研究库里再次接受手术
库里再次接受手术 时间:2021-04-26 阅读:()
科技信息参考2015年第3期双月刊总第49期主办单位:中国计量学院图书馆主编:夏哲雷编辑:宋加龙电话:0571-86835722电子邮箱:zixun@cjlu.
edu.
cn科技信息参考2015年第3期目录政策与战略.
1日本理化研究所新所长提出振兴计划.
1俄罗斯计划五年内研制出世界上最大功率的激光器.
2美发布公共安全网络技术路线图.
3美国投重金开展下一代超级计算机"极光"的研究.
4基础研究.
5美国麻省理工学院创造超低温纪录.
5单分子二极管问世.
6德发明太阳能电解水制氢新工艺.
7自动化与材料.
9碳纳米管造就超级蛛丝.
9超越石墨烯:二硫化钼和黑磷成材料学家新宠.
10应急机器人前景看好.
13飞机可"自愈":材料快速凝固修复翼面.
14"生物混凝土"可自动修复裂缝.
16石墨烯墨水打印出射频天线.
17德国研制能相互协同动作的机器人蚂蚁.
18德科学家发明超强记忆新材料.
18美合成可替代稀土的磁性纳米材料.
19美军研发隐身军装.
20首款全彩柔性超薄显示屏问世.
21新工艺让锂离子电池成本减半.
22新算法可使机器人"受伤不下火线"23电子与信息技术.
24科学家推出卡片诊断仪和电子皮肤.
24神经网络芯片首次仅由忆阻器创建.
25澳开发出世界首个多态存储器.
26模拟大脑进行自然计算的硬件平台问世.
27日本推出全球首款6TB固态硬盘.
28IBM演示第一个完整集成的单片硅光子芯片.
29英发明智能手杖助盲人识友摄像头可识别通缉犯.
29美国IBM公司开发新型人工智能算法.
30科学家首次造出数字编码聚合物.
31科学家用针把微型电路注入大脑.
32美开发出迄今最小分光器.
33美开发出能用于移动设备的厘米级精度定位系统.
34给计算机"大脑"全新的"思维"35生物医药.
38科技信息参考2015年第3期科学家在果蝇大脑内发现"指南针"38光基因学新工具助盲鼠"重见天日"39光基因学技术帮助失忆小鼠恢复记忆.
40科学家将能够为大脑抹去或植入记忆.
41大脑控制的仿生假肢终于成真.
42全新基因编辑技术引发研究领域巨变.
45仿生镜片10秒内可恢复视力.
48激光扫描20秒诊断疟疾.
49心理学家最新研究发现意识并没有思想强大.
50血液细胞变神经细胞有了新方法.
52科技信息参考2015年第3期1政策与战略日本理化研究所新所长提出振兴计划作者:红枫文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-28在担任日本理化研究所(RIKEN)所长一职7周后,松本纮在近日的一次新闻发布会上概述了他让被学术丑闻玷污的国家实验室系统重新恢复昔日光彩的策略.
他的新想法是:引入终身职位体系,让目前在RIKEN通过临时合同工作的最优秀年轻研究人员留在这里.
松本纮压倒一切的任务是帮助RIKEN从去年的名誉崩溃中恢复过来.
去年,一篇分外引人注目的研究论文报告了一种叫做"刺激触发的多能性获得"(STAP)技术的制造干细胞的新方法,然而经过调查,该技术被证明是伪造的.
这一事件导致该所一名高级科学家自杀,同时RIKEN下属的生物发育中心也被迫重组.
作为磁场和空间等离子体领域的专家,松本纮在京都大学度过其整个学术生涯,并在2008~2014年间担任该校校长.
自从今年4月1日起担任RIKEN所长以来,松本纮已经访问了该所下属的15个主要机构,并约见了它们的领导人和年轻科学家聆听其想法.
5月22日,他在东京附近的RIKEN总部提出了他的"科学卓越计划".
松本纮最具雄心的目标是终身职位系统.
他强调说,大多数进行定期科研项目的RIEKN年轻研究人员的普遍任期是5年.
这使得科学研究向短期成果倾斜,因为科学家希望为他们的下一次求职拿出一份漂亮的工作简历.
他表示,从一个短期任务跳到另外一个,"给青年科学家制造了许多麻烦".
松本纮说,一个相关的问题是,一些日本青年科研人员在海外寻求工作经历,因为"他们担心当自己回国后找不到一份好工作".
他计划与德国马普学会等国外研究机构开展正式交流项目,派一些日本青年研究人员到国外学习,同时让更多国外研究人员可以来日本交流,建立合作关系,使RIKEN在全球成为更重要的科学参与者.
他表示将推动RIKEN科学家和行政管理人员日常用英语交流.
他还希望通过批准研究经费从一个财年到另一个财年的延续解决其他长期存在的官僚障碍,让实松本纮图片来源:百度图片科技信息参考2015年第3期2验室更容易雇佣技术人员.
"我们的研究人员工作非常忙,但是他们的科研支撑人员却非常有限.
"他说.
这些计划需要花费时间.
比如,引入终身职位,"将会很难",他说,因为这需要新的人事规范.
其中的一个限制因素是资金:RIKEN的2015年经费预算已经确定.
松本纮说,他将在明年的预算中具体推动他的改革计划,这意味着相关计划将在2016年4月启动.
这两位资深的拨款负责人曾分别领导两院负责监督NASA和NSF的开支委员会,他们一贯支持这个两机构的预算开支.
(Mikulski也曾负责参议院的整个拨款委员会,在新国会就职后她已不再担任此职.
)去年,众议员Wolf和参议员Mikulski所坚持的观点在旷日持久的预算协商中逐渐占据优势,勉强避免了再一次的政府停摆和开支冻结延期的生效(因为2015财年始于去年10月1日).
在2013年预算的打击之下,科研人员已做好最坏的准备.
他们估计,在2015年预算中,用于支持大部分科研机构的可自由支配经费应该不会有所增长.
但让他们欣喜的是,很多科研机构却收获颇丰.
不过,美国国立卫生研究院(NIH)的预算基本与去年持平,与2014财年相比仅上涨0.
5%,为300.
84亿美元.
俄罗斯计划五年内研制出世界上最大功率的激光器文章来源:科技部发布时间:2015-5-13根据俄新社4月14日消息,俄罗斯将在五年内研制出世界上功率最大的新一代激光器УФЛ-2М.
该激光器将主要用于高能物理领域的基础研究,目前坐落于俄罗斯萨洛夫科技园,占地面积约两个足球场大小,有十层楼高,设计的发射能量为460万焦耳,而相比之下,美国和法国有类似的激光器,其能量都不超过200万焦耳.
俄罗斯试验物理研究所核研究中心主任卡斯久科夫表示,该激光器计划在2019年底到2020年初完成研制并投入使用,目前能够自主研制这种激光器的国家屈指可数,这是世界高科技大国的象征.
更重要的是,该激光器几乎完全是自主知识产权,参与研制的单位和使用的技术95%都是俄罗斯本土的.
科技信息参考2015年第3期3美发布公共安全网络技术路线图作者:房琳琳文章来源:科技日报发布时间:2015-5-28美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)近日公布了全美未来20年发展无缝宽带公共安全通信网络技术的路线图,其规划的系列技术主要集中于为警察、消防员、紧急医疗服务和其他急救等提供基于定位所需的各类服务.
路线图由NIST的公共安全通信研究(PSCR)项目组完成,该机构从2002年开始就执行标准的研究、开发、测试和评价.
NIST新通信技术实验室PSCR部门负责人德雷克·奥尔说:"路线图将指导和规划公共安全通信研究,包括如何分配从最近的先进移动业务AWS-3频段拍卖所获的3亿美元.
"PSCR的目标之一是让宽带上的公共安全数据、视频和语音通讯,能在不同机构和管辖范围得到综合应用.
为达到这一目的,PSCR正在运行一个700兆的公共安全宽带示范网络,希望通过搜集需求和开发标准来提供技术支持.
新路线图描绘了未来20年公共安全通信研究的蓝图,还确定了实现规划所需的软件、设备和网络研发投资,并指出了包括联邦、州和地方政府、学术界、行业和公共安全社区在内的利益攸关者的机会所在.
路线图指出,一系列数字技术的变化趋势将潜在影响公共安全通信.
可穿戴技术的进步将在未来5到10年得以实现,物联网与公共安全的充分融合也将于未来10年到20年间普遍应用,现在以语音通讯为基础的公共安全通信在某些领域也将被数据通讯所替代.
"基于位置的服务"的应用程序包含了用户的GPS信号等物理位置信息,这类服务被选为路线图的第一个重点领域,因为升级这类技术比较可行,在投资上也将获得较高回报.
路线图明确了基于位置的服务标准需求缺口.
美国政府还没有室内定位标准,要达成共识并在这类标准上获得支持仍需努力.
虽然语音、视频和数据已经在商用手持设备中得到充分应用,但公共安全社区还没能充分利用潜在的综合服务,包括语音互联网协议、数字视频广播和物联网等.
路线图一并提出了达到公共安全性能指标(包括精度、速度、强度和可行性、集成设备测试等)所要满足的需求.
在其他技术研发需求中,路线图还呼吁寻找减少电池消耗的技术路径.
另外,由于公共安全通信必须覆盖所有地理区域并接入网络,路线图提出在所有便携系统中必须能够快速设定位置信息,以备紧急之需.
科技信息参考2015年第3期4总编辑圈点标准的制订是博弈的过程,是一种制定市场游戏规则的手段,特别是在对开放数据跨区域、跨机构共享并进一步挖掘深度合作的时候,更显现出强大的支撑能力.
目前,"智慧城市"与"服务型政府"的概念被炒得火热,但一定会回到互联网公共安全标准的制定上来,这绝非一个或几个企业所能完成.
通过制定路线图提出一系列满足标准所要达到的技术,进而对产业界进行清晰的路径引导,可谓务实之举.
从这点上看,美国又走在了前面.
美国投重金开展下一代超级计算机"极光"的研究文章来源:科技部发布时间:2015-5-142015年4月8日美国能源部副秘书长李恩·奥尔宣布美国能源部向"阿岗领导者计算机设备项目"投资2亿美元研发下一代超级计算机--极光.
计划2018年完成,并向科研工作者开放,以吸引美国顶级研发人员到阿岗开展研发.
该投资是美国能源部向橡树岭、阿岗和劳伦斯利弗莫尔国家实验室合作计划的投的第三笔,也是最后一笔资金.
之前美能源部分别向橡树岭、劳伦斯利弗莫尔国家实验室投资了5.
25亿和3.
25亿美元,开展E级计算机研究.
同日,奥尔还宣布投资1千万美元启动高性能计算机项目--DesignForward,该项目由能源部科学办公室和国家核安全委员会共同负责.
"极光"计算机将采用英特尔高性能计算机可伸缩系统框架.
该项目继续采用美国橡树岭、阿岗和劳伦斯利弗莫尔三大国家实验室紧密合作模式,同时吸收英特尔、科瑞、AMD、IBM等计算机公司参与,将大大加快科技成果的转化.
该项目的实施还将促进低碳能源技术,特别是材料科学、生物科学和可再生能源技术的发展;同时有利于保持美国在高性能计算机上世界领头羊地位.
科技信息参考2015年第3期5基础研究美国麻省理工学院创造超低温纪录作者:刘园园文章来源:科技日报发布时间:2015-6-18绝对零度是热力学理论中温度的下限值,它相当于零下273.
15摄氏度或零下459.
67华氏度.
在这种温度下,物质没有任何热能.
近日,美国麻省理工学院科学家首次将分子冷却到逼近绝对零度——绝对零度的5千亿分之一摄氏度以上.
据《基督教科学箴言报》报道,科学家曾经让原子达到超低温度,而这次科学家通过实验让分子(两个或两个以上的原子连接在一起)达到温度超低的状态.
在正常的温度下,分子以超高速在我们身边疾驰而过,有时甚至会发生"撞车".
不过当它们被冷却到超低温时,奇怪的事情就会发生.
物理学家们推测,这些分子将不再是飞驰和相撞的个体,而会成为一个统一体——这是从未被研究过的分子的奇特状态.
为了探索这一现象,麻省理工学院物理学家马丁·茨维莱茵带领团队利用蒸发作用和激光来冷却原子云中的单个原子.
由于钠原子和钾原子都带有正电荷,一般情况下不会形成化合物,该团队使用磁场将钠原子和钾原子吸引到一起形成钠钾分子,然后他们使用另一组激光来冷却它.
一种激光的频率与分子的初始振动状态一致,另一种激光与它们最低的振动频率相匹配.
钠钾分子吸收了第二种激光中较低的能量,并向高频激光释放能量.
这一过程最终将钠钾分子的温度冷却到了500纳开尔文,这一温度只有宇宙空间温度的一百万分之一,低于宇宙大爆炸后"余辉"的温度.
他们发现,在超低温状态下钠钾分子非常"迟钝",难与附近其他分子发生作用.
另外,这些分子表现出很强的偶极矩——分子内部的电荷分布状态决定它对其他分子是强烈排斥的.
在这种状态下,钠钾分子不是很稳定,只持续了2.
5秒就分裂了,不过在这样极端的温度条件下,这个时间已经很长了.
科学家表示,下一步计划将分子冷却到更低的温度,来观察理论所预测的量子力学效应.
这种效应曾在单个原子如氦原子上展示过——超低温的氦原子成为没有任何黏度的超流体.
但是科学家还未对旋转和振动状态更为复杂的分子的量子力学效应进行研究.
理论上,分子在超低温状态下也可能出现同样怪异的现象.
科技信息参考2015年第3期6单分子二极管问世作者:陈丹文章来源:科技日报发布时间:2015-5-26美国哥伦比亚大学应用物理学副教授拉莎·文卡塔拉曼指导的研究团队开发了一种新技术,成功创建出首个单分子二极管,其性能比之前所有设计的要高50倍,有望在纳米器件领域获得实际应用.
论文发表在5月25日的《自然·纳米技术》杂志上.
单分子器件是电子设备微型化的极致.
亚利耶·艾佛莱姆和马克·瑞特在1974年提出,单个分子可以作为整流器,一个单向的电流导体.
此后,科学家相继演示了单分子连接到金属电极上(单分子结)可用作多种元件,包括电阻器、开关、晶体管,以及二极管.
由二极管充当电阀,其结构需要不对称,以使两个方向的电流处于不同环境.
据物理学家组织网报道,为了开发单分子二极管,研究人员简单地设计了具有非对称结构的分子.
"虽然这种不对称分子的确显示出一些类二极管特性,但它们并不有效.
"论文第一作者、博士生布莱恩·卡珀兹解释说,"设计良好的二极管应只允许电流沿一个方向流动——接通方向,并且电流强度要大.
非对称分子设计往往会出现接通(开)和断开(关)两个方向上都有微弱电流流过的现象,并且开电流和关电流的比率(整流比)通常都很低.
而理想情况是,整流比应该非常高.
"为了克服非对称分子设计的相关问题,文卡塔拉曼的团队将重点放在为分子结构创造一个不对称的环境上.
他们的方法相当简单——用离子溶液包围活性分子,并用不同大小的金属电极接触分子.
结果,他们获得的单分子二极管的整流比达到了250,比以前的设计高出50倍.
文卡塔拉曼指出,二极管中的开电流可超过0.
1微安,对于单分子而言,这个电流已经很大了.
此外,新技术很容易实施,可以应用于所有类型的纳米器件,包括那些用石墨烯电极制造的器件.
科技信息参考2015年第3期7"能够采用化学和物理学概念设计一个分子电路,并让它具备一定的功能性,这是很令人惊异的.
"文卡塔拉曼说,"由于尺度如此之小,量子力学效应绝对是这一器件的一个重要方面.
因此,能够创建一个看不见却表现得与预期一致的东西,这是一个真正的成功.
"研究团队目前正在努力理解这项成果背后的物理基础,并试图使用新的分子系统,进一步提高整流比.
德发明太阳能电解水制氢新工艺作者:顾钢文章来源:科技日报发布时间:2015-5-25德国柏林的赫尔姆茨太阳能燃料研究所研究人员应用特殊纳米材料,日前发明了高效利用太阳能制氢新工艺.
这种纳米材料可以使太阳能转化为电能的效率达到80%.
新工艺采用的是水电解原理.
在中学课堂上我们就知道,将两根电极插入水中,在电磁场作用下,水可以分解成氢气和氧气.
氢是一种可以存储的能源,氢燃料电池可以应用在汽车等众多领域.
通常电解水需要耗费大量电能,在产生氢能的同时又在消耗能源.
这种能源转化并不经济,于是赫尔姆茨太阳能燃料研究所研究人员想到了利用太阳能,但是太阳能的能源转换效率通常比较低,不能满足电解水需要,为此他们研究出一种纳米材料电极.
这种电极可以大大提高太阳能转换为电能的效率,从而提高电解水的制氢能力.
研发利用太阳能电解水的电极材料并不是件容易的事,因为电解水制氢过程最好是在酸性环境下进行,但这样的环境容易使太阳能电池生锈,而且采用传统电极需要昂贵的稀有金属铂或铂铱化合物.
为此,研究人员想出一个解决办法,他们用黄铜制成用二氧化钛包覆的透明、轻质的薄膜材料.
二氧化钛薄膜是多晶体,并含有铂纳米颗粒.
这种新的金属复合材料可以在阳光照射下产生0.
5伏特的光压,以及每平方厘米38毫安的光电能,并能作为制氢的催化剂,也可防止电极生锈.
该项目负责人尼德利克称,采用这项新技术可以使阳光中可见光的80%转化成光电能并用于制氢.
目前该项目还有许多试验要做,要达到实际应用效果,复合电极之间的电磁场至少要达到1.
8伏特.
尼德利克表示,"我们的实验证明,未来完科技信息参考2015年第3期8全可以利用太阳能来生产氢燃料.
我们已与一家公司合作使光制氢项目工业化".
科技信息参考2015年第3期9自动化与材料碳纳米管造就超级蛛丝作者:徐徐文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-7本报讯蜘蛛侠一定会很嫉妒.
蜘蛛能织出加入了碳纳米管甚至是石墨烯的网,从而使具有打破纪录特性的新材料拥有更加光明的应用前景.
石墨烯是强韧的人造材料之一,而蜘蛛丝是最强韧的天然材料之一.
为此,来自意大利特伦托大学的NicolaPugno想知道如果将两者结合起来会发生什么情况.
Pugno和他的同事抓到5只来自幽灵蛛科的蜘蛛,并在它们身上喷洒用水和200~300纳米宽的石墨烯颗粒混合而成的液体.
他们还将碳纳米管和水喷到另外10只蜘蛛身上,以对比两种材料的效果.
一些蜘蛛吐出了低于标准水平的丝,但其他蜘蛛织的网的性能得到较大提升.
最好的纤维来自被喷了纳米管的蜘蛛:其硬度和强韧度约是巨型河边金蛛所织网的3.
5倍.
比金蛛织出的网更加强韧的唯一天然材料是由一种被称为帽贝的软体动物的牙齿制成的材料.
Pugno和同事在今年早些时候发现了这一点.
帽贝牙齿的伸展性比蜘蛛丝强,但硬度不够.
这意味着它们更容易破裂.
该团队尚不确定石墨烯和碳纳米管是如何在蛛丝中终结的.
一种可能性是碳包裹在丝的外面,但Pugno认为,这不足以解释蛛丝硬度的增加.
相反,他认为,蜘蛛吸收周围环境中的材料,并在吐丝时将它们融入蛛丝中.
不过,这样做是有代价的——4只蜘蛛在被喷上液体后很快就死掉了.
http://www.
nature.
com/srep/2015/150105/srep07611/full/srep07611.
html科学家用碳纳米管打造超级蛛丝科技信息参考2015年第3期10超越石墨烯:二硫化钼和黑磷成材料学家新宠作者:红枫文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-21通常情况下,胶带不会被看作是一种具有科学突破性的进展.
但是当英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖罗夫(KonstantinNovoselov)(两人在2010年获得诺贝尔物理学奖)2004年与同事在《科学》杂志发表了他们的研究成果——即用透明胶带从一块石墨烯上剥落碳原子的单原子薄片,这一研究缓缓拉开了材料学革命的序幕.
自上述曼彻斯特研究团队发表其研究成果的11年来,相关领域的研究成果呈指数增长,去年,全球研究人员发表的关于石墨烯的研究成果超过1.
5万项.
这种现象很合乎情理:石墨烯是迄今为止制作的最轻材料,它的强度是钢的100倍,比铜的导电性、柔韧性更好,而且很大程度上是透明的.
研究人员设想了未来以石墨烯为基础建造的每样产品,如从下一代计算机芯片和柔性显示器到蓄电池和燃料电池.
然而,石墨烯可能不会通过其自身作为一种理想材料来实现未来的巨大影响,而是通过它衍生的产物.
尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点,但它也有缺点,尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石.
现在,化学家和材料学家正在努力越过石墨烯,寻找其他的材料.
他们正在合成其他两种兼具柔韧性和透明度,而且拥有石墨烯无法企及的电子特性的二维片状材料,他们已经把其中一些转变为具备轻量性和柔韧性的快速电子和光学设备,他们希望,这些材料可以作为未来产业的支柱.
石墨烯,打开二维材料新视野从某种意义上说,二维材料并不是全新的技术.
研究人员自上世纪60年代就利用分子数外延(MBE)机器开发出原子形态的薄片材料.
但是MBE机器通常被用于单层石墨烯(上)激发了科学家探索半导体单晶材料——如二维黑磷单晶(中)和二硫化钼(下)——的热情.
图片来源:C.
BICKEL科技信息参考2015年第3期11储存如硅和砷化镓等材料——这些晶体材料的原子结构通常倾向于形成三维结构.
从这个层面看,由MBE机器制作的原子层就像一片奶酪,是三维材料的二维版本.
石墨烯有所不同,它更像一本书中的纸页,中国台湾新竹"国立清华大学"材料学教授Yi-HsienLee说.
让科学家大吃一惊的是,当他们近距离研究石墨烯时,却发现块状石墨烯中并不存在导电性和光学特征.
"最大的教训是石墨烯并没有那么不同.
"中国上海复旦大学凝聚态物理学家张远波说,尽管如此,研究人员表示,"石墨烯把二维材料带到了聚光灯下.
"在谈及高科技设备时,石墨烯的光环黯淡了一些.
电子时代的大多数被认为有价值的材料都是半导体,而石墨烯更像一个金属导体.
"石墨烯确实是一种非常宝贵的材料.
"美国密歇根州立大学凝聚态物理学家DavidTomanek说,"但它却和电子行业不搭边.
"然而,石墨烯打开了科学家的视野,使他们把目光聚焦于平面电子的新世界.
他们看到了与石墨烯类似,但却拥有新光电特征的材料,他们设计了单层硅(硅烯)、单层锗(锗烯)、单层锡(锡烯);他们创造了用氮化硼制作的绝缘体,该材料有着像石墨烯一样的鸡笼式晶格结构;他们制作了可用于控制特定化学反应的高效催化剂单层金属氧化物;他们甚至还在二维薄片中圈入水分子,尽管这样做有何用途目前仍不清楚.
但就目前来看,大多数围绕平面材料的研究工作聚焦于两种材料:一种是叫作二硫化钼(MoS2)的化合物;另一种是名为二维黑磷单晶(或称黑磷)的单层磷原子.
两种材料都有着吸引人的电子特性,而它们的研究者之间的竞争也极为激烈.
二硫化钼,光学设备优选材料在两种材料中,二硫化钼研究率先起步.
二硫化钼于2008年合成,是叫作过渡金属二硫化物材料(TMDs)大家族的成员之一.
这个显得有点"花哨"的名字代表了它们的结构:一个过渡金属原子(即钼原子)和一对包括硫元素、硒元素在内的来自元素周期表第16列的原子(该元素家族以氧族元素著称).
让电子制造者惊喜的是,所有TMDs均是半导体.
它们和石墨烯的薄度近乎相同(在二硫化钼中,两层硫原子把一层钼原子像"三明治"那样夹在中间),但是它们却有其他优点.
就二硫化钼而言,优点之一是电子在平面薄片中的运行速度,即电子迁移率.
二硫化钼的电子迁移速率大约是100cm2-vs(即每平方厘米每伏秒通过100个电子),这远低于晶体硅的电子迁移速率1400cm2-vs,但是比非晶硅和其他超薄半导体的迁移速度更好,科学家正在研究这些材料,使其用于未来电子产品,如柔性显示屏和其他可以灵活伸展的电子产品.
研究表明,二硫化钼还极易制作,即便是制作大片的二维材料.
这让工程师能以非常快的速度检测它们在电子产品中的性能.
例如,2011年,由瑞士联邦理工学科技信息参考2015年第3期12院的AndrasKis带领的研究团队在《自然—纳米技术》发表文章称,他们用仅有0.
65纳米厚的二硫化钼单层薄片制作出首批晶体管.
结果证明,那些产品以及随后的产品比技术更先进的以硅为基础的同类产品具有其他独特属性.
除此之外,二硫化钼还有其他令人向往的特性,即直接带隙,这一特性使该材料把电子转变成光子,反之亦然.
这个特性也让二硫化钼成为光学设备中采用的优质候选对象,这些设备诸如光发射器、激光、光电探测器,甚至还包括太阳能电池.
一些科学家表示,这种材料还具备储量丰富、价格低廉、无毒性等特点,因此Yi-HsienLee认为:"它的前途一片光明.
"然而,Tomanek则认为,二硫化钼的电子迁移速率仍然不够高,很难在拥挤的电子市场中具有竞争优势.
其原因是这种材料的结构特征,电子在其内部移动时,碰到较大的金属原子后会在其结构内发生弹离,从而降低迁移速度.
但也有科学家表示,这种"绊脚石"将是短暂性的.
研究人员正在试图绕过这些障碍——通过变得略厚一些的多层二硫化钼薄片,从而给压缩电子提供选择路径使其绕过路障.
"届时,二硫化钼的迁移性问题将被解决.
"Yi-HsienLee说.
黑磷,电子设备的材料新宠二硫化钼的竞争对手——二维黑磷单晶(又称黑磷)似乎让科学家更为兴奋.
二维黑磷单晶是纯磷可以形成的三种不同的晶体结构(或同素异形体)之一.
其他两种材料分别是用于制造烟花的白磷和用于制造火柴头的红磷.
二维黑磷单晶由位于两个位面的波浪形磷原子组成,去年刚刚合成.
但是其属性已经使它成为材料学界的宠儿,其电子转移速率为600cm2-vs,一些研究人员希望进一步提高这一速率;同时,其频间带隙(让电流通过该物质所需要的电伏)是可调谐的,即电子工程师可以通过简单的改变二维黑磷单晶的叠层调整带隙,这一特性有利于根据具体要求设计出期望的带隙.
"所有这些属性都让二维黑磷单晶成为一种超级材料.
"Tomanek说.
研究人员正在以极快的速度推进二维黑磷单晶的产品化.
去年3月2日,张远波和复旦大学的其他同事在线发表于《自然—纳米技术》的报告称,他们制作出了基于二维黑磷单晶的晶体三极管——这一产品在计算机逻辑电路中发挥着"心脏"作用.
两周以后,Tomanek和同事也在美国化学学会《纳米》期刊上发表了他们利用二维黑磷单晶制作出的晶体管的报告.
然而,不幸的是,二维黑磷单晶在空气中不稳定.
"在24小时后,我们可以看到材料表面的气泡,然后整个设备在数日内就会失效.
"得州大学奥斯汀分校二维黑磷单晶专家Joon-SeokKim说.
专家表示,其中的罪魁祸首是水蒸气,它会和磷发生反应,把磷转化为磷酸并导致材料腐蚀.
尽管如此,Kim的研究团队和其他科研人员依然在设法解决这一问题.
例如,Kim在今年3月份美国物理学会的一次科技信息参考2015年第3期13报告中表示,他和同事已经可以让基于二维黑磷单晶的晶体管持续工作3个月——通过把它们封装在氧化铝和聚四氟乙烯的隔层中.
然而,Yi-HsienLee却认为这种方法并不能保证该材料的长期稳定性.
"你可以在产品上加一层保护层,但这仅仅是减缓了老化速率.
