的一端直接指向肿瘤插入患者体内。通过该设备加速的电子可以通过该管漏斗直接撞击癌细胞,而不会撞击附近的健康细胞。

    时间:2020-02-06 关键词: 科学家 癌症 医学

  • 科学家开发出“反太阳能”装置 黑夜照样能发电!

    科学家开发出“反太阳能”装置 黑夜照样能发电!

    近年来,应对全球变暖的紧迫性已经超越了以往任何时候,气候变化带给人类的威胁正越来越大。2018年年底,政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的一份报告显示,为了将全球气温升高幅度控制在1.5℃以内(与工业化前水平相比),我们必须确保碳排放在2030年之前降低45%,并且在本世纪中叶以前降低至零。 但是,仅靠可再生资源很难做到这一点。100%使用可再生能源是否真的能够帮助人类对抗气候变暖也广受争议。人们争论的核心问题源于风能和太阳能这两种最大的可再生能源是“可变的”。它们每天都会发生变化,是“不可人为调节的”。 辐射冷却:“反太阳能”装置诞生 然而,清洁能源技术的新突破可能会带来希望。美国加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学的研究人员发明的新型“反太阳能”装置,能够弥补太阳能的限制,在黑暗中发电,为人类所用。 “反太阳能”装置的外观 | AASWATH RAMAN 该设备利用了辐射冷却的概念,也就是夜晚天空凉爽时,地球表面的物体将热量辐射到大气中,从而使温度低于环境空气的现象。两所高校的研究人员之前就利用了同样的概念,制造了一种耗能极低的被动冷却系统。在这项研究中,研究人员利用了同样的概念,借助温差在夜间发电。 为了打造这种夜间可再生能源的新型装置,研究小组从一个商用热电模块开始着手研究,这个模块可以把温差转换成电能。他们把热电模块的一面固定在一个20厘米宽的铝制圆盘上,该圆盘上涂有一层商用黑色油漆。然后研究人员把它放在一个覆盖聚酯薄膜的塑料附件上,并使用透明盖子遮盖。 将遮盖的这一面朝向天空并且向天空辐射热量,保持其温度低于周围空气。该装置的另一面则由未加涂层的20厘米铝盘制成,这一面通过周围空气进行加热,使其温度与周围空气一致。到了夜间,两个盘面就会产生几摄氏度的温差。 设备示意图 | AASWATH RAMAN 涂漆的圆盘充当的是辐射发射器,当热量从地球表面辐射到空气中,会通过热电模块进入圆盘,之后圆盘就会将热量向上辐射。白天的时候,该设备可以反向工作来吸收阳光,利用太阳传递到圆盘的热量以及散发到外部环境的热量进行发电。 在2018年12月一个无云的晚上,研究人员在斯坦福大学测试了这个模型。该发电装置每平方米能够产生25毫瓦的电量,也就是说,它所产生的电量足以让人们在晚上点亮一个LED灯泡。其它小型电子设备也完全够用,比如说电量大约为1毫瓦的助听器,或耗电量大约为5毫瓦的激光笔。 新技术的优与劣 研究人员说,这种设备的制造成本只有30美元(约合人民币214元),应该很容易大规模生产。但是在未来,这种设备需要进一步的工程改进,比如说采用更好的保温材料或者增加散热器的面积等。他们表示,这种装置在地中海或沙漠气候等干燥、温暖的条件下效率更高,每平方米能产生0.5瓦的电量。 用该装置点亮的灯泡 | AASWATH RAMAN 该研究的作者、斯坦福大学电气工程教授Shanhui Fan表示:为了让地球保持大致恒定的温度,来自太阳的能量必须与地球热辐射出去的热量大致相当。这意味着可供“反太阳能电池”使用的能量非常庞大。 该研究的合著者、加州大学洛杉矶分校材料科学与工程助理教授阿斯沃斯·拉曼(Aaswath Raman)称,这种装置的效率不高,即使在极限状态下运行也无法与太阳能相提并论,或许只有不到太阳能的百分之一。但是它成本很低,寿命比电池长,且与太阳能相比,适用范围更广。当然,它也为人类提供了一种在太阳能电池板失效时的全新发电方法。 从概念验证到实际使用 这项研究发表于《焦耳》杂志上,研究人员指出,地球上有13亿人缺乏可靠的电力供应。虽然有太阳能电池,但这些人群还需要夜间照明,而借助太阳能电池板进行电池存储的方式又会提高成本。因此,研究人员设计出了这种夜间发电的技术。 但目前来说,这只是一个概念的验证。研究人员认为,在提升保温性等更理想的条件下,该装置的发电量会提升。借助更大的圆盘,这种装置或许能够为一个家庭提供连续照明。 这种夜间发电装置的改善型版本很可能在未来的某一天,很可能为房间点亮电灯、为你的手机充电,或者为偏远地区以及资源匮乏地区的其它电子设备供电。如此一来,这些地区在夜间太阳能电池板无法工作时就能够正常供电。 也许有一天这项新技术将为你的手机供电 | Pixabay 接下来,研究人员计划对它进行改进,比如说加强顶板周围的保温性等。这项技术未来的潜在应用是无限的。如果这项技术最终能得到改善,并且产生与标准太阳能电池板差不多的电量,那么它将改变可再生能源行业,成为取代化石燃料的有力竞争者之一。

