2023年11月30日星期四

上海首創的基礎研究特區究竟「特」在哪?從風乾起了褶皺的百香果說開去

霍金曾經提出一個設想,研製出帶有光帆的飛行器,被激光加速後飛往"三體人的故鄉"——半人馬座α星,以探尋那裡是否適合人類生存。

看著一箱風乾起了褶皺的百香果復旦大學航空航天系教授徐凡突然有了一個念頭:能否用模型預測並控制宇宙光帆薄膜的褶皺?否則會導致雷射反射方向不規則變化,使飛行器偏離航線。

就連徐凡自己都覺得,這想法恐怕難以申請科研經費,因此在他心中埋藏了5年之久。直到兩年前,上海在全國率先試點"基礎研究特區",他試著申報,沒想到不僅入選,還拿到做科研以來的最大單項經費。

看似天馬行空的想法為何受到青睞?基礎研究特區究竟「特」在哪?

【不設限,鼓勵勇闖科學「無人區」】

目前,科學研究範式發生深刻變革,國際科技競爭向基礎前緣前移,迫切需要我們加強基礎研究,從源頭和底層解決關鍵技術問題。

上海的基礎研究特區應運而生。在復旦大學上海交通大學中國科學院上海分院設立首批3個"特區",以5年為一個週期,市科委每年向每個特區投入2000萬元,三家單位則以不少於1: 1的經費比例共同投入。

為讓科研人員心無旁騖地從事前沿探索,基礎研究特區的經費投入,可謂「大手筆」。一位入選特區的科學家說,過去"買油鹽的錢不能買醬醋",現在無需列出詳細經費預算,還可隨時調整科研計劃。

除了自主使用經費,還可自由選題、自行組織科研。一位大學基礎研究處負責人感嘆,地方政府把基礎研究立項權直接賦予特區,還是第一次。不要求科學家列出詳細的研究路線圖,每年只需報告科研進展,如此寬容度在目前的計畫中幾乎沒有。

"四不像",這是一位資深科學家對復旦大學環境科學與工程系青年研究員王戎的研究方向的評估。有別於傳統的大氣研究,他把大氣物理、化學經濟學和電腦模擬融為一體,4年間沒有申請到一個競爭性科研項目,有些項目甚至連答辯機會都沒有。

對於這項非共識創新研究,基礎研究特區既「張開雙臂」也寬容失敗,只要原始記錄證明專案團隊已履行勤勉盡責義務,就允許結題。

不設限,鼓勵勇闖科學"無人區",正是基礎研究特區設立的初衷。

【正在研究制定「基礎研究特區」2.0版】

今年5月,上海的「基礎研究特區」試辦擴容,增加了同濟大學華東師範大學華東理工大學。各特區在遴選專案時,著重「以人的創新潛力」為核心,探討建立以品質、績效、能力為導向的專案管理與評鑑制度。上海交通大學以《科學》雜誌發布的「125個科學問題」為榜樣,促進跨領域、跨學科交叉研究;中國科學院上海分院對中期評估前20%的團隊追加支持;華東師範大學對非共識項目單獨考慮,採取「階梯式」彈性資助支持。

市科委基礎研究處處長宋揚表示,市科委正在研究制定「基礎研究特區」2.0版政策,將更加聚焦基礎學科和戰略方向,且不局限於項目經費支持,將在人才引進、評估考核等面向形成符合基礎研究規律的政策。

試驗成立"基礎研究特區",只是上海加速推動基礎研究高品質發展的20項重點措施之一。 2021年,上海的全社會基礎研究投入達177.73億元,佔研發投入的比重近10%,較5年前翻了近一番。上海從事科研的高被引科學家從2019年47人增加到2022年117人,佔全國8.5%。

去年10月,從百香果的褶皺得到靈感,徐凡課題組與合作者研發出了一款褶皺形貌的智能軟抓手,可用來清理太空中微小的垃圾顆粒。以封面文章形式發表在《自然·計算科學》的該成果,其實只是基礎研究的一個衍生品,已具有轉化應用的潛在價值。

徐凡等人的成果以封面文章形式發表在《自然·計算科學》

基礎研究的成果難以被規劃,也急不來。但有一點可以肯定,靜待花開,需先厚植沃土。

題圖來源:視覺中國圖片編輯:朱瓅

內圖由徐凡提供

來源:作者:黃海華



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青春期後為何發育變慢?或與營養資訊需求有關

為什麼男孩、女孩在青春期之後生長發育的速度就變慢了?有些人甚至停止了發育?美國伊利諾大學芝加哥分校亞歷山大·辛格爾頓領導的一項新研究發現,一種導致果蠅停止生長的潛在觸發因素​​或對理解人類的生長發育具有重要意義。這項研究發表在《美國國家科學院院刊》。

對於人類來說,儘管青春期之後還需要幾年時間才會真正停止生長,但身體停止生長的信號大致發生在這段時期,更好地理解這個過程很重要。辛格頓表示,孩子進入青春期的年齡越來越小。但要理解為什麼會發生這種變化,人們需要了解它是如何運作的。

研究人員觀察了果蠅。當果蠅從幼蟲變成成蟲時,它們經歷了相當於青春期的過程。許多生物學家的理論是,當幼蟲達到一定的體型時,就會停止生長,這會觸發它開始成為成蟲的過程。辛格頓解釋說,其它昆蟲也會這樣,例如獵蝽,它利用腹部的一個"拉伸感受器",來監控自己的大小。

但果蠅並沒有使用像獵蝽的機制。團隊推測,這實際上與一種參與果蠅生長的類固醇激素有關,稱為蛻皮激素,類似於人類的雌激素和睪固酮。

研究人員使用的數學模型表明,身體大小並不是導致果蠅停止生長的觸發因素。相反,「停止生長」的開關是由分泌蛻皮激素的腺體觸發的。在幼蟲階段,這個腺體接收大量的營養訊息,幫助它決定如何調節蛻皮激素的產生。一旦蛻皮激素達到一定水平,腺體就不再需要營養資訊來做出決定,並開始自我調節。研究人員認為,這種對營養資訊需求的轉變是導致果蠅停止生長的原因。

辛格頓表示,果蠅的經驗與人類的經驗類似,因為兩者都含有相似的類固醇激素,果蠅和人類都透過胰島素傳遞營養訊息。他們將在哺乳動物身上進行類似研究,這將促進對人類生長停止過程的更多了解。 (記者張佳欣)

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(編:邢鄭、吳昊)

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2023年11月28日星期二

解釋城市|心選之路:你每天移動半徑有多大?知道為什麼嗎?

【編者的話】

人口流入可以為城市帶來活力,更能為城市創造價值。因此,人口的流動狀態和流動趨勢,一直是城市治理的重要議題。

本期的解釋城市專欄,說的是"列維飛行",從人類行為動力學出發,探究生物行為對城市規劃與設計具有哪些重要意義,討論城市生長與人類行為種種巧合背後的深層含義。

草坪中間先不鋪路,而是等人們自然踏出一條「心選之路」再確定正式的路線。

72%的人口在北京六環內移動。

這都是為什麼呢?

生物如何選擇空間路徑

2010年,日本北海道大學的幾位學者做了一個相當有趣的實驗。

他們把日本東京都市圈的地圖以一定比例縮小放到桌面上,然後在東京市中心的位置放上一塊可以生長的黏菌,在周邊的小城鎮區域放上黏菌的食物,黏菌在生長的過程中會不斷尋找食物,最終連結週邊所有的城市,形成生物網絡。

他們把這個網絡跟東京都市圈實際的交通網絡進行了對比,發現除了部分區域具有極高的相似之外,由黏菌生長形成的生物空間網絡在通行成本、容錯率等方面比實際交通網絡更加優越。

不僅如此,他們還模仿東京都會圈的地形結構為黏菌生長增加額外的限制條件。結果同樣顯示,這張由黏菌在26小時內生長形成的網絡已經相當接近人類花費大量時間模擬出來的最優交通網絡。

圖1 以東京都會圈為底圖黏菌在東京及其周邊城市的生長過程資料來源:Atsushi Tero等人在2010年Science上的論文

其實,利用生物自身的習性和特徵作為城市規劃的方法和依據早就存在。

無論是踩踏成路還是黏菌生長,背後有一種優化思維,即生物體本身會以最合適的方式尋找空間上的路徑。

1美元的"列維飛行"

人類(或生物)行為動力學的背後,往往由一些自然界普遍的規律所支配,城市形態的重塑某種程度上也是人類行為的結果。

早在21世紀初期,行動通訊不如現在這麼發達的時候,美國曾經有位程式設計師自娛自樂,做了一個叫Wheresgeorge的網站(註:網站名是where is George的拼寫,這裡的George是指1美元紙幣上的美國首任總統喬治華盛頓),追蹤1美元紙幣的流通路徑。只需要在網站上輸入自己手中1美元的鈔票號碼和自己目前位置的郵編,就可以查看這1美元的旅行歷程。錢幣通常伴隨著人走,所以1美元的旅行之路也可以視為人的流動軌跡。

後來,有學者專門研究這個網站上40萬多張1美元的旅行軌跡(Brockmann,Nature,2006),發現背後被一種叫做「列維飛行」的規律所支配。

所謂"列維飛行",是在移動中每一步的步長存在2/8法則的一種運動軌跡。 80%的運動步長都是很短,但20%的運動步長驚人地遠。有些飛行動物或獵食動物通常會按照這種軌跡進行運動。

1美元紙幣隨人在不同城市中流動也呈現相似的規律。例如從起源地為紐約市的1美元,下一站流到10公里以內位置的占到了57.7%,而流通到800公里以外的城市只佔到7.4%。同樣,起源地為西雅圖的1美元紙幣中有52.7%下一站在10公里以內,而只有7.8%被發現下一站在800公里以外。

北京六環的二八分佈

近10年來,智慧化的行動通訊越來越普遍,人們的流動軌跡有更多的方式和途徑被記錄和分析。透過手機訊號,手機app的位置記錄,手機地圖的報告等數據,人類行為軌跡的動力學特徵和規律也被越來越多地揭示出來。

