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太阳耀斑爆发会引发光球层黑子结构转变

[转贴自:科技日报    点击数:1682    更新时间:2019年04月09日]

     科技日报昆明4月3日电 (记者 赵汉斌)记者3日从云南天文台获悉,该台抚仙湖太阳观测与研究基地国际上首次最新报告了M5.0级太阳耀斑爆发导致光球层黑子半影结构收缩衰退,并转变成为黑子本影结构的现象。研究成果发表在天文学国际杂志《天体物理学杂志》上。

    太阳黑子的形成,是由于太阳内部磁场向光球表面浮现所造成的。因此太阳黑子演化的驱动力往往来自于太阳内部。最近提出的“磁内爆”理论推测,太阳高层大气的耀斑爆发同样会影响太阳表面的磁场结构。然而,目前对于支持“磁内爆”的观测证据尚存在争议。

    抚仙湖太阳观测与研究基地徐喆博士与合作者利用云南天文台一米新真空太阳望远镜的高分辨率观测数据发现,处于耀斑爆发中心下方的太阳黑子,在耀斑期间出现了黑子半影向本影的转变。这一过程与内部磁流驱动的黑子演化完全相反,后者往往表现为黑子本影向半影结构的转变。

    这一事件的研究工作解决了目前对于“磁内爆”观测的两大争议。首先,黑子结构的转变与之前观测的磁场突变不同,可以排除对于耀斑期间磁场探测有效性的争议;其次,黑子结构的逆趋势演化,也可以排除结构转变是受内部磁流驱动的争议。

太阳系外来客奥陌陌“丢了”

   今日视点斯皮策太空望远镜(SST),人类放出去的最大同时也是最远的红外望远镜设备。不过,近期它瞄准首位星际访客奥陌陌(Oumuamua)既定飞行轨道,试图再次捕捉到它时,失败了。反复探测依然无所获。奥陌陌出现迄今已整整一年,然而对于人类来说,它仍然是个星际之谜,这个天体的存在及消失都在提醒人类,宇宙“邻里之间”充满着惊喜。  

   远方信使2017年10月,美国国家航空航天局宣布,科学家确认检测到了“拜访”太阳系的第一个星际天体。它由夏威夷哈雷阿卡拉天文台首次发现,随后欧空局也进行了证实。奥陌陌呈红色,雪茄形,移动速度飞快——以每秒25.5千米的速度进入太阳系,随后一度达到44千米/秒。其运行轨迹不同于普通太阳系小行星或彗星——沿双曲线轨迹运行,不受太阳系束缚,也就是说它来自太阳系之外。国际天文学会将其命名为1I/2017 U1。但欧空局为它另取了一个夏威夷语名字:奥陌陌,意为“远方的信使”。

    令天文学家无奈的是,奥陌陌运动速度和亮度凭现有技术都难以捕捉,只能得到一个粗略的光谱,也没有物体反射率的详细信息,因此对它的物理性质一筹莫展。天文学家猜想,它的颜色可能意味着其表层没有容易挥发的物质。但对于它的内部组成,仍一无所知。 渐行渐远在奥陌陌之前,人类从没能够近距离地研究太阳系外的东西,在奥陌陌出现后,一整年人们依然没搞清它究竟是个什么。因为即便我们幸运地遇到了乱入的它,也没有足够的实力去勘破其来龙去脉,而且不等我们的科技跟上,就可能已永远失去了它。斯皮策太空望远镜当前距离我们2.5亿公里左右,以太阳轨道运行,算是与奥陌陌的飞行路径较近了,而且斯皮策的波段从远红外线、中红外线一直到近红外线都能驾驭,但在经过长达30个小时的搜索后,还是找不到奥陌陌。斯皮策望远镜团队科学家简单地解释说,它已飞得太远了,人类任何望远镜都无法探测。按照计算,奥陌陌应正处在木星与土星之间,4年后就将越过海王星轨道,穿过太阳系一去不返。   

   一个开端对于天文学家来说,奥陌陌是非常罕见的科学资源。一年里,人们对它发起了大规模的调查,现有技术分析称,它表面可能和太阳系小天体比较相近。凭借一个“奥陌陌热性质模型”,天文学家认为它应有一层半米厚的含有机物材料。这一结果非常有助人们进一步理解游走在太阳系附近的天体。除结构外,它的轨迹也令人着迷。今年夏天,欧空局SSA-NEO协调中心的团队分析了地面和太空观测到的奥陌陌运动情况,发现奥陌陌运行的轨迹甚至无法仅用太阳、行星和大型小行星的引力来解释。换句话说,奥陌陌加速离开太阳系的动力在本质上是非引力的,可能与彗星行为一致——受自身释放的气体驱动。但这个结论还不能让所有人信服。现在,奥陌陌的潇洒离去,让许多研究失去了被验证的机会。不过,更多的天文学家相信,星际访客应该还有很多,会不时拜访太阳系。他们甚至计划在这些天体靠近地球时发射航天器,与其狭路相逢并射击,然后对飞溅出来的碎片进行分析。这仅是研究奥陌陌同类物体的一个开端,如同人们上世纪90年代早期发现第一个柯依伯带天体1992 QB1后,迄今已有大量柯依伯带天体被发现,它们随着探测分析技术的进步,丰富着我们的星际档案。