    时间:2019-12-30 关键词: 科学家 太阳能 发电 黑夜

  • 谷歌科学家利用量子计算机研究虫洞

    北京时间12月4日消息,谷歌的研究人员正在研究如何在实验室中探索一些只存在于理论上的奇特物理现象,比如连接两个黑洞的虫洞。 时至今日,推动理论物理学发展的一个核心问题是,如何用同一个理论来解释引力和量子力学—;—;原子等微观粒子遵循的规则。由于引力是一种极其微弱的力,所以用今天的技术,在最小的尺度上探测引力实际上是不可能的。但理论工作已经暗示,“量子引力”可能会出现在特定的量子系统中,甚至有朝一日可以在实验室里制造出来。谷歌的物理学家就提出了这样一个实验,假定一个在物理实验室中可再造的量子态,可以解释为在两个黑洞之间的虫洞里穿越的信息。 研究作者在预印本网站arXiv上发表的论文中写道:“由此,对这种情况的实验研究为更深入地理解量子引力提供了一个途径。” 引力似乎就是无法与量子力学调和,而理论物理学家也一直在努力将这两个概念串在一起。但是在某些地方,某些时候,这两个概念必须同时存在,比如在黑洞表面或黑洞内部,以及在大爆炸的那一刻。弦理论是将二者联系起来的最流行的理论之一,它用在高维空间中振动的微小弦代替亚原子粒子。弦理论存在于远小于粒子加速器探测范围的尺度上,因此很难进行检测。然而,在20多年前,有科学家提出了名为“AdS/CFT对偶”的猜想,这个理论本质上是说,你可以将这个高维世界中的高维引力,理解为由量子力学粒子产生的全息图。因此,谷歌公司、加州理工学院、马里兰大学和阿姆斯特丹大学的物理学家研究团队认为,研究极端的量子行为或许将为弦理论的存在提供更有力的证据。也许量子计算机可以制造出能探测到弦理论的行为,或者类似虫洞的现象。 近十年来最重要的物理学进展之一,便是控制和操纵量子态的机器的发展,我们称之为量子计算机和量子模拟器。最小的物体,比如绕原子运动的电子,只能具有特定的属性值,但是当你不观察它们时,它们又可以同时具有不同的属性值(当你再次进行测量时,它们又会回到只有一个属性值的状态)。两个或两个以上的粒子也可能纠缠在一起,意味着它们和它们的性质必须被描述为一个单一的数学对象,即使你把原子在空间中分开。 谷歌研究人员的提议是,用两组相连的量子位(量子计算机的人工“原子”)来创建一个回路,并将其分成左、右两个群组。输入能量的脉冲在数学上相当于让量子位的状态随时间向后演化,而另一个脉冲则通过特定的方式改变左侧原子的量子态,从而编码“信息”。于是,这另一个脉冲就起到了加速量子位行为的作用。对于黑洞的类比而言,这种设定至关重要,因为在数学上,量子位之间信息的打乱就类似于粒子的属性信息在进入黑洞时被打乱,并可能丢失。一旦信息被打乱,左侧的每个量子位就会与右侧的镜像量子位纠缠在一起。最后,经过一段时间后,信息会神秘地在右侧的量子位重新出现,而不需要任何解码。 研究作者在论文中写道:“这条信息(传递到系统另一端)的方式一点也不明显,而最令人惊讶的事实是,最简单的解释存在于黑洞的物理学中。”研究人员认为,从本质上,系统中量子位群组之间的信息传递类似于一条信息进入黑洞,穿过虫洞,然后从第二个黑洞中出现。然后,研究人员引入了一个数学框架来说明整个过程,以及它是如何与一个不会坍塌的可穿越虫洞的进行类比的。 根据这篇论文的描述,物理学家有可能在实验室中实现这一系统。一种可能的装置是由原子的电子阵列组成,电子要么处于最低能量状态,要么处于能量极高的“里德伯”状态(Rydberg state),由激光脉冲控制。另一种装置由被捕获的带电离子阵列构成。也许有一天,这其中的某个装置就能实现由谷歌提出的实验。 简单来说,科学家认为他们可以通过量子计算机,在数学上模拟信息通过虫洞在两个黑洞之间的传递。显然,地球上不可能产生虫洞,因此这只是一个模型,和其他模拟系统一样,只是因为该实验的数学描述看起来就像某个描述空间的理论。当然,这并不意味着该理论就一定是正确的。这些模型只是为了提出更强有力的数学证据,证明某个理论可能是正确的。 这项工作建立在量子信息随时间推移而打乱,以及这种打乱与黑洞之间的联系之上。尽管如此,它还是让物理学家兴奋不已。不久前,数十名物理学家在谷歌X会议上讨论了量子技术如何为量子引力研究人员所用。“听到这个实验的时候,真的非常激动人心,”纪尧姆·弗登(Guillaume Verdon)说,“研究量子引力将我带入了量子计算的梦想。” 参与这项研究的马里兰大学物理学教授克里斯托弗·门罗(Christopher Monroe)表示,论文中描述的这种量子计算机即将问世,它可以创造出模拟虫洞的热场双态量子位。他自己的团队正在研究捕获离子的量子计算机,他希望能够尽快使其成为一个平台,在上面创建测试这些想法所需的量子态。他说:“像这样的论文激励着我们,并推动我们在大学、公司和政府实验室里建立这些(模型)。”(任天)