以「列維飛行」為代表的一些規律也被證實具有廣泛的適用性。

微軟亞洲研究院北京市開展過Geolife項目,用來追蹤178名人員在4年間的行為軌跡。

研究發現,36%的人每天的移動軌跡在5公里以內,還有36%以內的人每天的移動軌跡在5到20公里,有23%的人每天的移動軌跡在20到100公里之間,只有5%的人每天的移動軌跡超過100公里。換言之,72%的人在北京的六環內移動(北京六環的半徑大約是25公里)。

後續許多關於人的行為軌蹟的研究都表明,人在城市中的移動通常都遵循"列維飛行",步長呈現一種冪律分佈(即2/8分佈的數學術語),其冪律指數通常約1.75(冪律指數可看成分佈不均勻的一種測度,1/9分佈的冪律指數比2/8分佈的冪律指數更大)。

人與城市的最優策略

而著名城市學家Batty(麥克·巴蒂)早在發現人類行為軌跡之前,就發現城市的分形維數約為1.71。如果一個城市的交通網絡最通達的情況下,城市的理論最適分形維數恰好就是1.75。

這不是巧合,恰好說明了人口移動如何塑造了城市的形態和通達性。

從城市角度來看,城市的分形維度越大表示城市的複雜性越高(例如接近或超過2),城市活動空間的密度大,城市與郊區的界限明顯,高密度活動區與低密度區域的隔離度越高。而分形維度越低(例如在1.5左右)則表示城市比較簡單,城市與鄉村沒有明顯區別,土地集約不足。

從人類活動的角度看,「列維飛行」的冪律指數越低,則表示人口移動的處處均衡,沒有突然的長距離移動,也沒有突然的短距離移動,永遠保持在一個穩定的步長上。 「列維飛行」的冪律指數越高,則表示城市人口的流動充滿了不確定性,每個人都是今天在這個城市中,明天卻不知道出現在哪個城市。

於是,「列維飛行」與城市分形都把指數定在了1.75的均衡位置上,實現了人與城市的最優策略。

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「解釋城市」專欄由上海發展策略研究所戴躍華博士主持,關注城市科學發展的前沿趨勢,解釋城市科學以及城市中人類行為動力學的一般特徵和規律,探究利用前沿城市科學理論優化城市治理的路徑和方法。



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2023年11月27日星期一

南京4位新晉院士,都是有故事的人!

11月22日

2023年兩院院士增選結果正式揭曉

南京4人入選

其中2位來自東南大學

1位來自南京農業大學

1位來自南京師範大學

南京市委市政府向新晉院士送賀信

並送上院士專屬服務卡

致以熱烈祝賀和崇高敬意!

他們

勇於創新創造,心無旁騖,攀登科學高峰

在飛逝的時光裡

將夢想變成現實

他們,為什麼會成為院士

一路的經歷中又有著怎樣的故事?

熊仁根

敢啃硬骨頭

助力我國分子材料走在前

【院士檔案】

熊仁根,男,1961年7月生,中共黨員,現任東南大學化學化工學院教授、博導,東南大學有序物質科學研究中心特聘教授,《中國科學-化學》、《無機化學》、《中國化學快報》和《中國化學》編委,長江學者、國家傑出青年基金得主、江蘇省五一勞動獎章得主、南京市「十大科技之星」。

東南大學化學化工學院教授熊仁根的研究對像是由小分子有序排列構成的分子基鐵電體,這個聽起來讓人感覺相當陌生的東西是一種特殊功能性材料,被廣泛應用於儲存、探測以及光電等領域,因其獨特的性能和優勢,有望在薄膜、柔性、環保等方面成為傳統無機鐵電體的有益補充。

在90年代,熊仁根就開始從事分子鐵電領域的研究,方向從非中心對稱配合物一直到分子鐵電體。而在2006年底,他來到東南大學之前,該校並沒有研究分子鐵電的相關機構,正是在他的帶領下,才成立了「有序物質科學研究中心」。從此,東南大學在分子鐵電領域的研究開始了從無到有、從有到優的跨越。

「在基礎研究過程中,必須要有'板凳需坐十年冷'的精神,因為科研上並沒有'彎道超越',需要的是認準一個方向,不忘初心,耐得住寂寞,踏實勤奮,才能將研究與學問做好、做精。」熊仁根說。

人才是基礎研究和原始創新的關鍵,由於學科本身在國內基礎薄弱,研究難度大,使研究團隊的組成異常困難,實驗室還一度招不到足夠數量的研究生。不過,在東南大學的幫助和團隊成員的堅持下,「有序物質科學研究中心」排除萬難,一步一腳印地開墾出了分子鐵電研究這片處女地。

經過多年砥礪前行,熊仁根團隊換來了國際的認可和讚嘆,他們總結了尋找分子鐵電體的半經驗方法,為鐵電材料的研究帶來了新的思路和方向,幫助我國在分子材料領域走在世界前面。

但成就的取得並非一時運氣,而是「一以貫之」的水到渠成。東南大學「有序物質科學研究中心」有這樣兩句座右銘:志存高遠以興趣始探索學問,思索進取持毅力堅攀登巔峰。而這正是團隊所有成員從事研究工作的準則。

現階段,雖然新型分子鐵電材料也基本應用在基礎研究領域,但「讓研究走向應用」一直是團隊努力的方向。 「未來我們將瞄準儲存、探測、能量轉換等應用出口,以雙穩態特性、壓電特性等功能特性為導向,同時結合小組研究成員大規模多學科交叉的背景和優勢,從分子設計和可控合成入手,利用化學、物理、材料、電子等多重手段對新型分子鐵電體的應用進行探索,努力拓寬其應用前景,提高應用潛力,降低應用成本與難度,將分子鐵電材料真正推向實際應用。」熊仁根說。

尤肖虎

做行動通訊"掌門人"

爭分奪秒創新攻堅

【院士檔案】

尤肖虎,男,1962年8月生,中共黨員,現任鵬城實驗室副主任,紫金山實驗室副主任、首席科學家,東南大學移動通信國家重點實驗室主任,教授、博導,長江學者、國家傑出青年基金得主、國家有傑出貢獻中青年專家全國五一勞動獎章得主、江蘇省青年科學家。

從3G、4G、5G6G,東南大學一直有一群研究人員在默默攻堅克難,為技術發展打下堅實的根基,而他們的領頭人便是鵬城實驗室副主任,紫金山實驗室副主任、首席科學家,東南大學行動通訊國家重點實驗室主任,教授、博導尤肖虎。

尤肖虎介紹,東南大學擁有行動通訊國家重點實驗室及毫米波重點實驗室,這兩個實驗室的研究方向均與5G6G發展直接相關。在5G時代,東南大學牽頭了國家863計劃5G無線傳輸的重大項目,建成全世界最大規模的5G實驗平台,能夠支撐上千個天線的並發通信,頻譜效率達到每赫茲100比特,是世界上的最高水平。此外,東南大學的團隊在5G關鍵技術上取得了多項重要突破,特別是在毫米波領域,基於CMOS工藝,成功突破了成本瓶頸,為後續的規模部署與應用奠定了基礎。

既要腳踏實地,更要仰望星空。東南大學聯合了紫金山實驗室,承接了6G專案整體技術研究,以及6G空口無線傳輸等6G核心專案。在尤肖虎看來,6G研發已成為全世界科技競爭新的焦點,未來將在沉浸式通訊、超大規模連結等六個場景廣泛應用。為了實現這些願景,科學研究人員需要研發更新一代的通訊技術,在三個方面加以突破:提高傳輸能力,把5G傳輸能力提升10倍到100倍;要素融合,把AI技術、感知技術和已有的通訊技術融合;泛在互聯,把衛星通訊和地面網路有機整合為一體。這是6G研發的主要努力方向。

經過5年深入研究,尤肖虎所在的紫金山實驗室目前已搭建起端到端6G應用平台,創造一系列世界紀錄,在傳輸速率、頻譜效率、時延等方面的技術都走在國際最前列。 「如果5G時代下載一部1G的電影需要1秒,那麼6G技術只需要十分之一秒甚至更短時間。」尤肖虎說,「6G研發我們取得了4項關鍵技術突破,部分技術目前已經服務於衛星通訊等領域,在6G時代還沒到來時就已成功走向市場。"

顛覆性、突破性科技未來想像空間無限。尤肖虎以6G技術舉例,未來世界,智慧化程度高的工作將逐步被人工智慧取代,例如未來將大量出現無人港口、無人化工廠,這需要將資訊從最末端快速傳到雲端,要求網路頻寬非常寬、時延非常敏捷且能高效控制。要實現這些智慧功能,需要算力、連結兩個要素支撐,兩者缺一不可。而6G技術就是為智慧化社會提供超強能力連接,且雲端智慧技術可靠。 「未來的路還很長,有些6G技術還在實驗室驗證階段,我們會加倍努力,爭取把這些技術逐步成熟化、實用化,支撐我國未來6G發展。」尤肖虎說。

張紹鈴

為了讓中國的梨子更好吃、更好種

【院士檔案】

張紹鈴,男,1961年12月生,中共黨員,現任南京農業大學「鐘山學者」特聘教授、博導,國家現代農業(梨)產業技術體系首席科學家,國家梨改良中心名譽主任,江蘇省梨工程中心主任,國務院政府津貼專家、全國優秀科技工作者全國創新爭先獎得主、江蘇省「 333工程」第一層次培養對象。

有時帶著學生一起下地工作,嫁接、修剪、施肥、除草、澆水;有時在實驗室不辭辛苦地忘我實驗;有時,會給農民講課,推廣最新的技術…

「其實當選不當選不重要,活還是照樣乾。只是現在要求更高了,要為國家的梨產業和果樹產業發展做出更多努力。」 得知自己當選中國工程院院士的時候,南京農業大學教授、國家梨產業技術體系首席科學家張紹鈴正在實驗室和學生探討問題。

「我這輩子就專注做了一件事——梨子的基礎研究和產業推廣。我們的目標只有一個,就是讓中國的梨更好吃更好種。」這些年來,張紹鈴院士和他的團隊們一直實踐著這個初心。 「我希望有一天,『梨業強、梨農富、梨園美』的『梨園夢』在中國大地上成為現實。」

