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2020年12月25日环球科学要闻

时间:2020-12-27 14:07:41 点击:

  核心提示:韩国核聚变装置在1亿℃下运行20秒,打破世界纪录;高精度3D打印仅需数秒;神经网络的“作弊方法”;吃辣椒或有助于动员骨髓中的造血干细胞…… · 核聚变 · 韩国核聚变装置在1亿℃下运行20秒,打破...
韩国核聚变装置在1亿℃下运行20秒,打破世界纪录;高精度3D打印仅需数秒;神经网络的“作弊方法”;吃辣椒或有助于动员骨髓中的造血干细胞……


· 核聚变 ·

韩国核聚变装置在1亿℃下运行20秒,打破世界纪录


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图片来源:韩国国家科学技术研究委员会


KSTAR是韩国超导托卡马克核聚变装置,被称为“韩国太阳”,它也是国际热核聚变实验反应堆(ITER)项目的一部分。近日,KSTAR在实验中成功在1亿度下运行了20秒,与2019年8秒的成绩相比,提升了两倍有余。除KSTAR外,目前还没有在1亿度或更高温度下能运行10秒以上的聚变装置,此次实验也打破了世界纪录。KSTAR的目标是到2025年之前,在1亿度及以上的温度,成功运行300秒以上。负责KSTAR的韩国聚变能源研究所(Korea Institute of Fusion Energy,KEF)近日从韩国基础科学研究所分离出来,成为独立机构。



· 新技术 ·

高精度3D打印仅需数秒


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图片来源:《自然》杂志官网


体积增材制造(volumetric additive manufacturing,VAM)技术可以直接通过光将液态前驱物直接固化,实现一次成型。据一项发表于《自然》的新研究,科学家对这一方法进行了改进,能以最高达每秒55立方毫米的凝固速度打印固体物质,且分辨率最高可达到25微米。研究人员通过一种全新的Xolography技术,即两个不同波长的、交叉的X射线来加固物体。第一个光束是具有一定厚度的矩形光,它能穿过并激活溶解在树脂中的双色光引发剂分子(DCPI)。而第二个光束能将要打印的物体切片图像投影到光片的平面中,使得DCPI能引发树脂的聚合反应,使其固化。相比于其他的3D打印方法,这种新方法无需支撑结构,打印材料的质量更高,且通过简化步骤提高了效率。



· 人工智能 ·

神经网络的“作弊方法”


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深度神经网路的“作弊”现场,例如“将绿色山坡描述为进食的绵羊”。图片来源:Geirhos et al., Nat. Mach. Intell.


一篇《自然·机器智能》上的文章探讨了神经网络的捷径学习,即算法在处理问题时如何用最取巧的解法来“作弊”。例如,在识别图像时,算法可能发现某一特定纹理或元素(车胎)常常与待识别物体(汽车)共同出现,于是就在仅出现该元素时推定存在待识别物体(将单独的车胎标记为汽车)。作者认为捷径学习在机器智能和生物中普遍存在,但算法“作弊”有时很难被发现。他们呼吁对此提高重视,共同开发对神经网络学习质量的测试方法。



· 细胞生物学 ·

吃辣椒或有助于动员骨髓中的造血干细胞


近日,《自然》的一项研究发现,骨髓中的痛觉神经是造血干细胞动员的关键,通过饮食补充辣椒素,可以增加小鼠造血干细胞进入循环。造血干细胞是维持人体全血和免疫系统的关键,它们会在神经的调控之下,从骨髓释放进入循环,对损失的血细胞们进行补充,维持正常的生理功能。当研究者抑制了交感神经和伤害感受神经功能后,会显著降低粒细胞集落刺激因子(G-CSF)介导的造血干细胞动员过程,影响造血干细胞的黏附或迁移。在小鼠模型中,研究者给小鼠的饮食中添加辣椒素,小鼠食用后,它们骨髓细胞外液中伤害感受神经元主要分泌的神经递质分子的水平显著增加,由G-CSF诱导的造血干细胞入血也显著增多了。研究者还提到,以较低的剂量刺激疼痛,比如每天吃十个墨西哥红辣椒,持续四天,很有可能可以在人体内增强造血干细胞动员。



· 神经科学 ·

神经元改变振荡频率以感知环境边界


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实验参与者穿戴的无线设备。图片来源:Stangl et al., Nature


据《自然》上的一项新研究,位于内侧颞叶(medial temporal lobe)的神经元会通过增强其在θ振荡频率的强度编码环境边界(例如墙壁、悬崖边),而θ振荡是指8-12赫兹的神经元膜电位振荡。研究者利用新型无线探测设备,同时监测了实验房间内走路者和观看者的神经元。当走路者接近墙壁时,走路者和观看者的内侧颞叶神经元都会表现出θ振荡。研究者认为,θ振荡或能增强大脑多脑区间的同步通讯,促进对位置信息的联合认知及记忆,有助于解释生物群体活动(例如捕猎)中的配合行为。

作者:不详 来源:网络
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