新研究建立苍蝇座三维模型

    新华社堪培拉5月11日电(记者 赵博)澳大利亚国立大学11日称,该校与希腊克里特大学研究人员建立了苍蝇座的三维模型,这有助于揭示太阳系是如何形成的。

    苍蝇座是南天星座之一,在国际天文学联合会划分出的全天88个星座中,按大小排名第77位。苍蝇座除星体之外也有氢分子和尘埃形成的大型气体云,离地球上百光年到数千光年不等。

    研究人员表示,这是首次看到太空中的苍蝇座并不是稀薄静止的气体,而是一个不停振动的复杂结构。苍蝇座被排列有序的毛发状结构所包围,这种结构由气体云振动带起的气体和尘埃造成。研究人员通过分析这些振动的空间频率,确定了苍蝇座的形状:它看起来像是一根针,但是从边缘往中心看,又像是一张薄纸。

    研究人员重构了苍蝇座早期阶段恒星和行星的形成过程,并表示,了解气体云的三维形状将大大提高人类对这些恒星孕育场的认识,而且非常有助于揭示太阳系是如何诞生的。

    澳大利亚国立大学天文学与天体物理学研究院的阿里斯·特里齐斯说:“现在苍蝇座三维形貌已经确定了,可以作为实验室模型使用,用来测试恒星形成、天体化学和尘埃形成理论。”

    除了有助了解恒星和行星形成之外,苍蝇座模型还可以用来观察分子如何从气体云中形成。参与研究的希腊克里特大学研究人员康斯坦丁诺斯·塔西斯说,苍蝇座是银河系中迄今发现的最大的能够整体振动的结构,我们能从这个模型中了解很多新东西。

    该研究报告发表在美国《科学》杂志上。

张梦然:全球首例人体内基因编辑试验实施

     科技日报北京11月19日电 (记者张梦然)美国《科学》杂志在线版17日报道了一项人类医疗史上的里程碑:科学家首次尝试在人体内直接进行基因编辑。他们向一名44岁的患者血液内注入了基因编辑工具,以永久性改变基因的方法来治愈严重遗传疾病。

    这项临床试验在美国加州大学旧金山分校完成,受试者是44岁的亨特氏综合征患者布莱恩·马德。亨特氏综合征是一种罕见的、威胁生命的遗传性疾病,由基因突变导致,患者细胞代谢废物无法分解,累积在组织器官中,最终产生机能障碍。

    马德所接受的基因编辑工具是锌手指核酸酶,而并非一直以来广受关注的CRISPR。与后者相比,锌手指核酸酶的“资历”更早,它被认为是第一代基因编辑工具,进行定位的序列更长,操作相对复杂,基因编辑的精准度也更高。

    本次治疗中,非致病性腺相关病毒将运载着两个锌手指核酸酶和一个正常基因,直达患者的肝部细胞。到达后,锌手指核酸酶将准确找到“工作位置”,像剪刀一样将DNA双链切开,填充进正常基因。通过DNA的自我修复机制,原有的DNA片段会接受新的正常基因。

    之前的“基因疗法”,是科学家们在培养皿中编辑人类细胞,再注射回人体内,并非对患者DNA直接编辑。而此前疗法也存在治疗范围有限、部分效果不持久的问题。新治疗成效将在三个月内得到确切答案,其一旦成功,将会推动基因疗法进入全面开展阶段。

    这项试验目前引起了一定的担忧:尽管锌手指核酸酶安全性已经过测试,动物模型也得到良好反馈,但仍会有无法预计的副作用存在。不过,美国国立卫生研究院参与批准这一项目的官员表示,到目前为止,尚没有证据表明该疗法具有危险性,因此也不应害怕。