1999年,學成歸國的張紹鈴作為人才引進到南京農業大學,專門研究「梨」。他走遍了全國20多個主要產梨的省市區,蒐集各種梨種質資源。有了1400多份種質資源的基礎,2002年他率先在國內開始梨子分子育種研究,著手梨基因體定序。張紹鈴領導組織的由中國、美國日本等多國科學家組成的國際梨基因組研究組,於2012年率先繪製完成了世界第一個梨全基因組精細圖譜,不僅明晰了梨家族的"親屬關係",還將梨子的起源、馴化和變遷歷史追溯至數百萬年前,為梨家族描繪了一個完整詳細的「族譜」。張紹鈴介紹說:「我們為來自全世界26個國家的113份代表性梨種質資源建立了'戶口本',還精確定位了決定梨花期、果實大小、性狀、色澤、糖酸等重要性狀的基因,為後續研究奠定了基礎。"

「有了基因圖譜,為實現傳統雜交育種向高效分子設計育種轉變提供技術支撐,大大提升品種改良的效率。」張紹鈴說。有了這樣一個"提速器",即"骨幹親本+種間遠緣雜交+分子標記輔助選擇"的梨高效育種技術體系,近年來團隊的育種工作取得了快速突破,梨子大家族陸續添丁——青翠欲滴的"夏露",淡雅清俏、汁多脆爽的"夏清",脆嫩清甜的"寧早蜜""寧酥蜜",紅潤可愛的"寧霞",各具特色。

身為國家現代農業(梨)產業技術體系首席科學家,張紹鈴帶領全產業鏈各領域的專家團隊在湖北枝江、安徽碭山、山東萊陽、河南寧陵等7個特色產梨大縣開展科技促進縣域經濟發展的示範樣板縣建設,切實做到了將論文寫到果農的田間地頭,推動梨新品種和新技術的全面落地,服務於鄉村經濟發展,奠定了梨產業在鄉村振興中的重要地位。

面對已取得的成效與榮譽,張紹鈴絲毫沒有鬆懈,反而覺得身上的擔子更沉。 "雖然我國梨研究的部分領域已經達到國際領先水平,但我國從梨生產大國到世界梨產業強國還有一段很長的路要走,'梨園夢'仍需繼續努力。"

黃和

深耕微生物研究領域

關鍵技術打破國外壟斷

【院士檔案】

黃和,男,1974年11月生,致公黨員,現任南京師範大學副校長,教授、博導,江蘇省十三屆人大常委會委員、中國化工學會理事、中國生物工程學會理事、亞洲生物技術協會(AFOB)執行委員會委員,長江學者、全國傑出青年基金得主、全國優秀科技工作者、江蘇青年五四獎章得主。

11月22日晚7點,記者嘗試電話聯繫南京師範大學副校長黃和,幾次撥打都無人接聽,剛想放下手機,來電鈴聲響起,黃和給記者回撥了電話,語氣平靜,此刻依然在忙碌。

2004年從美國學成歸來後,黃和一直從事微生物資源開發及生物基化學品的製備研究。留學美國普渡大學期間,師從國際知名化學工程專家、生質能導向創辦人之一曹祖寧,攻讀博士學位順利完成學業後,他與導師共同創辦了以推廣可再生生物質資源綜合利用為主業的公司,工作、生活條件相當豐厚。然而,時隔不久,他就毅然選擇了回國。

黃和的父親黃之初是研究建材工業設備的專家,當年出國進修學習時,就謝絕了國外挽留,回來報效祖國。 「直到現在我仍記得父親告訴母親的那句'我的家在中國',父親的赤子之心深深影響了我。」黃和說。

「關鍵核心技術,我們買不來,等不來,靠不來,現代科研人必須要做好艱苦奮鬥的準備,要站在國家需要的最前線。」回國以來,黃和帶領團隊在微生物研究領域奮力開拓攻關,"肉眼看不見、需要藉助顯微鏡放大數百乃至上千倍才能看得清楚的微生物,其菌種是發酵產業創新發展的源頭。"

戈壁、天山、沙漠、鹽鹼地……黃和的科研腳步紮實踏過祖國各地,在地勢險峻、人煙稀少的溝壑之間,尋找、研究各類菌種,建立了具有我國地域特色的特殊微生物資源庫,從源頭解決發酵產業「卡脖子」問題。他帶領團隊突破富馬酸生物製備關鍵技術,使合作企業在全球率先實現生物基富馬酸及其衍生物規模化生產,相關產品通過國際權威檢測機構天然度認證,遠銷多個國家和地區。

打破國外壟斷,實現零的突破,黃和的「科研眼光」始終堅定且有方向。二十二碳六烯酸(簡稱DHA )對嬰幼兒智力、視力發展及成人心臟血管疾病預防至關重要,但我國高品質的DHA產品長期依賴進口。黃和率先開展了新藻種DHA油脂製備和產業化研究,攻克了微生物製造DHA油脂的關鍵技術難題,發明了成套綠色工業化生產工藝,打破了國外企業在微藻型DHA生產及應用上的技術壟斷。

科學研究沒有速成,但「厚積」總是會「薄髮」。一組標誌性資料記錄了黃和的科研結晶:獲國家技術發明獎二等獎2項(均排名第一)、省部級技術發明一等獎5項(4項第一、1項第二)、何梁何利科學與技術青年創新獎、首屆全國商業最高科學技術獎閔恩澤能源化工傑出貢獻獎、比爾及梅琳達•蓋茲基金會青年科學家獎。

轉自:紫金山英才

來源:南京廣播電視台



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為什麼三歲前的事,記不起來了

光明日報記者鄒曉菁

「為什麼三歲前發生的事,怎麼也記不起來了?」前不久,諾貝爾生理學或醫學獎得主愛德華·莫澤在某視頻網站發布了一個科普視頻,引發網友關注。大腦究竟是如何儲存記憶的?為何科學界對記憶研究如此熱衷?

「如果記憶是存在的,那麼它就是無所不在的。」中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所研究員王成說,「大腦中的每一個神經元及其環路都可能儲存了記憶片段。記憶研究對於更好地認知大腦、開發大腦非常重要,對心理治療也有很大幫助。"

1.三歲前的記憶,失去了嗎

「為什麼我們大多數人怎麼也想不起來三歲以前的事情?為什麼大腦要消除我們三歲以前的記憶呢?這段丟失的記憶去哪裡了?」愛德華·莫澤最近收到這樣一條私信,他特意把私訊裡提到的問題做成一條視頻,對有趣的幼年健忘現像做了科普。

他解釋道,幼年健忘現像是指人們很難提取三、四歲之前的記憶,尤其是與自身經驗相關的自我體驗型記憶。 「我們當時的確經歷了一些事情,但卻很難把相關記憶保存下來。有人聲稱他記得三歲以前發生的事,但真實情況是他們長大後透過父母或其他人的講述重建了幼年記憶。只有極少數人會真的保存三歲以前的幼年記憶。」愛德華·莫澤在影片中講解。

為何三歲以前的記憶會失去?

「因為幼年時大腦發育還不成熟。」王成從腦科學角度給出了解釋,「我們剛出生的時候,大腦尚未發育完全。有些對記憶形成十分重要的大腦區域,需要隨著年齡的增長持續發育。例如對儲存記憶、鞏固記憶、重新編碼新記憶都很重要的海馬,它會在生命最初的三四年裡快速發育。"

王成說,人類所有神經生理和心理現象的發生都有相應的物質基礎,大腦中的神經元及其環路就是這個物質基礎。幼年人類和動物的神經系統發育不完全,此時神經元的數目會不斷增加,神經元之間的環路也不斷變化,而神經元及其環路是記憶儲存的物質基礎。 「當新的神經環路改變了舊有的神經環路時,先前神經環路上儲存的記憶就有可能被改變或消除,幼年期神經元及其環路迅速變化且不夠穩定,因而幼年記憶就很難儲存。」因此,大腦本身發育不成熟是幼年健忘的重要原因,王成這樣總結。

除腦科學領域外,其他學科的科研人員也嘗試解釋「三歲健忘」現象。

「語言學家曾經給出一個有趣解釋。他們認為,語言是人類思維的工具,很多記憶都需要藉助語言來組織、儲存、提取和分享。嬰兒和幼兒的語言能力尚未完全發展,可能以非言語的方式記憶事件,這使得他們成年後難以透過語言檢索和回憶起這些記憶。」中國科學院心理研究所研究員、博士生導師嚴超贛說。

從心理認知角度來講,人儲存記憶還需要藉助認知技能的發展,在嚴超贛看來:「自我意識和時間感的發展可能與記憶保持有關。在某些心理發展階段之前,孩子可能沒有穩定的自我概念或時間概念,這會影響他們記憶事情,不利於記憶儲存。"

「還有一種學說認為,人之所以記不住幼年時的事情,是因為幼年期發生的事情對人的成長意義不大。比如,幼年時某一天吃了一個蘋果、喝了一杯奶,這些事沒必要記住。」王成認為,幼年期的人類和動物要做的,是在這些事例中抽像出一種對客觀世界的一般看法,並保存在神經元及其環路中。 「所以,人們雖記不住幼年期的具體事情,但其實已經開始形成對世界的抽象認知,並憑藉其去判斷、推理更多發生在自己身上的事情。"

2.哪一種記憶較容易被長久保留

對幼年人類來說,大多數事情不值得被記住,那是否也有值得被記住的事呢?

「有一些幼年時發生的特殊事件會被記住。例如因為吃了某種東西而嘔吐,嘔吐反應就容易被記住,因為這是一種創傷。創傷事件對人類成長有比較大的影響,包括壓力反應比較強的母嬰分離也可能被記住。」王成說,「成年後,人們未必會記得創傷事件發生的具體過程,但會記住當時的創傷反應。從神經生物學角度來講,這是因為創傷事件發生時,人的壓力反應會導致荷爾蒙變化,這會對神經環路造成長期影響,而記憶就存儲在神經環路上。"

創傷性記憶比較容易被長久保留,那愉快的記憶呢?

