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用3D打印制造的狗鼻子模型进行嗅闻的空气动力学分析。
科技日报北京12月2日电 （记者张梦然）一项1日发表在《科学报告》的生物技术研究论文称，科学家利用3D打印的狗鼻子模型，分析了嗅闻背后的空气动力学，并利用新发现为爆炸物探测器制作了一个能像狗一样嗅闻的气体入口。该研究表明，改进嗅闻方式可大幅提高气体探测器对TNT炸药等化学物质的探测能力。
气体探测器的原理是对气体浓度进行检测，适用于存在可燃或有毒气体的危险场所，能长期连续检测空气中被测气体爆炸下限以内的含量。但在探测器运作方式不改变的情况下，其探测能力始终受到一定制约。
在位于美国马里兰州的美国国家标准技术研究所，研究人员马修·斯戴梅茨及其同事此次利用3D打印技术制造了一个模型。该模型无论是原型还是解剖结构，都与狗鼻子极其相似。研究人员利用这一模型研究了犬类嗅闻过程中的外部空气动力学。
在气体流动可视化实验中，研究人员发现，在嗅闻的呼气阶段，离开鼻子的气流会将鼻前饱含蒸气的气体引入鼻孔中。同时他们还发现，比起连续吸气，鼻子在嗅闻时的气体探测能力可大幅增强，甚至高达18倍。
根据他们的新发现，研究团队为一种已经商业应用的蒸气探测系统，设计了一个能模拟狗鼻子空气动力学原理的特制气体入口。他们发现，与连续吸入空气这种传统气体探测器常规运作方式相比，采用嗅闻方式可以将探测TNT炸药气体的能力提供16倍。
中国首颗量子卫星为什么轰动：甩开欧美 一马当先
16日凌晨，中国在酒泉卫星发射中心将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”送入太空轨道，它预示着人类将首次完成卫星与地面之间的量子通信，我国空间科学研究迈出可喜可贺的一步。量子通信是信息技术的革命性领域，它对全球普通公众来说还相当陌生。量子是物理世界最小的、不可分割的基本个体，在量子的奇妙特性中，公众最容易理解、对通信也至关重要的一个就是“量子纠缠”。
两个相互纠缠的量子常被比喻成传说中有“心电感应”的双胞胎，当哥哥的状态发生变化时，弟弟的状态也会跟着变化。如果两个光量子呈纠缠态，哪怕相隔千公里量级或者更远的距离，还是会在遥远的点之间出现诡异互动。利用量子调控技术进行通信，意味着用革命性的方式对信息进行编码、存储、传输和操纵，从而根本上杜绝窃密，确保信息安全。量子通信大规模推广应用后，将出现“量子互联网”，如今互联网上几无隐私情况将被终结。
“中国队”首发量子卫星，此外“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程也将在年内交付使用。中国人在量子通信领域成功“弯道超车”，一举走到了美国和欧洲的前头。人类进入信息时代后，信息技术在各种技术中的关键地位凸显出来，世界商业巨头中，各类信息技术公司占据越来越大的比例。不仅如此，信息领域的高技术公司自我转型、嬗变、淘汰的速度很快，远非传统商业公司可比。信息技术先进还是落后些，对一个国家的整体竞争力关系重大。
科学发展既是体系性的，也有一定重点突破的空间。中国的信息技术仍整体落后于美国，这是事实。但量子通信却冒了尖，走到美国的前头，也是事实。这两个事实描述了中国信息技术追赶美国的实际态势。
在整个科学技术领域，中国也是活跃、顽强的追赶者。比如在航天领域，美国遥遥领先，它阿波罗登月时使用的土星五号火箭近地轨道运载能力118吨，中国目前比较先进的长征五号运载火箭则是25吨。另外，在深空探测方面，美国近半个世纪前实现了登月，它的探测器到达了太阳系全部行星，1977年发射的旅行者1号探测器已经飞出太阳系，而这一切中国还都没开始实操。
然而中国航天与美国的差距并非像上述事实展示的那样令人沮丧，在实用空间技术方面，中国的许多追赶行动取得了实效。另外，中国的超级计算机不断取得突破，我们的材料技术如碳纳米材料技术都在进展。中国的科技追赶已经建立了方向感，形成了一些可靠的路线图，不断有“点”的突破带动“面”的提升，我们的追赶越来越有序、扎实。