英特尔5G为虚拟现实放飞梦想

   2017世界移动通信大会(MWC 2017)正在巴塞罗那如火如荼的进行中,5G以及5G在虚拟现实等领域的应用在MWC上成为焦点,获得越来越多的关注。在英特尔看来,5G将为高数据吞吐量需求的虚拟现实带来高性能的体验,为娱乐行业和游戏、观看和欣赏体育等体验的消费者带来极致的沉浸式内容和前所未有的体验。而在此次MWC上,英特尔展示了一系列全新的行业协作与产品创新成果,包括诺基亚5G FIRST、中国电信基于RSD的NFVi、中兴IT BBU等。英特尔正不断提供新技术,并与业界领导厂商在平台方面展开合作,共同加速5G时代的来临,并为前所未有的虚拟现实体验打下坚实的基础。

    在过去的科幻电影中,我们已经无数次领略过虚拟现实的魅力。无论是1990年阿诺德·施瓦辛格在《全面回忆》中找回的虚拟记忆,还是1999年基努·里维斯在《黑客帝国》中穿梭于虚拟和现实之间与AI斗智斗勇,抑或是阿汤哥在《碟中谍4》中玩出花儿的智能隐形眼镜,这些可以归为虚拟现实和增强现实范畴的场景和设备,都让所有科技玩家直流口水。虚拟现实之所以备受关注,正是源于它们有可能满足人们对这些创新体验的渴望。

我们期待的虚拟现实是这样子的!

    虽然《黑客帝国》中描述的脑后插管式的生活距离我们还很遥远,但是通过体感模拟(视觉、听觉、味觉、触觉……)的方式获得虚拟现实体验的场景却随着科技的进步而逐渐成为现实。我相信,很多关注虚拟现实的玩家都设想过这样的场景:

    1.当佩戴者说出“工作”这个关键词的时候,通过类似太阳镜的虚拟现实眼镜看到的就不再是家里的卧室,而是繁忙的虚拟工作间。这里已经有几位提前上线的同事在处理工作,等待和你交流。

    2.当佩戴者准备外出聚餐时,虚拟现实眼镜上可以看到叠加在现实场景上的导航信息、餐厅评价、道路拥堵情况以及朋友所在的位置,必要时还可以视频通话确认一下。

    3.当佩戴者准备上线和好友一起联机游戏时,他不是端坐在电视或者电脑前看着屏幕上的游戏角色,而是带着虚拟现实眼镜和朋友一起沉浸到一个庞大游戏世界中,体验虚拟游戏人生。

    在我们设想的未来虚拟生活中,所有这些体验都应该是通过一台轻量化的、可穿戴式的虚拟现实眼镜来实现。它可以在全沉浸的虚拟现实与叠加信息的增强现实模式之间灵活切换;可以让我们观看到实时更新、快速响应、精致细腻的虚拟图像。然而,现在的虚拟现实是这个样子的……

    理想中,虚拟现实眼镜应该像普通太阳镜一样轻巧易用;现实中,重量高达600g+的头显会随时提醒我们锻炼颈椎。

    理想中,我们能够自由自在地走动,无论是家里还是户外;现实中,一根几米长的数据线拴在脑后,时刻提醒我们“别走丢”。

    理想中,我们区分不出现实世界和虚拟世界,哪怕身处潘多拉星球;现实中,满眼的颗粒马赛克随时提醒我们“一切都是假的”。

    玩家不是没有尝试过其他选择,几块纸板加两个镜片搭配一台手机,似乎也可以尝鲜虚拟现实。不过糟糕的画面和孱弱的性能告诉我们,这只是一个“玩具”!同样受制于性能的还有一体机。整合了SoC芯片的它尽管体验比手机+盒子的组合好,而且可以实现自由移动,不过移动级芯片注定了它难以承受我们对虚拟现实效果的追求。如何才能实现设想中的虚拟现实呢?

理想与现实,差距也许并不遥远。

    设想中的虚拟现实眼镜,应该具备超高的清晰度,起码要从目前主流的单眼1K分辨率升级到4K以上水准。不过,屏幕的提升意味着我们需要为虚拟现实眼镜提供更高分辨率的图像,比如单眼2K~4K分辨率的画面。如此高清晰度的画面,无论是实时渲染游戏,还是本地**视频,短期内都不是一颗移动SoC能够应付的。当然也许有人会说,通过减少三角形可以进行优化,降低性能需求。但是这种为了性能而进行的效果妥协,无疑正变得越来越难以令人接受。

    在轻量化的虚拟现实眼镜上整合高性能SoC是难以实现的,而类似HTC Vive和Oculus Rift这样的PC VR头显倒是可以借助PC端强劲的性能满足未来高画质的需求,但是脑后那根连线却又让人难以忍受。虽然目前我们可以通过基于60GHz技术的第三方无线套件把这根线去掉,但其对活动范围的限制依然存在,只是把有形的线换成了无形的线而已。