「能激起強烈情緒的記憶都容易被保留。」王成說,「強烈情緒會增強記憶的強度和持久性。關於情緒對記憶的調節,神經生物學和心理學的科研人員都對此做過研究,這跟大腦中一個叫杏仁核的腦區有關。我們可以把杏仁核理解為掌管情感的腦區,那麼有杏仁核參與的記憶,一般會更牢固和持久。"

當然,人體是一個整體,情感活動不只和杏仁核腦區有關,就像記憶不只儲存在海馬體,王成向記者介紹,「海馬體是我們儲存和處理記憶的重要腦功能區,它負責整合來自感官的信息,判斷哪些信息需要被記住。"

王成認為,不是所有的近期資訊都需要被保存為長期記憶,至於哪個資訊應被長久保存,這就是杏仁核腦區的工作了。 「杏仁核腦區位於海馬體正前方,它透過調節海馬體的活動來強化強烈情感的回憶,創傷性經歷由此被長久地保存在長時記憶中。"

「因為從生存角度來說,記住那些令人恐懼、悲哀、震驚的經歷往往比記住愉快經歷更有價值,更有利於我們的安全。患有創傷性壓力症候群的人群就是他們的杏仁核腦區運作得太好,對悲傷、危險等記憶保存得太牢固,所以就容易一直陷入負面情緒中。」王成解釋。

形成長期記憶後,大腦會進行"分佈式存儲",由於記憶的信息量太大,不可能只存儲在一個腦區中,整個大腦的神經元及其環路中都存儲記憶片段,王成形象地解釋說:"海馬體就像一個搜尋引擎,或者說它是一個圖書館員,當我們想提取某段記憶時,海馬體會幫我們搜尋和提取。"

3.為什麼記憶是不牢靠的

「眾所周知,記憶是不可靠的。」王成說,「我們小時候背課文,就經常容易出錯;回憶某段經歷時,也常有細節偏差。根據這些經驗都可以判斷,記憶是不牢靠的。 」

「我們回憶事情時,即便自認為對這段記憶非常清晰,也不太可能像看錄影帶似的分毫不差。」嚴超贛說。

為何記憶是不牢靠的?王成解釋,這和記憶的儲存和提取方式有關。 「我們對同一事件不同面向的記憶會被儲存在腦內不同部位。當我們試圖回憶這個事件時,海馬體會將與其相關的記憶片段都提取出來,而後我們的大腦把這些不同部分重新拼接到一起。任何一點點信息的缺失,大腦都會自動去填補相關內容。這個過程完全是無意識進行的,經常會發生錯誤。"

王成提到,除極少數群體外,人們的回憶一般都是透過畫面呈現。當回想近期記憶時,往往是像看VR那樣,以第一人稱的視角沉浸其中,此時回憶中的細節很豐富,一切都栩栩如生,而此時回憶的準確度也比較高。而當人們回想較久之前的記憶,例如回想小時候發生的一件事時,可能就是像看電影那樣,以第三人稱的視角回憶事件,此時​​回憶中的細節也不夠豐富。

「當回憶的畫面是以第三人稱視角的方式呈現時,回憶的準確度就大大降低了,因為這已經是我們自己構建的一個場景了,我們會依賴當下的心境,給回憶中這幅畫面添加或刪除很多細節。」王成說。

4.研究記憶,究竟在研究什麼

「記憶不牢靠的特性,當然有弊端,例如背單字、背課文等知識性記憶活動,如果想記得牢,就要一遍遍反覆記憶。重複記憶可以加強與這段記憶相關的神經迴路,進而形成相對牢固的記憶。」王成認為,記憶不牢靠的特性也有好處,比如對大多數人來說,他每天遇到的事有的重要、有的不重要,不必全部記住。不重要事情的記憶被大腦模糊處理,這也可以節省大腦的儲存空間。

從心理學角度來說,科學研究人員也會根據記憶不牢靠的特性,制定一些心理治療方案。

「與自身經驗相關尤其是帶有情感的記憶過程,與知識性記憶過程有所不同。回憶情感強烈的經歷時,不是簡單地回放一個內部錄像,實際上是在重新構建那個事件,這段記憶有可能在重新建構中有所改變。多次提取並整合一段回憶的過程,存在著重建出不一樣記憶的可能。」嚴超贛說,所以樂觀的人經常會淡忘一些痛苦回憶,或是將自己很快從痛苦回憶中抽離出來,用塞翁失馬焉知非福的態度看待痛苦或失敗的過往事件。

而憂鬱症患者,就容易陷入一段痛苦回憶無法自拔,他可能在一次又一次回憶過往時,強化痛苦的感覺,甚至增加回憶中的痛苦細節。嚴超贛說:「憂鬱症患者對痛苦事件的回憶帶有強迫性,他自己也不想回憶,但就是控制不住。他們還會陷入對負面事件原因、影響、後果的反覆思考中。我們將這種反覆思考稱為反芻思維,這是憂鬱症患者常見的心理現象和致病風險因素。"

如果對痛苦回憶的反芻思維現像很強烈,自己完全無法控制該怎麼辦? 「尋求專業人士的幫助。」嚴超贛解釋,「心理諮商中常見的方式是需要患者自己回想並激活一段痛苦記憶,專業人員會幫助患者在一遍遍的回憶中,多關注事件中的正向因素,進而淡化這段痛苦回憶對病人的影響。因為記憶本就是不牢靠的,為了更高品質的生活下去,我們有時可以有意識地改變它。」此外,心理學科研人員已經開始探索透過儀器研究憂鬱症患者反芻思維的腦機制,並採用經顱磁刺激技術等物理幹預,幫助他們阻斷對痛苦事件的過多回憶。

也有一些人,對痛苦回憶的反芻思維現象並不嚴重,但也想活得更積極,怎麼辦?嚴超贛建議,可以多接觸一些正念心理學的知識,有意識地讓自己多發現回憶中的正向因素;也可以做一些正念冥想的練習,當痛苦回憶襲來時,允許自己從沉浸式的痛苦體驗中抽離出來,以不加評判的心態讓思維只專注於當下。

以第三人稱的視角回看過往的痛苦經歷,進而更客觀地重新評價當時的事件,也對心理健康有所幫助。 「快樂的回憶可以以第一人稱視角再次沉浸式體驗,痛苦回憶襲來時就要學會抽離,以第三人稱視角辯證地回看,這時會發現這個事件也沒有那麼痛苦。」嚴超贛說。

「由於記憶的儲存量太過龐雜,一段記憶可能分佈在大腦中很多地方,難以精確尋找,目前我們用儀器還不能直接提取一段記憶。但在未來,提取、刪改、植入記憶都是有可能實現的。」嚴超贛告訴記者,目前這些暢想都還受科技所限。 「但未來我們可能透過儀器為自己刪除一些痛苦的體驗記憶,甚至植入一些美好記憶,進而讓自己變得更積極也更有動力創造美好經歷,這是一件很有想像空間的事。"

光明日報》(2023年11月25日07版)

資料來源: 光明網-《光明日報》



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2023年11月26日星期日

潛心科研鑄卓越-記新邵籍中科院士、中國科學院上海有機化學研究所先進氟氮材料重點實驗室主任卿鳳翎

湖南日報·新湖南客戶端通訊員羅亮紅卿海波唐繁

11月22日,湖南省新邵縣新田鋪鎮金桂村退休教師卿復初接到遠在上海的弟媳鄒女士的報喜電話,得知胞弟卿鳳翎當選為中國科學院院士。卿鳳翎成為繼謝道昕以後新邵籍第二位中科院院士。

卿鳳翎1964年3月出生於湖南省新邵縣新田鎮金桂村,1978年9月—1980年7月就讀於新邵一中,1980年9月—1983年7月就讀於湖南師範學院漣源分院(湖南人文科技學院前身)化學系,1983年9月—1985年7月新邵三中化學教師。教學之餘,卿鳳翎潛心鑽研,努力學習,1985年考入西南師範大學化學係有機化學研究生;1990年獲中國科學院上海有機化學研究所有機氟化學專業博士學位;1992年11月— 1995年4月在美國WyethResearch( NewYork )從事藥物化學博士後研究工作;1995年放棄國外優厚待遇和舒適工作環境毅然回到祖國,先後任中國科學院上海有機化學研究所有機氟化學重點實驗室研究員、東華大學化學化工與生物工程學院有機化學教授、東華大學生物科學與技術研究所所長、東華大學化學化工與生物工程學院院長、東華大學校長助理、民用航空複合材料東華大學協同創新中心主任、東華大學副校長等。現任中國科學院上海有機化學研究所先進氟氮材料重點實驗室主任,2023年11月當選為中國科學院院士。

在全球有機氟化學領域的許多反應中,有一種名為"卿氟化反應",引領著國際在三氟甲基化及三氟甲硫基化反應領域的研究,這種反應的開創者就是中國科學院上海有機化學研究所研究員卿鳳翎。

卿鳳翎在國際上首次提出和實現了"氧化三氟甲基化反應和三氟甲硫基化反應",他創造了全新分子結構的低凝固點、高穩定懸浮液"氟溴醚油",攻克了耐低溫氟醚橡膠的製備關鍵技術,並開發出兩種耐低溫高性能氟醚橡膠。這些有機氟材料在航空航太等高科技產業中得到應用。在老一輩科學家的言教下,卿鳳翎團隊始終將國家重大需求作為首要研究目標。氟醚橡膠可在嚴苛環境下起到密封作用,廣泛應用於航空航太、汽車、化學、半導體等領域。然而,我國高性能氟醚橡膠嚴重依賴進口,受制於人。瞄準這個國家重大需求,卿鳳翎帶領團隊持續攻關,最後研發出耐低溫的偏氟醚橡膠和液體全氟聚醚橡膠。多年來,卿鳳翎團隊發展了一系列有機氟化學新反應和氟烷基化試劑,並用於含氟功能物質的創制,成為國際上具有重要影響力的研究團隊。

卿鳳翎迄今已發表研究論文310餘篇,授權中國發明專利26件,培養50餘名博士研究生,出版了國內氟化學第一本專著《有機氟化學》。卿鳳翎入選2001年長江學者獎勵計畫特聘教授、2003年國家傑出青年科學基金、2014年國家自然科學基金委創新研究群體學術領導者、2019年國家自然科學基金重大計畫負責人。他先後獲中國科學院- Bayer青年科學家獎和中國化學會黃維垣氟化學獎。以第一完成人獲國家自然科學獎二等獎、軍隊科技進步獎一等獎、上海市自然科學獎一等獎等。 2022年當選為中國化學會會士。

「卿鳳翎在有機氟化學和氟材料研究領域取得了突出成績,他開拓了系列有機氟化學新反應,尤其是氧化三氟甲基化反應,推動和引領了有機氟化學學科的發展;他以國家需求為己任,攻堅克難,成功研製出耐極端環境氟醚橡膠、低凝固點氟溴醚油,繼承發展出耐空間環境有機熱控材料,為國家建設做出了突出貢獻。」中國科學院上海有機化學研究所如是評估。



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2023年11月25日星期六

國際醫學:第一代體外受精-胚胎移植技術等已順利進行相關業務

國際醫學11月22日在互動平台上表示,公司已核准進行第一代體外受精-胚胎移植(IVF-ET)及第二代卵胞漿內單一精子顯微注射(ICSI)技術。 IVF團隊專業技術實力強,自資質獲批以來,已順利開展了相關業務,目前正處於加快市場拓展階段。



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新型合胞病毒爆發:迫切需要疫苗和特效藥!