    时间:2019-12-25 关键词: 科学家 谷歌 量子

  • 一直困扰科学界的问题——水是怎么流动的

    一直困扰科学界的问题——水是怎么流动的

    在比约恩·霍夫的实验室里,就像禅宗的喷泉一样,有一泉流动的活水,水流从顶部的蓄水池通过导管缓缓流入一根15米长的玻璃管,这根玻璃的管壁比温度计的玻璃壁还薄。就像生物学家精心培育细菌一样,奥地利科技学院的霍夫通过控制管内的温度和无菌情况,来使得管内的水流尽可能平稳和流畅。 霍夫仿佛在培养具有繁殖功能的生物,尽管这种生物不是活的。在这种禅宗式的完美平衡中,他偶尔会加入一点点的扰动:将少量的水从管子的侧面吹入。每一股带着漩的水沿着管道向下流动时,就像可以自我复制的细菌一样,它可能会分裂成两股,也可能会突然消失,本文中我们将它称为“股流”(puffs)。 霍夫认为,在这些股流的动力学过程中,蕴含着一个困扰物理学家一个多世纪的问题:湍流(紊流)到底是什么,它是如何产生的? 在130多年前,一位名叫奥斯本·雷诺兹的英国工程师就已经开始了对湍流的研究,他的实验与霍夫的实验并无太大区别。雷诺兹将颜料注入流过玻璃管道的水,就可以清晰地看到湍流。他发现当水流动缓慢时颜料并不会扩散,它只会沿着直线流动—;—;研究人员称其为平稳的“层流”。当水的流速加快时,颜料的流动会变得蜿蜒起来。但是,当水流得再稍微快一些的时候,它就突然变得湍急起来,也就是形成了“湍流”:颜料会像野花一样绽开,很快就填满了整个管道。 管流的临界雷诺数很可能是自然界中最难获知的常数。 虽然管流可能是研究湍流最简单的体系。但是,研究人员到现在还没有完全解释雷诺兹观察到的现象,这是很让人惊讶的。曼彻斯特大学的汤姆·穆林说:“人们经常会问我,‘这么多年过去了,怎么还解决不了这个问题?’”。 这个问题没有解决,并不是因为这个问题没有价值。相反,如果我们对管道中湍流的有了全面的认识,这将会有助于阐明在多种情况下的湍流转捩。如果我们知道如何减少空气和流体中的湍流,我们可以帮助工程师更有效地用长管道泵送石油,还能制造出抗风能力更强的汽车。此外,我们还能更有效地利用湍流,比如利用飞机机翼附近的涡流将空气层拉向机翼,从而可以让飞机更缓慢,平稳地降落。 十年以来,管道中的湍流是如何产生的,这个问题的秘密终于被揭晓。2004年,马尔堡大学的布鲁诺·埃克哈特和布里斯托尔大学的里奇·克斯威尔在理论上发现了介于层流和湍流之间的第三种难以想象的状态—;—;行波。这种实验中出现的波,就像霍夫在他的长玻璃管中吹出的股流。2011年,霍夫与五名合作者利用股流揭示了湍流是如何产生的。他们提出,尽管这些水不是湍流,但从某种意义上说,它们是组成湍流的“原子”。 埃克哈特说:“他们把最后一块拼图已经拼好了。” “虽然你可以就细节和数字展开讨论,但我们现在已经清楚地知道应该去关注什么,而且我们可以把同样的方法运用到其他系统。” 流体中的密码 流体流动(包括空气流动,因为空气是流体的一种)的规律是遵循一组称为纳维尔·斯托克斯(Navier-Stokes)的方程的,奥斯本·雷诺兹甚至在做实验之前就已经知道了这些规律。从理论上讲,掌握管道中的流体流动规律纯粹是一个数学问题:代入管道的尺寸、入口处的水的速度和压力,解出纳维尔·斯托克斯方程后就完成了求解。 但说起来容易做起来难。纳维尔·斯托克斯方程具有数学家所称的非线性特征。也就是说涡旋可以通过反馈回路,从水流中吸收能量,从而变得越来越强。正如科学家在20世纪60年代到70年代的观点,他们提出非线性特征是混沌的产生原因。对水流最微小的改变,即使是一个小到无法被检测到的改变,都可以完全改变流体后续的行为。这就是为什么我们仍然很难预测未来5天以后的天气。管流是纳维尔·斯托克斯方程少有的只有一个简单解的情况之一:层流。理论上说,这个解就像一个稳定且平衡性好的“独木舟”。根据这些方程,层流永远不会倾翻,也就是说,层流状态永远不会倾覆成为其他状态。实际上,如果水流动得足够快,结果确实会如此。当你把龙头开到最大,你看到的不是一条光滑、清澈的水流而是一团混沌、复杂的情况。所以管流可以作为湍流研究的一个重要的案例:“独木舟”开始时似乎是完全平衡的,那么它倾翻的原因是什么? 更困难的是,科学家们至今还没有就如何定义湍流达成一致。我们可以说湍流意味着快速混合,涡旋拉伸,从大到小的旋涡的能量级联,或对初始条件依赖的敏感性,如何解释主要取决于你问的是谁。 不过,研究人员确实有一种研究湍流的途径:雷诺兹发现了一个简单的比例系数,这个比例关系概括了流体的物理状态。这个“雷诺数”可以让科学家以相同的方式描述几乎所有的流体。因为它考虑到了流体的速度和粘度。因此,在小型风洞中进行的实验,其结果可以映射到飞机上,或者用水进行的实验,可以解出石油流动的实验结果。 对于研究流体的人来说,雷诺数就像一个压缩包的密码。雷诺数低于1000,流体可以说是粘性的或缓慢的,此时在层流的范畴。在1000到2000之间,流体流动得更快,我们可以引入无序但它会很快消失。雷诺兹观察到,在雷诺数大约在2000左右的时候,流体会发生一个转变:转变了一种更适合形成湍流的状态。在2000到4000之间,管道中湍流流体的比例从接近零增加到了接近100%。 到目前为止,流体研究人员一直在努力搞清楚到底是什么导致了湍流转捩,甚至确定了转捩发生时的精确的雷诺数。2009年,埃克哈特发现不同语言的维基百科给出了不同版本的临界雷诺数值:在英语、法语和瑞典语中是2300;在德语中是2320;葡萄牙语中是2000到3000;在西班牙语中是2000到4000。 在物理学的任何领域,这种不确定性都将是丑事。管流的临界雷诺数很可能是最难知道的自然常数。 生成和消失 如今,霍夫的实验终于使这个问题明朗起来了。