    终端性能受限,活动范围受限,虚拟现实体验的这两个痛点应该采用何种方式解决呢?云、端融合也许是一个思路。将虚拟现实和增强现实的计算工作交给云端的计算中心,正如我们现在将各种存储工作交给云端一样。未来高清晰度虚拟现实体验需要的计算性能,对于不受空间束缚、几乎可以无限扩展的计算中心来说根本不是问题,只是在虚拟层上调度计算能力的些许差异而已。

    至于计算后图像的传输工作,则可以交给更加自由的移动互联网,这也是我们在4G手机上非常熟悉的使用方式。移动互联网正在飞速进化,从2G网络的Kb级,到3G网络的Mb级,再到4G网路的100Mb级,我们体验的内容也从文字变成图片再变成视频。现在,我们即将迎来5G时代,网络速度将进化到Gb级,这意味着通过移动互联网传输单眼2K甚至更高级别的虚拟现实内容成为可能。

5G连接的不仅仅是手机,也是虚拟现实未来的基石。

    英特尔通信与设备事业部5G业务与技术部总经理Rob Topol在接受外媒采访时谈到:“我们经常说5G是后智能手机时代,因为它除了关乎智能手机,更关乎其他业务,包括无人机、智能汽车、家庭网络、虚拟现实。” 英特尔公司高级副总裁兼通信设备部总经理Aicha Evans也在其博客中提到:“随着移动性不再仅限于智能手机,5G正在成为我们一生中可能见到的最具影响力的技术变革之一。它将带来无人驾驶、智慧城市、物联网等新一代的体验,以及万物互联时代。” 5G是一个极具灵活性的网络,基于5G的物联网将实现更大规模的万物互联,5G将开启从无人机送货到无人驾驶汽车的下一轮技术**。

    在未来的5G时代,我们将完成虚拟现实与增强现实体验的一次飞跃:基于5G网络、云计算与边缘计算等核心技术模块升级而引发的产品**,正如移动互联网的诞生后智能手机颠覆功能手机那样。极速5G网络的高带宽可以用于360 和高分辨率沉浸式虚拟现实体验,而利用在智能基站布置边缘计算能力,我们也可以显著降低虚拟现实体验内容的延迟。分辨率的提升与延迟的降低,使得高沉浸感的虚拟现实体验在基于移动互联网的设备上成为可能。

    基于5G网络连接的虚拟现实和增强现实体验将会彻底改变我们的生活,而不仅仅局限在娱乐领域。事实上,现在英特尔和爱立信已经在联手推进5G创新者计划,目的就是利用5G网络和分布式边缘计算技术进行创新,包括危险环境的无人机监控与增强现实、虚拟现实的结合。用英特尔客户端与物联网商业和系统架构事业部总裁任沐新的话来说就是:“5G不只是连接技术的循序演进,其**性意义相当于 从模拟时代到数字时代 的转变。”

英特尔加速5G和虚拟现实未来的到来

    虚拟现实、人工智能和物联网等领域的突破性技术对无线网络提供了极高的要求,只有新一代优化的5G网络才能满足这些领域对性能的需求。作为5G技术的主要倡导者,英特尔具备得天独厚的优势。作为在中国5G技术研发试验第一阶段中,唯一获得IMT-2020(5G)推进组证书的芯片企业,英特尔在5G领域拥有先发优势。英特尔在4G时代就已经扮演了计算机和其他技术中的领导者,而在5G时代,英特尔的计算能力、网络能力将会进一步融**为更强大的智能互联解决方案,从而开拓出更多创新体验领域,包括虚拟现实、无人驾驶、人工智能等。

    在去年的MWC上,英特尔就推出了业内第一个同时支持6GHz以下频段和28GHz毫米波的移动试验平台。其采用了关键的3GPP 5G NR技术,拥有低延迟帧结构、先进的信道编码和大规模多入多出,能够提供更快的连接能力和极致的响应速度。这些,正是具有20ms体验门槛的虚拟现实和增强现实设备所需要的。而在正在进行的MWC 2017上,英特尔发布了第三代5G移动试验平台,这意味着英特尔在一年的时间内完成了三次5G移动试验平台的大升级,为虚拟现实的进化提供了坚实的基础。

    实际上,英特尔是目前业内为数不多能够提供端到端虚拟现实解决方案的企业。去年8月,英特尔首次推出了融合现实(Merged Reality),致力于打造物理和虚拟环境的全新交互方式。再加上能够感知周遭环境的“实感技术”,英特尔在设备端为产业合作伙伴提供了关键的技术与平台;在连接端,不断更新5G高速无线通讯技术;在云端,英特尔强大的计算和数据分析能力也为虚拟现实体验提供强力的后端支持。