从国际商业竞争的态势看，科技力量的分布格局并非总体上的“赢者通吃”，市场等其他因素亦有撬动能力。只要组织得好，后发国家是有可能通过突破一两个领域而连带跨越更多领域，扭转竞争态势的。当然，科技的国家界限会逐渐变得不那么绝对，所有科技成果最终都汇入人类的共同文明。中国必须加快成为人类科技发展的主力贡献者，我国目前的科技研发总费用、年申请专利量、论文发表和被引用率等这些基础数据都在快速上升，它们就像是中国向前走的“咚咚”脚步声。
一颗量子卫星改变不了中国的全局，但它是中国逐渐接近一条质的界限时很重要的量的积累。继续这样做下去，中国大有希望。
中国顶级超算有多快：开机一分钟 地球人算32年
新一期全球超级计算机500强榜单20日公布，使用中国自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二号”登上榜首，中国超算上榜总数量也有史以来首次超过美国名列第一。“神威太湖之光”由国家并行计算机工程技术研究中心研制，安装在国家超级计算无锡中心。此前，由中国国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机已在TOP500榜单上连续六度称雄。
榜单前十名除了“神威太湖之光”与“天河二号”外，其他分别是美国的“泰坦”与“红杉”、日本的“京”、美国的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德国的“花尾榛鸡”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。TOP500榜单是对全球已安装的超级计算机“排座次”的权威排行榜。从1993年起，由TOP500国际组织以实测计算速度为基准每半年发布一次。
此次榜单还有一个重大变动是，美国入围的超级计算机总数量首次跌下第一位置。上述声明说，由于过去一些年中国工业和研究部门注册提交的系统数量剧增，中国现在入榜的超级计算机数量达到167台，超过美国的165台。此外，由于中国占据TOP榜单头两名，中国在计算性能类别上也居于领先位置。
中国超算问与答
问：登上榜首的“神威太湖之光”计算速度有多快？
答：“神威太湖之光”的峰值性能、持续性能、性能功耗比等三项关键指标均为世界第一。其中，峰值性能达到12.54亿亿次每秒，这是全球首个突破十亿亿次的超级计算机；持续性能达到9.3亿亿次每秒，是“六连冠”的“天河二号”的近3倍。
简单来说，其一分钟的计算能力，相当于全球所有人同时用计算器不间断计算32年；如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，“神威太湖之光”相当于200多万台普通电脑。
问：“神威太湖之光”有何突破之处？
答：“神威太湖之光”是首次完全用“中国芯”制造的中国最强大的超级计算机，此前“天河二号”使用的是英特尔至强（Xeon）处理器和Xeon Phi协处理器。
随着中国“天河二号”在超算排行榜上连续夺冠，去年年初，美国政府禁止其企业向中国出口与超级计算机相关的技术。但专家指出，有关限制措施不但对美国公司不利，反而使中国加速发展自己的芯片技术。
问：中国超级计算机发展处于什么水平？
答：数据显示，我国在超算领域已走在世界前列。从上榜总数看，中国从上一期的109台猛增至现在的167台，成为全球名列第一的高性能计算机用户；而美国从上一期的199台下降至165台，有史以来首次无缘总数第一。从公司角度看，美国惠普生产的超级计算机依然最多，为127台；其次是中国联想，从上一期的25台大幅上升至84台；位列第三至第五的分别是美国克雷、中科曙光以及中国浪潮公司。
但在芯片研发领域，美国仍有较大优势。上榜超算中，有455台使用英特尔芯片，使用IBM和超威半导体公司（AMD）芯片的分别为23台和13台。
图片：新华社记者李响
这22种癌症属于遗传疾病！亲属患病要注意了
