遥远的宇宙，一颗被海洋包裹的星球……

2022-08-25 17:22 太空拓荒

如果你看过科幻电影《星际穿越》，那么你应该对下面的场景有所印象：为了确定其他宇航员的生存情况，库珀率领众人登陆米勒星。米勒星的地表上是一片汪洋，没有任何生命的迹象，只有残存的宇宙飞船的遗骸。艾米莉亚为了取回数据，不慎被机械压倒，...展开

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海水也能发电？研究团队揭示海水发电的可能性

2022-07-29 14:20 前沿技术

自20世纪50年代以来，科学家就知道，理论上可以通过海水和河流交汇地的水流来发电，这项技术被称为渗透发电或蓝色能源。但数十年来，我们只听说过大型水电站，并没有听说过海水发电…… 虽然这项技术在理论上可以实现，但目前研究仍在进行当中，暂...展开

自20世纪50年代以来，科学家就知道，理论上可以通过海水和河流交汇地的水流来发电，这项技术被称为渗透发电或蓝色能源。但数十年来，我们只听说过大型水电站，并没有听说过海水发电…… 虽然这项技术在理论上可以实现，但目前研究仍在进行当中，暂时无法确定这项技术的可靠性以及可扩展性。

好消息是，5月28日，发表在《纳米研究能源》的一篇论文当中，研究人员揭示了可用于渗透发电的多种材料。

针对这项技术的理论依据研究团队说，地球上有几个地方的海水和河水是自然混合的，混合处海水含有带正电荷的离子（如钠离子）和带负电离子（如氯化物离子），两者相接触就能够产生电，这就是海水发电的原理。

论文的作者Javad Safaei说，利用一对离子物种具有选择性的同时能够阻断另一个离子的静电膜，以此产生电力，可以为电子设备供电或存储于电池当中。

出于这几个原因，渗透发电有望成为化石燃料的替代品。海水当中盐水很容易获得，可谓是取之不尽用之不竭，此外，与风能、太阳能发电不同的是，渗透发电产生的电力是没有间歇性的，能够24小时不间断发电。

据初步统计，这种方法每年可以产生大约1兆瓦电力，这与全球太阳能发电量（710千兆瓦）和风能发电量（730千兆瓦）相比，有很大的优势。

由于目前研究进展较快，目前研究人员已系统比较了用于渗透发电的不同类型的两种二维材料，这种二维材料用于制作一种特殊的“膜”，得益于其高离子导电性、高机械强度、大规模生产能力以及可形成超薄层的特质，这种膜能够中和盐水当中的带电离子产生电能。

目前来看，这项研究已初有成效，研究人员对二维材料的认知度也逐渐提升。

在未来，研究人员希望使用二维材料扩大渗透发电的可扩展性，进一步研究盐水梯度发电技术的可能性。收起

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AI更喜欢土著语言？土著语言可以帮助解决复杂的人工智能问题！

2022-07-29 11:20 前沿技术

中文、德语、英语都有着一个共同的特点，语法较为复杂、音节多样、方言现象显著。人工智能在接收这些语言发出的指令的时候，难免会由于语法复杂、发音多样等问题，无法准确识别人们的指令。然而，将所有的方言、发音输入人工智能程序当中，是一件...展开

中文、德语、英语都有着一个共同的特点，语法较为复杂、音节多样、方言现象显著。人工智能在接收这些语言发出的指令的时候，难免会由于语法复杂、发音多样等问题，无法准确识别人们的指令。然而，将所有的方言、发音输入人工智能程序当中，是一件难以完成的事情，过去，研究人员通过深入学习，使机器人能够自主学习人类语言，然而受制于语言环境的复杂性，这种方式同样有着缺陷。

好消息是，新南威尔士大学的Abbass教授在研究土著语言Jingulu时，发现这种土著语言能够易于人工智能翻译指令。

Abbass教授解释道，Jinglil人是澳大利亚原住民，他们在保护澳大利亚方面做出了杰出的贡献。他们的语言在第二次世界大战期间，被用于军事秘密通信，直到今天我们还发现，土著语言的丰富性可能掌握着人类与人工智能互动的秘密。