这个实验源于2003年埃克哈特和克斯韦尔,除了层流和管道中的纳维尔·斯托克斯方程,他们还真正得到了第一个数学解。(他们的工作基于威斯康星大学的费边·瓦莱夫之前的一个发现,他发现层流和两个平板所夹的流体之间具有相似的结构。) 在雷诺数为773到2000之间时,会得出这些解,然而此时的流体既不是层流也不是湍流。此时它们的特征是反向旋转的旋涡对,这些旋涡对会随水流动,既不会消散也不会增强。 这些股流就是行波,行波的概念纯粹是计算机构造出来的。因为他们不稳定,所以你无法在实验室里得到。然而,我们能够制造出一种类似于行波的行波波形,只要在实验室里这种行波持续时间足够长,我们就可以对其进行测量。 当然,吹出的股流并不构成完整的湍流—;—;它更像是一粒湍流的种子。股流不会扩散到整个管道,它在空间上是有限的。更重要的是,它是有寿命的。我们可以看到,一股股流顺着管道流,没有任何异常的迹象,但是,突然!噔噔噔噔—;—;它消失了,水又回到了层流状态。 埃克哈特和他的团队是第一个认为所有的股流都是瞬态的,甚至高于临界雷诺数。在他2004年的论文发表之前,研究人员曾假设,在某一临界数值以上时,股流便就不会消失,而这解释了向湍流转捩的过程。霍夫的实验证明埃克哈特是对的:即使雷诺数超过2000,股流的寿命仍然是有限的。但这产生了一个悖论:如果股流是瞬态的,它们是如何引起稳态湍流的?华威大学的德怀特·巴克利曾参与了霍夫的实验,他说:“这个悖论是四五年来备受争议的话题。” 巴克利和霍夫认为问题的关键在于需要知道股流在消失之前发生了什么。1975年左右,亚利桑那大学的威南斯基注意到,有时一个股流会自动分成两半。因此,股流不仅不会消失而且还可以自我复制。 与具有放射性的原子核的一样,股流也有可以测量的“衰变”速率。但没有人能预测一个股流何时消失,但如果你收集了足够多的股流,你就能确切地说出在给定的时间里消失的百分比。同样,单个新股流的出现是无法预测的,但整体来看,股流数目的复制速度是可以预测的。霍夫, 巴克利和他们的合作者们克斯汀,埃尔兰根大学的马克·阿维拉伦敦帝国理工学院的戴维·莫西和马克思普朗克研究院的阿尔贝托·德·洛萨尔发现:随着雷诺数的增加,股流的生成率会上升,消失率会下降。 托马斯·马尔萨斯甚至预测了接下来会发生什么。一旦生成率超过消失率,湍流就会蔓延。这就好像管道被股流填满了一样。如果生成率小于消失率,湍流就会消失。而股流的生成率和消失率完全相等的零界点就有临界雷诺数,也就是向湍流转捩的地方。 湍流的产生:最上面的图片显示了一个单一的股流结构的图像,雷诺数为2000(低于开始产生湍流的值)。随着雷诺数的增加,空间结构尺度减小。源于:曼彻斯特大学的乔治·培新豪和托马斯·穆林。 这是一个看起来简单而美好的想法。但是通过实验确定临界雷诺数并不容易。尤其是当气流接近临界雷诺数时,股流的半衰期急剧增加。当雷诺数为1800时,在直径为1厘米的管道中,预计会有一半的股流在流动仅仅一米后就会消散。但是,如果你把数值调到2000,那你会需要一根60多英里长的管道才能看到一半的股流消散。建造这么长的管道是不可能的,计算机模拟也没有办法,因为现在最好的超级计算机计算速度也要比它自己本身流动要慢。 尽管如此,前进的方向还是很明确的。正如巴克利所指出的,“我们知道很多东西的半衰期,比如说对于碳14(它的半衰期为5730年),并不是用5000年来观察的单个原子知道的,而是通过观察大量的原子。同样地,你可以观察大量的运动中的股流的来估计它们的生成率和消失率。霍夫利用15米长的管道制造了一个自动股流发生器,可以得到大量的股流,这些数目足以让很多股流消失或复制。 研究人员发现,生成率和消失率相等时的雷诺数为2040。这是对雷诺兹的结论的支持,他在1883年的实验比2009年维基百科的大多数条目都要更接近正确答案。 推演到管流以外 巴克利,霍夫等人现在正努力使雷诺数超过2040,以弄清楚湍流到达过渡区后会发生什么。与雷诺兹观察到的相反,股流并没有立即完全变成湍流:而是湍流区穿插着平滑的区域。很容易发生这样的情况:两到三个排成一行的股流没有分裂反而消失了。如果雷诺数只比2040大一点点,那么你会得到一个很长的层流段。 同时埃克哈特和瓦莱夫致力于将股流的概念扩展到其他湍流结构中,比如飞机机翼上的气流。在这个领域中雷诺数不是恒定的,而是从机翼前缘数值为0开始,一直到机翼后缘增长到1000万甚至更多。当机翼上产生涡流的部位有精巧的结构设计时,会产生很大的影响。许多飞机的机翼上已经有了垂直尾翼,我们称为涡流发生器,该设计目的是为了在飞机起飞或降落时增加湍流。但是,瓦莱夫指出,这些结构的设计并不是基于对物理学的认识。“他们是通过不断试错,在黑暗中摸索出来的”。他指出,航空工程师通常不关注管内流体流动的相关研究,虽然他们确实应该关注,因为股流能够在解决其他流体流动问题中起作用。 关于股流最重要的事情,不是如何去应用,而是它清晰的证明方法。尽管人们对湍流有各种不同的定义,迄今为止还没有明确的方法来证明它是如何产生的。霍夫课题组的工作给出了一个明确的定义:当股流的生成率超过消失率时,就会出现湍流,且股流能够在流体中复制。 埃克哈特相信,这个精确且可以量化的定义,不仅可以用于管道流动,还可以应用于其他领域对湍流的应用。埃克哈特说,无论他们是在飞机机翼上增加翼片来促进湍流的产生,还是在油中添加聚合物来阻止湍流的产生,研究人员“能够对流体做任何精确的评估工作”,“搞清楚基础知识总是一件好事。” 这篇文章最初发表在2014年7月的《湍流》杂志上。 原文链接:http://nautil.us/issue/71/flow/how-does-turbulence-get-started