[导读] 哈佛大学科学家与丹麦和芬兰研究员合作进行的研究发现，至少有22种癌症属于遗传疾病，会在家族之间世代相传。根据这项大型研究的结果，大约三分之一的癌症是遗传的。家族遗传风险最高的包括前列腺癌、乳腺癌、肺癌和肠癌。哈佛大学科学家与丹麦和芬兰研究员合作进行的研究发现，至少有22种癌症属于遗传疾病，会在家族之间世代相传。
根据这项大型研究的结果，大约三分之一的癌症是遗传的。家族遗传风险最高的包括前列腺癌、乳癌、肺癌和肠癌。科学家发现，如有同胞手足得这些癌症，其他兄弟姊妹得同样癌症的风险会提高33%。这是有史以来规模最大的历时最长的研究遗传与癌症之间关系的研究。研究发现不同的癌症， 遗传风险也不同。其中黑色素瘤和睾丸癌与遗传的关系最为密切。
总体的研究结果并不令人惊讶，而是进一步证实了早先的研究结果，即约1/3的癌症病例是由于基因缺陷引起的，其余的大多数归咎于所谓的生活方式因素，如吸烟、饮食和运动。
不同类型的癌症，遗传风险不同
由哈佛公共卫生学院Lorelei Mucci领导的研究小组在美国医学协会杂志上报道，目前发现约38%的肾脏癌、31%的乳腺癌、27%的子宫癌、58%的黑色素瘤、57%的前列腺癌和39%的卵巢癌与遗传有关。
研究人员表示，超过8%的儿童癌症患者家族中存在意料之外的的基因突变。这些突变不仅使孩子们在未来存在癌症的风险，也可能意味着他们的父母、兄弟姐妹也有一个非常高的患癌风险。Jude儿童研究医院的孟菲斯认为，研究结果不仅用新的方法来检测孩子和他们的家属存在的癌症风险，也可能会找到更好的方法来治疗他们。
这项研究从1943到2010年，对瑞典、挪威、丹麦和芬兰的20多万对双胞胎进行追踪调查，对每个人平均追踪32年。这种大规模双胞胎研究，使科学家得以评估遗传因素对癌症的重要性，并借着衡量同卵和异卵双胞胎的基因异同，评估家族罹癌风险。同卵双胞胎的基因是完全相同的，而异卵双胞胎的基因只是相似，所以这两者中患癌风险的差异明确指向为遗传因素。
Mucci的研究小组还发现，有38%的同卵双胞胎和26%的异卵双胞胎被诊断为癌症。当双胞胎中的其中一人确诊患癌后，另一人患癌的风险会显著增加，异卵双胞胎的风险为37%，而同卵双胞胎的风险则高达46%。南丹麦大学的Jacob Hjelmborg说：“由于本次研究规模庞大，跟踪时间长，我们可以看到关键基因对多种类型癌症的影响。”
睾丸癌的遗传风险很高。如果一个人的异卵双胞胎兄弟患有睾丸癌，那么他患睾丸癌的风险会增加12倍。而对同卵双胞胎来说，一人患睾丸癌，另一人患睾丸癌的风险则会增加28倍。
调查小组还发现：大约1%的人得到了黑色素瘤，这是皮肤癌的最致命的形式。如果异卵双胞胎中一人患有黑色素瘤，另一人患黑色素瘤的风险为6%，而对同卵双胞胎来说，另一人患黑色素瘤的风险为20%。
患前列腺癌和乳腺癌的风险可能是由于他们小时候共处在一个子宫内，两者都强烈地受到激素的影响，包括那些影响胎儿生长的激素。肺癌受环境影响较大，可能是由于双胞胎的吸烟习惯大多相同。
需要注意的是，在参加了该项研究的北欧国家中，癌症是引起死亡的第一大原因。在美国及其他发达国家中，癌症是引起死亡的第二大原因，仅次于心脏病。
本世纪末将有100万人移民火星
导语
马斯克称，地球上的人类将最终面临灭绝，并称这是不可避免的，因而人类必须寻找地球以外的生存地点。他预计在2020年，人类能够在火星上建立小型的移民点。但火星上仅有小型移民区还不够，他打算在本世纪末将100万人送到火星。
据英国《每日电讯》报道，太空探索技术公司（SpaceX）的创始人艾伦·马斯克在接受媒体数字媒体杂志Aeon采访时表示，伴随人类探索太空步伐的推进，预计到2100年，将有100万人移民火星。
马斯克表示，地球上的人类将最终面临灭绝，并称这是“不可避免的”，因而人类必须寻找地球以外的生存地点。他预计在2020年，人类能够在火星上建立小型的移民点。但马斯克认为，火星上仅有小型移民区还不够，他打算在本世纪末将100万人送到火星。
