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2013 第 43 周新闻速递

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注:标题前含有 # 的均是向“科学公园每日快讯”投稿内容。

周日 (2013-10-27)

# 六名英国学生将十六世纪伦敦地图变成三维模型

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德蒙特福德大学的六名学生赢得了“超越地图” (Off The Map) 挑战赛的头奖,他们将十六世纪的伦敦地图变成了详细的三维世界。该奖项由德国视频游戏公司 Crytek 资助,并同英国图书馆及视频游戏文化项目 GameCity 联合举办。

“布丁小路作品” (Pudding Lane Productions) 以飞行俯瞰的方式展示了十六世纪的伦敦城,虽然没有加入人物,但参照填充了人类的活动——运作中的洗衣店、市场货摊,等等。尤令人印象深刻的是“刺客的信条和寓言”附近的场景。从团队的博客上可以看到一些数据处理的细节讨论,比如哪些十六世纪的细节值得记录,等等。

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# IBM 展示使用“电子血液”的新型计算机

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图2  液体供能是否是“皆尺度” (zettascale) 计算的未来?

IBM 最近展示了一种新型计算机原型,它将用一种“电子血液”来提供能量。该公司称,这种计算机受到了一些自然系统的启发,比如人脑,提供能量与冷却均通过液体来进行。这种计算机的原型最近在苏黎世实验室由 Patrick Ruch 和 Bruno Michel 博士进行了展示。

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图3  计算的未来?IBM 使用液体供能和散热的新模型

该计算机使用一种“氧化还原流体” (redox flow) 系统将一种电解质“血液”压入计算机来提供能量,再将产生的热量带出去。目前,人脑比任何计算机的计算密度和效率要强上一万倍,在狭小的脑腔内能耗大约只有 20 瓦,IBM 期望计算机也能达到这样高的效率。目前计算机 99% 的体积用于散热和供能,只有 1% 的部分用于信息处理,而大脑则有 40% 的体积用于功能处理,只有 10% 用于供能和散热。目前二维的芯片,半个世纪来一直遵循着摩尔定律发展,已经几乎抵达物理极限。IBM 相信,能量效率,而不是单纯的计算能力将会是下一代计算机的关键指标。如今,一台每秒浮点运算次数能达一皮 (一千兆,即 1,000,000,000,000,000) 次的计算机要占据半个足球场大小,却需要几乎一个电站来供能,预计到 2060 年,这样计算能力的计算机即可放在书桌上。

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图4  SuperMUC 使用液体散热替代空气——一种未来计算机的模型

IBM 预见了一种新的“仿生学”的计算机架构,它受到自然界异速律的启发——即生物体新陈代谢的能量随着其身体大小而增加,该生物学规律也适用于超级计算中。这种仿生学计算机结构有三个关键特征,首先是三维架构——芯片与存储单元混杂在一起,一层层地叠起来,这种结构会令热量集中在内部,这可以用液体散热方式来解决。但为了达到大脑的能力,还必须将液体供能与冷却结合起来,就像血液在供给糖分的同时也带走热量一样。 IBM 研制的电解质首先通过电极充电,然后输送到计算机中,它们像电池一样向芯片释放能量。这种电解质构成的“氧化还原流体”就像是芯片的“电子血液”。 IBM 计划将这种“电子血液”应用在“皆尺度” (zettascale) 计算机的研发中。

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# 物理学家找到新型准粒子——“列韦子” [*]

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法国和瑞士的物理学家目前在实验室中观察到一种新型的准粒子——“列韦子”。列韦子 (leviton) 是由 Leonid Levitov 领导的团队于 1996 年首先预测的一种准粒子,它是一种罕见的现象,是一种单电子激发产生的在金属中传播的波。具备按需要产生出列韦子的能力,则有可能制造出量子-电子电路——这种电路可控制单个电子在电路中传播。

金属或半导体中的电子可以视为“费米海”中的粒子,能量较高的电子在“海”的表面。通常,当一个电子受到能量激发离开费米海时,会在其中留下一个“空穴”——这也是一种准粒子。但是,在特殊情况下,一个或几个电子在跳出费米海时并没有留下空穴,这就象是大海表面产生的波浪一样。这种形式的激发子可以在金属传播,就像一个微小的粒子一样,它也遵守量子力学的规律——这就是列韦子,一种准粒子。这种激发子最早由 Levitov 及其同事所预言,经过十多年的努力,终于在巴黎第七大学和苏黎世联邦理工学院用多种技术制造并证明了列韦子的存在。