近期,一種名為合胞病毒的病原體在全球範圍內迅速傳播,引發了廣泛的擔憂。根據專家估計,合胞病毒的傳染性約為流感的2.5倍,為公共衛生安全帶來了巨大挑戰。然而,令人擔心的是,目前尚無可用的疫苗和特效藥物來對抗病毒

合胞病毒是一種透過空氣飛沫傳播的病毒,可引起呼吸道感染和其他相關疾病。它具有高度的傳染性,目前我們對這種病毒的了解非常有限。由於合胞病毒的迅速傳播速度以及其與其他呼吸道疾病的相似症狀,該病毒很容易被誤診或未被及時發現,給防控工作帶來了極大的困難。

面對這場突如其來的疫情,我們急需開發出疫苗和特效藥來控制合胞病毒的傳播。目前,科學家正在緊鑼密鼓地進行研究,希望能盡快找到有效的防治方法。然而,疫苗和特效藥的研發需要經過嚴格的臨床試驗和驗證,這需要時間和大量的科學研究投入。

在等待疫苗和特效藥的研發成功之際,廣大民眾也應該積極採取預防措施。如勤洗手、佩戴口罩、避免擁擠場所等。此外,加強社會宣傳,提高民眾的防護意識和科學素養,也是非常重要的。

為了因應合胞病毒的威脅,全球各國應加強國際合作,分享科學研究成果與訊息,共同因應這項全球性的挑戰。只有透過共同努力,我們才能最大程度地減少合胞病毒傳播,保護人民的生命安全。

總之,目前合胞病毒的爆發為全球公共衛生健康帶來了巨大威脅。我們迫切需要研發疫苗和特效藥,同時也需加強預防措施,提高民眾意識。唯有團結合作,共同努力,我們才能戰勝這個全球性的健康危機。



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默克中國生物安全檢測實驗中心二期計畫在浦東啟用

2023年11月24日星期五

南極臭氧空洞過去20年間不斷擴大

2004-2022年臭氧觀測值的變化。圖片來源:《自然·通訊》

《自然·通訊》21日發表的一篇論文認為,南極臭氧層的核心(中平流層)自2004年以來在春季中期減少了26%,與先前報告的整體臭氧層恢復趨勢相悖。這些發現突顯了隨著地球氣候的動態變化持續監測和評估臭氧層的重要性。

1987年,《蒙特婁議定書》列出了受管制消耗臭氧層物質的清單,禁止未來生產這些物質,人們普遍認為議定書在恢復臭氧層方面取得了成功。但過去3年裡(2020—2022),南極在春季中期再次出現了面積大且持續存在的臭氧空洞,然而春季早期仍有輕度的臭氧增加(或臭氧空洞的輕度恢復)。理解臭氧層變化極為重要,因為南極平流層臭氧層在南半球的氣候變異中扮演重要角色。

為評估南極臭氧層空洞近期實際變化,紐西蘭奧塔哥大學研究團隊分析了2001—2022年間的月度和每日臭氧層變化。其中排除了2002年和2019年的數據,因為這兩年突發的平流層變暖異常早地破壞了臭氧層空洞。他們研究了9月至11月南半球春季月份里平流層的不同層。納入2022年最新衛星資料時,他們發現先前報告的南極春季大氣臭氧總量恢復趨勢,其實自2001年起就消失了。中平流層自2004年以來受持續明顯的臭氧減少影響,臭氧層空洞核心總損失達26%。這一減少可能是受到中間層(平流層和臭氧層之上的大氣層)的動態變化所驅動。

這些發現表明,南半球大氣變化促進了南極臭氧層空洞的持續存在。

(圖片來源:科技日報)

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默克擴建位於上海的生物安全檢測實驗中心

圖說:默克擴建位於上海的生物安全檢測實驗中心來源/受訪者提供

默克去年總投資2,900 萬歐元興建的中國生物安全檢測實驗中心第二期計畫日前正式啟用,為去年第一期計畫再新增1,500 平方公尺。此檢測實驗中心是默克在中國市場的首個生物安全檢測實驗設施,使客戶能夠在本地獲得多樣化的生物安全檢測服務——從臨床前開發到商業化上市所需的細胞庫檢定和批次放行檢測。

默克中國生物安全檢測實驗中心一期開放的計畫為病毒清除驗證服務,是藥物開發中最關鍵的步驟之一。其二期計畫增加了細胞庫鑑定和批次放行檢測服務,幫助生物醫藥企業確保其細胞庫的安全性、純度和鑑別。該檢測實驗中心也為收穫液和原液提供符合GMP要求的批次放行檢測服務,以滿足進入臨床前和臨床研究的生物製品以及核准的生物製品的要求。

隨著中心二期建設的完成,默克在華可為單株抗體、其他重組蛋白以及細胞和基因療法提供廣泛的生物安全檢測服務。此上海檢測實驗中心成為默克全球生物安全檢測實驗服務網路的重要一員。

新民晚報記者左妍



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2023年11月22日星期三

天氣檔案館:厄爾尼諾來了今年會是「史上最熱一年」嗎?

中國天氣網訊根據國家氣候中心最新監測,一次中等強度厄爾尼諾事件已經形成,並將持續到明年春季。受其影響,並疊加全球氣候暖化的大背景,2023年全球平均氣溫或將打破2016年最暖年紀錄。預計今冬到明春,我國大部地區氣溫接近常年同期或偏高,但階段性冷空氣活躍,南部地區降水偏多,複合型氣象災害風險加大。厄爾尼諾究竟是如何攪動我國乃至全球氣候的?它真的是「史上最熱一年」的重要推手嗎?中國天氣網特別推出「天氣檔案館」之厄爾尼諾篇,一起來聽聽它的自白。

大家好,我是厄爾尼諾(ElNiño)。我的名字來自於西班牙語,原意是小男孩,也指聖嬰。不過給我取這個名字的人,其實是秘魯的漁民。幾百年前,這些漁民發現附近海面每隔兩到七年就會出現一次大規模海水升溫的異常現象,這種現象往往開始於聖誕節前後,會導致秘魯漁場大量喜歡冷水的魚類死亡,於是遭受天災又無可奈何的漁民就把我稱為上帝之子-聖嬰。

我的老家在赤道太平洋東部和中部,每當這一區域海水錶面溫度異常上升,出現「發燒」的症狀,那就意味著我來了。對了,我還有個姊妹叫拉尼娜,如果海水錶面溫度異常下降,那就是她「值班」了。

雖然我出生在海洋,但我的影響力可絕不只侷限在海上。我擅長製造「暖冬」、「史上最熱」、暴雨洪澇等一系列極端天氣氣候事件,甚至引發全球性的氣候異常,影響力指數妥妥的五顆星。而且,我的出現往往也會加劇全球平均氣溫的升高,多次創下最暖紀錄,熱力指數同樣五顆星。

叫我小男孩,跟我比較淘氣、愛「搗亂」有很大的關係。當我出現時,全球各地的天氣都會變得反常。例如原來乾旱的南美洲南部和東非等地會出現暴雨洪澇,原本濕潤的南亞、澳洲、巴西等地降水則會大幅減少,進而引發嚴重乾旱甚至森林大火。我也會加劇東太平洋的颶風,使影響北美的颶風強度更強,大西洋颶風則會減弱。

2015年至2016年,我的出現使得泰國越南等東南亞地區遭遇百年來最嚴重旱情,湄公河水位降至近90年最低。而南美洲中部則遭遇160年以來最強降雨,多國發生嚴重洪災。 2019年,在我的影響之下,澳洲發生了持續數月的森林大火,導致近三十億隻動物死亡或流離失所。

由於自備升溫BUFF ,所以我在提高全球平均氣溫、打造「史上最熱年」方面頗有建樹。自1980年以來,全球平均氣溫共有12次刷新紀錄,其中10次發生在我出現的年份。在全球暖化的大背景下,我的強度越強,對全球平均氣溫的提升就越明顯。例如2014年至2016年,我的強度達到了超強級別,這三年全球平均氣溫連續創下新紀錄,其中2016年和1901-2000年平均氣溫相比偏高了1.03℃,首次突破1℃大關。我最近一次現身在2019-2020年,雖然只是一次弱事件,但2020年也差點兒改寫最暖紀錄。

對於中國而言,我的出現一般會使得夏季風明顯減弱,季風雨帶位置偏南,所以南方地區更容易出現洪澇災害,長江中下游地區的入梅時間往往也會推遲。同時,華北等地降水偏少,容易出現乾旱。夏季東北地區和南方氣溫往往較常年偏低,容易出現"涼夏",冬季北方地區冷空氣活動較弱,更容易出現暖冬,霧霾天氣也可能增多。

不過,要說明的是,我對中國天氣氣候的影響是間接的、複雜的,而且只是眾多影響因素之一,所以每次的具體情況還是有一定差別的。

我的誕生可以說是海洋和大氣相互作用的結果。一般來說,赤道東太平洋吹的是東風,因此表層溫暖的海水也自東向西流動,使太平洋呈現西暖東冷的狀態。但當我出現時,這股東風會減弱,同時赤道西太平洋的西風加強,西太平洋表層暖海水會迅速向東擴展,次表層冷水上湧,使得西太平洋海溫降低,赤道中東太平洋海溫上升。

由於影響突出,20世紀60年代開始,我成功吸引了各國氣象學家的注意。他們對我進行了持續的研究,決定在赤道附近的太平洋劃出4塊指標海區,透過觀察這些海區的海溫變化來確認我的行踪,現在我的一舉一動都會被嚴密監控。根據中國氣象產業標準,當海溫監測關鍵區(NINO3.4區)3個月滑動平均海表溫度達到或超過氣候平均態0.5℃時,即進入厄爾尼諾狀態,預示著我馬上就要來了,而這種情況持續5個月以上,即形成一次厄爾尼諾事件,也就代表我閃亮登場了!