"他争论说,二维黑磷单晶之所以获得一些研究人员的青睐,是因为这种材料易于上手:像石墨烯那样,可以轻而易举地用透明胶带剥落黑磷的薄片.
"这是同一种方法.
"Yi-HsienLee说,"但这并不意味着,二维黑磷单晶前景大好.
"最终,两种材料或许都有很大的发展空间.
"我们才刚刚入门.
"佛罗里达州立大学物理学家LuisBalicas说.
他表示,随着时间的发展,工程师将利用二硫化钼与光的强相互作用制作太阳能电池、光发射器和其他光学设备;同时增强二维黑磷单晶的高电子迁移率,并用其制作电子设备.
应急机器人前景看好作者:鲁捷文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-21应急响应机器人的实际应用一直存在许多限制,如其移动性和灵巧性有限,仅相当于一岁孩童的水平,同时自主性也仅局限于一次完成一个任务.
这些问题没有比4年前日本福岛核事故中的经历更令人刻骨铭心了,当时一个机器人小队被派去协助工作人员解决福岛第一核电站的问题,然而这些机器人大多数时间都在边线上徘徊,留下人类去完成最危险的任务.
接下来的几年,全球机器人研究迅速发展,近日美国国防高级研究计划局(DARPA)将主办最后一轮的机器人比赛,旨在构建在灾难来袭时可以发挥作有人在家吗机器人"航空"(左)和"黑猩猩"在美国国防高级研究计划局机器人挑战赛上一决高下.
图片来源:DARPA科技信息参考2015年第3期14用的自主化机器人.
共有25个国际团队将在今年6月5日和6日参加竞赛,赢取总额达350万美元的三类奖金.
进入最终一轮竞赛的机器人将要在最短的时间内在DARPA越野障碍训练场上完成8个不同任务.
训练场的环境设计模拟了灾后人难以涉足的极度危险区域.
作为一项附加挑战,DARPA在比赛过程中还会有意降低机器人和操控人员之间的联系,从而构建一名应急响应机器人在福岛事故中曾经历过的一幕.
当机器人在2011年3月抵达福岛后,它们面临的是被核辐射污染的设施以及泛滥的腐蚀性海水.
彼时,一场9.
0级的海底地震导致海啸,并使大规模海水进入核电站,让需要用来冷却反应堆的应急发电机失灵,接下来3周又接连发生了反应堆熔化、气体爆炸和辐射泄漏等事件,使事故不断升级.
应急人员很快发现,机器人缺少辐射屏蔽,加上其他一些因素,导致人机交流不畅,机器人多次需要在无人指挥的情况下运作.
来自iRobot公司和Honeywell公司(两者都受到DARPA的经费支持)的机器人最终帮助做了一些损伤评估和清理工作,目前仍有一些机器人在福岛继续工作,但是当福岛第一核电站在突发应急中处于最危险的状态时,它们发挥的作用却非常有限.
据了解,此前一轮的DARPA机器人挑战赛曾要求机器人执行接合应急电路、从俯卧姿起身、行走10米不倒、穿越障碍以及让一个环形阀旋转360度等.
决赛的挑战任务有些类似,但是却并不相同,各个团队要展示机器人的灵活性,并且不能提前准备他们的机器人将要执行的动作任务.
飞机可"自愈":材料快速凝固修复翼面作者:左昌文章来源:参考消息发布时间:2015-6-25英国《每日邮报》网站6月9日发表题为《飞机可能很快将拥有"自愈"机翼:突破性材料可像血液一样凝固,帮助翼面进行自我修复》的报道称,机翼上的细小裂缝可能导致飞机停飞,从而造成数科技信息参考2015年第3期15百万英镑的损失.
但英国化学家有了解决方法——一种自我修复的化合物,它能使机翼像人体皮肤一样进行自我修复.
报道称,这种化合物还可被用于制造自我修复式手机屏幕和自动修复缺口的指甲油.
据说,在英国布里斯托尔大学进行的这项研究是"从一个信封的背面开始的",以寻找防止机翼等处出现细小裂缝的方法.
报道称,他们的解决方法涉及将空心的微球体加入碳纤维复合材料中.
这些材料受到撞击时会破裂,释放出一种液体修复剂,这种修复剂会渗入破损的裂缝中.
报道称,修复剂接着会遇到催化剂,催化剂会引发快速的化学反应使修复剂硬化.
试验显示,修复后的材料与破损前一样坚固.
完全硬化需要数小时至一天,温度越高速度越快.
首席研究员、研究催化作用的教授邓肯·沃斯解释说:"我们从人体获得了灵感.
""我们没有进化到可以抵御任何伤害的程度,如果我们可以像这样,我们的皮肤将和犀牛的一样厚.
但如果我们受伤了,伤口会流血,然后结疤,最后愈合.
""我们只是使合成材料拥有了同样的功能:制作某种可以自愈的材料.
"研究团队花了3年的时间发展这一技术,如今正计划"在不久的将来"将其推向市场,欧莱雅已表示对此有兴趣.
沃斯教授还说:"我们无疑将进入这样一个阶段,即今后5到10年里,将出现破损后可以自我修复的手机屏幕等东西.
"这一研究成果是在英国皇家学会的"催化改进协会"大会上首次展示的.
报道称,自愈技术问世于2001年,当时美国伊利诺伊大学的研究人员创造了一种可以自我修复的塑料,人们目前正在研究自愈式混凝土.
伊利诺伊大学的研究团队2014年创造了一种聚合物.
根据他们的展示,这种聚合物可以修复直径长达3厘米的孔洞.
报道称,除了帮助挽救生命外,自愈技术还可以大大降低航空公司安检工作的成本.
此外,荷兰代尔夫特理工大学的研究人员将通常在活火山附近出现的一种细菌与乳酸钙一起混入混凝土.
当混凝土出现裂缝时,将水倒入裂缝,水便会"唤醒"这种细菌.
一旦活跃起来,这种细菌便会"吞食"乳酸钙并分泌使裂缝闭合的石灰石.
科技信息参考2015年第3期16"生物混凝土"可自动修复裂缝作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-5-18还记得《终结者》电影里那个受伤后能自动愈合的机器人吗它的神奇能力要归功于液态金属合金.
最近,荷兰代尔夫特理工大学微生物家造出了类似的酷材料:自动愈合的"生物混凝土",能在一种产石灰石细菌的帮助下有效修复自身裂缝.
混凝土是世界上最普遍的建筑材料,无论多么细心地混合加固,所有的混凝土最终都会产生裂缝,有时裂缝还会导致建筑物倒塌.
因此人们一直在想方设法让混凝土更加耐用.
"混凝土裂缝会产生渗漏.
如果墙壁地板上有裂缝,地下室、车库就可能进水,水渗入混凝土内的钢筋会使钢筋锈蚀,建筑物就有垮塌的风险.
"代尔夫特理工大学微生物教授汉克·约克斯说,"我们发明了一种生物混凝土——利用微生物自动愈合的混凝土.
"据雅虎网站17日报道,约克斯自2006年起就开始研究这种"生物混凝土".
当时一名混凝土技术专家提出,可否用细菌让混凝土自行修复.
解决这一问题面临许多挑战.
混凝土就像岩石一样,非常干燥而且碱性极强,"修复细菌"在被水激活之前,必须长年处于休眠状态.
约克斯最终选择了孢芽杆菌,因为它们喜欢碱性环境,产生的孢子在没有食物和氧气的情况下能存活几十年.
约克斯说:"之后的难题是,细菌不仅要能在混凝土中被激活,还要能产生修复材料——石灰石.
"细菌必须有食物.
糖是一种选择,但糖会让混凝土变软变脆弱.
最后他选择了乳酸钙.
约克斯把细菌和乳酸钙装进生物降解塑料做成的胶囊,然后把胶囊加入到湿的混凝土中混合.
生物混凝土看起来和普通混凝土一样,只是添加了额外成分"愈合剂".
混凝土出现裂缝后,水进入裂缝打开胶囊,细菌则开始发芽、增殖并食用乳酸钙,通过代谢把钙和碳酸离子结合,形成方解石或石灰石,逐渐弥合裂缝.
约克斯希望,这种混凝土能开启一个生物建筑的新时代.
"这是自然与建筑材料的结合,大自然无偿供给我们很多有用东西——比如这种产石灰石的细菌.
如果我们把它填充到建筑材料中,确实很有益处.
这是以一种新理念把自然与建筑环境结合在一起的好例子.
"科技信息参考2015年第3期17石墨烯墨水打印出射频天线作者:房琳琳文章来源:科技日报发布时间:2015-5-20科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步.
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作,用压缩石墨烯墨水打印出射频天线.
这种天线灵活、环保,可廉价大批量生产,能够应用在无线射频识别(RFID)标签和无线传感器上,该成果发表在最近一期《应用物理快报》上.
自从2004年石墨烯第一次被分离出来,其神奇的性能一直被广泛深入地研究.
第一个商业石墨烯产品是导电油墨,可以用于印刷电路和其他电子元器件.
石墨烯油墨成本低且很柔软,比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多.
为了让石墨烯片层更好地溶于墨水,有时候会在其中添加黏结剂帮助墨水凝固.
这种石墨烯墨水必须经过高温退火才能达到使用目的,然而退火过程会破坏打印石墨烯的材料——纸张或塑料表面.
据物理学家组织网5月20日报道,研究人员发现了一个不需黏合剂就可增加石墨烯墨水导电性的方法.
他们首先进行打印,然后干燥墨水,接下来用滚筒压制,就像用压路机反复碾压新铺的路面那样.
实验结果显示,压缩墨水的导电率提高了50倍,石墨烯层压板也比以往掺了黏合剂的石墨烯墨水导电快两倍.
研究人员称:"高导电性让无线射频辐射更有效率,这是试验中最令人兴奋的方面.
"在纸和塑料等廉价灵活的材料上印刷电子技术,意味着RFID标签等无线技术更加无处不在,从一头牛到一个汽车零件,随处都可应用.
目前,大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成,材料昂贵、制作过程复杂,而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本.
该研究团队已经开始计划开发石墨烯RFID标签,以及传感器和可穿戴电子产品了.
总编辑圈点石墨烯时代能否颠覆硅时代除了取决于石墨烯自身具有的多种优异性能,更为关键的是将这些性能发挥出来的制造工艺,可以让石墨烯在更大面积上保持导电性和机械性等.
石墨烯墨水并不新鲜,因其成本低、印刷面积大且可适用于柔性基底,一直备受追捧,不断有改良方法出现.
本研究将石墨烯打印技术又向前推进了一步.
当前正处于向可穿戴设备和下一代信息技术过渡的时期,希望强烈的市场需求能促使该技术迅速走向成熟.
科技信息参考2015年第3期18德国研制能相互协同动作的机器人蚂蚁文章来源:科技部发布时间:2015-5-14在自然界,数百只蚂蚁能高度协同行动搬运一件食物,其组织和相互间协同程度令人惊叹,科学家们长期以来试图用人工智能手段模仿这一过程.
德国乌尔姆大学的科研人员应用仿生学原理,研发出一种机器人蚂蚁-"BionicANTs",这种模仿蚂蚁外型的机器人长度约14厘米,部件采用激光烧结成型技术制造,体表植入微电子芯片,"蚂蚁腿"和"爪子"通过压电元件制成的执行机构进行精确快速的控制,蚂蚁的"眼睛"是3D成像装置和光学感应元件,体外安装的射频模块实现相互间的信息沟通.
这种机器人蚂蚁可以模仿自然界蚂蚁的行为.
据科研人员介绍,这一系统的关键是根据分散式多任务控制构架系统设计的实现了"机器人蚂蚁"之间实时连续的信息交换,而且所有参加任务的机器人蚂蚁均为独立行动,参加任务的蚂蚁数量可任意变化.
这一成果已在今年汉诺威工业博览会上展示.
科研人员说,仿生机器人蚂蚁的意义绝不只是一个玩具,因为它实现了分散自动化系统的协同行动,这是工业4.
0领域的重大课题,在其它领域也有重大应用前景.
德科学家发明超强记忆新材料作者:顾钢文章来源:科技日报发布时间:2015-5-31德国基尔大学研究人员新发明了一种镍钛铜记忆合金,其变形次数可以达到千万次不会断裂,而通常合金材料变形几千次就会断裂.
这一新材料在微电子和光学器件、传感器、医疗器件等众多领域将有广泛的应用前景.
科学家早在上世纪60年代就发明了镍钛记忆合金,这种合金在受热和冷却时会变形,并很快会恢复到最初机械加工时确定的形状.
我们熟悉的大多数合金在两种晶格状态下转变几千次,就会出现裂纹甚至断裂,德国基尔大学专家匡特在《科科技信息参考2015年第3期19学》杂志上发表的论文中解释说,这是因为在金属高温相(奥氏体)会出现越来越多的低温相(马氏体)晶体结构,两相之间的转换不完全会导致合金断裂.
匡特领导的研究小组发明的记忆合金单元是由54个钛原子、34个镍原子以及12个铜原子组成,研究人员在22摄氏度至87摄氏度下,通过高倍电子显微镜和X光射线检测发现,这种成分组成的记忆合金可以经受千万次的变形而不会出现裂纹.
研究人员在显微镜下还能看到马氏体完全转化为奥氏体时,两个钛原子和铜原子在晶格中沉积,钛原子和铜原子的沉积,构成了晶体在两个相中的基本结构,他们称这种现象为外延生长.
美国明尼苏达大学专家詹姆斯两年前发明的一种锌金铜记忆合金也有类似的特性,这种合金可以经受16000次冷热变形不会产生裂纹.
当年詹姆斯研究小组的这项发明被刊登在《自然》杂志上.
《科学》杂志评价认为,德国基尔大学的这项发明大大拓宽了记忆合金的应用领域,电磁耦合器、温度传感器、微电子和光学器件、信息存储介质,以及医疗领域中的人工心脏瓣膜等都有广泛应用潜力.
另外,还可以利用这种记忆合金将外界和环境中的热能转化为电能,或开发新的冷却单元.
美合成可替代稀土的磁性纳米材料作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-6-2美国弗吉尼亚联邦大学的一个研究小组宣称,他们合成出一种新型磁性材料,在磁性方面可媲美稀土制传统永磁材料,有望降低工业生产中对稀土资源的依赖.
负责此项研究的弗吉尼亚联邦大学物理和人文学院教授希夫·卡纳说,该发现开辟了一条人工新材料赶超传统永磁材料的全新路径.
相关论文发表在最新一期《应用物理学快报》上.
这种新材料由铁纳米颗粒以及具有磁性的钴和碳纳米颗粒构成,后两者的尺寸大约为5纳米左右.
实验显示,这种材料在磁性方面完全能够媲美那些由稀土制成的、传统的永磁材料.
此外,这种材料还能在516.
85摄氏度的高温下存储信息,具有良好的耐热性和稳定性,并具备长程有序的特点,在数据存储应用领域也有潜在的应用价值.
科技信息参考2015年第3期20稀土具有"工业维生素"的美誉,如今是极其重要的战略资源,在石油、化工、冶金、纺织等领域具有广泛的应用价值.
特别是那些用稀土制成的永磁材料,对通讯、电子以及汽车制造等行业而言更是必不可少.
此外,随着绿色科技市场的出现和快速发展,纯电动以及混合电动汽车、直驱风力发电机动力系统和储能系统的市场越来越大,永磁材料及稀土资源的需求量也随之增加,资源短缺问题日益凸显.
论文共同作者、弗吉尼亚联邦大学博士后艾哈迈德·埃尔—詹蒂说,对解决稀土资源短缺而言这是一项重要的发现.
该校纳米科学与纳米科技项目负责人埃弗雷特·卡彭特教授表示,这种新材料已经显示出了很多出色的特性,有些方面甚至超过了传统永磁材料.
美军研发隐身军装作者:鲁捷文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-12本报讯美国陆军希望为士兵制作隐身衣.
不止如此,它还宣布,希望在18个月内验证最佳候选人的想法.
觉得这有些不现实或许,它并不像你想的那样遥远.
2006年,伦敦大学帝国学院理论物理学家JohnPendry证明,可以使光线沿着一个物体弯曲,并通过使用超材料(在微观层次构建的可以让电磁波通过的结构)使其隐藏.
自那时起,出现了很多自诩为"隐身衣"的装备,但这些装备主要用于实验室工作,并且需要配合特定的波长或特定的角度才能呈现隐身效果.
现在,美国军队请一些公司生产像变色龙一样可以根据环境背景发生变化的可穿戴"隐身设备".
此前一些方案曾利用诸如LEDs灯的办法,但却受到电力和计算要求的阻碍.
同时,尽管该方法可以使光线弯曲,但却不能让物体完全消失.
"让带有颜色的宏观物体完全消失,基本上不可能.
"来自德国卡尔斯鲁厄理工学院的MartinWegener说.
他的研究团队曾利用光子晶体制作出可在一定波长下隐身的服装,但根据相对论,在整个色谱的范围内让光线发生弯曲并不可能.
"这意味着,你在某种颜色中对一个物体看得并不明显;但在其他所有颜色背景中,均可以看到该物体.
"Wegener说.
这些隐身衣穿戴者可在一些波长中被有效地透明化,但并非在所有波长中均是如此,而是让他们表现为带有颜色的阴影或科技信息参考2015年第3期21是重影.
候选公司将在未来6个月向美国陆军证明其方法的可行性,通过竞赛的候选者接下来1年将要提交10件服装原型接受检测.
首款全彩柔性超薄显示屏问世作者:刘霞文章来源:科技日报发布时间:2015-6-25想像一下:如果士兵迷彩服能随环境改变颜色和图案,他们会不会更安心婚礼上有人跟你撞衫,而你能瞬间变换衣服的颜色,是不是很爽现在,美国中佛罗里达大学(UCF)研制出的全球首款全彩色柔性薄膜反射显示屏,让这些变成了现实.
领导此项研究的UCF纳米科学技术中心兼光学光子学学院教授德巴希什·禅达解释说,包括手机显示器在内的传统显示屏笨重、易碎,且都需要光源、过滤器以及玻璃板,而自然界中像变色龙这样的动物则天生自带纤薄的可变色的"柔性显示器"——也就是它们的皮肤,而且这种"显示器"并不需要光源研究人员发表在6月份《自然·通讯》杂志上的最新研究受到了自然界变色龙的启发,这款超薄显示屏通过外部施加的电压来改变自身的颜色,不需要光源,相反,它会反射周围的环境光,为其所用.
他们使用一种简单且便宜的纳米压印技术,制造出一种能吸收某些波长的光波并反射它们的金属纳米结构.
这种金属纳米结构被一块超薄的液晶层像三明治一样夹在中间,其反射的光的颜色通过施加于液晶层的电压来控制.
液晶分子和纳米结构金属表面上的等离子波相互作用,成就了这种全彩可调谐的液晶显示屏(LCD).
与之前只能制造出单色调色板的LCD相比,最新研究是一个巨大的飞跃.
禅达说:"如果你的服饰可以改变颜色和图案,你还需要在衣柜里摆50件衣服吗"据物理学家组织网报道称,新显示屏超薄,只有几微米厚(人类的头发直径则有100微米),适用于塑料和合成纤维等柔性材料之上.
最新研究对目前的电视、计算机和手机等电子设备将产生重大影响.
尽管以今天的标准来看,这些设备的显示屏已足够纤薄,但在这款最新LCD的映衬下,它们还是显得非常笨重.
该研究的更大意义可能在于,它将宣告新一代全新显示屏的诞生.
科技信息参考2015年第3期22新工艺让锂离子电池成本减半作者:陈丹文章来源:科技日报发布时间:2015-6-28美国麻省理工学院的研究人员与一家名为24M的衍生公司合作,日前开发出一种制造锂离子电池的先进工艺,不仅有望显著降低生产成本,还能提高电池性能,使其更易于回收.
现有的锂离子电池制造方法还是20年前发明的,效率低下,过程繁琐.
麻省理工学院陶瓷工艺教授、24M公司联合创始人、A123电池公司前创始人之一的蒋业明(音译)与同事于5年前提出了"液流电池"的概念,以带有细微颗粒的悬浮液作为电极,通过泵送的方式在电池中循环.
但分析表明,液流电池系统适合于低能量密度电池,对于锂离子电池这样的高能量密度设备而言,意味着成本的增加.
为此,蒋业明的团队改进了设计,新版本被称为"半固体电池":电极材料不流动,是一种类似于半固态的胶体悬浮液.
据物理学家组织网报道,不同于标准工艺需要在衬底材料上添加液态涂层,然后等材料干后才能开始下一道工序,新方法让电极材料始终处于液态,根本不需要干燥.
该系统通过使用更少但更厚的电极,将传统电池结构中的分层数量以及非功能性材料的用量减少了80%.
蒋业明说,新工艺极大地简化了制造过程,生产成本可降低一半.
电池具有柔性并且更加耐用,不仅可弯曲、折叠,即使被子弹穿过也不会受损.
这种方法还可以按比例扩大生产,据他估计,到2020年,每千瓦时容量的成本将降至100美元以下.
目前24M公司已经在原型生产线上制造了大约10000块这样的电池,其中大部分正在接受3个工业合作伙伴的测试,包括泰国的一家石油公司和日本重型设备制造商IHI株式会社.
新工艺已获得8项专利,另有75项专利正在接受评审.
科技信息参考2015年第3期23新算法可使机器人"受伤不下火线"作者:王小龙张梦然文章来源:科技日报发布时间:2015-5-27"不需要提前设定和人来操控,受损后能自行适应新情况,改变移动方式,直至完成任务.
"最新出版在英国《自然》杂志上的一篇文章描述了一种机器学习算法,能够让受损的机器人在短时间内适应新情况,恢复执行任务的能力.
经试验,该技术在一个六条腿走路的机器人和一个机械手臂中均被证实可行,未来有望帮助科学家开发出更稳健、高效和自主的机器人.
法国科学家让-巴普蒂斯特·穆雷和他的研究团队开发的这种智能试错算法,能让机器人在受损后两分钟内适应过来.
该算法使机器人能够预测哪些补偿行为在遭受损害后最有可能获得成功.
机器人会尝试各种预测结果良好的行为,从而帮助它们恢复执行任务的能力.
在测试中,机器人遭遇了极尽苛刻的考验:一个六条腿的机器人遭受了包括腿部受损、断裂和丢失在内的5种不同的损伤;一个机械手臂的关节被"残忍"地用14种不同方法弄断,但最终它们都成功采用这种算法适应并快速恢复了过来.
机器人已经改变了包括制造业在内的很多行业,在为人类提高生产效率的同时,也大幅延展了我们所能达到的区域,如太空、深海、灾区等.
但是,与动物可以迅速适应受伤的情况不同,机器人在受损后很"无助",个别部件出错都会导致它变为"铁块儿".
像人类送往其他星球上的探测器,费用高昂,可一旦出现机械故障失去了联系,通常就"废了".
如何能制造出在遭受损伤后可以快速恢复的机器人,并且要兼顾既实用又实惠这两点,一直都让科学家们十分为难.
而穆雷的团队就是要让机器人能像动物一样通过不断地尝试,找到最优解决方案,适应多变的环境.
该技术将有望让机器人找到自己解决复杂问题的方法,帮助其在陌生环境或遭遇意外事件时度过难关,使其具备一定自适应能力,更加稳定、可靠.
科技信息参考2015年第3期24电子与信息技术科学家推出卡片诊断仪和电子皮肤作者:房琳琳文章来源:科技日报发布时间:2015-5-145月12日,在葡萄牙里斯本举行的艾斯维尔第四届生物传感技术国际会议上,一种可测量心率和血压的可穿戴电子皮肤,以及能读取血液和唾液样本的信用卡大小的纸质诊断仪相继亮相.
生物传感器能检测并分析病人心率、血压、血糖、激素水平的有关信息,甚至能测试他们是否感染了耐受抗生素的细菌.
这种检测技术能给病人提供实时的身体机能信息并给出最合适的治疗建议,将个性化医疗又向前推进了一步.
瑞典林雪平大学生物传感器与生物电子学中心主任安瑟尼·特纳教授研发的信用卡大小的诊断仪,使用起来很简单:打开按钮开启机器,把样本放在卡片的右下角,等待读取数据后,将信息传输到使用者的手机上.
这种卡片检测仪能用于检测糖尿病、肾脏疾病和心脏病,甚至癌症.
特纳教授说,这将结束2500年来传统医疗的范式,将权利交回病人自己手中.
这是林雪平大学和瑞典信息与通信技术非盈利机构Acreo合作的结果,他们正在寻找商业合作伙伴,希望能够大规模生产,让诊断仪器分析样本的成本从现在的5欧元下降到0.
5欧元.
"30年前我开始研究电化学的时候,这样的机器有文件柜那么大,而且需要花费1万欧元做同样的事情.
"特纳教授说,"这是第一次将这种机器整个打印出来.
"这意味着他们已经有潜力为发展中国家的病人和医生提供可以负担的疾病检查.
例如,打印的卡片测试仪器可以被制作成抗生素包装的一部分,帮助病人决定哪种抗生素更能对症.
据物理学家组织网13日报道,来自中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的研究员张珽与会时也展示了一种新型电子皮肤,它基于柔性电子科技和纳米技术建造而成,因其具有探测微弱压力变化的独特能力,可被用来检测血压、心率和脉搏.
张珽和他的团队发展了这项技术的两个关键方面——让传感器元件更敏感,让材料更具有弹性.
他们已经用碳纳米管和只有几个原子厚的石墨烯材料制造出超敏感、透明和柔软的电子皮肤.
科技信息参考2015年第3期25神经网络芯片首次仅由忆阻器创建作者:华凌文章来源:科技日报发布时间:2015-5-8美国加州大学和纽约州立大学石溪分校的一个联合研究小组,首次仅用忆阻器就创建出一个神经网络芯片,从而向创建更大规模的神经网络迈出了重要一步.
忆阻器,可能听起来像是科幻电影中才有的东西,但现实中它们确实存在.
忆阻器全称为记忆电阻器,是模拟人类神经元和突触机制的一种有记忆功能的非线性电阻器.
1971年,加州大学华裔科学家蔡少棠首次提出忆阻器的概念,但直到2008年,惠普公司的研究小组才将这一概念变为现实,他们创建了世界上第一个忆阻器器件.
从此,科学家对该项技术进行了大量研究,但到目前为止,仍没有人能够建立出一个完全基于忆阻器的神经网络芯片.
据物理学家组织网7日报道,迄今,大多数神经网络均依托软件,如谷歌、脸谱和IBM的软件.
这些网络通过计算机系统运行,像学习网络,主要用来在人群中识别某个面孔,或基于某种模式回答问题.
尽管这种技术好处多多,但也明显受限于硬件条件.
随着神经网络在规模和复杂性方面不断增大,它们对计算机运行速度的要求也越来越高.
因此,该领域的大多数研究人员相信,用忆阻器取代晶体管将是未来的一个发展方向.
忆阻器就如同大脑中的神经元,当出现新的事物时能够自行学习,当被置于一个芯片中时,自然会减少网络运行所耗资源.
在最新一期《自然》杂志上,研究小组描述了他们创建这种神经网络芯片的过程,并介绍了该芯片所具有的能力.
研究报告显示,新的芯片通过无晶体管的金属氧化物忆阻器闩(Crossbars)创建,呈现为一个基本的神经网络,目前仅能够执行一个任务,即学习和认知3*3像素黑白图像中的图案.
研究人员称,该芯片的研发成功,向创建更大规模的神经网络迈出了重要一步,这将挖掘出忆阻器的真正潜力.
同时,它也使得科学家紧随大脑神经元基本工作模式研究步伐,构建类似人脑方式处理与联系信息的模拟式计算机成为可能.
总编辑圈点美国和欧洲相继投入巨资开展"脑计划",起因正如奥巴马总统所说——"我们可以探索数光年之外的星系,却对两耳之间三磅重的大脑知之甚少".
在多变量、非线性、时变的大系统中,复杂性与精确性经常形成尖锐矛盾,人脑思维处理就是这样的大系统.
模拟计算机的出现,目的不在于获得数学问题的精确解,而在于给科技信息参考2015年第3期26出可供进行实验研究的电子模型.
而忆阻器神经网络芯片硬件从概念到实物,正是沿袭了上述研究思路的积极结果.