在物理学中,准粒子是一种发生在微观尺度复杂系统中的突发现象,通常也称为集体激发,这种现象的表现就好象有一种虚拟的粒子在运动一样。以半导体为例,电子运动的效果与带正电的“空穴”往相反方向运行的效果相似,故可将带正电的“空穴”看作是一种“粒子”,这就是典型的准粒子。常见的准粒子有声子、等离子体子、以及激子,并且,激子在凝聚态物理中与核结构中的概念还有很大区别。

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物理学家在实验室中观察到多体系统的形成过程

使用核医学手段抗争心血管病 [*]

周五 (2013-10-25)

# 秘鲁挖掘出成人和儿童的木乃伊

考古学家日前于秘鲁首都利郊区马发现两具一千年前的木乃伊,一具成人,一具儿童。发现的地点是自 1981 年开挖的一处古代宗教考古区。

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# Phonebloks: 积木手机新概念

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Phonebloks, 一种新的概念手机目前在网上引起很多人的兴趣。与以往集成式的手机不同,该手机将所需部件全部打散,由用户按需自行组合。这个会可持续发展吗?模块化的手机会成为现实吗?

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Phonebloks 手机有一个共同的底板,屏幕、摄像头、麦克、音响、WiFi、蓝牙、存储卡、芯片、电池、等等,都像积木一样,可任意组合。部件的更换、升级及按需定制将会非常容易。目前,Phonebloks 网站正在召集在线签名,希望有足够数量的人群能够引起商家和生产厂家的注意,将该概念变成现实。

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研究人员称,有偿肾捐赠更划算

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器官捐赠中引入经济激励的建议引起了极大的争议。日前,一项新的研究表明,使用该激励机制在解决肾源短缺问题上比现有的捐赠机制更经济高效。

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大脑解码:意识读取的前奏?

皮肤细胞发现有日循环周期

Stem cells from human skin keep to a 24-hour schedule that might protect them from sun damage.

Salvador Aznar Benitah, then of the Centre for Genomic Regulation in Barcelona, Spain, and his colleagues analysed cultures of genetically identical stem cells from human skin at set times. They found that genes related…

Skin cells have daily rhythms

周四 (2013-10-24)

# 受海豚启发的新型生命探测仪

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图13  海豚可透过大量的气泡把猎物圈成小群来进食,本研究即受此启发

英国工程师本周三称,他们受海豚的启发,研制了一种新型生命探测仪,可以很容易发现陷在地下的矿工或被雪崩掩埋的滑雪者。生命探测仪也称生命探测雷达,通过探测发射的脉冲电波来感知生命信号。这种新型设备与海豚一样,发射的是两股脉冲,可以有限降低本底噪音,对探测半导体设备很灵敏。

这种新设备一次发射两股脉冲电波,第二股的极性与第一股相反。当脉冲从木头、植被、岩石或金属表面返回时,几乎与发射出去的一样,这样,两股脉冲因极性相反,可互相抵消。但当脉冲从半导体设备返回时,负极性脉冲会变成正极性,返回的信号叠加后会变得更强,从而对半导体设备的探测很灵敏。即使周围有很多金属产生杂波干扰,这种新设备也可以很轻易发现路边的炸弹、窃听器、手机等。研究小组还设计了一种追踪器,它可以很容易被设备追踪到。这种追踪器不到两克重,价格小于一欧元,可嵌在钢盔、滑雪者的靴子或者其它设备上。即使没有追踪器,如果被掩埋者带有手机等设备,无论开机与否,也很容易被追查到。

该设备的研究是受海豚的启发进行,海豚在捕食时会发出两股声纳信号。不过,研究人员后来发现,海豚发射的声纳只是幅度有区别,极性没变化。

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据六个月大的儿童数学能力可预知其未来数学技能

美国航天局收回以前拒绝中国科学家参会禁令

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周三 (2013-10-23)

# 普朗克望远镜将于本周退役

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图16  普朗克卫星和它探测的宇宙微波辐射背景的全天空图

欧洲航天局表示,成功运行了四年的深空普朗克望远镜将在本周退役。普朗克望远镜是欧洲航天局的在 2000 年的第三个中型的科学计划,其目标就是测量宇宙的微波辐射背景。原名为 COBRAS/SAMBA, 在任务被核准后,为纪念 1918 年获得诺贝尔物理奖的德国科学家马克斯·普朗克,更名为普朗克望远镜。

普朗克望远镜于 2010 年完成了首辐宇宙微波辐射全景图的拍摄,于 2012 年捕捉到了银河中心的辐射束。 2013 年 3 月 21 日,欧洲航天局在其巴黎总部公布了根据“普朗克”太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图,这是岂今最精确的反映宇宙诞生初期情形的全景图,它几近完美地验证了宇宙标准模型。根据普朗克卫星的测量结果,我们的宇宙年龄比原先预计的要老八千万年。