不過由於不同國家對我的監測標準並不一致,因此各國官員宣我到來的時間也會有細微的差別。但不管早晚,該來的我總是會來的。

未來一段時間,我還會繼續發展壯大,可能在聖誕節前後達到巔峰,給世界多地帶去極端暴雨、洪澇或乾旱等災害。有研究估計,今年我可能會造成數兆美元的全球經濟損失。所以,各國政府及相關部門一定要提前做好應對準備,公眾也要密切關注天氣預報和極端天氣預警,多了解一些應對極端天氣的自救常識,盡量把我的不利影響降到最低。 (策劃/張方麗設計/陳玉潔數據支援/閔裕秋胡嘯專家指導/週兵中國氣象局氣候服務首席專家)

(圖片來源:中國天氣網)

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2023年11月21日星期二

同性性行為演化的邏輯

同性之間的性行為因無法直接產生後代,長期以來被視為達爾文進化論的一個悖論。因為按照一般理解,在物競天擇、適者生存的自然界中,同性性行為耗費寶貴的能量和時間卻不能繁殖後代,這樣的行為本應在進化中被淘汰,但現實是同性性行為在自然界和人類社會中不乏存在。

科學家在超過1500種動物中發現了同性性行為,這樣的行為不受性別影響,既可能發生在兩個雄性之間也可能發生在兩個雌性之間,既會出現在人工繁殖的環境裡,也會出現在野外,並非極端環境所迫之下的偶然行為。這也為科學家如何理解其演化邏輯提出了一個難題。

2023年10月,西班牙格拉納達大學等機構的研究人員透過種系分析大量哺乳動物的同性性行為訊息,嘗試驗證了一些相關解釋性的假設。他們發表在《自然通訊》( Nature Communications )的最新研究表明,同性性行為的演化很可能就是一種適應大自然的行為。

維持同性社會關係

「同性性行為發生在許多哺乳動物物種中,包括我們的親緣動物大型類人猿。相較於將其歸類為適應不良或異常的行為,我們的研究表明,哺乳動物的這種性行為是一種趨同適應,有助於維持社會關係並減少同性間的衝突。」最新研究的主要作者、同時在西班牙乾旱區實驗站功能和進化生態學部和格拉納達大學任教授的何塞·戈麥斯(José M. Gómez)告訴南方周末記者,同性性行為雖然在許多物種中都有出現,但在靈長類動物中尤其普遍,這可能正是因為靈長類動物比其他許多哺乳動物群體更具社會性。

從數據來看,研究共在260多種哺乳動物中發現同性性行為,在超過八成的案例中,其表現形式為爬背或生殖器的接觸,還有不到30%的物種甚至會通過求愛或配對等形式來表現同性性行為。從年齡來看,同性性行為主要發生在成年期的哺乳動物中,只在10種動物中發現幼齡同性性行為。從環境來看,超過八成的樣本中同性性行為發生在野生或半野生的環境。性別方面,同性性行為在哺乳動物兩性中的分佈是相對均衡的,160多種物種中記錄有雌性同性性行為,190多種物種中有發現雄性同性性行為,合併起來,大概有一半的物種中同時有兩種性別的同性性行為。

值得注意的是,最新研究只是根據現有的哺乳動物同性性行為記錄展開分析,並不代表哺乳動物的全部情況。事實上,因為大自然中同性性行為的發現有賴於觀察,而一些物種中雌性和雄性長得很像,甚至雌雄難辨,有科學家估計,目前對自然界同性性行為的記錄應該是低估的。而且,相較於哺乳動物,鳥類、爬行動物、魚類、昆蟲和其他無脊椎動物等,要麼體積小,要麼生活遠離地面,觀察起來各有難處,但都記錄有同性性行為。因此,大自然中同性性行為的模式遠比哺乳動物中已經觀察到的更複雜。

先前,不少假說將同性性行為理解為適應不良或行為異常,推測這種行為可能是性別認同錯誤、異性同類缺乏,或異性性行為受挫等特定條件下的表現。從性行為發生場景來看,最新研究發現,同性性行為的發生不一定需要極為特殊的場合。雖然有些物種中同性性行為很罕見,只能在極特殊情況下觀察到,但對於研究中大約40%的哺乳動物來說,同性性行為在特定時間段稱得上中高頻的活動,在交配季節很容易觀察到。

同性與異性並存

而且一些行為觀察很早就表明,同性性行為在一些族群中可能起到積極的作用。例如,雄性寬吻海豚間的一些同性性行為或有助於加強小群體之間的聯盟,雌性倭黑猩猩群體中的同性性行為可能促進成員之間的和解。不過,最新研究對種系的分析並非聚焦在特定物種中同性性行為的機制,而是透過大規模的統計將同性性行為與社會行為連結起來。這項研究表明,同性性行為與許多其他透過自然選擇演化而來的行為特徵是相似的。

何塞‧戈麥斯教授提醒,這裡同性性行為的意義應該放在演化生物學的框架裡去理解,與當前人類社會對性別等相關議題的觀點還是有所不同。因為在演化生物學的研究裡,同性性行為是個體在某些時間段裡的短暫行為,​​並非永久行為或生活選擇,他們同時也可能有異性性行為,因此,還不能直接與人類社會的相關行為作類比。

在人類社會,同性性行為相關的問題根植於各地不同的文化環境和歷史傳統,理解起來更為複雜。但近年來,區分人類同性性行為的討論也已經引起科學家的關注,核心的關注點在於,發生過同性性行為的人究竟在多大程度上可以被界定為同性戀。

2019年,哈佛大學等機構的研究人員在《科學》雜誌(Science)曾發表一項大規模的基因研究,試圖揭示同性性行為的基因特徵,也就是所謂的「同性戀基因」。透過與英國生物銀行和基因檢測分析公司23andMe的合作,研究人員最終從數十萬的基因樣本中識別出多個與同性性行為相關的基因位點,顯示「同性戀基因」與其他行為特徵類似,也是多基因的。

但在2021年,包括印第安納大學金賽研究所等性與性別研究機構的科學家對這項研究公開表達反對意見,認為其只透過是否發生過同性性行為來區分人,是將異性戀、雙性戀情和同性戀混為一談,沒有準確地衡量人們的性行為、性吸引力和性認同等,因而最終發現的基因特徵可能並不能揭示同性性行為的傾向,而只是揭示出喜歡追求新鮮感的人格特質。

因為在性學研究者看來,異性戀應該是一種持續性的性吸引模式,不能因為一個人曾經發生過同性性行為就認定其不是異性戀。性學研究先驅阿爾弗雷德·金賽(Alfred Kinsey)更是很早就制定有量表來區分有過同性性行為的人,依據同性性行為的頻率,人可以分成多個類型,而非同性戀或異性戀兩種。

或有助於繁殖

人類社會關於同性性行為與同性戀如何區分的爭議,在某種程度上也反映出理解演化邏輯的一個困難。相較於人類社會將「同性性行為」「同性戀」「沒有後代」等概念高度綁定,同性性行為在漫長的演化歷史中可能從來不意味著「沒有後代」。

「達爾文進化悖論應該放在一邊了,它已經不存在了,因為在各種動物物種中,雙性性行為的存在可以確保同性性行為不妨礙繁殖成功。」帝國理工學院生命科學系教授文森特·薩沃萊寧(Vincent Savolainen)告訴南方周末記者,圍繞同性性行為存在著許多概念,但從生物學的角度看,同性性行為和同性戀、雙性戀等可能有一些相似的機制和進化邏輯,這是生物學家未來可以繼續研究的。同時,心理學家也可以深入研究這種複雜行為的其他方面,例如性偏好等,從而可以更好地理解同性性行為的演化。

從歷史上對同性性行為的觀點來看,演化邏輯之所以難以理解,關鍵還在於推測其調適成本過高,行為的代價太大。但包括最新研究在內,近年來已有多項研究表明,同性性行為在進化過程中並不意味著"斷子絕孫",而是可能以其他非直接的方式對繁殖後代產生積極影響。

2021年,澳洲昆士蘭大學心理與演化中心科學家布倫丹‧齊奇(Brendan Zietsch)曾利用數十萬樣本的基因資料來模擬人類的演化,這裡面也包含大量異性性伴侶的資料。而分析顯示,在只有異性性行為的人群中,與同性性行為相關的遺傳基因能同時讓人有更多的異性性伴侶,這意味著因此獲得了性交配優勢。

進一步分析顯示,這背後也關聯著開放性和冒險的人格特質。人格方面較開放的人會更願意嘗試新事物,也有更強的好奇心和想像。研究人員推測同性性行為相關的基因在賦予人們同性性行為傾向的同時,也給予與人們相關的人格特質,這使得有相關遺傳基因的人在尋找異性伴侶方面更有優勢。

由此,雖然同性性行為本身不會產生後代,但相關的基因可以讓人們獲得生育後代的優勢,從而導致同性性行為在漫長的進化中保留至今。不過,布倫丹·齊奇向南方周末記者強調,這項研究雖然有數據上的優勢,但相關解釋仍然是探索性質的,還需要更多研究來深入了解同性性行為相關的表現,以理解其進化的基礎。