澳开发出世界首个多态存储器作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-13澳大利亚墨尔本皇家理工大学科学家日前通过模拟人脑处理信息的过程,开发出一种能长期保存信息的存储器.
该设备被认为是世界第一个电子多态存储器,能模拟人脑在处理信息的同时对多种信息进行存储的能力,为体外复制大脑和电子仿生大脑的出现铺平了道路.
相关论文发表在最新一期的《先进功能材料》杂志上.
领导这项研究的沙拉斯·斯利拉姆博士是该校微纳米研究中心(MNRF)功能材料与微系统研究小组的负责人之一.
他表示,模拟大脑长期记忆是一项重要突破.
新研究解决了发展模拟人脑所面临的一个关键难题,让电子仿生大脑离现实更近了一步.
此外,这项研究还有助于为阿尔茨海默氏症和帕金森氏病等常见神经系统疾病的治疗提供帮助.
斯利拉姆说:"人类大脑是一个非常复杂的模拟计算机……它的演化基于以往的经验.
到现在为止,这个功能一直未能通过数字技术得到充分再现.
此次研究是我们在创建电子仿生脑过程中最贴近真实大脑的一次尝试.
它能模拟人脑学习、存储以及检索、提取信息.
这种高密度、超高速模拟记忆存储器将成为生物神经网络乃至人工大脑的基础部件.
"论文第一作者、墨尔本皇家理工大学的侯赛因·尼里博士说,这项新发现的重要价值在于,它让多态细胞存储和处理信息成为了现实,而这与大脑处理和存储信息的方式非常相似.
他用了一个形象的对比来说明新技术的优势,"以前计算机的记忆就像用只能拍摄黑白图像的摄像头所获取的图像一样,只有黑与白,而新技术则带来了具有明暗对比、光线强弱、物体质感的彩色世界.
"对计算机信息存储而言,这是一个重要的突破.
尼里说:"与那些传统的、只能存储0和1的数字存储器相比,这些新设备能'记住'更多的信息,此外还能保留并检索出此前存储过的信息,这让人十分兴奋.
"科技信息参考2015年第3期27这项成果建立在该研究中心去年年底的一项研究上.
他们用比人类头发还要细1000倍的非晶钙钛矿氧化物,开发出一种纳米级超快忆阻器.
该装置能够在断电后"记住"之前保存过的信息.
尼里博士说,这项研究应用范围将十分广泛,其中就包括复制出一个体外大脑的可能.
除了为人造大脑提供帮助外,这种复制大脑还有望为大脑及神经系统疾病的治疗提供帮助,减少相关治疗和实验所面临的伦理问题.
模拟大脑进行自然计算的硬件平台问世作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-14日前,一个由美日科学家组成的研究小组开发出一种能够模拟大脑进行自然计算的硬件平台,被认为能在人造大脑以及自然或认知计算研究中发挥重要作用,可看作是人工智能走进现实的第一步,相关论文发表在最新一期《纳米技术》杂志上.
自然计算是一种全新的计算形式,具有自适应、自组织、自学习的能力,能够解决传统计算方法难于解决的各种复杂问题.
就像人脑一样,它基于一个具备自发行为的复杂系统,能从环境中学习,将与众多单元交互的结果通过宏观行为呈现出来.
而由于整体架构和体系的不同,通过传统方式制造出来的计算机完全无法用于复杂系统和自然计算.
由美国加州大学洛杉矶分校和日本国家材料科学研究所科学家开发出的这种装置名为原子开关网络,由许多纳米尺度的忆阻器组成,每个忆阻器就是一个原子开关.
这些开关能够根据此前存储的内容调整电阻,产生与之相适应的电流或电压.
这种设计能够使该装置产生自发行为,可不断根据环境参数进行自我调整.
这一特征对于复杂系统来说是必不可少的,因为它能够进行学习,与环境交互,并解决所面临的问题,而内存中的数据则始终处于不断的变化和调整中.
负责此项研究的加州大学洛杉矶分校化学教授詹姆斯·吉姆楚斯基说,尽管在自然界和人类社会中复杂现象和自组织普遍存在,但传统计算机从未对其进行过准确地预测和建模.
他们开发出的这种设备能够在一个芯片上快速产生自组织,是一种全新的计算方式.
科技信息参考2015年第3期28尽管一些自然计算设备都采用了天然材料,但此次研究中的原子开关网络仍然完全由无机材料制成.
其潜在应用领域包括对金融市场运行状况的模拟,对易错数据和噪声数据中有效信息的识别,多变环境中的自主导航等.
研究人员希望,这种新技术能够为储备池计算和其他基于复杂系统的自然计算提供一个硬件平台.
吉姆楚斯基说:"未来我们计划研制一种传统计算设备与这种类脑设备的混合系统,并开发出一种新型的基于分布式存储和人工神经网络的程序.
这将是人工智能走进现实的第一步,总有一天我们的电脑将会像我们一样聪明.
"日本推出全球首款6TB固态硬盘作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-14日本固态硬盘生产商Fixstars公司,宣布将从7月下旬开售世界第一款6TB固态硬盘.
这将是目前世界上容量最大的2.
5英寸串口型固态硬盘.
据该公司的公报称,这款固态硬盘型号为SSD-6000M,就像U盘那样的硬盘,内部的闪存芯片采用了15纳米制造工艺,读取速度最高可达每秒540MB,写入速度最高可达每秒520MB.
由于采用了该公司自行开发的全新主控,这款硬盘能够在整个生命周期内都保持良好的I-O(输入输出)性能.
这使其完全能够胜任视频录制、医疗成像、大数据分析、网络基础设施和工业中的相关应用.
今年年初,Fixstars就曾宣布在北美市场销售容量为1TB和3TB的固态硬盘,型号分别为SSD-1000M和SSD-3000M.
SSD-6000M和它们一样都采用的2.
5英寸的尺寸和6Gbps的数据传输接口.
有所不同的是,1TB和3TB固态硬盘采用的是19纳米工艺制造的闪存芯片.
Fixstars公司首席执行官三木聪说:"SSD-6000M进一步充实了公司的产品线,我们的固态硬盘目前已经具备了和高端硬盘驱动器竞争的实力,相信这些产品同样也能够在数据中心领域赢得关注.
"Geek.
com网站高级编辑马修·汉弗莱斯称,相对于机械硬盘,固态硬盘的价格目前还是偏高.
要让其成本大幅下降,还需等待相当长的时间,因此,固态硬盘要想全面取代机械硬盘,目前来看还不现实.
但从另外一个角度看,两者在性能和速度上的差别是显而易见的,在很多时候值得为此增加成本.
科技信息参考2015年第3期29IBM演示第一个完整集成的单片硅光子芯片文章来源:Solidot奇客资讯发布时间:2015-5-15IBM演示了第一个完整集成的单片硅光子芯片.
IBM的硅光子芯片朝着第一个同时支持电路和光路的商用芯片迈出了一大步.
光互联和光网络比基于铜线的电互联和网络能提供更高的带宽,同时消耗更低的能量.
硅光子学就是寻找方法让光和电紧密结合起来:第一步是将光通道带到主板上,第二步是封装在芯片内,第三步则是让电通道和光通道在芯片的纳米尺度下并行运行.
IBM的芯片属于第二步.
芯片有4个接收和传输端口,每个的数据传输率达到25Gbps,通过波长复用单通道总传输率能达到100Gbps.
IBM称它的技术允许芯片支持最高8个通道,总传输率能达到800Gbps.
芯片采用标准的90nmCMOS工艺制造,蓝色巨人已在2公里距离内实现100Gbps传输.
英发明智能手杖助盲人识友摄像头可识别通缉犯作者:张秀晨文章来源:法制晚报发布时间:2015-5-24据英国《每日邮报》日前报道,英国研发出一种具备革新意义的智能手杖,为盲人提供"出行利器".
有了它,有视力障碍的人在行走中不但能够轻松躲避障碍物,顺利抵达目的地,还能从人群中分辨出熟悉的亲人和朋友.
报道称,这款名为Xplor的智能手杖由伯明翰城市大学的研究团队研发.
该手杖首次借用智能手机技术和面部识别技术,帮助盲人识别10米以内的熟悉面孔,同时实现定位功能.
科技信息参考2015年第3期30这款智能手杖安装了面部识别摄像头和内置传感器,同时还配备了内置的SD存储卡,该SD卡中可以储存大量的图像资料,即熟悉的亲友的照片信息等,以此为盲人找人时提供识别基础.
等扫描摄像头在一个区域内找到熟悉的面孔后,将与此图像储存库里进行匹配,进而让手杖发出振动提示.
此后,蓝牙耳机里会播放音频指令,进而用导航设备帮助盲人准确走向亲友所在的位置.
除了认出亲人和朋友,还可以合理避免与不喜欢的人打招呼,或者将通缉犯等照片存入SD卡,减少盲人朋友遇到危险的几率.
研究团队成员史蒂夫说:"我的祖父就是盲人,我能深切地体会到这样一项发明对他来说将是多么有用.
"目前,伯明翰城市大学的研究团队已经将智能手杖方案提交给了卢森堡和法国的医学、科学界专业人士,并计划在今年晚些时候访问德国时进行进一步研讨.
另外,该团队已经完成了在英国部分地区的盲人区市场调查,今年晚些时候还会对其安全性能进行进一步调试.
美国IBM公司开发新型人工智能算法文章来源:科技部发布时间:2015-5-15据美国麻省理工学院《技术评论》杂志网站4月8日报道,IBM公司正在研究开发一种基于大脑皮质的新型人工智能算法,这种算法比传统的人工神经网络更加接近生物实际,一旦研究取得进展,或将为全新的人工智能软件提供理论基础.
这项技术起源于美国计算机科学家与神经生物学家杰弗瑞·霍金(JeffreyHawkins),他创办的Numenta公司近年来一直试图基于人脑的皮质结构开发新型的人工智能算法.
最近,IBM公司在加州的阿尔马登(Almaden)实验室成立了一个研究小组,深入研究这一算法,并利用其对卫星图像进行解析测试.
该研究项目的负责人温弗里德·威尔克(WinfriedWilcke)不接受媒体采访,但在桑迪亚国家实验室2月举行的一次大会上公开描述了小组的工作.
他称这一算法比以往的基于多层人工神经网络的机器学习技术更加接近生物实际,研究人员的目标是是准确地再现被称为"新皮质"的大脑外层中大概100个神经元组成的神经回路的运作方式,并在仿生学和编写实用软件之间达到平衡.
威尔克说:"我们似科技信息参考2015年第3期31乎找到了一个突破点,Numenta的算法不会过于简单化,也不会太复杂,这使得建立大规模模型成为了可能.
"研究小组还在基于这一算法开发新型的人工智能硬件技术,将多层硅晶片堆叠起来,并以Numenta算法将其连接成网络,以构造新型的人工智能计算机.
目前,这一技术还没有在自然语言理解或图像识别等人工智能的应用领域取得优于其他技术的成果,但这一想法的创新性或将预示着在未来有可能实现新的突破.
http://www.
technologyreview.
com-news-536326-ibm-tests-mobile-computing-pioneers-controversial-brain-algorithms-科学家首次造出数字编码聚合物作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-6-5DNA是一种生物聚合物,它们通过编码保存大量遗传信息.
受此启发,法国国家科学研究院(CNRS)查尔斯·萨德伦研究所和艾克斯—马赛大学的科学家首次成功地把二进制编码记录在一种人造聚合物上,还能通过测序读出其中的编码信息.
相关论文在线发表于《自然·通讯》杂志上.
人类DNA有34亿个碱基对,能在微小空间里汇编海量信息,所有存储信息都通过4个含氮碱基A、T、G和C来表达.
在以往研究中,科学家能通过检测它们的顺序,再造出一种二进制代码.
但生物DNA技术有其局限性,因此科学家们寻求开发更廉价、更坚韧,且能存储二进制信息的人造聚合物.
在本研究中,研究小组没有用DNA的4种含氮碱基,而是用了3种单体.
其中两种代表二进制代码0和1,在合成过程中能互换使用;第三种单体硝基氧作为间隔,插在这两个代码之间,以利于代码的测序读写.
这种方法能在聚合物链中造出任何序列的密码.
一条短的二进制信息可以手工合成,由一个个单体排列成越来越长的链,这大约要花一整天时间,但自动化以后会更快.
通过给聚合物测序还可以解码,就像给DNA测序解码那样.
一台串联质谱仪能在5分钟内破译其中信息,而今后这一时间也会缩短.
虽然系统地测序会破坏聚合物,而且在60℃环境下或用激光照射可能损毁其中的数字信息导致无法读取,但研究人员证明,单体分子在室温下稳定性很强,聚合科技信息参考2015年第3期32物能保存几个月甚至几年.
他们希望这种数字编码聚合物能把几千甚至几兆字节的信息存储3到5年.
CNRS拥有这项技术的专利,有望在短期内开发出分子条形码.
这种条形码极难伪造,对那些高附加值产品,如奢侈品、医药等来说非常理想,而再想造假冒产品将变得非常困难.
科学家用针把微型电路注入大脑作者:张梦然文章来源:科技日报发布时间:2015-6-8英国《自然-纳米技术》杂志8日在线公布了一项"可注射电路"的研究.
论文展示了一种柔性电路,能通过直径小到0.
1毫米的针注入到合成空腔或活体组织内.
这些由网状电极构成的电子元件,在注入后不到1小时就可以展开到原来的形状且无损于功能.
实验已证明,其可以用来监测小鼠的大脑活动.
柔性和可伸展的电子元件能用于连续监测并操纵一些三维结构属性,例如生物组织.
过去已有研究表明,生物集成微电子学需要并可以适应如大脑般错综复杂的结构,但在实际操作中,这些电子元件尚只能通过手术植入,把它们放到特定区域,至今还不能做到非侵入性植入.
如今,国际知名的顶尖纳米科学家、美国哈佛大学的查尔斯·李波以及中国国家纳米科学中心的方英,带领他们的研究团队设计出一种网状电路,能装在注射器里,再通过直径小到0.
1毫米的针注入到合成空腔或活体组织的特定区域.
论文作者们表示,被注射进去以后,原来"卷起"的电路会展开到接近原始配置的80%,并且不会损失功能.
研究人员将电路注入到活的小鼠的大脑里面两个不同的区域,在为期5周的时间里,它们没有产生排异反应,电路也表现出能和健康的神经元连接.
当微型电路注入到小鼠的海马体时,研究人员发现,微型电路能监测大脑活动,且对周围大脑组织的损伤非常有限.
人造植入体内电子元件的功能、与生物体自身器官的兼容性以及尺寸制造工艺都在升级,随之的植入手段也越来越高明.
在《自然》杂志上与本篇论文相关的新闻与观点文章中,评论作者金大铉和李勇植写道:"未来,结合带有其他功能单元科技信息参考2015年第3期33的可注射电路(还可以有无线单元),将引导可植入生物电路和持续的生物监测技术方面的创新.
"美开发出迄今最小分光器作者:陈丹文章来源:科技日报发布时间:2015-5-19美国犹他大学的工程师在研制比现有机器快数百万倍的下一代计算机和移动设备方面迈进了一大步:他们开发出了迄今最小的超紧凑型分光器,可将光波划分为两个独立的信息通道.
这个新装置使制造利用光而非电子来计算和传输数据的硅光子芯片更接近现实.
19日的《自然·光子学》杂志对这一成果进行了描述.
"光是你可以用来传递信息的最快的事物,"犹他大学电气和计算机工程副教授拉杰什·梅农说,"但这些信息必须被转换为电子才能进入你的笔记本电脑.
而这种转换会让速度变慢.
"互联网依靠光子携带信息通过光纤网络,一旦一个数据流抵达家庭或办公室终端,光子必须先转换为电子,路由器或计算机才能够处理信息.
如果数据流在计算机的处理器内保持光的形态,就可能消除这个瓶颈.
梅农说:"我们的愿景是用光来完成这一切.
计算速度最终可提高数百万倍.
"为此,研究人员在硅芯片上创建了一个更小型的、看起来有点像条形码的极化分光器,可将引导入射光拆分为二.
之前的这种分光器大小超过了100*100微米,而梅农的团队采用了新算法来设计分光器,使其尺寸缩小到2.
4*2.
4微米,相当于人类发丝宽度的五十分之一,已经接近物理尺度的极限,这使得单一芯片上集成的分光器数量有望达到数百万个.
应用于硅光子芯片的新型分光器俯视图,其大小仅为人类发丝宽度的五十分之一.
科技信息参考2015年第3期34新型分光器的潜在优势并不止于提高计算机的处理速度.
其设计使用的是现有的制造硅芯片的工艺,因此生产成本更低.
此外,由于光子芯片"运送"的是光子而不是电子,内置这种技术的移动设备,如智能手机或者平板电脑,将比现在能耗更低、电池寿命更长、产生的热量更少.
硅光子学可显著提高机器的能力和速度,比如用于超级计算机、数据中心的服务器以及无人驾驶汽车和无人机专用的可检测碰撞的计算机,并最终"走向"家用电脑和移动设备,改善从游戏到视频流等应用程序.
目前英特尔和IBM等公司均在着力研发首个硅光子学超级计算机,但其仍将使用保持部分电子学的混合处理器.
梅农认为,他的分光器有望在三年内应用于这些计算机,而对连接速度要求更高的数据中心也可能很快采用这项技术.
美开发出能用于移动设备的厘米级精度定位系统作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-7美国科研人员日前开发出一种具备厘米级精度的定位系统.
该系统基于GPS信号,用较低的成本就能将手机等移动设备的定位精度提高上百倍,将误差的尺寸从汽车一般大缩小到硬币一样小.
发表在专业杂志《GPS世界》上的报告称,厘米级精度的定位其实已经在地质勘探、测绘中获得了应用,但这些系统往往售价昂贵,体积庞大,需要巨大的天线才能工作,无法应用在移动设备上.
新研究的突破点在于,开发出一种能用于智能手机等移动设备上、强大、敏感的GPS接收器.
借助这些小型设备获取厘米级精度的定位在以前是无法想象的.
研究人员期望他们的软件能够降低天线的制造成本,让厘米级精度的定位在移动设备上的应用变得经济可行.
负责此项研究的得克萨斯大学奥斯汀分校航空工程学和工程力学系首席研究员托德·汉弗莱斯和他的团队花了6年时间来制造这种专门接收器,他们将其命名为"GRID",这种装置能够从低成本天线上提取所谓的载波相位.
GRID目前在手机外运行,研究人员称最终它将能被集成到手机当中.
他们已经在实验室中搭建了一个低成本的系统,借助GRID能将手机定位的精度提高100倍.
科技信息参考2015年第3期35这种厘米级精度的GPS加上智能手机的摄像头还可用来快速构建自己周围的三维地图,这将大幅扩展虚拟现实游戏的可玩空间.
汉弗莱斯说:"试想一下,不是坐在显示器前而是在你家的后院和其他游戏玩家一起进行奔跑游戏,感觉一定非常奇妙.
"此外,研究人员相信他们的技术还能为人们日常生活带来更多便利,如厘米级精度的GPS可能会导致更好的车联网技术,让车与车交流发生革命性的变化.
如果你的车能够知道盲点处来车的精确位置和速度,就能提前反应,避免碰撞.
给计算机"大脑"全新的"思维"作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-6-20最近,美国加州大学圣巴巴拉分校研究人员演示了一种包含100个人工突触的简单人工神经元线路,第一次证明了这种线路能执行简单的人类视觉功能——给图像分类,这标志着人工智能的一项重大进步.
人脑比电脑具优势尽管人脑有着潜在缺陷,计算中会犯各种错误,但却保持着一种强大而有效的计算模式,它能在不到1秒钟完成某些特殊的任务,而一台计算机要完成这些任务需要更多时间,消耗更多能量.
这些功能是什么比如你阅读一篇文章,你的大脑将对看到的字母和符号作出无数个瞬间决策,区分它们的形状、彼此相对位置,并根据诸多背景渠道推导出不同层次的含义,这一切就发生在你阅读文章的短时间内.
改变字体,甚至字母方向,你仍能读下去并推断出同样含义.
研究人员发表在《自然》杂志上的论文称,他们开发的线路使用了基本的人工神经网络,在演示中能成功区分3个字母"z""v"和"n"的形象,每个字母都有忆阻器"神经网络"科技信息参考2015年第3期36多种风格呈现,或加入各种"干扰".
这一过程就像人类从一群人中找出自己的朋友,或者从一串相似钥匙中挑出正确的.
简单神经线路能正确地区分出简单图形.
加州大学圣巴巴拉分校电学与计算机工厂教授德米特里·斯塔科夫说:"这是一小步,但却是重要的一步.
"随着今后进一步发展,该线路最终可能扩展升级到接近人脑,人脑神经元之间约有100万亿个突触连接.
论文作者之一、该校电学与计算工程系的法诺德·麦里克-贝亚特说:"虽然与实际神经网络相比,线路非常小,但也足以证明概念的实用性了.
"另一位论文作者吉娜·亚当也说,随着人们对这一技术兴趣的增加,研究动力会更足,"更多技术问题的解决,能让它更快进入市场".
记忆态存储显威能这项技术的关键是忆阻器("记忆"和"电阻"的结合),其电阻变化取决于电荷流动的方向.
传统晶体管是依赖电子和空穴在半导体材料中的漂移和扩散,忆阻器运作则以离子为基础,与人类神经细胞产生神经电信号的方式类似.
斯塔科夫说:"记忆态的存储是一种特殊的瑕疵浓度分布的形式,能在忆阻器内来回运动.
"与纯粹的电子存储器相比,离子记忆机制有许多优势,更适合用在人工神经网络中.
"比如,多种不同的离子浓度分布会带来连续的记忆状态,从而模拟记忆功能.
"离子比电子更重,不容易隧穿,这让人们能极大地升级忆阻器而不必牺牲其模拟性能.
这种模拟胜过数字记忆:要想用传统技术实现与人脑同样的功能,设备必须很大,装载大量晶体管,这也会消耗更多能量.
论文第一作者默克·普里兹奥索说:"人们发现,在高效的类脑计算中,传统计算机的架构总有着不可避免的限制.
而基于忆阻器的技术是受生物大脑的启发,以另一种完全不同的方式来执行计算.
"然而,要想接近人脑功能,还需要更多忆阻器,以构建更复杂的神经网络,才能做到人类基本毫不费力就能做到的事,比如辨认同一事物不同的样子,或凭借一幅场景中的其他物体而不是目标物本身,推断出其中有没有要找的目标物.
未来计算机有新思"最令人兴奋的是,这种技术与其他大部分奇怪的解决方案不同,把它和普通的处理单元整合在一起并不难,而且大大促进了未来计算机的发展.
"普里兹奥索说.
目前,这种新兴技术可能应用的领域已经存在,比如医疗成像,改进导航系统使其能根据图像来导航.
随着市场需求的发展,按照摩尔法则预测的数字晶体管成倍增加,传统的电子设备将变得太过笨重.
研究人员正在研制能量—效率密集型线路,要造出高性能计算机和记忆存储设备,还有很长的路要走.
科技信息参考2015年第3期37目前,研究人员还在继续提高忆阻器的性能,升级线路复杂程度,增加人工神经网络的功能.
下一步他们将把一个忆阻器神经网络和传统半导体技术整合在一起,以演示更复杂的功能,让这种早期"人工脑"做更复杂、更细微的事.
理想情况下,这种"人工脑"由上万亿个这种忆阻器设备垂直整合在一起而构成,论文作者之一、材料科学家布莱恩·霍斯金斯说:"它们有许多潜在应用.
毫无疑问它给了我们一种全新的思维.
"科技信息参考2015年第3期38生物医药科学家在果蝇大脑内发现"指南针"作者:过客文章来源:腾讯科学发布时间:2015-5-15据国外媒体报道,神经系统科学家们借助一台显微镜观察了一只果蝇的大脑.
他们在观察一个甜面圈型大脑区域中的神经元活动时,发现神经元活动与果蝇的朝向是相匹配的.
哺乳动物都有类似的方向辨识细胞,但是这是首次在果蝇大脑内发现类似细胞.
关键是,这种指南针一样的大脑活动不仅在虚拟现实环境中(通过屏幕展现运动环境)出现,而且在黑暗中也同样存在.
资深作者,霍华德-休斯医学研究所的VivekJayaraman博士称:"果蝇使用的是自己独有的一种方式来判定它的朝向.
"在其它一些昆虫中,比如说黑脉金斑蝶和蝗虫,它们的脑细胞会根据天空中的偏振光做出反应,它们所借助的也就是所谓的"太阳罗盘".
但是在果蝇大脑中新发现的"罗盘",其工作方式更像哺乳动物中的方向辨识细胞,方向辨识细胞会根据周围环境中的地标为动物快速建立一种方向系统.
Jayaraman对《BBC新闻》称:"我们需要观察果蝇的运动是否与这种罗盘的功能相关,而且这是我们在一只活体动物中唯一能够观察到的.
"Jayaraman博士和他的同事JohannesSeelig创建了一个试验系统,他们对试验所用的果蝇进行了操控,这样当它的脑细胞活动时就会发光.
他们把果蝇粘到一根金属棒上并且进行固定,然后借助一台强大的激光显微镜观察它的大脑.
研究发现,果蝇与哺乳动物的状况有所不同,哺乳动物大脑内的这种方向辨识细胞似乎相当分散,而果蝇的大脑罗盘似乎集中在一个被称为椭球体的特定区域.
这意味着研究人员们能够放大这个区域并且观察大脑罗盘的运行.
考虑到如此小的大脑进行这种运算,研究人员们认为这种罗盘事实上异常复杂.
Jayaraman称:"果蝇或许能够让我们了解,包括我们人类在内的这些较大的大脑研究人员发现,果蝇大脑内的方向辨识细胞与哺乳动物类似科技信息参考2015年第3期39如何完成类似的任务.
"伦敦大学的KateJeffery教授专门从事哺乳动物方向辨识细胞的研究,她认为果蝇的这种方向判断更像一种认知,这是相当酷的事情.
光基因学新工具助盲鼠"重见天日"作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-5-11一个由瑞士和德国科学家组成的研究小组近日开发出一种新的光基因学工具,能让因感光细胞退化而失明的小鼠更好地恢复日间视觉.
这一研究将光基因技术治疗失明向临床应用推进了一大步.
相关论文发表在《公共科学图书馆·生物学》杂志上.
遗传性失明由眼中感光细胞逐渐退化导致,全世界有数百万人受其影响.
虽然感光细胞被损坏,但视网膜深层的细胞仍完好无损,而深层细胞通常不会感光.
新工具的疗法以光基因学技术为基础,将感光蛋白引入幸存的深层视网膜细胞,把它们变成"替代感光受体",从而恢复视力.
论文通讯作者、瑞士伯尔尼大学索妮亚·克雷恩罗杰表示,新工具的思路在于,设计出作为门控的光激活蛋白,让特殊信号进入特殊细胞.
也就是保留目标细胞的自然信号路径,只是修改它,让它能被光打开,而不需要前面神经元释放的神经递质.
为此,研究人员制作出一种嵌合感光蛋白,称为"Opto-mGluR6",由黑视素(视网膜感光色素)的感光区和ON-双极细胞代谢型谷氨酸受体(mGluR6)拼成.
黑视素的"光天线"能抵抗褪色,无论光照射的频率多高,强度多大,嵌合蛋白的反应力度也不会减弱.
而mGluR6是化学受体,将其变成光激活受体后,能保证高度的光敏性和快速的"正常"响应性.
而且,由于Opto-mGluR6由两种自体视网膜蛋白组成,还可能被免疫系统"放行".
研究证明,患有色素性视网膜炎的小鼠经过治疗能恢复日间视觉.
克雷恩罗杰说:"对感光受体退化性眼病患者来说,新疗法有望让他们重见光明,比如那些严重老年性黄斑变性患者,这在65岁以上老人中很常见,约1-10的人都不同程度地受其影响.
"与原有疗法相比,新疗法主要进步在于,患者能在正常的日光条件下看见物体,无需强光照射或图像转化目镜.
科技信息参考2015年第3期40总编辑圈点对那些感光受体退化性的眼病患者来说,就像慢慢丢失像素的数码相机一样,不仅逐渐看不到光明,且自身承受着巨大的痛苦.