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# 洛杉矶高中生发现鸭嘴龙幼体化石

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洛杉矶私立高中韦伯中学的一名眼尖的高中生发现了一组恐龙骨架,它已经被证实是目前最小的、最年幼的且最完整的鸭嘴龙科化石。

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化石 Joe 是在犹他州大阶梯埃斯卡兰特国家纪念碑发现的。这种副栉龙属鸭嘴龙科的恐龙是生活在 7500 万年前的一种草食性恐龙。这个属的恐龙最令人印象深刻的特征是拥有筒状头冠。

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周二 (2013-10-22)

# 紫外线供能的发光道路——街灯的未来?

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夜晚,英国剑桥 Christ's Pieces 公园,游客可沐浴在新路灯的光线之中——星路 (starpath), 这是世界第一条新型道路,它白天吸收紫外线,晚上则发出蓝光来照明。

该路所用的发光材料可涂刷在已有的道路上,可以将一条暗路变成色彩鲜艳的带子,不再需要额外的照明。这样,对于那些缺钱的小镇,不用街灯的开销,也能够让道路在夜晚保持明亮。剑桥城市委员会认为,星路在公园中表现良好。这项技术或可用在公路边自行车道的照明上。

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Glow-In-The-Dark Paths Could Be The Future Of Street Lighting

Evening visitors to Christ's Pieces park in Cambridge, England are basking in the glow of a whole new type of street light. Starpath, a new type of resurfacing material being tested within the park, absorbs ultraviolet light during the day, then emits a blue light at night to illuminate walkways.

The glowing particles can be painted over existing paths to turn a dark road into a stretch of bright color, no overhead lighting required. This could allow cash-strapped towns to keep their streets safely lit at night while eliminating the cost of street lights. The Cambridge City Council has said that if Starpath works out well in the park, it might be expanded to cover other part of the city. The technology might be useful to illuminate the bike lane of a road, for instance.

# 拓扑光线即将来临

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研究表明,数学能力从婴儿时期开始

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Math Ability Starts in Infancy, Study Suggests

如果没有了反物质会怎么样?

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演奏乐器对健康有益吗?

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互动式的脑图

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新型飞行车

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女孩与科学的六个迷思

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周一 (2013-10-21)

# 天文学家发现倾斜的太阳系

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天文学家首次发现了一个倾斜的太阳系——它的赤道与其行星轨道运行的平面严重倾斜。这个发现是空前的,它或许有助于解释为什么有些行星轨道那么奇怪。

地球与其它行星一样,其轨道或多或少与母星的赤道在同一个平面内(地球轨道偏离约 7.2 度)。但近期 NASA 天文学家发表在《科学》上的文章称,他们已经证实,红巨星开普勒 56 (Kepler-56) 的两颗靠内的行星运行的轨道与其赤道平面呈 45 度倾斜。

《自然》上的新闻称,为发现倾斜的原因,天文学家使用夏威夷的 10-米 Keck I 望远镜测量了开普勒 56 的速度。结果发现祸首是一颗稍远处的天体,它拉拽行星的引力很强,令其轨道发生了倾斜。除了显著的倾斜,两颗行星轨道的排列是仍然有序,并且在同一平面内。不寻常的发现不一定超越常理,换句话说,第一次发现了倾斜的太阳系并不意味着存在许许多多同样的太阳系。

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# 手机中的小气压计可用于记录你的高度

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如今智能手机中集成的好东西越来越多了:加速计用于指示方向, WiFi 和 GPS 信号用于地理定位,等等。但在大型建筑内部, GPS 信号会失效,你可能无法用手机判断自己在第几层楼。日本科学家意识到可以用气压变化来辅助定位,从而解决这个问题。

传统的气压计无法变小,并且越小的气压计越不准确,若将其做到可适用于手机的尺寸,它恐怕也就无法分出喜马拉雅山顶与地面的气压。用制作压敏电阻的材料来制作的悬臂,它弯曲时,其电阻会变化,因而可直接测量其弯曲程度。将这样的悬臂置于空腔中,内外气压变化时会形成气流,在气流的冲击下,悬臂会弯曲,再测量悬臂的电阻变化,即可探测到气压的改变情况——这样就可制作一种新概念的气压计。更酷的是,这种气压计越小越灵敏。

研究人员估计,这种气压计的空腔约 2 毫米见方,加上悬臂约 100 平方毫米大小。不过,气压计的响应时间大约 20 秒,这一点不太理想。它不需要测量精确的气压,只需要测量气压的变化来确定高度,因此不会受天气的影响。在手机中,将这种气压计与加速计一起相互校正,其定位将会更加准确。

新闻来源:

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人类和老鼠犯错之后的思考行为很相似

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