Jingulu是人工智能梦想成真的关键

“一种可以直接翻译成人工智能指令的语言；一种人类可以理解的语言；一种低计算成本、高效仿性语言；一种我可以在不改变语法的情况下使用的语言；一种在澳大利亚诞生和使用的语言……”

Abbass教授研发的人工智能系统，长期受制于无法准确翻译指令的难题。

过去他从牧羊犬汲取到了灵感，一只牧羊犬能够控制一大群羊，他调查了依赖手势、直接命令甚至是音乐的交流方式，但都存在一定的困难。

“他们要么比我们拥有更丰富、更复杂的语言，要么没有完全符合我们要求”阿巴斯教授曾说到。

有一天，他出于好奇，在谷歌上搜索研究土著语法的相关研究时，这一切都发生了变化……

在一篇研究Jingulu的论文当中，他发现，这类族群的语言能够在足够简单的基础上清晰的传达出信息，所有的动词仅需利用“来、走、做”三个词即可涵盖，这正是人工智能所渴望的语言。

若这类语言能够运用至人工智能，我们离人类与AI亲密沟通的未来就不远了！收起

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从天而降的不一定是幸福，也有可能是太空垃圾

2022-07-27 15:22 地球探索

如果你看过电影《E.T.》，是否也会希望有这样一个外星人从天而降，虽然它长相丑陋，但心地善良、温柔细腻，你们在长时间的接触中搭建起了友谊的桥梁，通向彼此的心灵深处，最后跨越物种之间的障碍获得了专属于你们的幸福，你会渴望这样的场景吗？ ...展开

如果你看过电影《E.T.》，是否也会希望有这样一个外星人从天而降，虽然它长相丑陋，但心地善良、温柔细腻，你们在长时间的接触中搭建起了友谊的桥梁，通向彼此的心灵深处，最后跨越物种之间的障碍获得了专属于你们的幸福，你会渴望这样的场景吗？或许你在期盼着偌大的天空中会有一颗闪亮的“星星”为你降落，它散发着温暖的光芒，如同神祇般来到你面前，如果真的有那么一天，你也许会感到失望——一闪一闪的可能不是星星，只是燃烧着的太空垃圾罢了。

太空垃圾是指宇宙中的各种人造废弃物体及其衍生物，比如废弃的航天器、运载火箭的末级、航天器掉落的碎片等等。这些太空垃圾在宇宙中四处飘摇，以极高的速度围绕着地球旋转，对宇宙中正在执行工作的航天器，甚至于地球上的人类，都会造成一定的威胁。

科学家进行计算后发现，人类有被太空垃圾杀死的风险。这样的死法听上去很荒谬——毕竟目前为止，还没有人因为太空垃圾而死过。但其实，已经有太空垃圾让人类蒙受了财产损失的案例，而现如今我们向太空发射的各类航天器越来越多，未来降落到地球的太空垃圾真的不会人的生命财产造成威胁吗？

近期一项发表在《Nature Astronomy》上的研究就对未来十年内火箭部件坠落造成伤亡的可能性进行了估计。作者利用太空中火箭部件的倾角和轨道的数据以及其下方人口密度的数学模型，外加过去 30 年的卫星数据，对太空垃圾回到地球时的着陆点进行了推算。

研究表明，太空垃圾更容易降落在地球的偏南部。假设重返地球的太空垃圾会在其周围十平方米内散布杀伤力较大的碎片，那在未来十年内有 10% 的可能性会导致一次或多次伤亡。

目前人类对太空垃圾可以说是毫无办法，如果有一天这些不起眼的碎片真的对人类造成了威胁，届时我们该如何应对呢？收起

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生活在淡水中的咸水植物？亚马逊森林中的小小奇迹

2022-07-22 14:01 地球探索

在夜晚会发光的蘑菇，会说话的森林，可以供人类居住的参天巨树……熟悉电影《阿凡达》的朋友都知道，这些都是存在于这一科幻电影中的植物。瑰丽的色彩，古怪的形状，导演卡梅隆赋予了这些植物最奇幻的想象。

不过看完电影的观众可能会产生一个疑...展开

在夜晚会发光的蘑菇，会说话的森林，可以供人类居住的参天巨树……熟悉电影《阿凡达》的朋友都知道，这些都是存在于这一科幻电影中的植物。瑰丽的色彩，古怪的形状，导演卡梅隆赋予了这些植物最奇幻的想象。