这项新的研究就好比当小鼠的光开关感受到光时,重新打开离子通道、激活视网膜细胞,从而恢复失明小鼠的感光性,该治疗方法未来也可能帮助失明的人类来恢复一部分的感光性,这个消息足以让感光受体退化性眼病患者充满信心,随着科技的进步,没准未来他们又可以重新见到光明.
只是新的疗法应用在人类身上恐怕还有很长的一段路要走.
光基因学技术帮助失忆小鼠恢复记忆作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-5-29用光激活脑细胞,可以找回"丢失"的记忆.
最近,美国麻省理工大学(MIT)研究人员在《科学》杂志上发表论文称,他们利用光基因学工具,让因缺少记忆巩固过程而遗失记忆的小鼠重新恢复了记忆.
多年来,神经科学家一直在争论退行性失忆的原因,是记忆无法被存储还是回忆的路径被阻碍导致无法回想起来指导该研究的MIT生物系教授利根川进说:"大部分研究人员倾向于存储理论,但我们的研究显示,这种主流理论可能是错的.
失忆是回想损坏的问题.
"脑中某个位置有专门的神经元群,在回忆时被激活产生理化改变,若以后重新激活了这些神经元群,整个记忆就被回想起来,这些神经元称为"记忆印记细胞".
利根小组在2012年第一次证明了印记神经元确实存在于大脑的海马体中.
当用光基因学工具(把某种蛋白质加入到神经元中,使其能被光照激活)激活它们时,就能表达记忆.
在记忆巩固过程中,有一种变化叫做"长时程增强"(LTP),涉及神经元突触增强,让神经元群体之间能互相发送信号.
在新实验中,研究人员去掉了记忆巩固过程.
他们在小鼠形成一段新记忆之后,立即给它们使用茴香霉素(能阻碍神经元内蛋白质合成),以此抑制突触增强.
一天以后,他们用一种情绪触发剂来激活小鼠记忆时,发现它们无法回忆.
利根说:"即使印记细胞仍在那里,没有蛋白质合成,那些突触不会增强,记忆就丧失了.
"科技信息参考2015年第3期41但令人吃惊的是,当他们用光基因学工具重新激活了印记细胞被抑制的蛋白质合成时,小鼠表现出了完全恢复记忆的样子.
"给动物使用茴香霉素,再用天然回忆触发剂来检测,它就是失忆的.
"利根说,"如果你直接用光激活印记细胞,就能恢复记忆,即使没有LTP过程.
"进一步研究还显示,印记细胞中的蛋白质合成使得突触增强,但记忆的存储并不在此过程中,而在印记细胞群和它们连接成的神经回路中.
利根说:"我们提出了一种新设想,每一段记忆都有一个印记细胞路径或回路,这一回路包括多个脑区,印记细胞在这些脑区中起着总体自由组合的作用,对特定记忆形成特定连接.
"研究人员还把记忆的存储机制和回忆机制区分开来,论文第一作者托马斯·瑞安说:"印记细胞突触的增强是大脑能回想起特定记忆的关键,而印记细胞之间的连接路径允许对记忆形成本身进行编码和存储.
"科学家将能够为大脑抹去或植入记忆作者:悠悠文章来源:腾讯科学发布时间:2015-5-20据国外媒体报道,目前,科学家发现大脑记忆事件的"方程式",证实这是迄今描述记忆事件最精确的方程式,未来有一天医生能够利用这项技术对创伤性事件进行记忆清除或者改变.
瑞士洛桑联邦理工学院科学家沃尔夫拉姆-格斯特纳(WolframGerstner)带领一支研究小组研究分析大脑突触如何形成记忆,突触具有很大的可塑性,使神经细胞改变信息传输速度和强度,并对记忆信息进行改变.
科学家发现最精确描述大脑如何回想记忆信息的"方程式",有望未来进行记忆清除或改变.
科技信息参考2015年第3期42格斯特纳聚焦分析"记忆集成区域",这是一个神经细胞网络,通过突触连接在一起,能够存储特殊的记忆片断.
当一个记忆被回想时,这种记忆方程式能够集成记忆片断,组合成一个完整的记忆内容.
研究人员的模拟实验表明,记忆形成和恢复遵循于一个"组织严密的方程式".
科学家能够设计一个复杂算法,精确表达复杂的记忆信息.
同时,记忆方程式还是一个"开发工具",能够触发大脑记忆,或者完全消除之前的记忆.
格斯特纳说:"如果我们能够理解突触如何组合在一起伪造或者消除记忆网络,未来将更好地应用于认知能力和心理疗法领域.
"http://www.
dailymail.
co.
uk-sciencetech-article-3086715-Could-doctors-soon-CHANGE-memories-Scientists-discover-equations-brain-remembers-events.
html大脑控制的仿生假肢终于成真作者:张驰文章来源:雷锋网发布时间:2015-5-21关于用意识控制的义肢,很多都只是原型产品,不过现在这一技术可能要真正开始大范围使用了.
GudmundurOlafsson就是使用者之一,他的右脚踝有整整十年再没能动过,因为他做了截肢手术.
小时候,Olafsson居住在冰岛,一次意外的事故,他被一辆油罐车撞到,经过多次救治无效后,他最终不得不将小腿截肢.
"这种痛苦整整折磨了我28年",Olafsson说道,"我总共做了50多次手术,最后还是不得不截肢.
"几年之后,他给自己安装了一个ProprioFoot(简称Proprio),一种机动化的靠电池供电的智能假脚,它由冰岛首都雷克雅维克的Ossur科技信息参考2015年第3期43公司销售.
Proprio实际上就是一个可穿戴的机器人,通过传感器和计算来自动调整脚的角度从而适应不同穿戴者走路的不同姿势.
Olafsson的假脚上还安装了一部自动导航装置.
14个月之前,Ossur公司对产品硬件进行了升级.
现在,48岁的Olafsson可以通过自己的思想来控制右脚的活动了.
电脉冲由他大脑发出到达腿部,腿部肌肉组织中植入的传感器将各个神经点相连,由大脑发出的信号最终便可无线传输到他的Proprio.
因为在假脚接收到指令之后,穿戴着的肌肉才开始收缩,因此对穿戴者来说,意识和行动之间并不会出现不自然的延迟现象.
Olafsson也因此成了一个入会十分严格的俱乐部的成员.
和他一起的还有一个叫DavidIngvasson(Ossur测试员)的人,他们是世界上极少数拥有脑控仿生肢体的人.
Ossur公司最近在哥本哈根举行的一个大会上,公布了他们的植入肌电感应技术(简称IMES),正准备将其运用到大规模的临床试验当中,并希望能在三到五年内上市.
"说真的,这一次,我激动的哭了"这在机器人学和先进假肢领域是一个史无前例的重大突破.
脑控仿生肢体经常会登上各大版面头条,现代科学已使其得以应用,实验系统也正在将其转变为产品.
但是大多数的设备还仅处于实验阶段,许多还需要进行复杂的手术,比如肌肉组织移植或者人脑电极植入.
简而言之,这些设备看起来是真实的东西,有时也会出现在一些视频当中.
但是就目前而言,脑控修补术还无法真正实现.
科技信息参考2015年第3期44与此同时,在冰岛和英国,Ossur公司的传感假肢已经在每天不断的质疑声中站住脚了.
在长达14个月的测试过程当中,该公司的两位人体实验者将该设备作为他们唯一使用的假体.
Ossur公司定期检查他们的设备并收集数据.
植入传感器的手术得到了最大简化,Ossur公司研发部部长,整形外科医生ThorvaldurIngvarsson说道,整个过程要花费15分钟,每个传感器需要一个一厘米长的切口.
首先要在使用者的残肢上嵌上一个有缓冲的空心元件,我们将其称为槽.
槽与使用者的假肢相连.
这些小的传感器(30*80mm)就由植入在槽中的电磁线圈供电.
由于没有集成电池,因此也不需要更换传感器(除非传感器因其他原因发生故障).
这些传感器能终身使用.
该产品的另外一个独特之处就是他的简便性.
Ossur公司的传感器由阿尔弗雷德.
曼基金会提供,他不需要依附于特定的神经.
那也意味着使用者的肌肉组织不需要从其他更加密集的神经部分进行分离.
假肢的活动基于前后传感器接收到的肌肉组织的电脉冲.
如果Olafsson活动他的腓肠肌群,那么假肢就会做出相应的反应.
Olafsson觉得这真的很神奇,"说真的,这一次,我激动的哭了.
时隔11年,我的右脚第一次能再次活动了.
"Olafsson还说,该产品的一个巨大优势就是它能重新分配你的重量.
当他上楼或爬山时,甚至是从椅子上站起来时,他经常能听到自己的腿发出的声音.
这种活动很常见,并且由于小腿截肢,也会产生一些问题形态.
做出一个先进的假肢需要不懈的努力,因为一个很小的失衡就可能导致很严重的问题,甚至会缩短使用者的寿命.
现在,Olafsson已经可以很轻松的从椅子上站起来了.
"我们的子孙后代将会真正从中受益"但是他能感受到的最大的好处也是最令人惊讶的.
"你必须要学会如何重新使用这些肌肉,学会如何收紧前后肌肉是非常重要的.
我的步法已经变得更好了.
走路也不会一瘸一拐了.
"之前,他们忽视了如何使穿戴者主动使用他们的肌肉.
传感假肢可以结束或改变这种情况.
这提醒我们,尽管身体健全,我们也要注重增强我们的肌肉控制力.
仿生假肢是目前使残障人士恢复功能的首要的医疗设备.
脑控仿生假肢也会促进肌肉增长.
和科幻小说中的超能力机器人相比,这更奇怪但也更加激动人心.
Ossur还没有公布IMES技术价值多少,但是他们已将该技术用于现存的先进假肢生产线上.
随着更多的截肢者接触到这一系统,Olafsson希望这可以防止他们养成坏习惯,并防止肌肉萎缩.
"我这样做不是为了我自己,我已经老了,我们的子孙后代将会真正从中受益.
"科技信息参考2015年第3期45全新基因编辑技术引发研究领域巨变作者:宗华文章来源:中国科学报发布时间:2015-6-11美国旧金山格莱斯顿研究所遗传学家BruceConklin一直试图找到DNA变异如何影响不同的人类疾病,但使用的工具有些笨重.
当他研究来自病人的细胞时,很难知道哪个序列对疾病来说很重要,哪些只是背景噪音.
同时,将突变植入细胞是一项昂贵且费力的工作.
2012年,他通过阅读了解到一项最新发表的、被称为CRISPR的技术.
它能使研究人员快速改变几乎任何生物体的DNA,包括人类.
此后不久,Conklin放弃了此前为疾病建立模型的方法,转而采用这项新技术.
目前,他的实验室正在狂热地改变同各种心脏疾病相关的基因.
"CRISPR正带来翻天覆地的变化.
"Conklin说.
这种情感被广泛共享:CRISPR正在生物医学研究领域引起一场巨变.
不像其他基因编辑手段,它使用起来廉价、迅速且简单,并因此席卷全球实验室.
研究人员希望利用它调整人类基因以消除疾病,创造生命力更加顽强的植物,并且消灭病原体.
"自从事科研以来,我经历过两次大的发展.
"康奈尔大学遗传学家JohnSchimenti表示,像在1985年被发明后使基因工程领域发生革命性变化的基因扩增方法——PCR一样,"CRISPR正通过如此多的方式影响生命科学".
不过,尽管CRISPR前途大好,但一些科学家担心,这个领域极快的发展步伐几乎没有为解决类似试验可能引发的伦理和安全问题留出时间.
当今年4月关于科学家利用CRISPR改造人类胚胎的新闻曝出时,该问题被推到了聚光灯下.
虽然他们使用的胚胎无法使婴儿安全出生,但这项报道引发了关于是否以及如何使用CRISPR使人类基因组产生可遗传的变化的激烈争辩.
同时,还有其他的顾虑存在.
比如,一些科学家担心,接受过基因编辑的生物体会扰乱整个生态系统.
引发研究革命长久以来,生物学家一直在利用分子工具编辑基因组.
大约10年前,他们因一种有望精确且高效地编辑基因、被称为锌指核酸酶的酶而兴奋不已.
不过,马萨诸图片来源:SbastienThibault科技信息参考2015年第3期46塞州布兰迪斯大学分子生物学家JamesHaber表示,需要花费5000多美元才能订购到的锌指并未被普遍采用,因为它们很难进行基因改造且花费颇高.
CRISPR却大不相同:它依靠一种利用引导性RNA分子将其导向目标DNA、被称为Cas9的酶,然后编辑DNA以扰乱基因或插入想要的序列.
通常,研究人员需要订购的只是RNA片段,其他成分都是现成的.
全部花费只有30美元.
"这使得该技术走向大众化,因此每个人都在使用它.
"Haber说,这的确是一场巨大的革命.
CRISPR方法正快速超越锌指核酸酶和其他编辑工具.
对一些研究人员来说,这意味着要放弃曾花费数年来完善的技术.
"我很郁闷.
"英国韦尔科姆基金会桑格学院研究所遗传学家BillSkarnes说,"但又很兴奋.
"Skarnes在自己职业生涯的大部分时间都在使用上世纪80年代引入的一项技术:将DNA插入胚胎干细胞,然后利用这些细胞产生转基因小鼠.
这项技术变成实验室的主力,但同时耗费时间且非常昂贵.
CRISPR所需时间很少,因此Skarnes在两年前采用了这项技术.
研究人员传统上严重依赖诸如小鼠、果蝇等模式生物.
目前,CRISPR使在更多生物体中编辑基因成为可能.
例如,今年4月,马萨诸塞州怀特海德生物医学研究所研究人员的报告称,利用CRISPR研究了白色念珠菌.
这是一种在免疫系统减弱的人群中尤其具有致死性但一直很难在实验室中进行基因操控的真菌.
来自加州大学伯克利分校的CRISPR技术先驱JenniferDoudna正在记录被CRISPR改变的生物清单.
截至目前,她已拥有近40个条目,包括致病寄生虫——锥体虫和被用来制造生物燃料的酵母菌.
然而,快速的进步有着自身的弊端.
"人们根本没有时间描述这个系统中一些最基本参数的特征.
"加州大学旧金山分校生物物理学家BoHuang说,"现在有这样一种心态,即只要它能发挥作用,我们就不需要理解它是如何以及为何发挥作用的.
"这意味着研究人员偶尔会遇到故障.
Huang和他的实验室奋斗了两个月,使CRISPR适用于成像研究.
他怀疑,如果对如何使引导性RNA的设计最优化了解得更多,耽搁的时间会更少.
获得广泛应用去年,麻省理工学院生物工程学家DanielAnderson和他的同事在小鼠身上利用CRISPR修正了一个同人类代谢性疾病相关的突变tyrosinaemia.
这是首次利用CRISPR在成年动物体内修正致病突变,并且是将该项技术用于人类基因疗法的一个重大进步.
在科学和生物技术圈,CRISPR能加快基因治疗领域发展的想法是一个主要的兴奋点.
不过,在凸显潜力的同时,Anderson的研究还展现了真正应用这项技术还有多远的路要走.
为将Cas9酶和其引导性RNA送入目标器官——肝脏,该研究团队不科技信息参考2015年第3期47得不用泵将通常被认为在人体内不宜存在的大量流体送入血管.
试验仅在0.
4%的细胞中修正了致病突变,而这并不足以对很多疾病产生影响.
过去两年里,一些公司如雨后春笋般出现,开发基于CRISPR的基因疗法.
Anderson和其他人表示,此类疗法的首次临床试验会在接下来的一到两年内进行.
这些首批试验或许将勾勒出CRISPR的应用场景,即CRISPR成分能被直接注入眼睛等器官,或者细胞能从人体移除并在实验室中进行基因改造后被放回体内.
例如,形成血液的干细胞可能被修正用于治疗诸如镰状细胞性贫血症或β-地中海贫血等疾病.
虽然将酶和引导性RNA送入很多其他组织将是一项更大的挑战,但研究人员希望有一天这项技术能被用于解决更广范的遗传疾病.
在Anderson和其他人正在瞄准修正人类细胞内的DNA时,一些人将目光投向了农作物和牲畜.
在基因编辑技术出现前,这往往是通过将基因插入基因组中随意位置实现的,连同基因一起的还有来自细菌、病毒或其他物种驱动基因表达的序列.
不过,这个过程效率很低,并且总是成为讨厌来自不同物种的DNA混合在一起或担心这种插入会扰乱其他基因的批评人士的素材.
更重要的是,获得转基因作物使用批准非常复杂且花费颇高,以至于接受基因修正的都是大型大宗商品作物,比如玉米和大豆.
有了CRISPR,形势将发生改变:快捷和低成本或许会使基因编辑成为较小型特殊作物和动物的一个可行选择.
过去几年间,研究人员利用该方法对小型猪进行了基因改造,并且获得了抗病小麦和水稻.
他们还在通过基因改造获得没有角的牛、抵抗疾病的山羊和富含维生素的甜橙等方面取得进步.
生态系统或被改变除了农业,研究人员正在考虑CRISPR如何能被或者说应当被用于野外的生物体.
大部分注意力集中在一种被称为基因驱动的方法上,因为它能迅速将被编辑基因在整个种群中传播.
这项工作正处于起步阶段,但类似技术能被用于消灭携带疾病的蚊子或蜱虫,清除入侵植物或消除使一些美国农民饱受折磨的猪草中的除草剂抗性.
不过,很多研究人员非常担心,改变整个种群或将其全部清除会对生态系统产生无法预知的灾难性后果:这可能意味着其他害虫会出现,或者影响食物链上处于较高位置的捕食者.
他们还担心,引导性RNA会随着时间的推移发生突变.
随后,这种突变将席卷整个种群,产生始料未及的影响.
"这种方法不得不拥有相当高的回报,因为它具有不可逆转的危险和给其他物种带来的意料之外或很难预估的后果.
"哈佛医学院生物工程师GeorgeChurch表示.
2014年4月,Church和一组科学家及政策专家在《科学》杂志上撰写了一篇评科技信息参考2015年第3期48论文章,警告研究人员试验性基因驱动意外泄漏带来的风险,并且提出了防止此事发生的方法.
当时,基因驱动看上去还是一个遥远的前景.
然而,不到一年后,加州大学圣地亚哥分校发育生物学家EthanBier和他的学生ValentinoGantz报告称,他们在果蝇中设计出类似系统.
Bier和Gantz利用3层的箱子容纳果蝇,并且采用了通常用于研究携带疟疾的蚊子的实验室安全举措.
不过,他们并未遵循上述评论文章作者极力推荐的所有指导原则,比如设计逆转基因改造所致变化的方法.
Bier说,他们正在开展首个原理性试验,并且想知道该系统能否在变得更加复杂之前行之有效.
对于Church和其他人来说,这是一个明确的警告,即通过CRISPR开展的基因编辑的大众化会产生无法预料和不想看到的结果.
麻省理工学院政治学家KennethOye说:"我们需要更多的行动.
"美国国家研究委员会已经形成专家组探讨基因驱动,其他高级别商讨也正在开始进行.
不过,Oye担心,科学正在以闪电般的速度向前发展,而监管上的改变可能只在基因驱动泄漏事件受到关注后才会发生.
然而,该问题并不是非黑即白.
得州农工大学昆虫生态学家MickyEubanks表示,基因驱动的提法最初让他大吃一惊.
"我最初本能的反应是'我的天,这太恐怖了.
它是如此的令人恐惧'.
"Eubanks说,但当你再考虑一下,并将其同人类已经造成并且将继续造成的环境改变作下权衡,会发现它只不过是沧海一粟.
http://www.
nature.
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17673仿生镜片10秒内可恢复视力作者:盛夏文章来源:中国科学报发布时间:2015-6-9近日,加拿大Ocumetics科技公司开发出一种高科技仿生镜片.
研究人员表示,戴上仿生镜片后,只要短短10秒钟,就可以让视力快速恢复,而原先不良的视力不但能够被矫正,还能比1.
0的视力好出两倍.
目前这项技术正在取得加拿大政图片来源:百度图片科技信息参考2015年第3期49府的认可,预计最快2017年产品将问世.
据了解,Ocumetics公司执行长韦伯斥资300多万美元,与研究团队耗费8年时间,终于开发出"Ocumetics仿生镜片".
根据Ocumetrics公司网站介绍,只要使用者戴上仿生镜片,用生理食盐水冲洗后,在10秒内仿生镜片就会在眼球上扩散开来,马上矫正视力,整个安装过程只要8分钟,佩戴者不会感到疼痛和刺激.
韦伯表示,使用者安装仿生镜片后,不但能矫正视力,视力还会比普通人还要好很多.
另外,仿生镜片的技术非常安全,不会对眼睛产生副作用,同时也不会有闪光或是夜盲的问题,但仅限年龄超过25岁以上的成年人使用,因为超过这年纪的人眼睛结构才是完全成熟的.
韦伯已经于4月在权威眼科医师会议上向大家公开了这门顶尖技术,在加拿大及其他国家政府认可仿生镜片的技术前,将会先进行动物实验,再对视力不佳的病患进行测试,最快将在2017年正式出现在市面上激光扫描20秒诊断疟疾作者:徐徐文章来源:中国科学报发布时间:2015-6-29它是对抗疟疾的武器——一次激光扫描便能在数秒内给出准确的诊断,并且无须划破皮肤,就像电影《星际迷航》中虚幻的三录仪.
它通过将能量以脉冲的形式注入一个人的手腕或耳垂中的血管而发挥作用.
激光的波长不会伤害人体器官,但会被恶性疟原虫以血液为食所产生的废弃晶体——疟原虫色素吸收.
当晶体吸收这种能量后,它们会温暖周围的血浆,使其冒出气泡.
置于皮肤上的示波器能感知这些纳米尺度的气泡,从而使仅在20秒内探测出疟疾感染成为可能.
"这是首次实现真正的非侵入性诊断.
"来自美国莱斯大学的DmitriLapotko表示.
他的团队利用这种探测器在6个人的测试中正确辨认出了哪个人患有疟疾.
他们甚至成功地利用这种设备证明死去的蚊子是否携带寄生虫.
疟疾威胁着全球一半人口.
2013年,58.
4万人因此丧生.
现有疟疾测试已经非常迅速,只须花费15~20分钟便可作出诊断,但它们可以更加简单.
目前的测试方科技信息参考2015年第3期50法必须采集血液,而且测试必须由受过训练的人员开展以获得可靠的结果,同时需要额外的化学试剂.
由世界卫生组织成立的非营利性组织——促进创新诊断方法基金会的MarkPerkins介绍说,据估计全球每年在这些试剂上要花费约1亿美元.
"对避免这些误区的技术的追求是受到欢迎的,尤其是当上述创新性的技术出现时.
"Perkins表示.
心理学家最新研究发现意识并没有思想强大作者:彬彬文章来源:新浪科技发布时间:2015-6-27据国外媒体报道,心理学家最新研究发现,人类意识并没有思想那么强大,在人类行为决策中扮演的是一种被动角色,而非主动推手.
人们普遍认为,意识很强大,可以控制我们的思想和行为决策.
事实上,人类意识并没有我们想像的那么强大,在人类行为决策中扮演着被动角色,而非主导力量.
在《行为与大脑科学》杂志网络版上,心理学家伊沙圭尔-莫塞拉团队发表了最新研究成果--"被动框架理论".
根据该理论,意识心理的作用类似于翻译员,可以帮助持不同语言的人们进行沟通与交流.
莫塞拉称解释说,"翻译员的任务就是将信息传达表述出来,对信息本身并不进行论述或产生影响.
同样,我们通过意识感知到的信息,并不是在意识过程中产生的,也不受意识过程影响.
从这个意义上来说,意识只是一个中间人,它能发挥的作用并没有我们想像的那么重要.
"科学家们表示,人类意识并没有我们想像的那么强大,在人类行为决策中扮演着被动角色,而不非主导力量.
科技信息参考2015年第3期51专家认为,"被动框架理论"是一项突破性研究成果,它否认了人类对意识的直觉信念和自我观点.
根据这一理论,相比传统智慧的控制力而言,意识所起的作用更具反射性,且更无目的性.
通过对冲动、思想、感知和行为的筛选,人们感受到自身的意识状态,并受控于这些纷繁复杂的冲动和念头.
莫塞拉表示,"长久以来,我们一直夸大意识的作用,认为它可以解决问题,在行为决策中起重大作用.
事实上,意识的作用非常有限,它只具备一些基础的静态作用,并不断重复简单的工作过程.
人们通常将自由意志解释为意识,而意识又是行为方式的决策者,这些认识都不正确.
被动框架理论的提出,颠覆了人们的直觉认识.
"事实上,意识的作用仅在于转播信息,控制"自发"行为,或是骨骼肌肉系统作用的目标导向活动.
莫塞拉打了一个比方,将意识比作因特网--人们利用因特网购买书籍,预订酒店客房,以及从事其它多种网络活动.
从表面上来看,因特网对人类生活作用重大,影响深远.
但是,深究本质后会发现,坐在电脑前点击鼠标,或是掌控智能手机的那个人,才是所有行为活动的核心,而因特网充其量不过是一个工具,一个平台,毫无其自由意志可言.
"被动框架理论的研究耗费了我们科研团队10多年时间,最初连我们自己也无法接受这一结论,它挑战了另一传统认识,即意识思考之间有因果关联.
"莫塞拉称,"人们常以为,思考时,大脑中会跳出一个又一个的想法,这些想法之间必然有因果关系.
事实上,这种认识是错误的,意识的信息处理过程不是这样的.
意识思考之间并无关联,不存在环环相扣的因果关系,意识思考的结果还是同样的无意识信息.
这项成果的取得之所以耗时较长,关键原因在于人们混淆了一个概念,即意识的作用与意识是被拿来作什么用.
此外,该理论成果还将对精神病领域的研究产生深远影响.
为什么我们会产生某种本不该有的冲动或者想法那是因为,意识体系并不知道人们会对某事产生某种想法;触发冲动的意识也并不知道,冲动与其它想法或者行为之间有关联.
"莫塞拉称,被动框架理论的研究耗费了他们团队10多年时间,最初连他们自己也无法接受这一研究成果.
科技信息参考2015年第3期52血液细胞变神经细胞有了新方法作者:冯卫东文章来源:科技日报发布时间:2015-6-1据最新一期《细胞》杂志报道,加拿大干细胞科学家发现了一种如何将简单的血液样本变成各种成人感觉神经元的方法.
这一科学突破由麦克马斯特大学干细胞和癌症研究所所长米克·巴蒂亚领衔完成.
巴蒂亚是加拿大人类干细胞生物学研究主席,麦克马斯特大学生物化学和生物医学系教授.
巴蒂亚小组研究发现,可直接将成人血液细胞转变成中枢神经系统(脑和脊髓)的神经元,以及外周神经系统负责疼痛、温度和瘙痒感知的神经元.
这意味着,一个人的神经系统细胞如何对刺激作出反应和响应,将可通过他的血液来测定.
目前,医学研究人员对疼痛形成的复杂病理及其治疗的了解还十分有限.
外周神经系统由不同类型的神经组成,如感觉压力、检测温度等.
在极端情况下,疼痛或麻木是由这些外周神经发出信号通过大脑来感知.
巴蒂亚表示,与血液不同的是,在使用皮肤样本或组织活检过程中,人们无法取走患者的部分神经系统.
神经系统密布全身,无法取样开展研究.
现在,科学家们只需简单地采集血液样本,然后就可为患者定制各种神经系统的主要细胞类型——中枢神经系统细胞以及外周神经系统细胞.
巴蒂亚小组利用新鲜人体血液以及冷藏血均成功完成了此项突破性技术的测试.
由于在临床试验中常常需要收集血样进行冷藏,该项突破可让研究小组"坐着时光机"回溯过去一段时间的研究,对先前调查过并已将数据存档的患者具有的疼痛或神经通路问题进行探索.
研究人员认为,这种革新性的导向转化技术具有"广泛而直接的应用前景",将有助于开发出包括麻痹疼痛在内的各种疼痛的治疗药物,通过帮助研究人员深入了解神经细胞对不同药物和不同刺激作出的反应,还有望为患有神经病理性疼痛的患者提供个性化或定制化的药物治疗方案.
edu.
cn科技信息参考2015年第3期目录政策与战略.