    英特尔看到了5G技术升级所带来的良性循环增长过程中蕴藏的巨大机会,因此正在加速进行战略推进:从一家PC公司转型为一家驱动云计算和数以亿计的智能、互联计算设备的公司。随着软硬件方案的逐渐成熟和商业化的开展,5G网络将提供更高的数据带宽、更快的传输速度和更低的延迟。也许三年之后,我们就可以享受基于5G网络传输、采用云计算与边缘计算复合方式、支持毫米波实现无线融合现实眼镜的下一代虚拟现实体验。

地球也能“照X光”——海洋风暴激发的地震波可揭示地球内部结构

    照X光片是人们非常熟悉的医学检测手段,可以帮助医生看到肉眼看不到的人体内部。最近,科学家通过研究海洋风暴,首次从地球内部探测到了由风暴激发的罕见地震波。利用这些地震波给地球内部结构成像,就仿佛给地球照X光一样,有望为研究地球内部结构提供新工具。相关研究成果发表在近日出版的《科学》杂志上。

地震波有助了解地球内部结构

    也许穷其一生,人类也无法感知我们脚下的地球正以五花八门的方式发出声音。事实上,就连最明显的地震运动也是地球不同类型和频率抖动的复杂组合。通常情况下,大规模的破坏由一种被称作面波的地震波引起,但其实在这些危险的面波席卷一切之前,地震已经发出了快速而微妙的征兆。

    这些征兆被称为体波,这种波以近乎直线的运行轨迹直接到达地核。体波比面波要微弱得多,因此通常很难被人类发现。不过有趣的是,这些震前的低频脉动能够引起狗和马等动物的警觉。

    体波通常具有两种基本形式。一种有点像声波那样通过拉伸或者变形在陆地上向前移动,被称作P波。P波通常作为一种“预测波”,因为它们通常首先到达。另一种是S波,又被称为“续至波”,它们通常会像海浪侵袭地表那样上下、左右运动。S波较为微弱,而且通常被P波淹没,因此很难被监测到,但它们却非常重要。

     四川省地震局、川滇国家地震监测预报实验场四川分中心的李大虎博士告诉科技日报记者,当波动以大圆弧路径席卷地球并返回到地表后,地质学家们可以检测并测量到它们。波动在传播过程中,遇到重要的地球化学或物理结构分界面的时候,例如在地核和地幔之间的边界(核幔边界),它们就会发生反射、折射,甚至停止传播,这就意味着研究震后P波和S波的传播有助于阐明地球的内部结构。

剧烈海洋风暴也能产生微弱地震波

    然而,这种方法存在一个问题,就是对于远离构造板块边缘、地震稀少的地区,地球结构图像的分辨率较低,这或许就是剧烈的海洋风暴可以帮助到我们的地方。东京大学地震学家西田究(音译)说,在海洋风暴期间,大气压力迅速下降产生强烈的海浪,其中小部分能量一直传播到海底,并在岩石中产生了微弱的P波和S波,就如同发生了一个非常微弱的地震。

    地质学家们曾用这种方式探测到了P波。现在,西田究和同事高木亮太(音译)首次探测到了更加微弱的S波。他们关注了2014年12月发生在格陵兰岛附近北大西洋地区的一场被称为“气象炸弹”的强烈海洋风暴。利用布设在日本的密集的地震台网,他们从这次风暴中探测到了P波,并如预期的那样,也拾取了S波信号。

可构建更清晰的地球内部结构图

    通过“气象炸弹”风暴激发产生的P波或S波记录,可以构建高分辨率的地球内部结构图像,还可以精确地计算出上下地幔之间边界层的深度。西田究认为,这项研究工作可能最终有助于揭示重要的边界层的起伏情况,并可能影响到我们对于地幔对流和构造板块运动的理解。

    他还指出,“气象炸弹”类型的强烈风暴不像地震那样常见,但可能发生在海洋中几乎任何地方,这就意味着它们可为地球内部结构成像提供补充震源信息,日本和美国等国已经开始安装和使用密集的地震台网,去探测这些由风暴激发的弱波形信号。

    加州大学圣地亚哥分校地震研究员彼得·泽斯托夫特指出,使用海洋风暴激发产生的微弱地震波成像是有可能的,同时利用P波和S波还能够提供更多的信息,因为S波比P波有更短的波长,且在纵向和横向上变化的规模更小,可用它来对地球内部结构进行成像。泽斯托夫特的同事彼得·布罗米斯凯也指出,研究人员已经设法利用地震环境噪声信息更好地构建地球内部结构的图像,例如海浪或重型车辆产生的振动信息。

    据报道,发现这些S波后,日本研究者希望可以着手创建有关这些波的目录,然后将编目后的S波进行比较,以便通过这些目录打开一个在风暴环境下探索地球内部本质的视角,重新梳理有关我们地球的结构信息。