不过看完电影的观众可能会产生一个疑问：“为什么《阿凡达》中植物的体态如此庞大？”

这其实是电影中的一个设定：潘多拉星球的空气质量十分糟糕，二氧化碳浓度很高，因此这颗星球上的植物都患上了“巨人症”，变得十分巨大，导演也借此来影射现实——人类排放的二氧化碳越来越多，地球正在日渐升温。

地球上二氧化碳的吸收主要靠的是森林，而亚马逊雨林作为世界上最大、物种最多的热带雨林，在维护地球的生态系统与减少二氧化碳方面起着至关重要的作用。

而在所有物种中，红树林的储碳能力是无植物能出其右的，是佼佼者中的佼佼者，素来有着“海洋绿肺”的美称。

近日，一个国际研究小组在亚马逊三角洲的淡水部分发现了一片完整的红树林，这可以说是一个小小的奇迹——红树林生活一般生活在热带沿海地区，属于咸水植物，在淡水中从未发现过其存在痕迹，而在这块区域人类第一次观察到了生活在淡水区的红树林。该研究团队对这片红树林进行了科学测量，包括树干树枝的大小、植物的成分、树林的密度以及水域的盐度水平等。

河流带来的水源，包括热带地区的大量降水，让亚马逊三角洲形成了一片以淡水为主的区域。经研究人员的测量，这片红树林区地表水的盐度等级小于5，而森林边缘的盐度等级在5-11之间，这两项数据都表明该地区的红树林在淡水中生存。此外，研究人员还在这之中发现了咸水红树林的存在。

这一调查的意义无需多言——红树林的碳捕捉碳储存能力都很强，如果能将其种植于淡水区，遏制全球变暖的力量就会又多一份，地球的环境也会更加美好。收起

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电动汽车家喻户晓，但你听说过电动火车吗？

2022-07-21 16:49 前沿技术

如今，电动汽车已如潮水般涌入人们的生活，绿牌小汽车、电动巴士遍布街头。电动汽车得益于其低能耗、低排放、高性能的特点受到大众青睐。

除了道路运输之外，铁路运输可谓是人类货运最主要的方式，铁路运输的运输量、运输速度是其他交通工具无法...展开

如今，电动汽车已如潮水般涌入人们的生活，绿牌小汽车、电动巴士遍布街头。电动汽车得益于其低能耗、低排放、高性能的特点受到大众青睐。

除了道路运输之外，铁路运输可谓是人类货运最主要的方式，铁路运输的运输量、运输速度是其他交通工具无法比拟的，但其噪音污染、空气污染问题也是最为严重的。那么，你有没有想过，电动技术能否运用到铁路运输上呢？

当然能！

其实电动火车并非不存在，早在20世纪20年代，柴油电动列车就已在美国出现，并于20世纪30年代开始取代蒸汽列车，但是由于那个时代电费高昂，铁路运输大多采用柴油发电机进行发电。全电火车在理论上能够实现，但受制于成本过高，无法得到广泛运用。

好消息是，一个世纪后的今天，我们正处于电力和柴油竞争的关键阶段，时至今日，电力的价格已经与柴油接近，继续以柴油为货运列车提供动力将会被时代所淘汰。

伯克利实验室的Amol Phadke说，电池技术的快速发展，加上美国长期以柴油电力为主的轨道交通模式，能够提供现有的电动传输系统，为快速转化全电动货运列车铺平了道路。

从技术层面来考虑，研究人员表明，全电货运列车不存在任何技术限制，目前最大的困难在于如何实现大规模充电基础设施建设。

电动货运列车有什么优势？

Popovich说，我们的分析表明，使用全电力货运列车将会使整个行业的碳排放量减少一半以上，在20年内能够减少超过4亿公顷的二氧化碳排放。

此外，这项技术对于低收入人群来说是一件好事，为什么呢？调查发现，世界范围内，低收入群体广泛居住在货运铁路沿线，铁路运输造成的噪音污染、空气污染严重影响了低收入人群的生活环境。