1日本理化研究所新所长提出振兴计划.
1俄罗斯计划五年内研制出世界上最大功率的激光器.
2美发布公共安全网络技术路线图.
3美国投重金开展下一代超级计算机"极光"的研究.
4基础研究.
5美国麻省理工学院创造超低温纪录.
5单分子二极管问世.
6德发明太阳能电解水制氢新工艺.
7自动化与材料.
9碳纳米管造就超级蛛丝.
9超越石墨烯:二硫化钼和黑磷成材料学家新宠.
10应急机器人前景看好.
13飞机可"自愈":材料快速凝固修复翼面.
14"生物混凝土"可自动修复裂缝.
16石墨烯墨水打印出射频天线.
17德国研制能相互协同动作的机器人蚂蚁.
18德科学家发明超强记忆新材料.
18美合成可替代稀土的磁性纳米材料.
19美军研发隐身军装.
20首款全彩柔性超薄显示屏问世.
21新工艺让锂离子电池成本减半.
22新算法可使机器人"受伤不下火线"23电子与信息技术.
24科学家推出卡片诊断仪和电子皮肤.
24神经网络芯片首次仅由忆阻器创建.
25澳开发出世界首个多态存储器.
26模拟大脑进行自然计算的硬件平台问世.
27日本推出全球首款6TB固态硬盘.
28IBM演示第一个完整集成的单片硅光子芯片.
29英发明智能手杖助盲人识友摄像头可识别通缉犯.
29美国IBM公司开发新型人工智能算法.
30科学家首次造出数字编码聚合物.
31科学家用针把微型电路注入大脑.
32美开发出迄今最小分光器.
33美开发出能用于移动设备的厘米级精度定位系统.
34给计算机"大脑"全新的"思维"35生物医药.
38科技信息参考2015年第3期科学家在果蝇大脑内发现"指南针"38光基因学新工具助盲鼠"重见天日"39光基因学技术帮助失忆小鼠恢复记忆.
40科学家将能够为大脑抹去或植入记忆.
41大脑控制的仿生假肢终于成真.
42全新基因编辑技术引发研究领域巨变.
45仿生镜片10秒内可恢复视力.
48激光扫描20秒诊断疟疾.
49心理学家最新研究发现意识并没有思想强大.
50血液细胞变神经细胞有了新方法.
52科技信息参考2015年第3期1政策与战略日本理化研究所新所长提出振兴计划作者:红枫文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-28在担任日本理化研究所(RIKEN)所长一职7周后,松本纮在近日的一次新闻发布会上概述了他让被学术丑闻玷污的国家实验室系统重新恢复昔日光彩的策略.
他的新想法是:引入终身职位体系,让目前在RIKEN通过临时合同工作的最优秀年轻研究人员留在这里.
松本纮压倒一切的任务是帮助RIKEN从去年的名誉崩溃中恢复过来.
去年,一篇分外引人注目的研究论文报告了一种叫做"刺激触发的多能性获得"(STAP)技术的制造干细胞的新方法,然而经过调查,该技术被证明是伪造的.
这一事件导致该所一名高级科学家自杀,同时RIKEN下属的生物发育中心也被迫重组.
作为磁场和空间等离子体领域的专家,松本纮在京都大学度过其整个学术生涯,并在2008~2014年间担任该校校长.
自从今年4月1日起担任RIKEN所长以来,松本纮已经访问了该所下属的15个主要机构,并约见了它们的领导人和年轻科学家聆听其想法.
5月22日,他在东京附近的RIKEN总部提出了他的"科学卓越计划".
松本纮最具雄心的目标是终身职位系统.
他强调说,大多数进行定期科研项目的RIEKN年轻研究人员的普遍任期是5年.
这使得科学研究向短期成果倾斜,因为科学家希望为他们的下一次求职拿出一份漂亮的工作简历.
他表示,从一个短期任务跳到另外一个,"给青年科学家制造了许多麻烦".
松本纮说,一个相关的问题是,一些日本青年科研人员在海外寻求工作经历,因为"他们担心当自己回国后找不到一份好工作".
他计划与德国马普学会等国外研究机构开展正式交流项目,派一些日本青年研究人员到国外学习,同时让更多国外研究人员可以来日本交流,建立合作关系,使RIKEN在全球成为更重要的科学参与者.
他表示将推动RIKEN科学家和行政管理人员日常用英语交流.
他还希望通过批准研究经费从一个财年到另一个财年的延续解决其他长期存在的官僚障碍,让实松本纮图片来源:百度图片科技信息参考2015年第3期2验室更容易雇佣技术人员.
"我们的研究人员工作非常忙,但是他们的科研支撑人员却非常有限.
"他说.
这些计划需要花费时间.
比如,引入终身职位,"将会很难",他说,因为这需要新的人事规范.
其中的一个限制因素是资金:RIKEN的2015年经费预算已经确定.
松本纮说,他将在明年的预算中具体推动他的改革计划,这意味着相关计划将在2016年4月启动.
这两位资深的拨款负责人曾分别领导两院负责监督NASA和NSF的开支委员会,他们一贯支持这个两机构的预算开支.
(Mikulski也曾负责参议院的整个拨款委员会,在新国会就职后她已不再担任此职.
)去年,众议员Wolf和参议员Mikulski所坚持的观点在旷日持久的预算协商中逐渐占据优势,勉强避免了再一次的政府停摆和开支冻结延期的生效(因为2015财年始于去年10月1日).
在2013年预算的打击之下,科研人员已做好最坏的准备.
他们估计,在2015年预算中,用于支持大部分科研机构的可自由支配经费应该不会有所增长.
但让他们欣喜的是,很多科研机构却收获颇丰.
不过,美国国立卫生研究院(NIH)的预算基本与去年持平,与2014财年相比仅上涨0.
5%,为300.
84亿美元.
俄罗斯计划五年内研制出世界上最大功率的激光器文章来源:科技部发布时间:2015-5-13根据俄新社4月14日消息,俄罗斯将在五年内研制出世界上功率最大的新一代激光器УФЛ-2М.
该激光器将主要用于高能物理领域的基础研究,目前坐落于俄罗斯萨洛夫科技园,占地面积约两个足球场大小,有十层楼高,设计的发射能量为460万焦耳,而相比之下,美国和法国有类似的激光器,其能量都不超过200万焦耳.
俄罗斯试验物理研究所核研究中心主任卡斯久科夫表示,该激光器计划在2019年底到2020年初完成研制并投入使用,目前能够自主研制这种激光器的国家屈指可数,这是世界高科技大国的象征.
更重要的是,该激光器几乎完全是自主知识产权,参与研制的单位和使用的技术95%都是俄罗斯本土的.
科技信息参考2015年第3期3美发布公共安全网络技术路线图作者:房琳琳文章来源:科技日报发布时间:2015-5-28美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)近日公布了全美未来20年发展无缝宽带公共安全通信网络技术的路线图,其规划的系列技术主要集中于为警察、消防员、紧急医疗服务和其他急救等提供基于定位所需的各类服务.
路线图由NIST的公共安全通信研究(PSCR)项目组完成,该机构从2002年开始就执行标准的研究、开发、测试和评价.
NIST新通信技术实验室PSCR部门负责人德雷克·奥尔说:"路线图将指导和规划公共安全通信研究,包括如何分配从最近的先进移动业务AWS-3频段拍卖所获的3亿美元.
"PSCR的目标之一是让宽带上的公共安全数据、视频和语音通讯,能在不同机构和管辖范围得到综合应用.
为达到这一目的,PSCR正在运行一个700兆的公共安全宽带示范网络,希望通过搜集需求和开发标准来提供技术支持.
新路线图描绘了未来20年公共安全通信研究的蓝图,还确定了实现规划所需的软件、设备和网络研发投资,并指出了包括联邦、州和地方政府、学术界、行业和公共安全社区在内的利益攸关者的机会所在.
路线图指出,一系列数字技术的变化趋势将潜在影响公共安全通信.
可穿戴技术的进步将在未来5到10年得以实现,物联网与公共安全的充分融合也将于未来10年到20年间普遍应用,现在以语音通讯为基础的公共安全通信在某些领域也将被数据通讯所替代.
"基于位置的服务"的应用程序包含了用户的GPS信号等物理位置信息,这类服务被选为路线图的第一个重点领域,因为升级这类技术比较可行,在投资上也将获得较高回报.
路线图明确了基于位置的服务标准需求缺口.
美国政府还没有室内定位标准,要达成共识并在这类标准上获得支持仍需努力.
虽然语音、视频和数据已经在商用手持设备中得到充分应用,但公共安全社区还没能充分利用潜在的综合服务,包括语音互联网协议、数字视频广播和物联网等.
路线图一并提出了达到公共安全性能指标(包括精度、速度、强度和可行性、集成设备测试等)所要满足的需求.
在其他技术研发需求中,路线图还呼吁寻找减少电池消耗的技术路径.
另外,由于公共安全通信必须覆盖所有地理区域并接入网络,路线图提出在所有便携系统中必须能够快速设定位置信息,以备紧急之需.
科技信息参考2015年第3期4总编辑圈点标准的制订是博弈的过程,是一种制定市场游戏规则的手段,特别是在对开放数据跨区域、跨机构共享并进一步挖掘深度合作的时候,更显现出强大的支撑能力.
目前,"智慧城市"与"服务型政府"的概念被炒得火热,但一定会回到互联网公共安全标准的制定上来,这绝非一个或几个企业所能完成.
通过制定路线图提出一系列满足标准所要达到的技术,进而对产业界进行清晰的路径引导,可谓务实之举.
从这点上看,美国又走在了前面.
美国投重金开展下一代超级计算机"极光"的研究文章来源:科技部发布时间:2015-5-142015年4月8日美国能源部副秘书长李恩·奥尔宣布美国能源部向"阿岗领导者计算机设备项目"投资2亿美元研发下一代超级计算机--极光.
计划2018年完成,并向科研工作者开放,以吸引美国顶级研发人员到阿岗开展研发.
该投资是美国能源部向橡树岭、阿岗和劳伦斯利弗莫尔国家实验室合作计划的投的第三笔,也是最后一笔资金.
之前美能源部分别向橡树岭、劳伦斯利弗莫尔国家实验室投资了5.
25亿和3.
25亿美元,开展E级计算机研究.
同日,奥尔还宣布投资1千万美元启动高性能计算机项目--DesignForward,该项目由能源部科学办公室和国家核安全委员会共同负责.
"极光"计算机将采用英特尔高性能计算机可伸缩系统框架.
该项目继续采用美国橡树岭、阿岗和劳伦斯利弗莫尔三大国家实验室紧密合作模式,同时吸收英特尔、科瑞、AMD、IBM等计算机公司参与,将大大加快科技成果的转化.
该项目的实施还将促进低碳能源技术,特别是材料科学、生物科学和可再生能源技术的发展;同时有利于保持美国在高性能计算机上世界领头羊地位.
科技信息参考2015年第3期5基础研究美国麻省理工学院创造超低温纪录作者:刘园园文章来源:科技日报发布时间:2015-6-18绝对零度是热力学理论中温度的下限值,它相当于零下273.
15摄氏度或零下459.
67华氏度.
在这种温度下,物质没有任何热能.
近日,美国麻省理工学院科学家首次将分子冷却到逼近绝对零度——绝对零度的5千亿分之一摄氏度以上.
据《基督教科学箴言报》报道,科学家曾经让原子达到超低温度,而这次科学家通过实验让分子(两个或两个以上的原子连接在一起)达到温度超低的状态.
在正常的温度下,分子以超高速在我们身边疾驰而过,有时甚至会发生"撞车".
不过当它们被冷却到超低温时,奇怪的事情就会发生.
物理学家们推测,这些分子将不再是飞驰和相撞的个体,而会成为一个统一体——这是从未被研究过的分子的奇特状态.
为了探索这一现象,麻省理工学院物理学家马丁·茨维莱茵带领团队利用蒸发作用和激光来冷却原子云中的单个原子.
由于钠原子和钾原子都带有正电荷,一般情况下不会形成化合物,该团队使用磁场将钠原子和钾原子吸引到一起形成钠钾分子,然后他们使用另一组激光来冷却它.
一种激光的频率与分子的初始振动状态一致,另一种激光与它们最低的振动频率相匹配.
钠钾分子吸收了第二种激光中较低的能量,并向高频激光释放能量.
这一过程最终将钠钾分子的温度冷却到了500纳开尔文,这一温度只有宇宙空间温度的一百万分之一,低于宇宙大爆炸后"余辉"的温度.
他们发现,在超低温状态下钠钾分子非常"迟钝",难与附近其他分子发生作用.
另外,这些分子表现出很强的偶极矩——分子内部的电荷分布状态决定它对其他分子是强烈排斥的.
在这种状态下,钠钾分子不是很稳定,只持续了2.
5秒就分裂了,不过在这样极端的温度条件下,这个时间已经很长了.
科学家表示,下一步计划将分子冷却到更低的温度,来观察理论所预测的量子力学效应.
这种效应曾在单个原子如氦原子上展示过——超低温的氦原子成为没有任何黏度的超流体.
但是科学家还未对旋转和振动状态更为复杂的分子的量子力学效应进行研究.
理论上,分子在超低温状态下也可能出现同样怪异的现象.
科技信息参考2015年第3期6单分子二极管问世作者:陈丹文章来源:科技日报发布时间:2015-5-26美国哥伦比亚大学应用物理学副教授拉莎·文卡塔拉曼指导的研究团队开发了一种新技术,成功创建出首个单分子二极管,其性能比之前所有设计的要高50倍,有望在纳米器件领域获得实际应用.
论文发表在5月25日的《自然·纳米技术》杂志上.
单分子器件是电子设备微型化的极致.
亚利耶·艾佛莱姆和马克·瑞特在1974年提出,单个分子可以作为整流器,一个单向的电流导体.
此后,科学家相继演示了单分子连接到金属电极上(单分子结)可用作多种元件,包括电阻器、开关、晶体管,以及二极管.
由二极管充当电阀,其结构需要不对称,以使两个方向的电流处于不同环境.
据物理学家组织网报道,为了开发单分子二极管,研究人员简单地设计了具有非对称结构的分子.
"虽然这种不对称分子的确显示出一些类二极管特性,但它们并不有效.
"论文第一作者、博士生布莱恩·卡珀兹解释说,"设计良好的二极管应只允许电流沿一个方向流动——接通方向,并且电流强度要大.
非对称分子设计往往会出现接通(开)和断开(关)两个方向上都有微弱电流流过的现象,并且开电流和关电流的比率(整流比)通常都很低.
而理想情况是,整流比应该非常高.
"为了克服非对称分子设计的相关问题,文卡塔拉曼的团队将重点放在为分子结构创造一个不对称的环境上.
他们的方法相当简单——用离子溶液包围活性分子,并用不同大小的金属电极接触分子.
结果,他们获得的单分子二极管的整流比达到了250,比以前的设计高出50倍.
文卡塔拉曼指出,二极管中的开电流可超过0.
1微安,对于单分子而言,这个电流已经很大了.
此外,新技术很容易实施,可以应用于所有类型的纳米器件,包括那些用石墨烯电极制造的器件.
科技信息参考2015年第3期7"能够采用化学和物理学概念设计一个分子电路,并让它具备一定的功能性,这是很令人惊异的.
"文卡塔拉曼说,"由于尺度如此之小,量子力学效应绝对是这一器件的一个重要方面.
因此,能够创建一个看不见却表现得与预期一致的东西,这是一个真正的成功.
"研究团队目前正在努力理解这项成果背后的物理基础,并试图使用新的分子系统,进一步提高整流比.
德发明太阳能电解水制氢新工艺作者:顾钢文章来源:科技日报发布时间:2015-5-25德国柏林的赫尔姆茨太阳能燃料研究所研究人员应用特殊纳米材料,日前发明了高效利用太阳能制氢新工艺.
这种纳米材料可以使太阳能转化为电能的效率达到80%.
新工艺采用的是水电解原理.
在中学课堂上我们就知道,将两根电极插入水中,在电磁场作用下,水可以分解成氢气和氧气.
氢是一种可以存储的能源,氢燃料电池可以应用在汽车等众多领域.
通常电解水需要耗费大量电能,在产生氢能的同时又在消耗能源.
这种能源转化并不经济,于是赫尔姆茨太阳能燃料研究所研究人员想到了利用太阳能,但是太阳能的能源转换效率通常比较低,不能满足电解水需要,为此他们研究出一种纳米材料电极.
这种电极可以大大提高太阳能转换为电能的效率,从而提高电解水的制氢能力.
研发利用太阳能电解水的电极材料并不是件容易的事,因为电解水制氢过程最好是在酸性环境下进行,但这样的环境容易使太阳能电池生锈,而且采用传统电极需要昂贵的稀有金属铂或铂铱化合物.
为此,研究人员想出一个解决办法,他们用黄铜制成用二氧化钛包覆的透明、轻质的薄膜材料.
二氧化钛薄膜是多晶体,并含有铂纳米颗粒.
这种新的金属复合材料可以在阳光照射下产生0.
5伏特的光压,以及每平方厘米38毫安的光电能,并能作为制氢的催化剂,也可防止电极生锈.
该项目负责人尼德利克称,采用这项新技术可以使阳光中可见光的80%转化成光电能并用于制氢.
目前该项目还有许多试验要做,要达到实际应用效果,复合电极之间的电磁场至少要达到1.
8伏特.
尼德利克表示,"我们的实验证明,未来完科技信息参考2015年第3期8全可以利用太阳能来生产氢燃料.
我们已与一家公司合作使光制氢项目工业化".
科技信息参考2015年第3期9自动化与材料碳纳米管造就超级蛛丝作者:徐徐文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-7本报讯蜘蛛侠一定会很嫉妒.
蜘蛛能织出加入了碳纳米管甚至是石墨烯的网,从而使具有打破纪录特性的新材料拥有更加光明的应用前景.
石墨烯是强韧的人造材料之一,而蜘蛛丝是最强韧的天然材料之一.
为此,来自意大利特伦托大学的NicolaPugno想知道如果将两者结合起来会发生什么情况.
Pugno和他的同事抓到5只来自幽灵蛛科的蜘蛛,并在它们身上喷洒用水和200~300纳米宽的石墨烯颗粒混合而成的液体.
他们还将碳纳米管和水喷到另外10只蜘蛛身上,以对比两种材料的效果.
一些蜘蛛吐出了低于标准水平的丝,但其他蜘蛛织的网的性能得到较大提升.
最好的纤维来自被喷了纳米管的蜘蛛:其硬度和强韧度约是巨型河边金蛛所织网的3.
5倍.
比金蛛织出的网更加强韧的唯一天然材料是由一种被称为帽贝的软体动物的牙齿制成的材料.
Pugno和同事在今年早些时候发现了这一点.
帽贝牙齿的伸展性比蜘蛛丝强,但硬度不够.
这意味着它们更容易破裂.
该团队尚不确定石墨烯和碳纳米管是如何在蛛丝中终结的.
一种可能性是碳包裹在丝的外面,但Pugno认为,这不足以解释蛛丝硬度的增加.
相反,他认为,蜘蛛吸收周围环境中的材料,并在吐丝时将它们融入蛛丝中.
不过,这样做是有代价的——4只蜘蛛在被喷上液体后很快就死掉了.
http://www.
nature.
com/srep/2015/150105/srep07611/full/srep07611.
html科学家用碳纳米管打造超级蛛丝科技信息参考2015年第3期10超越石墨烯:二硫化钼和黑磷成材料学家新宠作者:红枫文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-21通常情况下,胶带不会被看作是一种具有科学突破性的进展.
但是当英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖罗夫(KonstantinNovoselov)(两人在2010年获得诺贝尔物理学奖)2004年与同事在《科学》杂志发表了他们的研究成果——即用透明胶带从一块石墨烯上剥落碳原子的单原子薄片,这一研究缓缓拉开了材料学革命的序幕.
自上述曼彻斯特研究团队发表其研究成果的11年来,相关领域的研究成果呈指数增长,去年,全球研究人员发表的关于石墨烯的研究成果超过1.
5万项.
这种现象很合乎情理:石墨烯是迄今为止制作的最轻材料,它的强度是钢的100倍,比铜的导电性、柔韧性更好,而且很大程度上是透明的.
研究人员设想了未来以石墨烯为基础建造的每样产品,如从下一代计算机芯片和柔性显示器到蓄电池和燃料电池.
然而,石墨烯可能不会通过其自身作为一种理想材料来实现未来的巨大影响,而是通过它衍生的产物.
尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点,但它也有缺点,尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石.
现在,化学家和材料学家正在努力越过石墨烯,寻找其他的材料.
他们正在合成其他两种兼具柔韧性和透明度,而且拥有石墨烯无法企及的电子特性的二维片状材料,他们已经把其中一些转变为具备轻量性和柔韧性的快速电子和光学设备,他们希望,这些材料可以作为未来产业的支柱.
石墨烯,打开二维材料新视野从某种意义上说,二维材料并不是全新的技术.
研究人员自上世纪60年代就利用分子数外延(MBE)机器开发出原子形态的薄片材料.
但是MBE机器通常被用于单层石墨烯(上)激发了科学家探索半导体单晶材料——如二维黑磷单晶(中)和二硫化钼(下)——的热情.
图片来源:C.
BICKEL科技信息参考2015年第3期11储存如硅和砷化镓等材料——这些晶体材料的原子结构通常倾向于形成三维结构.
从这个层面看,由MBE机器制作的原子层就像一片奶酪,是三维材料的二维版本.
石墨烯有所不同,它更像一本书中的纸页,中国台湾新竹"国立清华大学"材料学教授Yi-HsienLee说.
让科学家大吃一惊的是,当他们近距离研究石墨烯时,却发现块状石墨烯中并不存在导电性和光学特征.
"最大的教训是石墨烯并没有那么不同.
"中国上海复旦大学凝聚态物理学家张远波说,尽管如此,研究人员表示,"石墨烯把二维材料带到了聚光灯下.
"在谈及高科技设备时,石墨烯的光环黯淡了一些.
电子时代的大多数被认为有价值的材料都是半导体,而石墨烯更像一个金属导体.
"石墨烯确实是一种非常宝贵的材料.
"美国密歇根州立大学凝聚态物理学家DavidTomanek说,"但它却和电子行业不搭边.
"然而,石墨烯打开了科学家的视野,使他们把目光聚焦于平面电子的新世界.
他们看到了与石墨烯类似,但却拥有新光电特征的材料,他们设计了单层硅(硅烯)、单层锗(锗烯)、单层锡(锡烯);他们创造了用氮化硼制作的绝缘体,该材料有着像石墨烯一样的鸡笼式晶格结构;他们制作了可用于控制特定化学反应的高效催化剂单层金属氧化物;他们甚至还在二维薄片中圈入水分子,尽管这样做有何用途目前仍不清楚.
但就目前来看,大多数围绕平面材料的研究工作聚焦于两种材料:一种是叫作二硫化钼(MoS2)的化合物;另一种是名为二维黑磷单晶(或称黑磷)的单层磷原子.
两种材料都有着吸引人的电子特性,而它们的研究者之间的竞争也极为激烈.
二硫化钼,光学设备优选材料在两种材料中,二硫化钼研究率先起步.
二硫化钼于2008年合成,是叫作过渡金属二硫化物材料(TMDs)大家族的成员之一.
这个显得有点"花哨"的名字代表了它们的结构:一个过渡金属原子(即钼原子)和一对包括硫元素、硒元素在内的来自元素周期表第16列的原子(该元素家族以氧族元素著称).
让电子制造者惊喜的是,所有TMDs均是半导体.
它们和石墨烯的薄度近乎相同(在二硫化钼中,两层硫原子把一层钼原子像"三明治"那样夹在中间),但是它们却有其他优点.
就二硫化钼而言,优点之一是电子在平面薄片中的运行速度,即电子迁移率.
二硫化钼的电子迁移速率大约是100cm2-vs(即每平方厘米每伏秒通过100个电子),这远低于晶体硅的电子迁移速率1400cm2-vs,但是比非晶硅和其他超薄半导体的迁移速度更好,科学家正在研究这些材料,使其用于未来电子产品,如柔性显示屏和其他可以灵活伸展的电子产品.
研究表明,二硫化钼还极易制作,即便是制作大片的二维材料.
这让工程师能以非常快的速度检测它们在电子产品中的性能.
例如,2011年,由瑞士联邦理工学科技信息参考2015年第3期12院的AndrasKis带领的研究团队在《自然—纳米技术》发表文章称,他们用仅有0.
65纳米厚的二硫化钼单层薄片制作出首批晶体管.
结果证明,那些产品以及随后的产品比技术更先进的以硅为基础的同类产品具有其他独特属性.
除此之外,二硫化钼还有其他令人向往的特性,即直接带隙,这一特性使该材料把电子转变成光子,反之亦然.
这个特性也让二硫化钼成为光学设备中采用的优质候选对象,这些设备诸如光发射器、激光、光电探测器,甚至还包括太阳能电池.
一些科学家表示,这种材料还具备储量丰富、价格低廉、无毒性等特点,因此Yi-HsienLee认为:"它的前途一片光明.
"然而,Tomanek则认为,二硫化钼的电子迁移速率仍然不够高,很难在拥挤的电子市场中具有竞争优势.
其原因是这种材料的结构特征,电子在其内部移动时,碰到较大的金属原子后会在其结构内发生弹离,从而降低迁移速度.
但也有科学家表示,这种"绊脚石"将是短暂性的.
研究人员正在试图绕过这些障碍——通过变得略厚一些的多层二硫化钼薄片,从而给压缩电子提供选择路径使其绕过路障.
"届时,二硫化钼的迁移性问题将被解决.
"Yi-HsienLee说.
黑磷,电子设备的材料新宠二硫化钼的竞争对手——二维黑磷单晶(又称黑磷)似乎让科学家更为兴奋.
二维黑磷单晶是纯磷可以形成的三种不同的晶体结构(或同素异形体)之一.
其他两种材料分别是用于制造烟花的白磷和用于制造火柴头的红磷.
二维黑磷单晶由位于两个位面的波浪形磷原子组成,去年刚刚合成.
但是其属性已经使它成为材料学界的宠儿,其电子转移速率为600cm2-vs,一些研究人员希望进一步提高这一速率;同时,其频间带隙(让电流通过该物质所需要的电伏)是可调谐的,即电子工程师可以通过简单的改变二维黑磷单晶的叠层调整带隙,这一特性有利于根据具体要求设计出期望的带隙.
"所有这些属性都让二维黑磷单晶成为一种超级材料.
"Tomanek说.
研究人员正在以极快的速度推进二维黑磷单晶的产品化.
去年3月2日,张远波和复旦大学的其他同事在线发表于《自然—纳米技术》的报告称,他们制作出了基于二维黑磷单晶的晶体三极管——这一产品在计算机逻辑电路中发挥着"心脏"作用.
两周以后,Tomanek和同事也在美国化学学会《纳米》期刊上发表了他们利用二维黑磷单晶制作出的晶体管的报告.
然而,不幸的是,二维黑磷单晶在空气中不稳定.
"在24小时后,我们可以看到材料表面的气泡,然后整个设备在数日内就会失效.
"得州大学奥斯汀分校二维黑磷单晶专家Joon-SeokKim说.
专家表示,其中的罪魁祸首是水蒸气,它会和磷发生反应,把磷转化为磷酸并导致材料腐蚀.
尽管如此,Kim的研究团队和其他科研人员依然在设法解决这一问题.
例如,Kim在今年3月份美国物理学会的一次科技信息参考2015年第3期13报告中表示,他和同事已经可以让基于二维黑磷单晶的晶体管持续工作3个月——通过把它们封装在氧化铝和聚四氟乙烯的隔层中.
然而,Yi-HsienLee却认为这种方法并不能保证该材料的长期稳定性.
"你可以在产品上加一层保护层,但这仅仅是减缓了老化速率.
"他争论说,二维黑磷单晶之所以获得一些研究人员的青睐,是因为这种材料易于上手:像石墨烯那样,可以轻而易举地用透明胶带剥落黑磷的薄片.
"这是同一种方法.
"Yi-HsienLee说,"但这并不意味着,二维黑磷单晶前景大好.
"最终,两种材料或许都有很大的发展空间.
"我们才刚刚入门.