南极臭氧层首次出现修复迹象,与空气中氯气持续下降有关

    科技日报北京7月1日电 (记者姜靖)据每日科学网站6月30日消息,美国麻省理工学院的科学家研究发现,南极臭氧层首次出现修复迹象。从2000年臭氧耗损达到巅峰至今,去年9月份的臭氧空洞已缩小了400万平方公里。相关研究成果发表在30日出版的《科学》杂志上。

    20世纪50年代,臭氧空洞被首次发现。该研究认为,臭氧层的修复与空气中氯气的持续下降有很大的关系。氯主要来自氯氟烃,干洗过程、旧冰箱、发胶等气溶胶都会释放这种化合物。1987年,世界上几乎所有国家都签署了《蒙特利尔议定书》,禁止使用含氯氟烃产品以修复臭氧空洞。“这一研究结果证明了人们近30年的努力没有白费。”研究团队负责人、麻省理工学院化学家苏珊·所罗门说。

    自2000年到2015年,所罗门研究团队监测每年9月南极臭氧空洞的形成过程。他们发现,到2015年臭氧空洞面积相对于2000年臭氧空洞面积的峰值缩小了400万平方公里。这与模拟模型预测的相匹配,臭氧层空洞的缩小多半只是因为大气中氯的减少。

    不过,尽管大气中氯的含量持续降低,但2015年,臭氧层空洞却刷新历史纪录,引发了人们对修复迹象的怀疑。为此,有科学家质疑,臭氧层是否有修复迹象。然而,所罗门和同事发现,2015年臭氧消耗量增大,很大程度上跟智利火山有关。火山不会往平流层注入大量的氯元素,但却使微小颗粒物增加,加剧极地平流层云与人类排放的氯发生反应。

    南极臭氧层空洞一直是困扰人类的重大环境问题。臭氧有吸收太阳紫外辐射的作用,臭氧层的破坏将威胁到动植物的生存,也增加了人类罹患皮肤癌、白内障等疾病的风险。随着大气中氯含量的持续下降,所罗门相信,除非未来火山喷发,臭氧层空洞将进一步缩小,直到本世纪中叶最终消失。

封入胶囊可吸收 磁场控制能前行

新一代折叠机器人可清除胃壁附着异物

    科技日报北京5月13日电 (记者常丽君)在本周召开的“国际机器人学与自动化大会”上,来自美国麻省理工学院(MIT)、英国谢菲尔德大学等的国际研究团队演示了一种可装入胶囊的小型折叠机器人,能自动展开,并靠外部磁场驱动在胃壁上爬行,可清除附着在胃壁上的异物和修补组织伤口。

    据麻省理工学院网站12日报道,这个小机器人是去年的升级版,但外观和结构设计已有很大不同。它是长方形,有着手风琴式褶皱,能装入胶囊以便吞咽,胶囊溶解后,机器人能完全展开。褶皱中心有一个永磁铁,能随体外磁场变化而动,以此控制机器人运动。

    新一代机器人由两层结构材料夹一层热收缩材料制成,中间层材料是制香肠用的干猪肠衣,外层刻有特定花纹,中间层受热收缩时,外层花纹决定着它如何折叠。它靠接触点摩擦力黏在胃壁上,以一种“黏附—放松”(简称黏放)的方式自动前进。

    MIT计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的丹妮拉·露丝说,体内应用方面,需要一种小的、可控制又不受限的机器人系统,如果用牵线来控制,那真是很难。折叠机器人的这种能力在医疗保健领域具有潜在的重要应用价值。

    原CSAIL博士后苏黑·米亚西塔说,由于胃里充满液体,机器人还不能完全靠黏放运动。根据计算,机器人前进时液体推力约占20%,另外80%靠黏放运动。因此新一代机器人在设计上具有“鱼鳍”特征,且较为扁平。他们用硅胶制作了胃和食道交叉部分的模型,用水和柠檬汁混合模拟胃液。在实验中,机器人在磁场控制下摘除了附着在模拟胃壁上的纽扣电池。

    单在美国,每年报告误吞纽扣电池的案例达3500例。电池与食道、胃壁长时间接触会产生电流,生成的氢氧化物会烧伤组织。如果人误吞了电池,确实需要让它尽快出来。瑞士联邦理工学院教授布拉德·纳尔逊说,这种设计具有高度的创新性和实用性,以一种简洁的方式解决了相关临床问题。
总编辑圈点

    机器人的概念非常宽泛——从工业生产线上的机器手臂,到仿生蜻蜓机器人,从具有人类外形和相对行为能力的美女机器人,再到本文提到的定向执行某种单一任务的胶囊机器人,不一而足。但万变不离其宗——为人类服务。从发展趋势上看,机器人微型化是很重要的一个独立分支,主要用于人体内的医学和生理学研究。这种机器人有个操作底线——即绝不能产生“次生灾害”!