目前来看，美国在这项技术的处于领先地位，其原有的铁路电动传输系统加以改造就能够快速实现全电传输，或将在未来数十年内大规模普及这项技术。收起

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纳米级电机——微观世界的驱动器

2022-07-19 11:05 前沿技术

从汽车到洗衣机，我们的日常生活中遍布电机，它们为人们所使用的机器提供强劲的动力。

伴随纳米技术的发展，科学家开始思考，能否研制出纳米级别的微型电机，为纳米机械提供动能。好消息是，一个未来主义的科学领域正在研制微型电机，这类电机可...展开

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二维码也可以食用？造假问题或将彻底解决……

2022-07-18 15:17 前沿技术

你是否会为购买到假酒、盗版药苦恼，当工作一天后，来到熟悉的酒吧小酌，点了一杯熟悉的威士忌，却发现它的味道并非如同往常一样……

将来，当你点一杯威士忌时，或许你的酒杯中会出现一枚荧光二维码标签，不用担心，这些标签是可以食用的！它可...展开

你是否会为购买到假酒、盗版药苦恼，当工作一天后，来到熟悉的酒吧小酌，点了一杯熟悉的威士忌，却发现它的味道并非如同往常一样……

将来，当你点一杯威士忌时，或许你的酒杯中会出现一枚荧光二维码标签，不用担心，这些标签是可以食用的！它可以帮助你识别产品的真假问题。当然，目前酒厂并没有在威士忌酒瓶中放置标签，好消息是近日《ACS中央科学》杂志上发表的新型防伪技术可以为酒精行业解决造假问题，还可以就假药问题提供解决方案。

负责这项研究的是普渡大学生物医学工程院副教授Young Kim教授，曾说到：“研究人员将酒精应用于丝绸蛋白质，可以使其更耐用，因为它们能够忍受酒精，标签的形状可以长期保持。”

此外，制作这种标签会专门采集特种蚕丝，将其加工制成荧光蚕丝，进而合成生物聚合物，这类聚合物可以形成各种模式来编码商品信息。

经过特殊加工的防伪标签，能够放置于酒瓶当中，并且可以直接食用，消费者可以通过手机扫码快速查询产品真伪。

通过这种方式，可以使造假商无法仿制，从根本上解决造假问题。

此外，值得一提的是，这项技术在预防药物造假方面也有着广泛的发展前景。

Kim教授说：“世界各地销售大量假药的例子有很多，这在某些情况会杀死人。”

针对这种情况，ACS Central Science的研究人员用荧光丝蛋白创建了可食用标签，这些标签可以直接放在药丸或液体药物中，帮助患者辨别药物真假。

如果在药物表面或者药物中运用这类标签，患者可以通过智能手机应用程序读取标签中的代码，以验证药物的来源和质量。目前Kim教授正在尝试与制药公司进行合作，帮助他们解决这一问题。

Kim教授的团队长期致力于反造假措施的研究，他的研究从早期的网络物理水印到由荧光丝收起

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蚕可以生产可食用的荧光蚕茧（图左侧）；茧中的蛋白质可用于代码
（图右侧）来验证药物的真实性。

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“一粒沙”中的星系团——人类首张深空宇宙全彩图发布！

2022-07-15 10:15 太空拓荒

古往今来，面对浩瀚无垠的宇宙，人类总是充满了好奇，宇宙究竟是如何诞生的？有没有地外物物的存在？这些问题长期困扰着天文学家。詹姆斯·韦伯空间望远镜正是带着这些使命，开启了它的太空旅程。

韦伯空间望远镜由美国航天局与欧洲航天局、加拿...展开

古往今来，面对浩瀚无垠的宇宙，人类总是充满了好奇，宇宙究竟是如何诞生的？有没有地外物物的存在？这些问题长期困扰着天文学家。詹姆斯·韦伯空间望远镜正是带着这些使命，开启了它的太空旅程。

韦伯空间望远镜由美国航天局与欧洲航天局、加拿大航天局联合研究开发，被认为是哈勃空间望远镜的“继任者”。哈勃空间望远镜主要在可见光和紫外波段观测，而韦伯空间望远镜观测波长范围是600纳米至28.8微米，主要处于红外波段。红外观测有何优势？不同于紫外线和可见光，波长较长的红外线能绕过有些尘埃，可让望远镜看到隐藏在尘埃云背后的天体。更重要的是红外观测有助于科学家“以更近距离看到万物起源”。