"佛罗里达州立大学物理学家LuisBalicas说.
他表示,随着时间的发展,工程师将利用二硫化钼与光的强相互作用制作太阳能电池、光发射器和其他光学设备;同时增强二维黑磷单晶的高电子迁移率,并用其制作电子设备.
应急机器人前景看好作者:鲁捷文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-21应急响应机器人的实际应用一直存在许多限制,如其移动性和灵巧性有限,仅相当于一岁孩童的水平,同时自主性也仅局限于一次完成一个任务.
这些问题没有比4年前日本福岛核事故中的经历更令人刻骨铭心了,当时一个机器人小队被派去协助工作人员解决福岛第一核电站的问题,然而这些机器人大多数时间都在边线上徘徊,留下人类去完成最危险的任务.
接下来的几年,全球机器人研究迅速发展,近日美国国防高级研究计划局(DARPA)将主办最后一轮的机器人比赛,旨在构建在灾难来袭时可以发挥作有人在家吗机器人"航空"(左)和"黑猩猩"在美国国防高级研究计划局机器人挑战赛上一决高下.
图片来源:DARPA科技信息参考2015年第3期14用的自主化机器人.
共有25个国际团队将在今年6月5日和6日参加竞赛,赢取总额达350万美元的三类奖金.
进入最终一轮竞赛的机器人将要在最短的时间内在DARPA越野障碍训练场上完成8个不同任务.
训练场的环境设计模拟了灾后人难以涉足的极度危险区域.
作为一项附加挑战,DARPA在比赛过程中还会有意降低机器人和操控人员之间的联系,从而构建一名应急响应机器人在福岛事故中曾经历过的一幕.
当机器人在2011年3月抵达福岛后,它们面临的是被核辐射污染的设施以及泛滥的腐蚀性海水.
彼时,一场9.
0级的海底地震导致海啸,并使大规模海水进入核电站,让需要用来冷却反应堆的应急发电机失灵,接下来3周又接连发生了反应堆熔化、气体爆炸和辐射泄漏等事件,使事故不断升级.
应急人员很快发现,机器人缺少辐射屏蔽,加上其他一些因素,导致人机交流不畅,机器人多次需要在无人指挥的情况下运作.
来自iRobot公司和Honeywell公司(两者都受到DARPA的经费支持)的机器人最终帮助做了一些损伤评估和清理工作,目前仍有一些机器人在福岛继续工作,但是当福岛第一核电站在突发应急中处于最危险的状态时,它们发挥的作用却非常有限.
据了解,此前一轮的DARPA机器人挑战赛曾要求机器人执行接合应急电路、从俯卧姿起身、行走10米不倒、穿越障碍以及让一个环形阀旋转360度等.
决赛的挑战任务有些类似,但是却并不相同,各个团队要展示机器人的灵活性,并且不能提前准备他们的机器人将要执行的动作任务.
飞机可"自愈":材料快速凝固修复翼面作者:左昌文章来源:参考消息发布时间:2015-6-25英国《每日邮报》网站6月9日发表题为《飞机可能很快将拥有"自愈"机翼:突破性材料可像血液一样凝固,帮助翼面进行自我修复》的报道称,机翼上的细小裂缝可能导致飞机停飞,从而造成数科技信息参考2015年第3期15百万英镑的损失.
但英国化学家有了解决方法——一种自我修复的化合物,它能使机翼像人体皮肤一样进行自我修复.
报道称,这种化合物还可被用于制造自我修复式手机屏幕和自动修复缺口的指甲油.
据说,在英国布里斯托尔大学进行的这项研究是"从一个信封的背面开始的",以寻找防止机翼等处出现细小裂缝的方法.
报道称,他们的解决方法涉及将空心的微球体加入碳纤维复合材料中.
这些材料受到撞击时会破裂,释放出一种液体修复剂,这种修复剂会渗入破损的裂缝中.
报道称,修复剂接着会遇到催化剂,催化剂会引发快速的化学反应使修复剂硬化.
试验显示,修复后的材料与破损前一样坚固.
完全硬化需要数小时至一天,温度越高速度越快.
首席研究员、研究催化作用的教授邓肯·沃斯解释说:"我们从人体获得了灵感.
""我们没有进化到可以抵御任何伤害的程度,如果我们可以像这样,我们的皮肤将和犀牛的一样厚.
但如果我们受伤了,伤口会流血,然后结疤,最后愈合.
""我们只是使合成材料拥有了同样的功能:制作某种可以自愈的材料.
"研究团队花了3年的时间发展这一技术,如今正计划"在不久的将来"将其推向市场,欧莱雅已表示对此有兴趣.
沃斯教授还说:"我们无疑将进入这样一个阶段,即今后5到10年里,将出现破损后可以自我修复的手机屏幕等东西.
"这一研究成果是在英国皇家学会的"催化改进协会"大会上首次展示的.
报道称,自愈技术问世于2001年,当时美国伊利诺伊大学的研究人员创造了一种可以自我修复的塑料,人们目前正在研究自愈式混凝土.
伊利诺伊大学的研究团队2014年创造了一种聚合物.
根据他们的展示,这种聚合物可以修复直径长达3厘米的孔洞.
报道称,除了帮助挽救生命外,自愈技术还可以大大降低航空公司安检工作的成本.
此外,荷兰代尔夫特理工大学的研究人员将通常在活火山附近出现的一种细菌与乳酸钙一起混入混凝土.
当混凝土出现裂缝时,将水倒入裂缝,水便会"唤醒"这种细菌.
一旦活跃起来,这种细菌便会"吞食"乳酸钙并分泌使裂缝闭合的石灰石.
科技信息参考2015年第3期16"生物混凝土"可自动修复裂缝作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-5-18还记得《终结者》电影里那个受伤后能自动愈合的机器人吗它的神奇能力要归功于液态金属合金.
最近,荷兰代尔夫特理工大学微生物家造出了类似的酷材料:自动愈合的"生物混凝土",能在一种产石灰石细菌的帮助下有效修复自身裂缝.
混凝土是世界上最普遍的建筑材料,无论多么细心地混合加固,所有的混凝土最终都会产生裂缝,有时裂缝还会导致建筑物倒塌.
因此人们一直在想方设法让混凝土更加耐用.
"混凝土裂缝会产生渗漏.
如果墙壁地板上有裂缝,地下室、车库就可能进水,水渗入混凝土内的钢筋会使钢筋锈蚀,建筑物就有垮塌的风险.
"代尔夫特理工大学微生物教授汉克·约克斯说,"我们发明了一种生物混凝土——利用微生物自动愈合的混凝土.
"据雅虎网站17日报道,约克斯自2006年起就开始研究这种"生物混凝土".
当时一名混凝土技术专家提出,可否用细菌让混凝土自行修复.
解决这一问题面临许多挑战.
混凝土就像岩石一样,非常干燥而且碱性极强,"修复细菌"在被水激活之前,必须长年处于休眠状态.
约克斯最终选择了孢芽杆菌,因为它们喜欢碱性环境,产生的孢子在没有食物和氧气的情况下能存活几十年.
约克斯说:"之后的难题是,细菌不仅要能在混凝土中被激活,还要能产生修复材料——石灰石.
"细菌必须有食物.
糖是一种选择,但糖会让混凝土变软变脆弱.
最后他选择了乳酸钙.
约克斯把细菌和乳酸钙装进生物降解塑料做成的胶囊,然后把胶囊加入到湿的混凝土中混合.
生物混凝土看起来和普通混凝土一样,只是添加了额外成分"愈合剂".
混凝土出现裂缝后,水进入裂缝打开胶囊,细菌则开始发芽、增殖并食用乳酸钙,通过代谢把钙和碳酸离子结合,形成方解石或石灰石,逐渐弥合裂缝.
约克斯希望,这种混凝土能开启一个生物建筑的新时代.
"这是自然与建筑材料的结合,大自然无偿供给我们很多有用东西——比如这种产石灰石的细菌.
如果我们把它填充到建筑材料中,确实很有益处.
这是以一种新理念把自然与建筑环境结合在一起的好例子.
"科技信息参考2015年第3期17石墨烯墨水打印出射频天线作者:房琳琳文章来源:科技日报发布时间:2015-5-20科学家将石墨烯材料的应用又向前推进了一大步.
英国曼彻斯特大学研究人员与石墨烯生产商BGT材料有限公司合作,用压缩石墨烯墨水打印出射频天线.
这种天线灵活、环保,可廉价大批量生产,能够应用在无线射频识别(RFID)标签和无线传感器上,该成果发表在最近一期《应用物理快报》上.
自从2004年石墨烯第一次被分离出来,其神奇的性能一直被广泛深入地研究.
第一个商业石墨烯产品是导电油墨,可以用于印刷电路和其他电子元器件.
石墨烯油墨成本低且很柔软,比其他如纳米金属粒子导电油墨的性能还要强大很多.
为了让石墨烯片层更好地溶于墨水,有时候会在其中添加黏结剂帮助墨水凝固.
这种石墨烯墨水必须经过高温退火才能达到使用目的,然而退火过程会破坏打印石墨烯的材料——纸张或塑料表面.
据物理学家组织网5月20日报道,研究人员发现了一个不需黏合剂就可增加石墨烯墨水导电性的方法.
他们首先进行打印,然后干燥墨水,接下来用滚筒压制,就像用压路机反复碾压新铺的路面那样.
实验结果显示,压缩墨水的导电率提高了50倍,石墨烯层压板也比以往掺了黏合剂的石墨烯墨水导电快两倍.
研究人员称:"高导电性让无线射频辐射更有效率,这是试验中最令人兴奋的方面.
"在纸和塑料等廉价灵活的材料上印刷电子技术,意味着RFID标签等无线技术更加无处不在,从一头牛到一个汽车零件,随处都可应用.
目前,大多数商用RFID标签由金属铝和铜组成,材料昂贵、制作过程复杂,而基于石墨烯的RFID标签能够大幅度降低材料成本.
该研究团队已经开始计划开发石墨烯RFID标签,以及传感器和可穿戴电子产品了.
总编辑圈点石墨烯时代能否颠覆硅时代除了取决于石墨烯自身具有的多种优异性能,更为关键的是将这些性能发挥出来的制造工艺,可以让石墨烯在更大面积上保持导电性和机械性等.
石墨烯墨水并不新鲜,因其成本低、印刷面积大且可适用于柔性基底,一直备受追捧,不断有改良方法出现.
本研究将石墨烯打印技术又向前推进了一步.
当前正处于向可穿戴设备和下一代信息技术过渡的时期,希望强烈的市场需求能促使该技术迅速走向成熟.
科技信息参考2015年第3期18德国研制能相互协同动作的机器人蚂蚁文章来源:科技部发布时间:2015-5-14在自然界,数百只蚂蚁能高度协同行动搬运一件食物,其组织和相互间协同程度令人惊叹,科学家们长期以来试图用人工智能手段模仿这一过程.
德国乌尔姆大学的科研人员应用仿生学原理,研发出一种机器人蚂蚁-"BionicANTs",这种模仿蚂蚁外型的机器人长度约14厘米,部件采用激光烧结成型技术制造,体表植入微电子芯片,"蚂蚁腿"和"爪子"通过压电元件制成的执行机构进行精确快速的控制,蚂蚁的"眼睛"是3D成像装置和光学感应元件,体外安装的射频模块实现相互间的信息沟通.
这种机器人蚂蚁可以模仿自然界蚂蚁的行为.
据科研人员介绍,这一系统的关键是根据分散式多任务控制构架系统设计的实现了"机器人蚂蚁"之间实时连续的信息交换,而且所有参加任务的机器人蚂蚁均为独立行动,参加任务的蚂蚁数量可任意变化.
这一成果已在今年汉诺威工业博览会上展示.
科研人员说,仿生机器人蚂蚁的意义绝不只是一个玩具,因为它实现了分散自动化系统的协同行动,这是工业4.
0领域的重大课题,在其它领域也有重大应用前景.
德科学家发明超强记忆新材料作者:顾钢文章来源:科技日报发布时间:2015-5-31德国基尔大学研究人员新发明了一种镍钛铜记忆合金,其变形次数可以达到千万次不会断裂,而通常合金材料变形几千次就会断裂.
这一新材料在微电子和光学器件、传感器、医疗器件等众多领域将有广泛的应用前景.
科学家早在上世纪60年代就发明了镍钛记忆合金,这种合金在受热和冷却时会变形,并很快会恢复到最初机械加工时确定的形状.
我们熟悉的大多数合金在两种晶格状态下转变几千次,就会出现裂纹甚至断裂,德国基尔大学专家匡特在《科科技信息参考2015年第3期19学》杂志上发表的论文中解释说,这是因为在金属高温相(奥氏体)会出现越来越多的低温相(马氏体)晶体结构,两相之间的转换不完全会导致合金断裂.
匡特领导的研究小组发明的记忆合金单元是由54个钛原子、34个镍原子以及12个铜原子组成,研究人员在22摄氏度至87摄氏度下,通过高倍电子显微镜和X光射线检测发现,这种成分组成的记忆合金可以经受千万次的变形而不会出现裂纹.
研究人员在显微镜下还能看到马氏体完全转化为奥氏体时,两个钛原子和铜原子在晶格中沉积,钛原子和铜原子的沉积,构成了晶体在两个相中的基本结构,他们称这种现象为外延生长.
美国明尼苏达大学专家詹姆斯两年前发明的一种锌金铜记忆合金也有类似的特性,这种合金可以经受16000次冷热变形不会产生裂纹.
当年詹姆斯研究小组的这项发明被刊登在《自然》杂志上.
《科学》杂志评价认为,德国基尔大学的这项发明大大拓宽了记忆合金的应用领域,电磁耦合器、温度传感器、微电子和光学器件、信息存储介质,以及医疗领域中的人工心脏瓣膜等都有广泛应用潜力.
另外,还可以利用这种记忆合金将外界和环境中的热能转化为电能,或开发新的冷却单元.
美合成可替代稀土的磁性纳米材料作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-6-2美国弗吉尼亚联邦大学的一个研究小组宣称,他们合成出一种新型磁性材料,在磁性方面可媲美稀土制传统永磁材料,有望降低工业生产中对稀土资源的依赖.
负责此项研究的弗吉尼亚联邦大学物理和人文学院教授希夫·卡纳说,该发现开辟了一条人工新材料赶超传统永磁材料的全新路径.
相关论文发表在最新一期《应用物理学快报》上.
这种新材料由铁纳米颗粒以及具有磁性的钴和碳纳米颗粒构成,后两者的尺寸大约为5纳米左右.
实验显示,这种材料在磁性方面完全能够媲美那些由稀土制成的、传统的永磁材料.
此外,这种材料还能在516.
85摄氏度的高温下存储信息,具有良好的耐热性和稳定性,并具备长程有序的特点,在数据存储应用领域也有潜在的应用价值.
科技信息参考2015年第3期20稀土具有"工业维生素"的美誉,如今是极其重要的战略资源,在石油、化工、冶金、纺织等领域具有广泛的应用价值.
特别是那些用稀土制成的永磁材料,对通讯、电子以及汽车制造等行业而言更是必不可少.
此外,随着绿色科技市场的出现和快速发展,纯电动以及混合电动汽车、直驱风力发电机动力系统和储能系统的市场越来越大,永磁材料及稀土资源的需求量也随之增加,资源短缺问题日益凸显.
论文共同作者、弗吉尼亚联邦大学博士后艾哈迈德·埃尔—詹蒂说,对解决稀土资源短缺而言这是一项重要的发现.
该校纳米科学与纳米科技项目负责人埃弗雷特·卡彭特教授表示,这种新材料已经显示出了很多出色的特性,有些方面甚至超过了传统永磁材料.
美军研发隐身军装作者:鲁捷文章来源:中国科学报发布时间:2015-5-12本报讯美国陆军希望为士兵制作隐身衣.
不止如此,它还宣布,希望在18个月内验证最佳候选人的想法.
觉得这有些不现实或许,它并不像你想的那样遥远.
2006年,伦敦大学帝国学院理论物理学家JohnPendry证明,可以使光线沿着一个物体弯曲,并通过使用超材料(在微观层次构建的可以让电磁波通过的结构)使其隐藏.
自那时起,出现了很多自诩为"隐身衣"的装备,但这些装备主要用于实验室工作,并且需要配合特定的波长或特定的角度才能呈现隐身效果.
现在,美国军队请一些公司生产像变色龙一样可以根据环境背景发生变化的可穿戴"隐身设备".
此前一些方案曾利用诸如LEDs灯的办法,但却受到电力和计算要求的阻碍.
同时,尽管该方法可以使光线弯曲,但却不能让物体完全消失.
"让带有颜色的宏观物体完全消失,基本上不可能.
"来自德国卡尔斯鲁厄理工学院的MartinWegener说.
他的研究团队曾利用光子晶体制作出可在一定波长下隐身的服装,但根据相对论,在整个色谱的范围内让光线发生弯曲并不可能.
"这意味着,你在某种颜色中对一个物体看得并不明显;但在其他所有颜色背景中,均可以看到该物体.
"Wegener说.
这些隐身衣穿戴者可在一些波长中被有效地透明化,但并非在所有波长中均是如此,而是让他们表现为带有颜色的阴影或科技信息参考2015年第3期21是重影.
候选公司将在未来6个月向美国陆军证明其方法的可行性,通过竞赛的候选者接下来1年将要提交10件服装原型接受检测.
首款全彩柔性超薄显示屏问世作者:刘霞文章来源:科技日报发布时间:2015-6-25想像一下:如果士兵迷彩服能随环境改变颜色和图案,他们会不会更安心婚礼上有人跟你撞衫,而你能瞬间变换衣服的颜色,是不是很爽现在,美国中佛罗里达大学(UCF)研制出的全球首款全彩色柔性薄膜反射显示屏,让这些变成了现实.
领导此项研究的UCF纳米科学技术中心兼光学光子学学院教授德巴希什·禅达解释说,包括手机显示器在内的传统显示屏笨重、易碎,且都需要光源、过滤器以及玻璃板,而自然界中像变色龙这样的动物则天生自带纤薄的可变色的"柔性显示器"——也就是它们的皮肤,而且这种"显示器"并不需要光源研究人员发表在6月份《自然·通讯》杂志上的最新研究受到了自然界变色龙的启发,这款超薄显示屏通过外部施加的电压来改变自身的颜色,不需要光源,相反,它会反射周围的环境光,为其所用.
他们使用一种简单且便宜的纳米压印技术,制造出一种能吸收某些波长的光波并反射它们的金属纳米结构.
这种金属纳米结构被一块超薄的液晶层像三明治一样夹在中间,其反射的光的颜色通过施加于液晶层的电压来控制.
液晶分子和纳米结构金属表面上的等离子波相互作用,成就了这种全彩可调谐的液晶显示屏(LCD).
与之前只能制造出单色调色板的LCD相比,最新研究是一个巨大的飞跃.
禅达说:"如果你的服饰可以改变颜色和图案,你还需要在衣柜里摆50件衣服吗"据物理学家组织网报道称,新显示屏超薄,只有几微米厚(人类的头发直径则有100微米),适用于塑料和合成纤维等柔性材料之上.
最新研究对目前的电视、计算机和手机等电子设备将产生重大影响.
尽管以今天的标准来看,这些设备的显示屏已足够纤薄,但在这款最新LCD的映衬下,它们还是显得非常笨重.
该研究的更大意义可能在于,它将宣告新一代全新显示屏的诞生.
科技信息参考2015年第3期22新工艺让锂离子电池成本减半作者:陈丹文章来源:科技日报发布时间:2015-6-28美国麻省理工学院的研究人员与一家名为24M的衍生公司合作,日前开发出一种制造锂离子电池的先进工艺,不仅有望显著降低生产成本,还能提高电池性能,使其更易于回收.
现有的锂离子电池制造方法还是20年前发明的,效率低下,过程繁琐.
麻省理工学院陶瓷工艺教授、24M公司联合创始人、A123电池公司前创始人之一的蒋业明(音译)与同事于5年前提出了"液流电池"的概念,以带有细微颗粒的悬浮液作为电极,通过泵送的方式在电池中循环.
但分析表明,液流电池系统适合于低能量密度电池,对于锂离子电池这样的高能量密度设备而言,意味着成本的增加.
为此,蒋业明的团队改进了设计,新版本被称为"半固体电池":电极材料不流动,是一种类似于半固态的胶体悬浮液.
据物理学家组织网报道,不同于标准工艺需要在衬底材料上添加液态涂层,然后等材料干后才能开始下一道工序,新方法让电极材料始终处于液态,根本不需要干燥.
该系统通过使用更少但更厚的电极,将传统电池结构中的分层数量以及非功能性材料的用量减少了80%.
蒋业明说,新工艺极大地简化了制造过程,生产成本可降低一半.
电池具有柔性并且更加耐用,不仅可弯曲、折叠,即使被子弹穿过也不会受损.
这种方法还可以按比例扩大生产,据他估计,到2020年,每千瓦时容量的成本将降至100美元以下.
目前24M公司已经在原型生产线上制造了大约10000块这样的电池,其中大部分正在接受3个工业合作伙伴的测试,包括泰国的一家石油公司和日本重型设备制造商IHI株式会社.
新工艺已获得8项专利,另有75项专利正在接受评审.
科技信息参考2015年第3期23新算法可使机器人"受伤不下火线"作者:王小龙张梦然文章来源:科技日报发布时间:2015-5-27"不需要提前设定和人来操控,受损后能自行适应新情况,改变移动方式,直至完成任务.
"最新出版在英国《自然》杂志上的一篇文章描述了一种机器学习算法,能够让受损的机器人在短时间内适应新情况,恢复执行任务的能力.
经试验,该技术在一个六条腿走路的机器人和一个机械手臂中均被证实可行,未来有望帮助科学家开发出更稳健、高效和自主的机器人.
法国科学家让-巴普蒂斯特·穆雷和他的研究团队开发的这种智能试错算法,能让机器人在受损后两分钟内适应过来.
该算法使机器人能够预测哪些补偿行为在遭受损害后最有可能获得成功.
机器人会尝试各种预测结果良好的行为,从而帮助它们恢复执行任务的能力.
在测试中,机器人遭遇了极尽苛刻的考验:一个六条腿的机器人遭受了包括腿部受损、断裂和丢失在内的5种不同的损伤;一个机械手臂的关节被"残忍"地用14种不同方法弄断,但最终它们都成功采用这种算法适应并快速恢复了过来.
机器人已经改变了包括制造业在内的很多行业,在为人类提高生产效率的同时,也大幅延展了我们所能达到的区域,如太空、深海、灾区等.
但是,与动物可以迅速适应受伤的情况不同,机器人在受损后很"无助",个别部件出错都会导致它变为"铁块儿".
像人类送往其他星球上的探测器,费用高昂,可一旦出现机械故障失去了联系,通常就"废了".
如何能制造出在遭受损伤后可以快速恢复的机器人,并且要兼顾既实用又实惠这两点,一直都让科学家们十分为难.
而穆雷的团队就是要让机器人能像动物一样通过不断地尝试,找到最优解决方案,适应多变的环境.
该技术将有望让机器人找到自己解决复杂问题的方法,帮助其在陌生环境或遭遇意外事件时度过难关,使其具备一定自适应能力,更加稳定、可靠.
科技信息参考2015年第3期24电子与信息技术科学家推出卡片诊断仪和电子皮肤作者:房琳琳文章来源:科技日报发布时间:2015-5-145月12日,在葡萄牙里斯本举行的艾斯维尔第四届生物传感技术国际会议上,一种可测量心率和血压的可穿戴电子皮肤,以及能读取血液和唾液样本的信用卡大小的纸质诊断仪相继亮相.
生物传感器能检测并分析病人心率、血压、血糖、激素水平的有关信息,甚至能测试他们是否感染了耐受抗生素的细菌.
这种检测技术能给病人提供实时的身体机能信息并给出最合适的治疗建议,将个性化医疗又向前推进了一步.
瑞典林雪平大学生物传感器与生物电子学中心主任安瑟尼·特纳教授研发的信用卡大小的诊断仪,使用起来很简单:打开按钮开启机器,把样本放在卡片的右下角,等待读取数据后,将信息传输到使用者的手机上.
这种卡片检测仪能用于检测糖尿病、肾脏疾病和心脏病,甚至癌症.
特纳教授说,这将结束2500年来传统医疗的范式,将权利交回病人自己手中.
这是林雪平大学和瑞典信息与通信技术非盈利机构Acreo合作的结果,他们正在寻找商业合作伙伴,希望能够大规模生产,让诊断仪器分析样本的成本从现在的5欧元下降到0.
5欧元.
"30年前我开始研究电化学的时候,这样的机器有文件柜那么大,而且需要花费1万欧元做同样的事情.
"特纳教授说,"这是第一次将这种机器整个打印出来.
"这意味着他们已经有潜力为发展中国家的病人和医生提供可以负担的疾病检查.
例如,打印的卡片测试仪器可以被制作成抗生素包装的一部分,帮助病人决定哪种抗生素更能对症.
据物理学家组织网13日报道,来自中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的研究员张珽与会时也展示了一种新型电子皮肤,它基于柔性电子科技和纳米技术建造而成,因其具有探测微弱压力变化的独特能力,可被用来检测血压、心率和脉搏.
张珽和他的团队发展了这项技术的两个关键方面——让传感器元件更敏感,让材料更具有弹性.
他们已经用碳纳米管和只有几个原子厚的石墨烯材料制造出超敏感、透明和柔软的电子皮肤.
科技信息参考2015年第3期25神经网络芯片首次仅由忆阻器创建作者:华凌文章来源:科技日报发布时间:2015-5-8美国加州大学和纽约州立大学石溪分校的一个联合研究小组,首次仅用忆阻器就创建出一个神经网络芯片,从而向创建更大规模的神经网络迈出了重要一步.
忆阻器,可能听起来像是科幻电影中才有的东西,但现实中它们确实存在.
忆阻器全称为记忆电阻器,是模拟人类神经元和突触机制的一种有记忆功能的非线性电阻器.
1971年,加州大学华裔科学家蔡少棠首次提出忆阻器的概念,但直到2008年,惠普公司的研究小组才将这一概念变为现实,他们创建了世界上第一个忆阻器器件.
从此,科学家对该项技术进行了大量研究,但到目前为止,仍没有人能够建立出一个完全基于忆阻器的神经网络芯片.
据物理学家组织网7日报道,迄今,大多数神经网络均依托软件,如谷歌、脸谱和IBM的软件.
这些网络通过计算机系统运行,像学习网络,主要用来在人群中识别某个面孔,或基于某种模式回答问题.
尽管这种技术好处多多,但也明显受限于硬件条件.
随着神经网络在规模和复杂性方面不断增大,它们对计算机运行速度的要求也越来越高.
因此,该领域的大多数研究人员相信,用忆阻器取代晶体管将是未来的一个发展方向.
忆阻器就如同大脑中的神经元,当出现新的事物时能够自行学习,当被置于一个芯片中时,自然会减少网络运行所耗资源.
在最新一期《自然》杂志上,研究小组描述了他们创建这种神经网络芯片的过程,并介绍了该芯片所具有的能力.
研究报告显示,新的芯片通过无晶体管的金属氧化物忆阻器闩(Crossbars)创建,呈现为一个基本的神经网络,目前仅能够执行一个任务,即学习和认知3*3像素黑白图像中的图案.
研究人员称,该芯片的研发成功,向创建更大规模的神经网络迈出了重要一步,这将挖掘出忆阻器的真正潜力.
同时,它也使得科学家紧随大脑神经元基本工作模式研究步伐,构建类似人脑方式处理与联系信息的模拟式计算机成为可能.
总编辑圈点美国和欧洲相继投入巨资开展"脑计划",起因正如奥巴马总统所说——"我们可以探索数光年之外的星系,却对两耳之间三磅重的大脑知之甚少".
在多变量、非线性、时变的大系统中,复杂性与精确性经常形成尖锐矛盾,人脑思维处理就是这样的大系统.
模拟计算机的出现,目的不在于获得数学问题的精确解,而在于给科技信息参考2015年第3期26出可供进行实验研究的电子模型.
而忆阻器神经网络芯片硬件从概念到实物,正是沿袭了上述研究思路的积极结果.