靈長類動物的可遺傳性

文森‧薩沃萊寧教授也曾進行同性性行為的研究,也得出類似支持生育優勢的結論。 2023年8月,他們透過對恒河猴三年詳細觀察數據的分析,發現恒河猴群落中的同性性行為很普遍,基本上不受年齡或者群落結構等因素影響,也並沒有給它們帶來什麼適應性代價,相反,同性性行為調節了同儕間的關係,提高了繁殖成功率。

相關研究發表在《自然生態與演化》(Nature Ecology & Evolution),共觀察了兩百多隻雄性恒河猴的社交與性行為。而結合幾十年前的血統數據,研究表明,雄性恒河猴中同性性行為既是可重複的,也是可遺傳的,遺傳率為6.4%,這在人類之外,提供了靈長類同性性行為可遺傳的第一個證據。

「恒河猴與人類共享超過70%的DNA ,追溯到大約2500萬年前的話,與我們也有共同的祖先。它們是生物醫學研究中使用的主要非人靈長類動物,也是研究同性性行為等行為生態學問題的絕佳模型。然而,值得注意的是,恒河猴和人類之間還是存在差異的,我們希望透過研究解開這些錯綜複雜的謎團,發現根植於我們進化歷史的共同的行為。」文森特·薩沃萊寧教授向南方周末記者解釋,最新研究表明同性性行為可能是靈長類動物繁殖生態的一個共同的特點,對理解人類群體中的同性性行為有一定啟發,但是受人類社會一些獨特的社會因素影響,人類社會的同性性行為確實有很大的代價。

「人類似乎是唯一表現出嚴格同性戀的物種。」文森·薩沃萊寧教授說,文化因素會影響這一現象。例如在薩摩亞,有些男同性戀儘管自己沒有後代,但他們實際上在社會上承擔了女性的角色,會幫助撫養親戚的孩子。 "我希望我們的研究在培育更包容的文化方面能夠發揮作用,在自然界和人類社會中都能包容性別多樣性。"

南方周末記者王江濤

責編朱力遠



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巨大「魔鬼彗星」最大規模爆發,亮度超過銀河系,正飛向地球

天文學家發現,巨大的「魔鬼彗星」12P/Pons-Brooks在11月14日發生了第四次大爆炸,釋放出迄今為止最大的強光,突然變亮了100 多倍,亮度超過了銀河系。據悉,這顆太空岩石正向地球飛奔而來。

12

12P在10月5日和7日兩天被觀測到形狀不同。

據報道,這顆彗星被描述為"魔鬼彗星",因為它在先前的爆發中出現了兩個"角"。這顆太空岩石直徑約29公里,又被稱為「冷火山」。

低溫火山彗星並不像地球上的火山噴出熔岩岩漿,而是猛烈釋放出氣體和冰的混合物。

當一顆低溫火山彗星越來越接近太陽時,它就會升溫並在彗核中形成壓力。壓力不斷增加,直到氮氣一氧化碳爆炸,並透過彗核外殼上的大裂縫拋出冰碎片。

12P在11月14日發生了第四次大爆炸,亮度超過了銀河系。

美國亞利桑那州的天文學家赫爾曼(Elliot Herman)一直在追蹤這顆彗星,他在18日的一篇文章指出,12P彗星似乎正在表現出更頻繁的爆發,距離上次爆發僅兩週的新爆發現在已經顯現。

據悉,12P曾在7月20日、10月5日和11月1日爆發。

彗星由冰核、塵埃和小的岩粒組成,外層是彗尾,為朦朧的氣體雲所包圍。

12P近期形狀不斷改變。

12P/Pons-Brooks的名字源自於發現它的兩位天文學家——讓·路易·龐斯和威廉·羅伯特·布魯克斯。

龐斯在1812年首次發現了這顆彗星,布魯克斯於1883年再次發現了這顆彗星,並確定這顆「魔鬼彗星」每71年返回太陽系一次。

自19世紀以來,至少觀測到12P的七次重大爆發。

12P彗星將於2024年6月到達它與地球軌道的最近點。

這顆彗星將在2024年6月到達它與地球軌道的最近點,但它將在安全距離內經過。

在最接近地球之後,這塊太空岩石將被引力拋出太陽系外,直到2095年才會回來。

文/南都記者陳林



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2023年11月19日星期日

「拉索」精確測量迄今最亮伽瑪射線暴高能輻射能譜

光明日報北京11月16日電2022年10月9日,國家重大科技基礎設施「高海拔宇宙線觀測站'拉索'(LHAASO)」發現了史上最亮伽馬暴GRB 221009A。一年之後,由中國科學院高能量物理研究所牽頭的「拉索」國際合作組精確測量了它的高能量輻射能譜,開啟了新物理探索之門。

此能譜相關數據挑戰了傳統的伽瑪暴餘輝標準輻射模型,揭示宇宙背景光在紅外線波段強度低於預期。為檢驗愛因斯坦相對論適用範圍、探索暗物質候選粒子等新物理研究提供重要資訊。這項成果於北京時間2023年11月16日發表在學術期刊《科學進展》。

「捕捉到GRB 221009A充分展現了『拉索』的能力。這一年來,我們分析了其成因,發現了一些與現有伽馬暴理論的相悖之處。」《拉索》首席科學家、中國科學院高能量物理研究所研究員曹臻介紹,在伽馬暴標準模型中,餘輝輻射起源於以接近光速飛行的爆炸物與周圍環境氣體物質的碰撞,碰撞產生的高速激波會把電子加速到非常高的能量,這些電子進一步撞擊周圍的光子成為高能量伽馬輻射。理論上這種輻射的光子能量越高,其輻射強度就衰減得越快,理論上很難被「拉索」偵測到。但「拉索」對GRB 221009A輻射能譜的精確測量卻發現伽瑪暴輻射一直延伸到13TeV。這個結果意味著伽瑪暴餘輝的10TeV左右光子可能產生於更複雜的粒子加速過程,或是有新的輻射機制,對伽瑪暴餘輝標準模型提出了挑戰。

曹臻解釋,目前的標準宇宙演化模型認為,高能量伽瑪光子在飛行時會被宇宙中瀰漫的背景光吸收,伽瑪光子能量越高被吸收得越強烈;反之,科學家們也是根據伽馬射線被吸收的程度,來判斷宇宙背景光的強度與性質。而宇宙背景光是宇宙中不同距離處所有的星系輻射產物的總和,與宇宙演化密切相關。 「但本次基於'拉索'測量的精確能譜,我們推算出宇宙背景光對高能伽馬光的吸收低於預期,紅外線波段宇宙背景光強度僅為現有宇宙學模型預期的40%左右。這一結果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程。」曹臻說。

「當然,也可能標準的宇宙演化模型是正確的,那麼,就意味著存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機制。」曹臻介紹,這將為檢驗愛因斯坦相對論適用範圍、探索暗物質候選粒子等前沿研究提供重要資訊。

「『拉索』是國際上最靈敏的超高能量伽馬射線探測裝置,具有大視野和全天候的特點,每天可以監視2/3的天區範圍。」曹臻說,「本次成果預期將會引發更多相關新物理的研究。 " (記者齊芳)

資料來源: 光明網-《光明日報》


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2023年11月17日星期五

中國工程力學泰鬥鐘萬勰逝世,留下豐功偉績與學術傳世

大連理工大學11月12日發布訃告,著名工程力學與計算力學專家、中國科學院院士、大連理工大學教授鍾萬勰先生因病醫治無效,於2023年11月12日早晨7時05分在大連辭世,享年89歲。鐘萬勰先生是中國共產黨黨員,他的離世對中國科學界和工程力學領域來說是個巨大的損失。鐘萬勰先生於1934年2月24日出生於上海,他的父親鐘兆琳是我國電機學的奠基者之一。自小受到良好的家庭環境和教育薰陶,鍾萬勰在學術道路上展現出非凡的才華和潛力。 1952年,鐘萬勰考入同濟大學橋樑與隧道工程專業。在大學期間,他展現出過人的數學天賦和博覽群書的自學能力。在畢業前夕,鐘萬勰撰寫了兩篇具有深度見解的論文,其中一篇《各向異性平面彈性的接觸問題》引起了同濟大學校長李國豪的關注,並被推薦給全國力學學會成立大會。中國科學院力學所副所長錢偉長閱讀後讚歎道:「鐘萬勰,你來給我當助教吧,你已經把力學學得很透徹了。」1956年,鍾萬勰加入中國科學院力學研究所,開始了他的科學研究與教學生涯。多年來,他在工程力學領域做出了卓越的貢獻,研究成果廣泛應用於橋樑、隧道、航太等領域。他的學術成就和創新精神為中國工程力學發展樹立了榜樣。鍾萬勰先生的離世令人痛惜,但他留下的豐功偉績和學術傳世將永遠銘記於心。他的離去提醒我們,要銘記先輩的努力和奉獻,繼續推動科學技術的發展,為祖國的繁榮做出更大的貢獻。 (字數:322)


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揭秘鐘南山一夕之間跌落神壇的真相!