据美媒11日报道，韦伯空间望远镜不负众望拍到了迄今最遥远、最清晰的宇宙红外图像。

美国航天局局长比尔·纳尔逊在7月11日介绍韦伯空间望远镜时，做出了一个生动形象的比喻：如果你把一粒啥放在一臂远的指尖上，这就是你正看到的宇宙的一部分，不过是宇宙中的一个小点。

这一粒沙却包含了一个星系团。美国航天局介绍说，图像上是“SMACS0723”星系团，其包含了数千个星系。图像展现的是该新星系团约43亿年前的样子，因为它离我们约43亿光年，望远镜现在收到的光是它很久以前发出的……

这张图显示了46亿年前出现的星系团，但值得关注的是，图像当中更远的星系（那些看起来是拉伸的星系）大约有130亿年的历史，目前，人类所掌握的关于他们的数据比任何古代星系都要多。

詹姆斯·韦伯空间望远镜直径为六米，是有史以来发射到太空最大的望远镜，距地球约一百万英里，远离地球大气层，预计它将提供给我们从未见过的最清晰、最详细的宇宙景色。

毫无疑问，它将彻底改变我们对宇宙的理解，就像它的前辈哈勃望远镜曾经所做的那样。收起

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2017年5月16日，NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜的主镜
在休斯顿的约翰太空中心的一个洁净室中

7月11日，NASA公布詹姆斯·韦伯空间望远镜拍摄到的星系团
“SMACS0723”

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未来某一天，残障人士也能够自由活动！

2022-07-12 12:10 前沿技术

想必看过漫威钢铁侠系列电影的观众都对电影中钢铁侠铠甲强大的力量感到震惊，电影中斯塔克身着铠甲能够轻松的举起一辆汽车、仅凭一己之力能够将裂成两块的船体修复……

我相信无数的漫威粉丝都曾想过一个问题——钢铁侠的盔甲在现实当中能够研发...展开

想必看过漫威钢铁侠系列电影的观众都对电影中钢铁侠铠甲强大的力量感到震惊，电影中斯塔克身着铠甲能够轻松的举起一辆汽车、仅凭一己之力能够将裂成两块的船体修复……

我相信无数的漫威粉丝都曾想过一个问题——钢铁侠的盔甲在现实当中能够研发出来吗？

这个问题的答案至今仍有待考量。好消息是近日苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种可穿戴的纺织外肌，作为人体的额外肌肉层，这项成果能够显著的增强人体的上肢力量，帮助行动不便的人增强上半身力量和耐力。

Micheal Hagmann早期被诊断患有一种罕见的肌肉营养不良症，称为Bethlem肌病，这种病症会导致患者上肢力量逐渐衰弱，现有的治疗设备通常非常昂贵且笨重，很少有技术辅助工具可以让患者在生活中直接使用。

这个想法推动了Myoshirt的诞生：一种柔软、可穿戴的上半身外肌。 Myoshirt是怎么工作的呢？

它是一种可穿戴背心，嵌入在纺织物中的传感器会采集身体数据，利用智能算法计算佩戴者所需的力量，缩短织物与佩戴者肌肉平行的电缆（一种人工肌腱），与用户的动作始终保持一致，并且可以根据用户的个人喜好进行定制，使用户始终处于控制状态，可以随时调整设备。

佩戴外肌，耐力提高了

最近，研究人员在一项有12名参与者的研究者首次测试了这一原型，12名参与者中，10人没有任何身体障碍，2人患有肌肉营养不良。实验结果显示，由于佩戴外肌肉，所有参与者都能够举起重物更长的时间，经过计算约增加了三分之一的耐力。绝大多数的参与者认为该设备有显著的作用。

它的作用远不止于此……

Henry说，最让我兴奋的是，我们建立起了健康肌肉与患病肌肉中神经肌肉的可塑性模型，该模型将是我们能够阐明未来潜在治疗的基础机制。

这项技术不单单能够增强力量和耐力，在未来它在治疗肌肉萎缩领域会发挥更大的作用！收起