    时间:2019-12-18 关键词: 科学家 水流 湍流

  • 科学家在越南发现银背麝香鹿 原本以为已经灭绝30年

    科学家在越南发现银背麝香鹿 原本以为已经灭绝30年

    物种灭绝每时每刻都在地球上的某个角落发生着,然而,《神奇动物在哪里》似乎已经照进了现实。近日,据外媒报道,一种被认为已经在30年前灭绝了的小鹿被科学家重新发现了。 全球野生动物保护组织的亚洲物种官员安德鲁·蒂尔克(Andrew Tilker)和同事们在《自然生态与进化(Nature Ecology and Evolution)》杂志中发表的一篇论文称,他们在越南发现了在30年前被认定为灭绝的物种—;—;银背麝香鹿,又名越南鼠鹿。他们用摄像机捕捉到了清晰的动态画面。 蒂尔克和同事们在丛林中放置了带有热感和运动感应功能的传感器,任何通过“陷阱”的生物都会触发摄像机的快门。在两百张不同生物的照片中,他们发现了这种体型娇小的麝香鹿。这是自1990年发现该物种后第一次对其进行图像记录,也是世界上首张野生银背麝香鹿的照片。 银背麝香鹿拥有鹿的蹄子和鼠的头部,就像一只鹿和袋鼠生下了一个孩子,但它的体型从未超过一只兔子。但这并不是发现新物种的关键所在,单一的物种灭绝会对生物链造成连锁反应,使其他物种也受到影响,另外,地球的物种多样性也和地球气候以及人类的健康息息相关。 牛津大学动物学家大卫·麦克唐纳(David Macdonald)说:“没有物种多样性,人类就没有未来,现在我们知道我们还没有失去银背麝香鹿,我们可以努力确保它将继续对我们的地球生态系统作出贡献。”