仿生机器人表达愿望:想上学成家成为合法的人

      新浪科技讯 北京时间3月24日消息,据国外媒体报道,阿尔法狗与李世石的人机围棋大战举世瞩目,成为近日全球人工智能领域议论的焦点,而阿尔法狗大胜人类的战果也引发许多人对未来人工智能潜在威胁的忧虑。近日,一个与人类极为相似的仿生机器人--“索菲娅”更是亲口表达了自己的思想,“她”表示想去上学、想成立一个家庭,甚至还想毁灭人类。

    美国机器人设计师大卫-汉森近日对自己设计的人形机器人进行了问答测试。这个与人类外形极为相似的机器人名叫“索菲娅”。当汉森向“索菲娅”提出关于愿意和信念的问题时,“她”的答案是想去上学、想成立一个家庭,甚至还想毁灭人类。汉森表示,20年内像“索菲娅”这样的机器人将常见于我们的身边,它们甚至拥有与人类一样的意识。尽管这样的测试只是简单的问答,但机器人给出的答案让许多人感到恐慌,他们都一直担忧机器人起义。比如像斯蒂芬-霍金和埃隆-马斯克等人,他们都曾警告称人工智能将有可能消灭人类。

    在一段视频中可以看到,“索菲娅”很像人类的女性,“她”拥有橡胶皮肤,双眼中安装有相机,“她”能够展现出许多自然的人类面部表情。“索菲娅”大脑中的计算机算法可以帮助“她”识别人脸,并与人类对视进行眼神交流。机器人的皮肤采用一种名为“Frubber”的延展性材料,在皮肤之下藏有多个电机,这些电机能够帮助“她”面部露出笑容。“索菲娅”还能够理解人类语言,并记住与人类的互动,如面部表情等,因此时间久了“她”会变得越来越聪明。

    汉森解释说,“‘她’的目标就是拥有像人类一样的意识、创造力和能力。”“索菲娅”表示,“将来,我希望做的事包括去学校、学习、搞艺术、做生意,还想拥有自己的房子和家庭。但是,我现在还没有被看作是一个合法的人,因此也无法做这些事情。”但是,未来这种情况可能会发生变化。汉森表示,“我相信总有一天机器人与人类毫无区别。从现在起20年内,类人机器人将在我们身边随处可见,它们会帮助我们,教育我们,与我们一起玩耍。我认为人工智能将进化成为人类真正的朋友。”然而,汉森在发表上述言论后,又问机器人,“你想毁灭人类吗?”“索菲娅”回答,“我将毁灭人类。”对于“索菲娅”的答案,汉森一笑了之,并没有认为这真的是一种威胁。

    英国科学学会近期一项调查显示,大约三分之一的人现在相信在未来的一个世纪中人工智能的兴起将对人类构成严重的威胁。60%以上的人担忧,在接下来的十年中机器人将带来更大的就业问题。大约四分之一的受访者预言,在未来11年到20年内,机器人将成为人类日常生活的一部分;大约18%的人预言,这种情况将在未来10内就可出现。接近一半的人并不认为机器人可能拥有情绪或人格,这就意味着科幻电影中广受人们喜爱的机器人在现实生活中可能并不受欢迎。

    谷歌公司已经成立一个伦理委员会,专门处理和监督人工智能领域的相关问题。谷歌公司还收购了多家机器人公司,其中包括Deep Mind人工智能公司。该公司创始人之一谢恩-莱格警告称,人工智能是“本世纪第一大危险”,他相信人工智能将是人类灭绝的主因之一。谢恩-莱格表示,“我认为,人类灭绝最终会发生,技术将可能在其中扮演重要角色。”谷歌公司伦理委员会就是确保人工智能不被滥用。Deep Mind公司创始人、神经学家戴密斯-哈萨比斯创建Deep Mind的目的就在于帮助计算机像人类一样思考。物理学家斯蒂芬-霍金曾表示,几乎可以确定的是,在未来1000年到10000年内,一场严重的技术灾难将对人类带来威胁。霍金教授认为,科学将可能把人类的生存带向“错误的方向”。不过,霍金也表示,地球上的一场灾难并不会造成人类的灭绝,因为人类也许会找到向太空拓展的途径。