澳开发出世界首个多态存储器作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-13澳大利亚墨尔本皇家理工大学科学家日前通过模拟人脑处理信息的过程,开发出一种能长期保存信息的存储器.
该设备被认为是世界第一个电子多态存储器,能模拟人脑在处理信息的同时对多种信息进行存储的能力,为体外复制大脑和电子仿生大脑的出现铺平了道路.
相关论文发表在最新一期的《先进功能材料》杂志上.
领导这项研究的沙拉斯·斯利拉姆博士是该校微纳米研究中心(MNRF)功能材料与微系统研究小组的负责人之一.
他表示,模拟大脑长期记忆是一项重要突破.
新研究解决了发展模拟人脑所面临的一个关键难题,让电子仿生大脑离现实更近了一步.
此外,这项研究还有助于为阿尔茨海默氏症和帕金森氏病等常见神经系统疾病的治疗提供帮助.
斯利拉姆说:"人类大脑是一个非常复杂的模拟计算机……它的演化基于以往的经验.
到现在为止,这个功能一直未能通过数字技术得到充分再现.
此次研究是我们在创建电子仿生脑过程中最贴近真实大脑的一次尝试.
它能模拟人脑学习、存储以及检索、提取信息.
这种高密度、超高速模拟记忆存储器将成为生物神经网络乃至人工大脑的基础部件.
"论文第一作者、墨尔本皇家理工大学的侯赛因·尼里博士说,这项新发现的重要价值在于,它让多态细胞存储和处理信息成为了现实,而这与大脑处理和存储信息的方式非常相似.
他用了一个形象的对比来说明新技术的优势,"以前计算机的记忆就像用只能拍摄黑白图像的摄像头所获取的图像一样,只有黑与白,而新技术则带来了具有明暗对比、光线强弱、物体质感的彩色世界.
"对计算机信息存储而言,这是一个重要的突破.
尼里说:"与那些传统的、只能存储0和1的数字存储器相比,这些新设备能'记住'更多的信息,此外还能保留并检索出此前存储过的信息,这让人十分兴奋.
"科技信息参考2015年第3期27这项成果建立在该研究中心去年年底的一项研究上.
他们用比人类头发还要细1000倍的非晶钙钛矿氧化物,开发出一种纳米级超快忆阻器.
该装置能够在断电后"记住"之前保存过的信息.
尼里博士说,这项研究应用范围将十分广泛,其中就包括复制出一个体外大脑的可能.
除了为人造大脑提供帮助外,这种复制大脑还有望为大脑及神经系统疾病的治疗提供帮助,减少相关治疗和实验所面临的伦理问题.
模拟大脑进行自然计算的硬件平台问世作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-14日前,一个由美日科学家组成的研究小组开发出一种能够模拟大脑进行自然计算的硬件平台,被认为能在人造大脑以及自然或认知计算研究中发挥重要作用,可看作是人工智能走进现实的第一步,相关论文发表在最新一期《纳米技术》杂志上.
自然计算是一种全新的计算形式,具有自适应、自组织、自学习的能力,能够解决传统计算方法难于解决的各种复杂问题.
就像人脑一样,它基于一个具备自发行为的复杂系统,能从环境中学习,将与众多单元交互的结果通过宏观行为呈现出来.
而由于整体架构和体系的不同,通过传统方式制造出来的计算机完全无法用于复杂系统和自然计算.
由美国加州大学洛杉矶分校和日本国家材料科学研究所科学家开发出的这种装置名为原子开关网络,由许多纳米尺度的忆阻器组成,每个忆阻器就是一个原子开关.
这些开关能够根据此前存储的内容调整电阻,产生与之相适应的电流或电压.
这种设计能够使该装置产生自发行为,可不断根据环境参数进行自我调整.
这一特征对于复杂系统来说是必不可少的,因为它能够进行学习,与环境交互,并解决所面临的问题,而内存中的数据则始终处于不断的变化和调整中.
负责此项研究的加州大学洛杉矶分校化学教授詹姆斯·吉姆楚斯基说,尽管在自然界和人类社会中复杂现象和自组织普遍存在,但传统计算机从未对其进行过准确地预测和建模.
他们开发出的这种设备能够在一个芯片上快速产生自组织,是一种全新的计算方式.
科技信息参考2015年第3期28尽管一些自然计算设备都采用了天然材料,但此次研究中的原子开关网络仍然完全由无机材料制成.
其潜在应用领域包括对金融市场运行状况的模拟,对易错数据和噪声数据中有效信息的识别,多变环境中的自主导航等.
研究人员希望,这种新技术能够为储备池计算和其他基于复杂系统的自然计算提供一个硬件平台.
吉姆楚斯基说:"未来我们计划研制一种传统计算设备与这种类脑设备的混合系统,并开发出一种新型的基于分布式存储和人工神经网络的程序.
这将是人工智能走进现实的第一步,总有一天我们的电脑将会像我们一样聪明.
"日本推出全球首款6TB固态硬盘作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-14日本固态硬盘生产商Fixstars公司,宣布将从7月下旬开售世界第一款6TB固态硬盘.
这将是目前世界上容量最大的2.
5英寸串口型固态硬盘.
据该公司的公报称,这款固态硬盘型号为SSD-6000M,就像U盘那样的硬盘,内部的闪存芯片采用了15纳米制造工艺,读取速度最高可达每秒540MB,写入速度最高可达每秒520MB.
由于采用了该公司自行开发的全新主控,这款硬盘能够在整个生命周期内都保持良好的I-O(输入输出)性能.
这使其完全能够胜任视频录制、医疗成像、大数据分析、网络基础设施和工业中的相关应用.
今年年初,Fixstars就曾宣布在北美市场销售容量为1TB和3TB的固态硬盘,型号分别为SSD-1000M和SSD-3000M.
SSD-6000M和它们一样都采用的2.
5英寸的尺寸和6Gbps的数据传输接口.
有所不同的是,1TB和3TB固态硬盘采用的是19纳米工艺制造的闪存芯片.
Fixstars公司首席执行官三木聪说:"SSD-6000M进一步充实了公司的产品线,我们的固态硬盘目前已经具备了和高端硬盘驱动器竞争的实力,相信这些产品同样也能够在数据中心领域赢得关注.
"Geek.
com网站高级编辑马修·汉弗莱斯称,相对于机械硬盘,固态硬盘的价格目前还是偏高.
要让其成本大幅下降,还需等待相当长的时间,因此,固态硬盘要想全面取代机械硬盘,目前来看还不现实.
但从另外一个角度看,两者在性能和速度上的差别是显而易见的,在很多时候值得为此增加成本.
科技信息参考2015年第3期29IBM演示第一个完整集成的单片硅光子芯片文章来源:Solidot奇客资讯发布时间:2015-5-15IBM演示了第一个完整集成的单片硅光子芯片.
IBM的硅光子芯片朝着第一个同时支持电路和光路的商用芯片迈出了一大步.
光互联和光网络比基于铜线的电互联和网络能提供更高的带宽,同时消耗更低的能量.
硅光子学就是寻找方法让光和电紧密结合起来:第一步是将光通道带到主板上,第二步是封装在芯片内,第三步则是让电通道和光通道在芯片的纳米尺度下并行运行.
IBM的芯片属于第二步.
芯片有4个接收和传输端口,每个的数据传输率达到25Gbps,通过波长复用单通道总传输率能达到100Gbps.
IBM称它的技术允许芯片支持最高8个通道,总传输率能达到800Gbps.
芯片采用标准的90nmCMOS工艺制造,蓝色巨人已在2公里距离内实现100Gbps传输.
英发明智能手杖助盲人识友摄像头可识别通缉犯作者:张秀晨文章来源:法制晚报发布时间:2015-5-24据英国《每日邮报》日前报道,英国研发出一种具备革新意义的智能手杖,为盲人提供"出行利器".
有了它,有视力障碍的人在行走中不但能够轻松躲避障碍物,顺利抵达目的地,还能从人群中分辨出熟悉的亲人和朋友.
报道称,这款名为Xplor的智能手杖由伯明翰城市大学的研究团队研发.
该手杖首次借用智能手机技术和面部识别技术,帮助盲人识别10米以内的熟悉面孔,同时实现定位功能.
科技信息参考2015年第3期30这款智能手杖安装了面部识别摄像头和内置传感器,同时还配备了内置的SD存储卡,该SD卡中可以储存大量的图像资料,即熟悉的亲友的照片信息等,以此为盲人找人时提供识别基础.
等扫描摄像头在一个区域内找到熟悉的面孔后,将与此图像储存库里进行匹配,进而让手杖发出振动提示.
此后,蓝牙耳机里会播放音频指令,进而用导航设备帮助盲人准确走向亲友所在的位置.
除了认出亲人和朋友,还可以合理避免与不喜欢的人打招呼,或者将通缉犯等照片存入SD卡,减少盲人朋友遇到危险的几率.
研究团队成员史蒂夫说:"我的祖父就是盲人,我能深切地体会到这样一项发明对他来说将是多么有用.
"目前,伯明翰城市大学的研究团队已经将智能手杖方案提交给了卢森堡和法国的医学、科学界专业人士,并计划在今年晚些时候访问德国时进行进一步研讨.
另外,该团队已经完成了在英国部分地区的盲人区市场调查,今年晚些时候还会对其安全性能进行进一步调试.
美国IBM公司开发新型人工智能算法文章来源:科技部发布时间:2015-5-15据美国麻省理工学院《技术评论》杂志网站4月8日报道,IBM公司正在研究开发一种基于大脑皮质的新型人工智能算法,这种算法比传统的人工神经网络更加接近生物实际,一旦研究取得进展,或将为全新的人工智能软件提供理论基础.
这项技术起源于美国计算机科学家与神经生物学家杰弗瑞·霍金(JeffreyHawkins),他创办的Numenta公司近年来一直试图基于人脑的皮质结构开发新型的人工智能算法.
最近,IBM公司在加州的阿尔马登(Almaden)实验室成立了一个研究小组,深入研究这一算法,并利用其对卫星图像进行解析测试.
该研究项目的负责人温弗里德·威尔克(WinfriedWilcke)不接受媒体采访,但在桑迪亚国家实验室2月举行的一次大会上公开描述了小组的工作.
他称这一算法比以往的基于多层人工神经网络的机器学习技术更加接近生物实际,研究人员的目标是是准确地再现被称为"新皮质"的大脑外层中大概100个神经元组成的神经回路的运作方式,并在仿生学和编写实用软件之间达到平衡.
威尔克说:"我们似科技信息参考2015年第3期31乎找到了一个突破点,Numenta的算法不会过于简单化,也不会太复杂,这使得建立大规模模型成为了可能.
"研究小组还在基于这一算法开发新型的人工智能硬件技术,将多层硅晶片堆叠起来,并以Numenta算法将其连接成网络,以构造新型的人工智能计算机.
目前,这一技术还没有在自然语言理解或图像识别等人工智能的应用领域取得优于其他技术的成果,但这一想法的创新性或将预示着在未来有可能实现新的突破.
http://www.
technologyreview.
com-news-536326-ibm-tests-mobile-computing-pioneers-controversial-brain-algorithms-科学家首次造出数字编码聚合物作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-6-5DNA是一种生物聚合物,它们通过编码保存大量遗传信息.
受此启发,法国国家科学研究院(CNRS)查尔斯·萨德伦研究所和艾克斯—马赛大学的科学家首次成功地把二进制编码记录在一种人造聚合物上,还能通过测序读出其中的编码信息.
相关论文在线发表于《自然·通讯》杂志上.
人类DNA有34亿个碱基对,能在微小空间里汇编海量信息,所有存储信息都通过4个含氮碱基A、T、G和C来表达.
在以往研究中,科学家能通过检测它们的顺序,再造出一种二进制代码.
但生物DNA技术有其局限性,因此科学家们寻求开发更廉价、更坚韧,且能存储二进制信息的人造聚合物.
在本研究中,研究小组没有用DNA的4种含氮碱基,而是用了3种单体.
其中两种代表二进制代码0和1,在合成过程中能互换使用;第三种单体硝基氧作为间隔,插在这两个代码之间,以利于代码的测序读写.
这种方法能在聚合物链中造出任何序列的密码.
一条短的二进制信息可以手工合成,由一个个单体排列成越来越长的链,这大约要花一整天时间,但自动化以后会更快.
通过给聚合物测序还可以解码,就像给DNA测序解码那样.
一台串联质谱仪能在5分钟内破译其中信息,而今后这一时间也会缩短.
虽然系统地测序会破坏聚合物,而且在60℃环境下或用激光照射可能损毁其中的数字信息导致无法读取,但研究人员证明,单体分子在室温下稳定性很强,聚合科技信息参考2015年第3期32物能保存几个月甚至几年.
他们希望这种数字编码聚合物能把几千甚至几兆字节的信息存储3到5年.
CNRS拥有这项技术的专利,有望在短期内开发出分子条形码.
这种条形码极难伪造,对那些高附加值产品,如奢侈品、医药等来说非常理想,而再想造假冒产品将变得非常困难.
科学家用针把微型电路注入大脑作者:张梦然文章来源:科技日报发布时间:2015-6-8英国《自然-纳米技术》杂志8日在线公布了一项"可注射电路"的研究.
论文展示了一种柔性电路,能通过直径小到0.
1毫米的针注入到合成空腔或活体组织内.
这些由网状电极构成的电子元件,在注入后不到1小时就可以展开到原来的形状且无损于功能.
实验已证明,其可以用来监测小鼠的大脑活动.
柔性和可伸展的电子元件能用于连续监测并操纵一些三维结构属性,例如生物组织.
过去已有研究表明,生物集成微电子学需要并可以适应如大脑般错综复杂的结构,但在实际操作中,这些电子元件尚只能通过手术植入,把它们放到特定区域,至今还不能做到非侵入性植入.
如今,国际知名的顶尖纳米科学家、美国哈佛大学的查尔斯·李波以及中国国家纳米科学中心的方英,带领他们的研究团队设计出一种网状电路,能装在注射器里,再通过直径小到0.
1毫米的针注入到合成空腔或活体组织的特定区域.
论文作者们表示,被注射进去以后,原来"卷起"的电路会展开到接近原始配置的80%,并且不会损失功能.
研究人员将电路注入到活的小鼠的大脑里面两个不同的区域,在为期5周的时间里,它们没有产生排异反应,电路也表现出能和健康的神经元连接.
当微型电路注入到小鼠的海马体时,研究人员发现,微型电路能监测大脑活动,且对周围大脑组织的损伤非常有限.
人造植入体内电子元件的功能、与生物体自身器官的兼容性以及尺寸制造工艺都在升级,随之的植入手段也越来越高明.
在《自然》杂志上与本篇论文相关的新闻与观点文章中,评论作者金大铉和李勇植写道:"未来,结合带有其他功能单元科技信息参考2015年第3期33的可注射电路(还可以有无线单元),将引导可植入生物电路和持续的生物监测技术方面的创新.
"美开发出迄今最小分光器作者:陈丹文章来源:科技日报发布时间:2015-5-19美国犹他大学的工程师在研制比现有机器快数百万倍的下一代计算机和移动设备方面迈进了一大步:他们开发出了迄今最小的超紧凑型分光器,可将光波划分为两个独立的信息通道.
这个新装置使制造利用光而非电子来计算和传输数据的硅光子芯片更接近现实.
19日的《自然·光子学》杂志对这一成果进行了描述.
"光是你可以用来传递信息的最快的事物,"犹他大学电气和计算机工程副教授拉杰什·梅农说,"但这些信息必须被转换为电子才能进入你的笔记本电脑.
而这种转换会让速度变慢.
"互联网依靠光子携带信息通过光纤网络,一旦一个数据流抵达家庭或办公室终端,光子必须先转换为电子,路由器或计算机才能够处理信息.
如果数据流在计算机的处理器内保持光的形态,就可能消除这个瓶颈.
梅农说:"我们的愿景是用光来完成这一切.
计算速度最终可提高数百万倍.
"为此,研究人员在硅芯片上创建了一个更小型的、看起来有点像条形码的极化分光器,可将引导入射光拆分为二.
之前的这种分光器大小超过了100*100微米,而梅农的团队采用了新算法来设计分光器,使其尺寸缩小到2.
4*2.
4微米,相当于人类发丝宽度的五十分之一,已经接近物理尺度的极限,这使得单一芯片上集成的分光器数量有望达到数百万个.
应用于硅光子芯片的新型分光器俯视图,其大小仅为人类发丝宽度的五十分之一.
科技信息参考2015年第3期34新型分光器的潜在优势并不止于提高计算机的处理速度.
其设计使用的是现有的制造硅芯片的工艺,因此生产成本更低.
此外,由于光子芯片"运送"的是光子而不是电子,内置这种技术的移动设备,如智能手机或者平板电脑,将比现在能耗更低、电池寿命更长、产生的热量更少.
硅光子学可显著提高机器的能力和速度,比如用于超级计算机、数据中心的服务器以及无人驾驶汽车和无人机专用的可检测碰撞的计算机,并最终"走向"家用电脑和移动设备,改善从游戏到视频流等应用程序.
目前英特尔和IBM等公司均在着力研发首个硅光子学超级计算机,但其仍将使用保持部分电子学的混合处理器.
梅农认为,他的分光器有望在三年内应用于这些计算机,而对连接速度要求更高的数据中心也可能很快采用这项技术.
美开发出能用于移动设备的厘米级精度定位系统作者:王小龙文章来源:科技日报发布时间:2015-5-7美国科研人员日前开发出一种具备厘米级精度的定位系统.
该系统基于GPS信号,用较低的成本就能将手机等移动设备的定位精度提高上百倍,将误差的尺寸从汽车一般大缩小到硬币一样小.
发表在专业杂志《GPS世界》上的报告称,厘米级精度的定位其实已经在地质勘探、测绘中获得了应用,但这些系统往往售价昂贵,体积庞大,需要巨大的天线才能工作,无法应用在移动设备上.
新研究的突破点在于,开发出一种能用于智能手机等移动设备上、强大、敏感的GPS接收器.
借助这些小型设备获取厘米级精度的定位在以前是无法想象的.
研究人员期望他们的软件能够降低天线的制造成本,让厘米级精度的定位在移动设备上的应用变得经济可行.
负责此项研究的得克萨斯大学奥斯汀分校航空工程学和工程力学系首席研究员托德·汉弗莱斯和他的团队花了6年时间来制造这种专门接收器,他们将其命名为"GRID",这种装置能够从低成本天线上提取所谓的载波相位.
GRID目前在手机外运行,研究人员称最终它将能被集成到手机当中.
他们已经在实验室中搭建了一个低成本的系统,借助GRID能将手机定位的精度提高100倍.
科技信息参考2015年第3期35这种厘米级精度的GPS加上智能手机的摄像头还可用来快速构建自己周围的三维地图,这将大幅扩展虚拟现实游戏的可玩空间.
汉弗莱斯说:"试想一下,不是坐在显示器前而是在你家的后院和其他游戏玩家一起进行奔跑游戏,感觉一定非常奇妙.
"此外,研究人员相信他们的技术还能为人们日常生活带来更多便利,如厘米级精度的GPS可能会导致更好的车联网技术,让车与车交流发生革命性的变化.
如果你的车能够知道盲点处来车的精确位置和速度,就能提前反应,避免碰撞.
给计算机"大脑"全新的"思维"作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-6-20最近,美国加州大学圣巴巴拉分校研究人员演示了一种包含100个人工突触的简单人工神经元线路,第一次证明了这种线路能执行简单的人类视觉功能——给图像分类,这标志着人工智能的一项重大进步.
人脑比电脑具优势尽管人脑有着潜在缺陷,计算中会犯各种错误,但却保持着一种强大而有效的计算模式,它能在不到1秒钟完成某些特殊的任务,而一台计算机要完成这些任务需要更多时间,消耗更多能量.
这些功能是什么比如你阅读一篇文章,你的大脑将对看到的字母和符号作出无数个瞬间决策,区分它们的形状、彼此相对位置,并根据诸多背景渠道推导出不同层次的含义,这一切就发生在你阅读文章的短时间内.
改变字体,甚至字母方向,你仍能读下去并推断出同样含义.
研究人员发表在《自然》杂志上的论文称,他们开发的线路使用了基本的人工神经网络,在演示中能成功区分3个字母"z""v"和"n"的形象,每个字母都有忆阻器"神经网络"科技信息参考2015年第3期36多种风格呈现,或加入各种"干扰".
这一过程就像人类从一群人中找出自己的朋友,或者从一串相似钥匙中挑出正确的.
简单神经线路能正确地区分出简单图形.
加州大学圣巴巴拉分校电学与计算机工厂教授德米特里·斯塔科夫说:"这是一小步,但却是重要的一步.
"随着今后进一步发展,该线路最终可能扩展升级到接近人脑,人脑神经元之间约有100万亿个突触连接.
论文作者之一、该校电学与计算工程系的法诺德·麦里克-贝亚特说:"虽然与实际神经网络相比,线路非常小,但也足以证明概念的实用性了.
"另一位论文作者吉娜·亚当也说,随着人们对这一技术兴趣的增加,研究动力会更足,"更多技术问题的解决,能让它更快进入市场".
记忆态存储显威能这项技术的关键是忆阻器("记忆"和"电阻"的结合),其电阻变化取决于电荷流动的方向.
传统晶体管是依赖电子和空穴在半导体材料中的漂移和扩散,忆阻器运作则以离子为基础,与人类神经细胞产生神经电信号的方式类似.
斯塔科夫说:"记忆态的存储是一种特殊的瑕疵浓度分布的形式,能在忆阻器内来回运动.
"与纯粹的电子存储器相比,离子记忆机制有许多优势,更适合用在人工神经网络中.
"比如,多种不同的离子浓度分布会带来连续的记忆状态,从而模拟记忆功能.
"离子比电子更重,不容易隧穿,这让人们能极大地升级忆阻器而不必牺牲其模拟性能.
这种模拟胜过数字记忆:要想用传统技术实现与人脑同样的功能,设备必须很大,装载大量晶体管,这也会消耗更多能量.
论文第一作者默克·普里兹奥索说:"人们发现,在高效的类脑计算中,传统计算机的架构总有着不可避免的限制.
而基于忆阻器的技术是受生物大脑的启发,以另一种完全不同的方式来执行计算.
"然而,要想接近人脑功能,还需要更多忆阻器,以构建更复杂的神经网络,才能做到人类基本毫不费力就能做到的事,比如辨认同一事物不同的样子,或凭借一幅场景中的其他物体而不是目标物本身,推断出其中有没有要找的目标物.
未来计算机有新思"最令人兴奋的是,这种技术与其他大部分奇怪的解决方案不同,把它和普通的处理单元整合在一起并不难,而且大大促进了未来计算机的发展.
"普里兹奥索说.
目前,这种新兴技术可能应用的领域已经存在,比如医疗成像,改进导航系统使其能根据图像来导航.
随着市场需求的发展,按照摩尔法则预测的数字晶体管成倍增加,传统的电子设备将变得太过笨重.
研究人员正在研制能量—效率密集型线路,要造出高性能计算机和记忆存储设备,还有很长的路要走.
科技信息参考2015年第3期37目前,研究人员还在继续提高忆阻器的性能,升级线路复杂程度,增加人工神经网络的功能.
下一步他们将把一个忆阻器神经网络和传统半导体技术整合在一起,以演示更复杂的功能,让这种早期"人工脑"做更复杂、更细微的事.
理想情况下,这种"人工脑"由上万亿个这种忆阻器设备垂直整合在一起而构成,论文作者之一、材料科学家布莱恩·霍斯金斯说:"它们有许多潜在应用.
毫无疑问它给了我们一种全新的思维.
"科技信息参考2015年第3期38生物医药科学家在果蝇大脑内发现"指南针"作者:过客文章来源:腾讯科学发布时间:2015-5-15据国外媒体报道,神经系统科学家们借助一台显微镜观察了一只果蝇的大脑.
他们在观察一个甜面圈型大脑区域中的神经元活动时,发现神经元活动与果蝇的朝向是相匹配的.
哺乳动物都有类似的方向辨识细胞,但是这是首次在果蝇大脑内发现类似细胞.
关键是,这种指南针一样的大脑活动不仅在虚拟现实环境中(通过屏幕展现运动环境)出现,而且在黑暗中也同样存在.
资深作者,霍华德-休斯医学研究所的VivekJayaraman博士称:"果蝇使用的是自己独有的一种方式来判定它的朝向.
"在其它一些昆虫中,比如说黑脉金斑蝶和蝗虫,它们的脑细胞会根据天空中的偏振光做出反应,它们所借助的也就是所谓的"太阳罗盘".
但是在果蝇大脑中新发现的"罗盘",其工作方式更像哺乳动物中的方向辨识细胞,方向辨识细胞会根据周围环境中的地标为动物快速建立一种方向系统.
Jayaraman对《BBC新闻》称:"我们需要观察果蝇的运动是否与这种罗盘的功能相关,而且这是我们在一只活体动物中唯一能够观察到的.
"Jayaraman博士和他的同事JohannesSeelig创建了一个试验系统,他们对试验所用的果蝇进行了操控,这样当它的脑细胞活动时就会发光.
他们把果蝇粘到一根金属棒上并且进行固定,然后借助一台强大的激光显微镜观察它的大脑.
研究发现,果蝇与哺乳动物的状况有所不同,哺乳动物大脑内的这种方向辨识细胞似乎相当分散,而果蝇的大脑罗盘似乎集中在一个被称为椭球体的特定区域.
这意味着研究人员们能够放大这个区域并且观察大脑罗盘的运行.
考虑到如此小的大脑进行这种运算,研究人员们认为这种罗盘事实上异常复杂.
Jayaraman称:"果蝇或许能够让我们了解,包括我们人类在内的这些较大的大脑研究人员发现,果蝇大脑内的方向辨识细胞与哺乳动物类似科技信息参考2015年第3期39如何完成类似的任务.
"伦敦大学的KateJeffery教授专门从事哺乳动物方向辨识细胞的研究,她认为果蝇的这种方向判断更像一种认知,这是相当酷的事情.
光基因学新工具助盲鼠"重见天日"作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-5-11一个由瑞士和德国科学家组成的研究小组近日开发出一种新的光基因学工具,能让因感光细胞退化而失明的小鼠更好地恢复日间视觉.
这一研究将光基因技术治疗失明向临床应用推进了一大步.
相关论文发表在《公共科学图书馆·生物学》杂志上.
遗传性失明由眼中感光细胞逐渐退化导致,全世界有数百万人受其影响.
虽然感光细胞被损坏,但视网膜深层的细胞仍完好无损,而深层细胞通常不会感光.
新工具的疗法以光基因学技术为基础,将感光蛋白引入幸存的深层视网膜细胞,把它们变成"替代感光受体",从而恢复视力.
论文通讯作者、瑞士伯尔尼大学索妮亚·克雷恩罗杰表示,新工具的思路在于,设计出作为门控的光激活蛋白,让特殊信号进入特殊细胞.
也就是保留目标细胞的自然信号路径,只是修改它,让它能被光打开,而不需要前面神经元释放的神经递质.
为此,研究人员制作出一种嵌合感光蛋白,称为"Opto-mGluR6",由黑视素(视网膜感光色素)的感光区和ON-双极细胞代谢型谷氨酸受体(mGluR6)拼成.
黑视素的"光天线"能抵抗褪色,无论光照射的频率多高,强度多大,嵌合蛋白的反应力度也不会减弱.
而mGluR6是化学受体,将其变成光激活受体后,能保证高度的光敏性和快速的"正常"响应性.
而且,由于Opto-mGluR6由两种自体视网膜蛋白组成,还可能被免疫系统"放行".
研究证明,患有色素性视网膜炎的小鼠经过治疗能恢复日间视觉.
克雷恩罗杰说:"对感光受体退化性眼病患者来说,新疗法有望让他们重见光明,比如那些严重老年性黄斑变性患者,这在65岁以上老人中很常见,约1-10的人都不同程度地受其影响.
"与原有疗法相比,新疗法主要进步在于,患者能在正常的日光条件下看见物体,无需强光照射或图像转化目镜.
科技信息参考2015年第3期40总编辑圈点对那些感光受体退化性的眼病患者来说,就像慢慢丢失像素的数码相机一样,不仅逐渐看不到光明,且自身承受着巨大的痛苦.