    时间:2019-12-10 关键词: 科学家 动物 越南

  • MIT科学家展示一群能踢足球的迷你猎豹机器人

    MIT科学家展示一群能踢足球的迷你猎豹机器人

    据外媒The Verge报道,麻省理工学院仿生学实验室的科学家在今年早些时候展示了会后空翻的迷你猎豹机器人Mini Cheetah:这是一款该大学已经开发多年的轻量级和模块化四足机器人。但仿生学实验室的科学家现在已经显然加快了研发进度,他们已推出至少9个这样的小型机器人。   每个机器人重约20磅(或9公斤),由12台电机提供动力,时速可达到每小时六英里(或每秒2.5米)。正如您在视频中看到的那样,它们都是使用类似于RC控制器的设备手动操纵的。 麻省理工学院仿生学实验室主任Sangbae Kim在今年早些时候对IEEE Spectrum发表讲话时表示,这些机器人已被用于研究各种需要坚固性和灵活性的问题。它们的模块化设计使科学家们可以在断裂时更换新零件,而且坚固的结构可以承受撞击和爆炸的影响。   “迷你猎豹机器人正接近完美的尺寸。20磅(9公斤)虽然不算太小,但又不算大到危险或脆弱。”Sangbae表示。“我们设计的机器能够吸收冲击、跳跃等。” 随着电池技术、电动机、廉价传感器和机器视觉等领域技术的成熟,这种四足机器人变得越来越普遍。此类机器人最著名的例子是波士顿动力公司的Spot,该公司于9月份开始出租这种机器人进行工业和研究工作。 目前,这些机器人主要用于勘测工作,与人工劳动力相比,使用机器人将更便宜或更安全(例如在偏远的石油钻塔上)。不过在将来,它们可能会被用于其他任务,包括包裹递送和安全巡逻等。

    时间:2019-11-11 关键词: 科学家 mit 猎豹机器人

  • 真正大神:一堆外行人 竟然拿了诺贝尔奖

    真正大神:一堆外行人 竟然拿了诺贝尔奖

    10月是一年一度的“诺奖季”,关于诺贝尔奖的讨论层出不穷,其中,往往有一些“吐槽”。为什么诺贝尔不设立天文学、工程学等奖项,给非物理、化学、医学出身的人一个机会呢? 你别说,诺贝尔生理或医学奖中,真有一些是被“外行人”捧走的。 1948年:化学家 米勒和DDT(网络图) 1948年,诺贝尔生理或医学奖破天荒地颁发给了一名化学家:保罗·米勒(Paul Hermann Müller)。 故事开始于1874年,那一年,德国化学家偶然合成了一种新的物质,随后,像大多数新生事物一样,每个人都在问:“这玩意儿有什么用啊?”问了几十年,谁也没发现它的用处—;—;直到米勒把它喷到蚊子身上。 这种物质,就是双对氯苯基三氯乙烷。你可能更熟悉它的另一个名字,DDT。 疟疾的危害的有多大呢?1947年,印度一共出现7500例患者,平均每钟两个,超过80万人因此死亡。 动物的行为,总离不开神经,而DDT可以干扰蚊虫的神经系统,让它们也变得“古怪”,先剧烈痉挛,然后逐渐麻痹,最后走向死亡。 随着DDT的运用,到了1965年,印度新增的疟疾患者不到10万,死亡的人数更是接近于零...... 1973年:动物学家 蜜蜂的舞蹈(图片来源于网络) 1973年的诺贝尔奖生理或医学奖颁发给了三个动物学家: 尼古拉斯·丁伯格(Nikolaas Tinbergen),卡尔·冯·弗里希(Karl von Frisch),康拉德·洛伦兹(Konrad Lorenz)。 他们有的研究蜜蜂的舞蹈,有的研究鸭子、大鹅,却从不同角度出发,得到了相似的结论:动物存在一些固定的行为模式,而这些行为模式,可能会在社会压力下发生改变。 《猫和老鼠》里有一集,杰瑞捡到一枚鸟蛋,小鸟出生之后第一眼看到它,便认为它是自己的母亲;小鸟行为,也越来越像老鼠。 这跟人类的健康有什么关系呢?我们身上,也有着固定的行为模式。 婴儿出生不久,就能辨认自己的母亲,等大一些,他们见到母亲时,会微微张开双臂、做拥抱状。如果这些亲密的需求得不到满足,他们成年后的行为便可能出现异常。更进一步说,高血压、抑郁症等疾病,都可能与社会压力有关。 或者这么说:不解开固定行为模式的奥秘,便没办法预防、治疗许多疾病。 1979年:物理学家+电机工程师 CT(图片来源于网络) 动物学好歹跟生理沾点边儿,1979年的诺贝尔生理或医学奖却颁发给了两个研究计算机的。 伦琴发现X射线后,很快有人想到它的医学用途。不过,X射线有一个突出的缺点—;—;想一想皮影戏,人物、道具都薄薄的,对不对?就算做成立体的、增加许多细节,咱们也看不见,都会被挡住。 X光机的问题与此相似,一束X射线照到病人胸口,医生看到的既不是前胸、也不是后背,而是从前胸到后背,所有人体组织的”合影“。前面的组织会遮挡后面的组织,让片子变得难以辨认。 1964年,阿兰·科马克(Allan Cormack)提出,一束光不行,我们可以用很多束光嘛。X射线穿透物质后会发生衰减,衰减的幅度跟物质的密度、厚度有关...... 2003年:化学家+物理学家 核磁共振图像(图源:pixabay.com) CT同样有一个非常突出的缺点:它的辐射性非常强。这似乎是个死结:不用CT,看不到患者身上的病变;运用CT,多少会有一点辐射,用多了,也有可能损害健康。 2003年的诺贝尔生理或医学奖,便颁发给了解决这个问题的人:保罗·劳特伯(Paul Lauterbur),化学家;彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield),物理学家。 正常的生理反应、正常的细胞,各种疾病的发生、演变,都离不开水分。劳特伯发现,水分子里的氢原子核,具有磁性。正常情况下,氢原子核们彼此聚集,磁性互相抵消。如果的施加一个较强的磁场,便如同往铁粉中放入一块磁铁,氢原子会在磁力的作用下乖乖排队。 随后,曼斯菲尔德进一步发现,如果在此时加入一个脉冲,不同位置的氢原子会显现出不同的变化,而这种变化,可以被测量。 经两位大神之手,便诞生另一种极其常见的设备:核磁共振机(MRI)。比之于CT,MRI有两个优点...... 如果没有DDT,过去百年间会有数以千万的人死去;如果没有动物行为学,我们很难了解社会对人的影响,也就很难有效治疗抑郁症;没有CT、MRI,要想知道患者身上哪里出了问题,恐怕只能等患者死后进行解剖…… 为什么诺贝尔生理或医学奖偶尔会颁发给一些”外行人“?因为,呵护人类健康,离不开各领域的通力合作。