首先,鐘南山在對抗疫情上做出了突出貢獻。他積極參與了SARS和新冠病毒的研究工作,並透過深入調查、嚴謹分析和精確判斷,在疫情初期就及時發出預警。他的工作不僅為政府決策提供了科學依據,也為整個國家的疫情防治工作奠定了基礎。其次,鐘南山在傳染病防治領域做出了重要的科研貢獻。他長期致力於呼吸系統疾病的研究,尤其是針對肺炎等傳染性疾病的控制和治療方面。他帶領團隊深入研究了病原體特性、傳播途徑以及防治策略,大大推動了我國傳染病防治工作的進展。此外,鐘南山也進行了許多前瞻性的醫學研究,並取得了一系列重要的科學成果。他主持或參與了多項重點研究項目,透過深入研究呼吸系統疾病的機制和治療方法,為臨床醫學提供了寶貴的經驗和觀察結果。他的研究成果不僅在中國,也在國際上產生了廣泛影響。此外,鐘南山也積極倡導科學精神和醫學人文關懷。他著重將科學研究成果與實際情況結合,始終以病人為中心,並關注疫情對人類社會的影響和健康福祉。他在公眾教育方面也做出了大量努力,透過各種管道向大眾普及科學知識,提高人們的健康意識。


他的研究成果和科學發現不僅在疫情期間得到了廣泛應用,也對傳染病防治領域產生了深遠影響

第一,我們不能忽視傳媒炒作的因素。在資訊爆炸的時代,各大傳媒機構為了追求點擊和收視率,往往會進行一些誇大事實或是搬弄是非的做法。鐘南山身為備受矚目的專家,自然成為傳媒炒作的對象。有些媒體為了吸引註意力,可能會不顧事實真相,故意渲染一些負面消息,以犧牲專家形象來獲取更多的點擊量。其次,鐘南山的專家身分也成為質疑的焦點。雖然鐘南山在對抗疫情中表現出色,但他畢竟是一位醫學專家,而不是政府官員。在決策層面上,他可能並沒有掌握全部的資訊和權力。因此,在一些疫情防控措施上,他所發表的觀點可能與政府部門有所出入,這也是導致他形像下滑的原因之一。此外,專家身分的過度商業化也讓人對鐘南山產生了懷疑。廣告代言、書籍出版等行為不可避免地給人一種商業利益與專家身分相互依賴的感覺。這種商業化行為使得鐘南山的形像不再純粹,有時甚至被質疑他的推薦是否出於專業考量,還是出於經濟利益。最後,我們不能忽視公眾期待的強大壓力。在抗疫戰爭中,鐘南山以他的專業知識和耐心指導,為人民提供了巨大的安慰和信心。然而,隨著疫情的逐漸好轉,民眾的期待也不斷升高,他們希望疫情能盡快結束,生活能盡快恢復正常。這種期望的過高,往往會讓人對一位專家產生過高的要求。當實際情況與大眾期待有所出入時,就容易引發質疑與失望。

疫情期間,鐘南山憑藉著他在對抗疫情上的傑出貢獻成為了全國人民心目中的英雄。


總之,鐘南山以其傑出的醫學研究成果和卓越的專業能力,為醫學研究領域帶來了革命性的變化和巨大的貢獻。無論是在對抗疫情或傳染病防治領域,他都展現了卓越的能力和無私的奉獻精神。首先,對於疫情態勢的預測問題,鐘南山博士的言論讓人感到困惑。曾經,他的每一個預測都被證明是準確的,但最近他對疫情的走向卻出現了撲朔迷離的表述。民眾開始懷疑他是否還在掌握最新的疫情動態,是否還能提供可靠的前瞻性指引。其次,鐘南山博士的建議也引起了民眾的不滿與質疑。在疫情初期,他曾明確表示口罩對一般民眾來說並沒有必要,但後來又改口稱「戴口罩是個好習慣」。這種頻繁變化的言論讓公眾感到困惑,失去了對他的信心。另外,鐘南山博士的個人行為也遭到了人們的質疑。曾經,他是公眾健康的保障,但最近他參加一些公共場合活動時沒有戴口罩,這與他之前的言論相矛盾,給公眾留下了負面印象。大眾開始質疑他是否真正關心大眾健康,是否有其他的利益影響他的決策。綜上所述,鐘南山博士一夜之間跌落神壇,主要原因是他對於疫情的預測與建議表達出了混亂和矛盾的聲音,加之個人行為上的失範。公眾對權威的懷疑是正常的,但是我們不能因為一個人的失誤就否定他之前的努力和貢獻。我們應該理性對待,尋找更多權威的聲音並多方比較,才能更好地保護自己和家人的健康。

一夜之間,鐘南山先生似乎從神壇上跌落下來,引發​​了廣大網友的疑惑和討論。


如今,疫情仍然嚴峻,我們需要理性、科學的態度面對,並相信科學與醫學的力量,為我們贏得這場抗疫戰鬥的勝利。

#鐘南山跌落神壇##疫情專家##新冠疫情##防役防控#


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2023年11月16日星期四

中國「機器化學家」成功研發火星製氧催化劑

火星上棲居是人類的夢想之一,但首先要解決缺氧問題。近日,中國科學技術大學羅毅、江俊、尚偉偉教授團隊與深空探測實驗室張哲研究員等合作,運用智慧機器人"機器化學家",採用火星隕石成功研製出新型催化劑,為利用火星上的水製備氧氣提供了一個高效率、低能耗的解決方案,探索出一條在地球外星係就地取材研發化學品的新道路。 11月14日,國際知名學術期刊《自然·合成》發表了這項研究成果。

智慧機器人火星探礦制氧假想圖。 (中科大供圖)

火星大氣中的含氧量極低,無法滿足人類生存。如何能在火星上製備出氧氣?近年來,國際科學界發現火星上存在大量的水,那麼在火星上利用太陽能發電,再用電從水中解析出氧氣,成為可行的技術方案之一。

但是,「電解水」也需要使用催化劑,來解決制氧速度慢、能耗高等問題,而從地球運送的成本非常高。因此,能否在火星上就地取材研製催化劑,成為關鍵技術問題。此外,低溫、低氣壓、高輻射的火星環境,對人類登陸後「就地研發」很不利。

針對這些問題,中科大和深空探測實驗室科研人員合作,利用自主研發的智慧機器人"機器化學家",從火星隕石中分析並提取成分,研發出一種新型製氧催化劑。

11月10日,中科大科研團隊與工作中的「機器化學家」。新華社記者周暢攝

中科大合肥微尺度物質科學國家研究中心主任羅毅說,這項研究成功驗證了人工智慧可以自動研發新材料,預計將為人類在遠離地球的星球上製備氧氣、建造基地、生產食物等作出貢獻,並利用火星資源研發出更多化學品,幫助我們進一步探索太陽系深處。

據悉,中科大研製的"機器化學家"名叫"小來",它不僅"會學"還"會想""會做"。這次研發催化劑,根據火星隕石的多種化學成分,一共有376萬多種可能的組合配方,如果靠人類研究團隊一一實驗驗證需要兩千年以上。

「機器化學家」研發催化劑全流程示意圖。 (中科大供圖)

"'小來'學習了5萬多篇相關的化學論文,用'智能大腦'思考並設計出一個基礎配方,然後做實驗並根據結果不斷調整配比,用6週時間找到最佳配方。"中科大教授江俊說,機器人自主發現並研發化學品,為人類探索星空提供了一條新道路。

來源:新華社客戶端


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2023年11月15日星期三

美國「西福特計畫」:一次失敗的太空探索嘗試

「西福特計畫」是美國在1961 年至1963 年期間進行的太空探索計劃旨在透過在太空中散佈銅針形成一個人工電離層,以改善通訊條件。

該計劃共進行了兩次,每次都向太空發射了數百萬枚銅針,總數約為4.3 億枚。這些銅針的長度約為1.78 厘米,直徑約為25.4 微米,重量極輕,由銅製成。

然而,該計劃引起了廣泛的爭議和批評,因為這些銅針可能會對太空環境和人類活動產生負面影響。例如,這些銅針可能會幹擾衛星通訊和天文學觀測,甚至可能對太空探索和人類太空活動造成危險。

因此,「西福特計畫」已經被認為是一次失敗的嘗試,目前已經停止了類似的計畫。同時,國際社會也採取了措施來限制太空垃圾的產生和積累,以保護太空環境和人類太空活動的安全。

除了"西福特計劃",美國還進行了許多其他的太空探索計劃,其中一些著名的計劃包括:

1. 阿波羅計畫:這是美國在20 世紀60 年代和70 年代期間進行的一系列載人登月任務,旨在將人類送往月球並安全返回地球。

2. 太空梭計畫:這是美國在20 世紀70 年代和80 年代期間進行的一系列可重複使用的載人太空船任務,旨在實現低成本的太空探索。

3. 國際太空站計劃:這是美國與其他國家合作進行的一項計劃,旨在建造和運營一個永久性的人類居住和研究平台,位於地球軌道上。

4. 火星探測計畫:這是美國在過去幾十年中進行的一系列火星探測任務,旨在了解火星的地質、氣候和生命潛力等方面的資訊。

5. 新視野號計畫:這是美國在2006 年發射的無人探測器,旨在探索冥王星和柯伊伯帶天體。

這些計劃都對人類對太空的認識和探索產生了深遠的影響,並且為未來的太空探索奠定了基礎。


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2023年11月14日星期二

研究人員成功製造出“半人工合成酵母”

新華社北京11月11日電「人工合成酵母基因組計畫」研究人員日前在美國《細胞》雜誌發表論文說,他們在實驗室中成功製造出一半天然、一半人工合成的酵母菌株,這種酵母菌株含有7.5條人工合成的染色體,不僅存活了下來,還能像天然酵母株一樣複製。

人工合成酵母基因組計畫」由美國國家科學院院士傑夫·伯克發起,該計畫由美、中、英、法等多國研究機構參與,是人類首次嘗試改造並從頭合成真核生物,旨在重新設計並合成釀酒酵母的全部16條染色體。

先前,該計畫的研究機構已將釀酒酵母的16條染色體全部合成成功,並創造出16種部分合成的酵母菌株,每株含有15條天然染色體和1條合成染色體。

研究人員將這些部分合成的酵母菌株雜交,在子代中尋找攜帶兩條合成染色體的個體。在整合合成染色體時,研究團隊發現了一些遺傳缺陷,這些缺陷在只攜帶一條合成染色體的酵母菌株中是看不見的。透過使用基因編輯等技術方法,研究人員修復了部分缺陷,並對合成酵母進行了改善。然後培育出來的子代菌株再加入另一條合成染色體,以此類推。他們最終得到了一種擁有7.5條合成染色體的酵母菌株,該酵母菌株具有和天然酵母菌株一樣的生存和複製能力。

研究人員認為,這項成果開啟了工程生物學新時代——從修補少數基因到從頭設計和建構整個基因組。接下來,該計畫中的研究機構將努力把剩餘的合成染色體也整合到酵母菌株中。 (新華網


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