这项新的研究就好比当小鼠的光开关感受到光时,重新打开离子通道、激活视网膜细胞,从而恢复失明小鼠的感光性,该治疗方法未来也可能帮助失明的人类来恢复一部分的感光性,这个消息足以让感光受体退化性眼病患者充满信心,随着科技的进步,没准未来他们又可以重新见到光明.
只是新的疗法应用在人类身上恐怕还有很长的一段路要走.
光基因学技术帮助失忆小鼠恢复记忆作者:常丽君文章来源:科技日报发布时间:2015-5-29用光激活脑细胞,可以找回"丢失"的记忆.
最近,美国麻省理工大学(MIT)研究人员在《科学》杂志上发表论文称,他们利用光基因学工具,让因缺少记忆巩固过程而遗失记忆的小鼠重新恢复了记忆.
多年来,神经科学家一直在争论退行性失忆的原因,是记忆无法被存储还是回忆的路径被阻碍导致无法回想起来指导该研究的MIT生物系教授利根川进说:"大部分研究人员倾向于存储理论,但我们的研究显示,这种主流理论可能是错的.
失忆是回想损坏的问题.
"脑中某个位置有专门的神经元群,在回忆时被激活产生理化改变,若以后重新激活了这些神经元群,整个记忆就被回想起来,这些神经元称为"记忆印记细胞".
利根小组在2012年第一次证明了印记神经元确实存在于大脑的海马体中.
当用光基因学工具(把某种蛋白质加入到神经元中,使其能被光照激活)激活它们时,就能表达记忆.
在记忆巩固过程中,有一种变化叫做"长时程增强"(LTP),涉及神经元突触增强,让神经元群体之间能互相发送信号.
在新实验中,研究人员去掉了记忆巩固过程.
他们在小鼠形成一段新记忆之后,立即给它们使用茴香霉素(能阻碍神经元内蛋白质合成),以此抑制突触增强.
一天以后,他们用一种情绪触发剂来激活小鼠记忆时,发现它们无法回忆.
利根说:"即使印记细胞仍在那里,没有蛋白质合成,那些突触不会增强,记忆就丧失了.
"科技信息参考2015年第3期41但令人吃惊的是,当他们用光基因学工具重新激活了印记细胞被抑制的蛋白质合成时,小鼠表现出了完全恢复记忆的样子.
"给动物使用茴香霉素,再用天然回忆触发剂来检测,它就是失忆的.
"利根说,"如果你直接用光激活印记细胞,就能恢复记忆,即使没有LTP过程.
"进一步研究还显示,印记细胞中的蛋白质合成使得突触增强,但记忆的存储并不在此过程中,而在印记细胞群和它们连接成的神经回路中.
利根说:"我们提出了一种新设想,每一段记忆都有一个印记细胞路径或回路,这一回路包括多个脑区,印记细胞在这些脑区中起着总体自由组合的作用,对特定记忆形成特定连接.
"研究人员还把记忆的存储机制和回忆机制区分开来,论文第一作者托马斯·瑞安说:"印记细胞突触的增强是大脑能回想起特定记忆的关键,而印记细胞之间的连接路径允许对记忆形成本身进行编码和存储.
"科学家将能够为大脑抹去或植入记忆作者:悠悠文章来源:腾讯科学发布时间:2015-5-20据国外媒体报道,目前,科学家发现大脑记忆事件的"方程式",证实这是迄今描述记忆事件最精确的方程式,未来有一天医生能够利用这项技术对创伤性事件进行记忆清除或者改变.
瑞士洛桑联邦理工学院科学家沃尔夫拉姆-格斯特纳(WolframGerstner)带领一支研究小组研究分析大脑突触如何形成记忆,突触具有很大的可塑性,使神经细胞改变信息传输速度和强度,并对记忆信息进行改变.
科学家发现最精确描述大脑如何回想记忆信息的"方程式",有望未来进行记忆清除或改变.
科技信息参考2015年第3期42格斯特纳聚焦分析"记忆集成区域",这是一个神经细胞网络,通过突触连接在一起,能够存储特殊的记忆片断.
当一个记忆被回想时,这种记忆方程式能够集成记忆片断,组合成一个完整的记忆内容.
研究人员的模拟实验表明,记忆形成和恢复遵循于一个"组织严密的方程式".
科学家能够设计一个复杂算法,精确表达复杂的记忆信息.
同时,记忆方程式还是一个"开发工具",能够触发大脑记忆,或者完全消除之前的记忆.
格斯特纳说:"如果我们能够理解突触如何组合在一起伪造或者消除记忆网络,未来将更好地应用于认知能力和心理疗法领域.
"http://www.
dailymail.
co.
uk-sciencetech-article-3086715-Could-doctors-soon-CHANGE-memories-Scientists-discover-equations-brain-remembers-events.
html大脑控制的仿生假肢终于成真作者:张驰文章来源:雷锋网发布时间:2015-5-21关于用意识控制的义肢,很多都只是原型产品,不过现在这一技术可能要真正开始大范围使用了.
GudmundurOlafsson就是使用者之一,他的右脚踝有整整十年再没能动过,因为他做了截肢手术.
小时候,Olafsson居住在冰岛,一次意外的事故,他被一辆油罐车撞到,经过多次救治无效后,他最终不得不将小腿截肢.
"这种痛苦整整折磨了我28年",Olafsson说道,"我总共做了50多次手术,最后还是不得不截肢.
"几年之后,他给自己安装了一个ProprioFoot(简称Proprio),一种机动化的靠电池供电的智能假脚,它由冰岛首都雷克雅维克的Ossur科技信息参考2015年第3期43公司销售.
Proprio实际上就是一个可穿戴的机器人,通过传感器和计算来自动调整脚的角度从而适应不同穿戴者走路的不同姿势.
Olafsson的假脚上还安装了一部自动导航装置.
14个月之前,Ossur公司对产品硬件进行了升级.
现在,48岁的Olafsson可以通过自己的思想来控制右脚的活动了.
电脉冲由他大脑发出到达腿部,腿部肌肉组织中植入的传感器将各个神经点相连,由大脑发出的信号最终便可无线传输到他的Proprio.
因为在假脚接收到指令之后,穿戴着的肌肉才开始收缩,因此对穿戴者来说,意识和行动之间并不会出现不自然的延迟现象.
Olafsson也因此成了一个入会十分严格的俱乐部的成员.
和他一起的还有一个叫DavidIngvasson(Ossur测试员)的人,他们是世界上极少数拥有脑控仿生肢体的人.
Ossur公司最近在哥本哈根举行的一个大会上,公布了他们的植入肌电感应技术(简称IMES),正准备将其运用到大规模的临床试验当中,并希望能在三到五年内上市.
"说真的,这一次,我激动的哭了"这在机器人学和先进假肢领域是一个史无前例的重大突破.
脑控仿生肢体经常会登上各大版面头条,现代科学已使其得以应用,实验系统也正在将其转变为产品.
但是大多数的设备还仅处于实验阶段,许多还需要进行复杂的手术,比如肌肉组织移植或者人脑电极植入.
简而言之,这些设备看起来是真实的东西,有时也会出现在一些视频当中.
但是就目前而言,脑控修补术还无法真正实现.
科技信息参考2015年第3期44与此同时,在冰岛和英国,Ossur公司的传感假肢已经在每天不断的质疑声中站住脚了.
在长达14个月的测试过程当中,该公司的两位人体实验者将该设备作为他们唯一使用的假体.
Ossur公司定期检查他们的设备并收集数据.
植入传感器的手术得到了最大简化,Ossur公司研发部部长,整形外科医生ThorvaldurIngvarsson说道,整个过程要花费15分钟,每个传感器需要一个一厘米长的切口.
首先要在使用者的残肢上嵌上一个有缓冲的空心元件,我们将其称为槽.
槽与使用者的假肢相连.
这些小的传感器(30*80mm)就由植入在槽中的电磁线圈供电.
由于没有集成电池,因此也不需要更换传感器(除非传感器因其他原因发生故障).
这些传感器能终身使用.
该产品的另外一个独特之处就是他的简便性.
Ossur公司的传感器由阿尔弗雷德.
曼基金会提供,他不需要依附于特定的神经.
那也意味着使用者的肌肉组织不需要从其他更加密集的神经部分进行分离.
假肢的活动基于前后传感器接收到的肌肉组织的电脉冲.
如果Olafsson活动他的腓肠肌群,那么假肢就会做出相应的反应.
Olafsson觉得这真的很神奇,"说真的,这一次,我激动的哭了.
时隔11年,我的右脚第一次能再次活动了.
"Olafsson还说,该产品的一个巨大优势就是它能重新分配你的重量.
当他上楼或爬山时,甚至是从椅子上站起来时,他经常能听到自己的腿发出的声音.
这种活动很常见,并且由于小腿截肢,也会产生一些问题形态.
做出一个先进的假肢需要不懈的努力,因为一个很小的失衡就可能导致很严重的问题,甚至会缩短使用者的寿命.
现在,Olafsson已经可以很轻松的从椅子上站起来了.
"我们的子孙后代将会真正从中受益"但是他能感受到的最大的好处也是最令人惊讶的.
"你必须要学会如何重新使用这些肌肉,学会如何收紧前后肌肉是非常重要的.
我的步法已经变得更好了.
走路也不会一瘸一拐了.
"之前,他们忽视了如何使穿戴者主动使用他们的肌肉.
传感假肢可以结束或改变这种情况.
这提醒我们,尽管身体健全,我们也要注重增强我们的肌肉控制力.
仿生假肢是目前使残障人士恢复功能的首要的医疗设备.
脑控仿生假肢也会促进肌肉增长.
和科幻小说中的超能力机器人相比,这更奇怪但也更加激动人心.
Ossur还没有公布IMES技术价值多少,但是他们已将该技术用于现存的先进假肢生产线上.
随着更多的截肢者接触到这一系统,Olafsson希望这可以防止他们养成坏习惯,并防止肌肉萎缩.
"我这样做不是为了我自己,我已经老了,我们的子孙后代将会真正从中受益.
"科技信息参考2015年第3期45全新基因编辑技术引发研究领域巨变作者:宗华文章来源:中国科学报发布时间:2015-6-11美国旧金山格莱斯顿研究所遗传学家BruceConklin一直试图找到DNA变异如何影响不同的人类疾病,但使用的工具有些笨重.
当他研究来自病人的细胞时,很难知道哪个序列对疾病来说很重要,哪些只是背景噪音.
同时,将突变植入细胞是一项昂贵且费力的工作.
2012年,他通过阅读了解到一项最新发表的、被称为CRISPR的技术.
它能使研究人员快速改变几乎任何生物体的DNA,包括人类.
此后不久,Conklin放弃了此前为疾病建立模型的方法,转而采用这项新技术.
目前,他的实验室正在狂热地改变同各种心脏疾病相关的基因.
"CRISPR正带来翻天覆地的变化.
"Conklin说.
这种情感被广泛共享:CRISPR正在生物医学研究领域引起一场巨变.
不像其他基因编辑手段,它使用起来廉价、迅速且简单,并因此席卷全球实验室.
研究人员希望利用它调整人类基因以消除疾病,创造生命力更加顽强的植物,并且消灭病原体.
"自从事科研以来,我经历过两次大的发展.
"康奈尔大学遗传学家JohnSchimenti表示,像在1985年被发明后使基因工程领域发生革命性变化的基因扩增方法——PCR一样,"CRISPR正通过如此多的方式影响生命科学".
不过,尽管CRISPR前途大好,但一些科学家担心,这个领域极快的发展步伐几乎没有为解决类似试验可能引发的伦理和安全问题留出时间.
当今年4月关于科学家利用CRISPR改造人类胚胎的新闻曝出时,该问题被推到了聚光灯下.
虽然他们使用的胚胎无法使婴儿安全出生,但这项报道引发了关于是否以及如何使用CRISPR使人类基因组产生可遗传的变化的激烈争辩.
同时,还有其他的顾虑存在.
比如,一些科学家担心,接受过基因编辑的生物体会扰乱整个生态系统.
引发研究革命长久以来,生物学家一直在利用分子工具编辑基因组.
大约10年前,他们因一种有望精确且高效地编辑基因、被称为锌指核酸酶的酶而兴奋不已.
不过,马萨诸图片来源:SbastienThibault科技信息参考2015年第3期46塞州布兰迪斯大学分子生物学家JamesHaber表示,需要花费5000多美元才能订购到的锌指并未被普遍采用,因为它们很难进行基因改造且花费颇高.
CRISPR却大不相同:它依靠一种利用引导性RNA分子将其导向目标DNA、被称为Cas9的酶,然后编辑DNA以扰乱基因或插入想要的序列.
通常,研究人员需要订购的只是RNA片段,其他成分都是现成的.
全部花费只有30美元.
"这使得该技术走向大众化,因此每个人都在使用它.
"Haber说,这的确是一场巨大的革命.
CRISPR方法正快速超越锌指核酸酶和其他编辑工具.
对一些研究人员来说,这意味着要放弃曾花费数年来完善的技术.
"我很郁闷.
"英国韦尔科姆基金会桑格学院研究所遗传学家BillSkarnes说,"但又很兴奋.
"Skarnes在自己职业生涯的大部分时间都在使用上世纪80年代引入的一项技术:将DNA插入胚胎干细胞,然后利用这些细胞产生转基因小鼠.
这项技术变成实验室的主力,但同时耗费时间且非常昂贵.
CRISPR所需时间很少,因此Skarnes在两年前采用了这项技术.
研究人员传统上严重依赖诸如小鼠、果蝇等模式生物.
目前,CRISPR使在更多生物体中编辑基因成为可能.
例如,今年4月,马萨诸塞州怀特海德生物医学研究所研究人员的报告称,利用CRISPR研究了白色念珠菌.
这是一种在免疫系统减弱的人群中尤其具有致死性但一直很难在实验室中进行基因操控的真菌.
来自加州大学伯克利分校的CRISPR技术先驱JenniferDoudna正在记录被CRISPR改变的生物清单.
截至目前,她已拥有近40个条目,包括致病寄生虫——锥体虫和被用来制造生物燃料的酵母菌.
然而,快速的进步有着自身的弊端.
"人们根本没有时间描述这个系统中一些最基本参数的特征.
"加州大学旧金山分校生物物理学家BoHuang说,"现在有这样一种心态,即只要它能发挥作用,我们就不需要理解它是如何以及为何发挥作用的.
"这意味着研究人员偶尔会遇到故障.
Huang和他的实验室奋斗了两个月,使CRISPR适用于成像研究.
他怀疑,如果对如何使引导性RNA的设计最优化了解得更多,耽搁的时间会更少.
获得广泛应用去年,麻省理工学院生物工程学家DanielAnderson和他的同事在小鼠身上利用CRISPR修正了一个同人类代谢性疾病相关的突变tyrosinaemia.
这是首次利用CRISPR在成年动物体内修正致病突变,并且是将该项技术用于人类基因疗法的一个重大进步.
在科学和生物技术圈,CRISPR能加快基因治疗领域发展的想法是一个主要的兴奋点.
不过,在凸显潜力的同时,Anderson的研究还展现了真正应用这项技术还有多远的路要走.
为将Cas9酶和其引导性RNA送入目标器官——肝脏,该研究团队不科技信息参考2015年第3期47得不用泵将通常被认为在人体内不宜存在的大量流体送入血管.
试验仅在0.
4%的细胞中修正了致病突变,而这并不足以对很多疾病产生影响.
过去两年里,一些公司如雨后春笋般出现,开发基于CRISPR的基因疗法.
Anderson和其他人表示,此类疗法的首次临床试验会在接下来的一到两年内进行.
这些首批试验或许将勾勒出CRISPR的应用场景,即CRISPR成分能被直接注入眼睛等器官,或者细胞能从人体移除并在实验室中进行基因改造后被放回体内.
例如,形成血液的干细胞可能被修正用于治疗诸如镰状细胞性贫血症或β-地中海贫血等疾病.
虽然将酶和引导性RNA送入很多其他组织将是一项更大的挑战,但研究人员希望有一天这项技术能被用于解决更广范的遗传疾病.
在Anderson和其他人正在瞄准修正人类细胞内的DNA时,一些人将目光投向了农作物和牲畜.
在基因编辑技术出现前,这往往是通过将基因插入基因组中随意位置实现的,连同基因一起的还有来自细菌、病毒或其他物种驱动基因表达的序列.
不过,这个过程效率很低,并且总是成为讨厌来自不同物种的DNA混合在一起或担心这种插入会扰乱其他基因的批评人士的素材.
更重要的是,获得转基因作物使用批准非常复杂且花费颇高,以至于接受基因修正的都是大型大宗商品作物,比如玉米和大豆.
有了CRISPR,形势将发生改变:快捷和低成本或许会使基因编辑成为较小型特殊作物和动物的一个可行选择.
过去几年间,研究人员利用该方法对小型猪进行了基因改造,并且获得了抗病小麦和水稻.
他们还在通过基因改造获得没有角的牛、抵抗疾病的山羊和富含维生素的甜橙等方面取得进步.
生态系统或被改变除了农业,研究人员正在考虑CRISPR如何能被或者说应当被用于野外的生物体.
大部分注意力集中在一种被称为基因驱动的方法上,因为它能迅速将被编辑基因在整个种群中传播.
这项工作正处于起步阶段,但类似技术能被用于消灭携带疾病的蚊子或蜱虫,清除入侵植物或消除使一些美国农民饱受折磨的猪草中的除草剂抗性.
不过,很多研究人员非常担心,改变整个种群或将其全部清除会对生态系统产生无法预知的灾难性后果:这可能意味着其他害虫会出现,或者影响食物链上处于较高位置的捕食者.
他们还担心,引导性RNA会随着时间的推移发生突变.
随后,这种突变将席卷整个种群,产生始料未及的影响.
"这种方法不得不拥有相当高的回报,因为它具有不可逆转的危险和给其他物种带来的意料之外或很难预估的后果.
"哈佛医学院生物工程师GeorgeChurch表示.
2014年4月,Church和一组科学家及政策专家在《科学》杂志上撰写了一篇评科技信息参考2015年第3期48论文章,警告研究人员试验性基因驱动意外泄漏带来的风险,并且提出了防止此事发生的方法.
当时,基因驱动看上去还是一个遥远的前景.
然而,不到一年后,加州大学圣地亚哥分校发育生物学家EthanBier和他的学生ValentinoGantz报告称,他们在果蝇中设计出类似系统.
Bier和Gantz利用3层的箱子容纳果蝇,并且采用了通常用于研究携带疟疾的蚊子的实验室安全举措.
不过,他们并未遵循上述评论文章作者极力推荐的所有指导原则,比如设计逆转基因改造所致变化的方法.
Bier说,他们正在开展首个原理性试验,并且想知道该系统能否在变得更加复杂之前行之有效.
对于Church和其他人来说,这是一个明确的警告,即通过CRISPR开展的基因编辑的大众化会产生无法预料和不想看到的结果.
麻省理工学院政治学家KennethOye说:"我们需要更多的行动.
"美国国家研究委员会已经形成专家组探讨基因驱动,其他高级别商讨也正在开始进行.
不过,Oye担心,科学正在以闪电般的速度向前发展,而监管上的改变可能只在基因驱动泄漏事件受到关注后才会发生.
然而,该问题并不是非黑即白.
得州农工大学昆虫生态学家MickyEubanks表示,基因驱动的提法最初让他大吃一惊.
"我最初本能的反应是'我的天,这太恐怖了.
它是如此的令人恐惧'.
"Eubanks说,但当你再考虑一下,并将其同人类已经造成并且将继续造成的环境改变作下权衡,会发现它只不过是沧海一粟.
http://www.
nature.
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17673仿生镜片10秒内可恢复视力作者:盛夏文章来源:中国科学报发布时间:2015-6-9近日,加拿大Ocumetics科技公司开发出一种高科技仿生镜片.
研究人员表示,戴上仿生镜片后,只要短短10秒钟,就可以让视力快速恢复,而原先不良的视力不但能够被矫正,还能比1.
0的视力好出两倍.
目前这项技术正在取得加拿大政图片来源:百度图片科技信息参考2015年第3期49府的认可,预计最快2017年产品将问世.
据了解,Ocumetics公司执行长韦伯斥资300多万美元,与研究团队耗费8年时间,终于开发出"Ocumetics仿生镜片".
根据Ocumetrics公司网站介绍,只要使用者戴上仿生镜片,用生理食盐水冲洗后,在10秒内仿生镜片就会在眼球上扩散开来,马上矫正视力,整个安装过程只要8分钟,佩戴者不会感到疼痛和刺激.
韦伯表示,使用者安装仿生镜片后,不但能矫正视力,视力还会比普通人还要好很多.
另外,仿生镜片的技术非常安全,不会对眼睛产生副作用,同时也不会有闪光或是夜盲的问题,但仅限年龄超过25岁以上的成年人使用,因为超过这年纪的人眼睛结构才是完全成熟的.
韦伯已经于4月在权威眼科医师会议上向大家公开了这门顶尖技术,在加拿大及其他国家政府认可仿生镜片的技术前,将会先进行动物实验,再对视力不佳的病患进行测试,最快将在2017年正式出现在市面上激光扫描20秒诊断疟疾作者:徐徐文章来源:中国科学报发布时间:2015-6-29它是对抗疟疾的武器——一次激光扫描便能在数秒内给出准确的诊断,并且无须划破皮肤,就像电影《星际迷航》中虚幻的三录仪.
它通过将能量以脉冲的形式注入一个人的手腕或耳垂中的血管而发挥作用.
激光的波长不会伤害人体器官,但会被恶性疟原虫以血液为食所产生的废弃晶体——疟原虫色素吸收.
当晶体吸收这种能量后,它们会温暖周围的血浆,使其冒出气泡.
置于皮肤上的示波器能感知这些纳米尺度的气泡,从而使仅在20秒内探测出疟疾感染成为可能.
"这是首次实现真正的非侵入性诊断.
"来自美国莱斯大学的DmitriLapotko表示.
他的团队利用这种探测器在6个人的测试中正确辨认出了哪个人患有疟疾.
他们甚至成功地利用这种设备证明死去的蚊子是否携带寄生虫.
疟疾威胁着全球一半人口.
2013年,58.
4万人因此丧生.
现有疟疾测试已经非常迅速,只须花费15~20分钟便可作出诊断,但它们可以更加简单.
目前的测试方科技信息参考2015年第3期50法必须采集血液,而且测试必须由受过训练的人员开展以获得可靠的结果,同时需要额外的化学试剂.
由世界卫生组织成立的非营利性组织——促进创新诊断方法基金会的MarkPerkins介绍说,据估计全球每年在这些试剂上要花费约1亿美元.
"对避免这些误区的技术的追求是受到欢迎的,尤其是当上述创新性的技术出现时.
"Perkins表示.
心理学家最新研究发现意识并没有思想强大作者:彬彬文章来源:新浪科技发布时间:2015-6-27据国外媒体报道,心理学家最新研究发现,人类意识并没有思想那么强大,在人类行为决策中扮演的是一种被动角色,而非主动推手.
人们普遍认为,意识很强大,可以控制我们的思想和行为决策.
事实上,人类意识并没有我们想像的那么强大,在人类行为决策中扮演着被动角色,而非主导力量.
在《行为与大脑科学》杂志网络版上,心理学家伊沙圭尔-莫塞拉团队发表了最新研究成果--"被动框架理论".
根据该理论,意识心理的作用类似于翻译员,可以帮助持不同语言的人们进行沟通与交流.
莫塞拉称解释说,"翻译员的任务就是将信息传达表述出来,对信息本身并不进行论述或产生影响.
同样,我们通过意识感知到的信息,并不是在意识过程中产生的,也不受意识过程影响.
从这个意义上来说,意识只是一个中间人,它能发挥的作用并没有我们想像的那么重要.
"科学家们表示,人类意识并没有我们想像的那么强大,在人类行为决策中扮演着被动角色,而不非主导力量.
科技信息参考2015年第3期51专家认为,"被动框架理论"是一项突破性研究成果,它否认了人类对意识的直觉信念和自我观点.
根据这一理论,相比传统智慧的控制力而言,意识所起的作用更具反射性,且更无目的性.
通过对冲动、思想、感知和行为的筛选,人们感受到自身的意识状态,并受控于这些纷繁复杂的冲动和念头.
莫塞拉表示,"长久以来,我们一直夸大意识的作用,认为它可以解决问题,在行为决策中起重大作用.
事实上,意识的作用非常有限,它只具备一些基础的静态作用,并不断重复简单的工作过程.
人们通常将自由意志解释为意识,而意识又是行为方式的决策者,这些认识都不正确.
被动框架理论的提出,颠覆了人们的直觉认识.
"事实上,意识的作用仅在于转播信息,控制"自发"行为,或是骨骼肌肉系统作用的目标导向活动.
莫塞拉打了一个比方,将意识比作因特网--人们利用因特网购买书籍,预订酒店客房,以及从事其它多种网络活动.
从表面上来看,因特网对人类生活作用重大,影响深远.
但是,深究本质后会发现,坐在电脑前点击鼠标,或是掌控智能手机的那个人,才是所有行为活动的核心,而因特网充其量不过是一个工具,一个平台,毫无其自由意志可言.
"被动框架理论的研究耗费了我们科研团队10多年时间,最初连我们自己也无法接受这一结论,它挑战了另一传统认识,即意识思考之间有因果关联.
"莫塞拉称,"人们常以为,思考时,大脑中会跳出一个又一个的想法,这些想法之间必然有因果关系.
事实上,这种认识是错误的,意识的信息处理过程不是这样的.
意识思考之间并无关联,不存在环环相扣的因果关系,意识思考的结果还是同样的无意识信息.
这项成果的取得之所以耗时较长,关键原因在于人们混淆了一个概念,即意识的作用与意识是被拿来作什么用.
此外,该理论成果还将对精神病领域的研究产生深远影响.
为什么我们会产生某种本不该有的冲动或者想法那是因为,意识体系并不知道人们会对某事产生某种想法;触发冲动的意识也并不知道,冲动与其它想法或者行为之间有关联.
"莫塞拉称,被动框架理论的研究耗费了他们团队10多年时间,最初连他们自己也无法接受这一研究成果.
科技信息参考2015年第3期52血液细胞变神经细胞有了新方法作者:冯卫东文章来源:科技日报发布时间:2015-6-1据最新一期《细胞》杂志报道,加拿大干细胞科学家发现了一种如何将简单的血液样本变成各种成人感觉神经元的方法.
这一科学突破由麦克马斯特大学干细胞和癌症研究所所长米克·巴蒂亚领衔完成.
巴蒂亚是加拿大人类干细胞生物学研究主席,麦克马斯特大学生物化学和生物医学系教授.
巴蒂亚小组研究发现,可直接将成人血液细胞转变成中枢神经系统(脑和脊髓)的神经元,以及外周神经系统负责疼痛、温度和瘙痒感知的神经元.
这意味着,一个人的神经系统细胞如何对刺激作出反应和响应,将可通过他的血液来测定.
目前,医学研究人员对疼痛形成的复杂病理及其治疗的了解还十分有限.
外周神经系统由不同类型的神经组成,如感觉压力、检测温度等.
在极端情况下,疼痛或麻木是由这些外周神经发出信号通过大脑来感知.
巴蒂亚表示,与血液不同的是,在使用皮肤样本或组织活检过程中,人们无法取走患者的部分神经系统.
神经系统密布全身,无法取样开展研究.
现在,科学家们只需简单地采集血液样本,然后就可为患者定制各种神经系统的主要细胞类型——中枢神经系统细胞以及外周神经系统细胞.
巴蒂亚小组利用新鲜人体血液以及冷藏血均成功完成了此项突破性技术的测试.
由于在临床试验中常常需要收集血样进行冷藏,该项突破可让研究小组"坐着时光机"回溯过去一段时间的研究,对先前调查过并已将数据存档的患者具有的疼痛或神经通路问题进行探索.
研究人员认为,这种革新性的导向转化技术具有"广泛而直接的应用前景",将有助于开发出包括麻痹疼痛在内的各种疼痛的治疗药物,通过帮助研究人员深入了解神经细胞对不同药物和不同刺激作出的反应,还有望为患有神经病理性疼痛的患者提供个性化或定制化的药物治疗方案.
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