    时间:2019-11-05 关键词: 科学家 诺贝尔奖

  • 国外科学家:死亡本不存在 是人类自己发明了死亡

    国外科学家:死亡本不存在 是人类自己发明了死亡

    死亡是每个人自打出生起就要面临的事情,然而在中国传统文化的影响下,我们大部分人会对这个话题避之不谈,“长生不老”在文艺作品中经常作为一种得道成仙的恩赐,或一种求而不得的超能力,而在西方,无法安息在大多时候被描绘成一种诅咒。 显然,不同的人对死亡持有不同的态度,最有趣的莫过于一个名叫罗伯特·兰扎(Robert Lanza)的美国科学家,在他看来,死亡本身并不存在,而是人类自己发明了死亡。 罗伯特·兰扎 罗伯特·兰扎一生致力于干细胞的研究,为器官再造技术做出巨大贡献。曾登上时代周刊“全球最有影响力100人”。兰扎不认为我们应该以追溯宇宙起源的路径来追溯人类的起源,他认为,人类才是宇宙的中心,是人类的存在塑造了人类周围的世界,包括死亡。 死神也是人类的造物 罗伯特·兰茨说,对我们来说,死亡之所以存在是因为我们从小就开始认同自己的身体。我们所有人都认为,当我们所有的器官停止工作时,我们就会面临死亡,但科学相信,即使身体机能停止,人类的大脑仍然在工作,只是转移到了另一个世界。

    时间:2019-09-16 关键词: 科学家 人类 死亡

  • 科学家新发明:液体驱动机器人狮子鱼 ,续航能力提升8倍

    随着科学进步,如今的机器人已经不像以前那样冰冷、笨重,赋予软组织的它们更加接近人类。为了使机器人更加逼真,科学家们创造了一种柔软的机器人狮子鱼,并向其注入了给予生命的“血液”。   液体驱动的机器鱼(图源Engadget) 一般的机器人通常携带庞大的单一用途部件来提供动力,如电池或齿轮,但新开发的狮子鱼有一个独特的循环系统,系统周围泵送的“血液”包括作为液压流体和储能的电解质溶液。这种看起来更逼真的机械“生物”,能够游泳长达36个小时,比没有合成血液的类似设计的机器人长8倍。 来自由康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的科学家组成的团队说,以前从未做过这样的事情。这是第一次将液压传动、驱动和能量存储结合在一个多用途系统中的实验。这项开发无疑将被用来增加软体机器人的功能,但研究人员表示,它可能在所有需要流体的机器上都有用武之地。例如这种“智能血液”可以增强电动汽车和飞机的动力。无论如何,我们向真正逼真的机器人又迈进了一步。

    时间:2019-06-23 关键词: 科学家 机器鱼

  • 潘建伟获2019年度伍德奖:系中国科学家基于本土研究的首次

    潘建伟获2019年度伍德奖:系中国科学家基于本土研究的首次

    3月22日,中科大官网刊文,美国光学学会在其网站公布了2019年度伍德奖(R. W. Wood Prize)获得者名单,中国科学技术大学潘建伟教授由于“在量子力学基础和光量子信息,包括量子力学非定域性检验、量子密钥分发、量子隐形传态以及光量子计算领域的先驱性实验研究贡献而获此荣誉。科大介绍,这是自伍德奖设立40余年来,中国科学家在本土的研究工作首次获得该奖。据悉,伍德奖是美国光学学会为纪念著名光学家Robert W. Wood而设立,以表彰在光学领域做出重要科学发现、重大技术成就或发明的杰出科学家,获奖者应具有开启研究新时代或显著拓展已有研究领域的重大贡献。在量子光学相关领域,以往的获奖者包括被授予2001年诺贝尔物理学奖的Carl Wieman及Eric Cornell、2018年诺贝尔物理学奖的Gérard Mourou等重要物理学家。潘建伟教授成果、荣誉颇丰,他是“墨子号”量子科学实验卫星的首席科学家,被誉为“中国的量子之父”。资料显示,潘建伟27岁入选美国《科学》杂志“年度全球十大科技进展”;29岁时参与的研究成果被《自然》评为“百年物理学21篇经典论文”;31岁,任中国科学技术大学教授;41岁,成为中国当时最年轻的院士;45岁,获国家自然科学一等奖。