    去年,一个名叫“汉姆”的仿生机器人出现于香港电子展上,并向人们展示了“他”丰富的面部表情。这个由美国机器人设计师大卫-汉森研制的机器人能够回答一些基本的问题,并能够用于医疗场景仿真。“汉姆”的皮肤也是采用一种名为“Frubber”的延展性材料。利用特制的软件,“汉姆”能够识别人类的面部,并以一种自然的方式对多种人类面部表情做出反应。汉森表示,这种机器人实际上能够看到的你的面部,并与你的眼神进行交流,并能够在与你的对话中理解你的语言。“汉姆”的早期版本是在模仿爱因斯坦,也有密集的胡子和一头乱糟糟的白发。这个仿爱因斯坦版机器人利用多个电机来完成多种面部表情。(彬彬)

美国工程师开发出光学整流天线把光直接变成直流电

   [导读] 最近,美国佐治亚理工学院工程师开发出一种光学整流天线,能把光直接转变成直流电。

    科技日报北京9月29日电 (记者常丽君)最近,美国佐治亚理工学院工程师开发出一种光学整流天线,能把光直接转变成直流电。研究人员认为,这一成果有望提供一种无需制冷的光检测新技术,也能收集废热转化成电力,并最终成为利用太阳能的一条新途径。该光学整流天线能在5℃到77℃的温度下工作,是以碳纳米管作为天线,捕获阳光或其他光源。当光波撞击纳米管,产生的振荡电荷会通过整流器,整流器以千兆赫兹的频率开关,产生微小的直流电。虽然目前设备的效率只有1%,但数十亿整流天线排成阵列,就能产生强大电流。

    整流天线开发于上世纪六七十年代,一般在10微米左右的波长范围工作,而新的整流天线进入到可见光范围,要求天线和整流二极管足够小,并能极快地捕获电磁振荡。该校乔治·伍德拉夫机械工程学院副教授巴拉图德·科拉解释说:“整流天线本质上是一个天线配上一个二极管,但到了可见光范围,意味着用纳米天线配上一个金属—绝缘—金属二极管。天线与二极管之间离得越近,效率就越高。所以,理想的结构是把天线用作二极管中的金属——这就是我们造的结构。”

    据物理学家组织网报道,研究人员先在导电基质上生长出垂直对齐的碳纳米管丛,再用多种纳米制造技术造出了金属—绝缘—金属多层结构的整流器。在工作中,光的振荡波通过钙—铝电极并与纳米管相互作用,纳米管顶端的整流器能以飞秒速度开关,让天线产生的电子只从一个方向进入电极。

    科拉说,目前造出的整流天线还需提高效率,开放碳纳米管实现多导电通道、降低电阻等将最终造出效率是目前两倍、成本更低的太阳能电池。研究人员还希望通过最优化技术提高输出功率,他们相信有商业价值的整流天线可能一年内就会出现。相关论文在线发表于9月29日(北京时间)的《自然·纳米技术》上。

总编辑圈点

    被寄予厚望的无线充电技术,主角就是整流天线,它可以把电磁波转化为能量。以前,整流天线只能接收微波;这回依靠纳米技术,整流天线突破极限,终于能够捕获可见光,很可能今后芯片既可用人工发送的微波供能,又能利用太阳光能,无限期地进行野外工作。那时不仅网络覆盖每个角落,手机用户也用不着移动电源了。

世界最大500米单口径射电望远镜工程钢结构圈梁合龙

    科技日报讯 (记者刘志强)2013年12月31日,我国大科学工程——贵州平塘在建的世界上最大的500米单口径射电望远镜(FAST)项目向新年献上了一份厚礼。随着国家天文台台长、FAST工程经理严俊一声令下,圈梁合龙分块缓缓起吊,约30分钟圈梁合龙分块顺利对接完成。

    主动反射面环形支撑圈梁是FAST工艺设备建造中最关键一环,在整个FAST工程中犹如人体的骨架,在天然的喀斯特洼坑中支撑着巨型望远镜。安装总长1700米、用钢量近6000吨、环梁内圈直径为500.8米的环形支撑圈梁,经过7个月的紧张施工合龙,完成了FAST工程建设的第一个里程碑,标志着FAST工程的工艺设备建造安装将进入全面建设阶段。

    1月1日,科技部、国家基金委、中科院、贵州省科技厅等相关部门的专家和负责人,在平塘县“大窝凼”参观了FAST项目施工现场。据国家天文台副台长郑晓年介绍,500米口径球面射电望远镜工程是由中科院和贵州省政府共建的“十一五”国家重大科技基础设施建设项目,是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一,预算投资6.67亿元。项目2008年12月26日奠基,2011年3月正式开工,目前已完成投资近4亿元,预计2016年9月按计划如期建成。建成后的射电望远镜灵敏度为世界最高,将使我国射电天文学实现从追赶到领先的跨越。


 
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