    时间:2019-06-10 关键词: 科学家

  • 科学家在印度洋7千米发现怪物,快来看看是什么

    科学家在印度洋7千米发现怪物,快来看看是什么

    美国与阿尔巴尼亚的科学家之前展开一项深海探索计划,结果在印度洋7000米深处发现一种前所未见的怪异生物。他们把这只生物拍下来,发现它的形状跟水母相似,并且会发出蓝光。上述计划名为“五大洋深处探险”。成员们乘坐潜水艇到爪哇海沟探索,当他们到达水深7000公尺的地方时,一只奇怪生物映入他们眼帘。这只生物头部圆圆的,拖着一条长尾巴,外形很像水母。从远处看,很像是一名拖着降落伞的伞兵。更怪异的是,它的全身会发出美丽的蓝光,让人着迷。领导这项计划的探险家魏斯科佛(Victor Vescovo)说,这只生物的特征跟任何人类已知的物种都不相符。生物专家认为,它最有可能是属于被囊动物亚门的海鞘。不过团队仍未能确定它究竟是何物种,但承诺会努力找出真相。这次行动同时也是人类首度到达爪哇海沟的深处,为海洋探索史写下新的里程碑。

    时间:2019-04-28 关键词: 科学家

  • 3个科学家和他们墓碑上的方程式

    3个科学家和他们墓碑上的方程式

    保罗·狄拉克(Paul Dirac)是二十世纪英国最著名的理论物理学家、量子力学的奠基人之一、量子电动力学的开创者,也是最早预言反物质的科学家。他最负盛名的代表作是发表于1928年的狄拉克方程,其中m和psi表示电子的质量和波函数。狄拉克的研究风格充满了数学上的简洁和美学上的优雅,曾让理论物理学大鳄们赞叹不已。杨振宁在评价狄拉克的论文时,感叹其“秋水文章不染尘”。狄拉克生于1902年,1984年10月20日在美国佛罗里达州去世,死后被埋葬于当地的罗斯兰公墓。1995年11月,一块刻有狄拉克方程的纪念石碑首次亮相于英国名人墓地——威斯敏斯特教堂,距离艾萨克·牛顿(Isaac Newton)的安息之所不远。路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)是奥地利最伟大的理论物理学家之一,在热力学和统计力学领域做出了重大贡献。生于1844年的波尔兹曼一生致力于科学探索,却在其晚年陷入与哲学家的论战而不能自拔,最终身心疲惫,于1906年9月5日自杀身亡。他死后被埋葬在维也纳中央公墓,墓碑上刻的是玻尔兹曼熵公式,其中S描述了一个热力学系统的熵,W代表该宏观状态中所包含的微观状态数量,k则是著名的玻尔兹曼常量。对于许多奥地利人而言,玻尔兹曼在有生之年没有获得诺贝尔奖是件天大的憾事。意大利物理学家布鲁诺·庞蒂科夫(Bruno Pontecorvo)的一生充满了传奇色彩。作为中微子物理学领域教父级的人物,庞蒂科夫的深刻物理思想和敏锐洞察力影响了实验和理论研究的各个方面。他出生于1913年,1993年9月24日在俄罗斯的科学城杜布纳辞世,享年80岁。在庞蒂科夫的墓碑上刻着一个不等式,它代表了这位物理学先知的一个重要预言:m子型中微子不同于电子型中微子。这一猜想在上世纪60年代被实验证实,并由此成就了一项诺贝尔物理学奖。其实通过发明或发现重要的方程式而名留青史的科学家不胜枚举,他们借助于简单的数学表达了对自然规律的深刻认识。正如狄拉克本人在评论原子弹之父罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer)对于诗歌的兴趣时所说的那样,“科学的目标在于以更为简单明了的方式去理解困难的事物,而诗歌则旨在将单纯的事物以令人无法理解的方式表达出来。这两者是不相容的。”正因为如此,把自己得意的方程式刻在墓碑上成为很多大科学家孜孜以求的梦想。2002年1月11日,英国剑桥大学举办了一场庆祝著名物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)60岁生日的国际会议。霍金本人也在会上做了演讲,描述了黑洞如何通过量子辐射效应而使质量降低,从而导致黑洞蒸发的现象。他对自己发明的黑洞熵公式喜爱有加,并声称“我希望这一简单的公式将来出现在我的墓碑上”(I would like this simple formula to be on my tombstone)。

    时间:2019-04-06 关键词: 科学家 方程式

首页  上一页  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 下一页 尾页
发布文章

技术子站

更多

项目外包