马斯克称，“如果往返飞船一次能够运输100人，运送100万人的话，需要10000次飞行任务，而且需要大量的物资来维持这些人的生存，对于飞船而言，的确难度不小。”但马斯克认为这一壮举是可行的。
马斯克补充说，也可能是每次运输10人的飞船，这样我们必须执行10万次飞行任务，我们正在讨论能够执行10万次飞行任务的巨型飞船。 马斯克表示，之所以提出快速建立火星移民计划，是因为目前在其他行星上尚未发现任何明显的生命迹象，而且人类在地球上日子已经屈指可数。必须拿出一个移民解决方案，帮助人类离开这个恐怖的世界。
科学家首次使用3D打印制作人工气管
本文转自“科学美国人”中文版《环球科学》(http://www.huanqiukexue.com)
2011年，卡伊巴(Kaiba)还只有6个星期大时，他突然停止了呼吸，脸色发青。他的父母赶紧把他送到了医院，医生很遗憾地发现他的左支气管有先天性缺陷。此后，病情反复发作，直到2012年的一月，外科医生们在他的肺部植入了一个3D打印的气管，才使他的呼吸道保持畅通。几年之后，这个人造气管会在体内自行溶解，到那时候卡伊巴自身的支气管就可以发育到能够维持正常呼吸的水平。这是人类首次使用3D打印的部件来帮助组织重组，它被刊登在了《新英格兰医学杂志》(New England Journal of Medicine)5月刊上。
气管中20个相互连接，然后分叉伸进肺里的环形软骨结构保持了新生儿呼吸道的畅通，就好像保持吸尘器软管张开的金属环一样。但是有很少一部分人的软骨太软而造成气管塌陷。另一种植入的斯滕特氏印模(stents)虽能够从内部撑开气管，但它引起的刺激还是会经常造成呼吸不畅。卡伊巴的主治医生联系到了密歇根大学的格伦·格林(Glenn Green)医生，他和同事们正在开发一种能够包在坍塌的气管外的定制气管，这样不会造成任何刺激，而且又能保持气管畅通。
格林医生和他的同事们认为3D打印机可以用于制作人工气管，因为3D打印机很容易生产可以组成器官管状结构的环。研究人员们使用了生物相容性塑料材料打印这种气管，并且在小猪身上做了测试。
研究团队先给卡伊巴的呼吸道做了CT扫描，用得到的数据打印出了一个模具。然后，他们利用这个模具制造了一个合适的、柔韧的套筒来固定呼吸道。最后一步就是将他的支气管组织缝在这个套筒内，该手术需要获得美国食品及药品管理局(U.S. Food and Drug Administration)的应急使用许可。“装上这个套筒之后，我们第一次看到他的肺动了起来，”格林说。3D打印的医疗设备以及人体部件的应用才刚刚起步，但是格林相信这项技术有着“巨大的潜力”。
我国发现迄今最原始的具毛发哺乳动物完整化石
化石发现地点示意图和此地曾陆续发现的原始哺乳动物复原图。
“哺乳形巨齿兽”化石（8月6日摄）。新华社记者 陈梦阳摄
由沈阳师范大学、德国波恩大学和美国芝加哥大学的专家组成的课题组，在内蒙古宁城道虎沟距今约1.65亿年的侏罗纪地层中，首次发现“哺乳形巨齿兽”化石，这是我国迄今发现的最原始的具毛发哺乳动物的完整化石，国际权威科技期刊——英国《自然》在8日出版的最新一期杂志中刊登了这一新发现。
据了解，原始形哺乳动物很少有保存下来的头颅和肢体骨骼，更少有毛发保存成为化石。“巨齿兽”化石是最原始的小贼兽支系仅有的具有完整头颅和骨骼的化石，代表了哺乳动物最原始形态特征，为追溯哺乳动物起源和演化提供了化石证据。
美科学家利用动物活组织培育出人耳
据英国《独立报》7月31日报道，美国科学家们利用从牛和羊身上提取出的活组织培育出了人造耳，这一器官有望用来替代病人受损或已经失去的部分耳朵。相关研究发表在最新一期的英国杂志《交界》上。
麻省总医院的科学家用从牛身上提取出来的胶原结缔组织来形成人的耳廓并用钛线将其固定在合适的地方，随后，他们将从羊身上提取出来的耳朵软骨细胞“播种”在这些多孔的胶原结缔组织周围，软骨细胞在这些多孔的胶原纤维内发育成了耳朵。这是科学家们在3D生物工程器官领域取得的最新进展，这一领域的主要目的是在实验室中培育出替代性的人类器官。
科学家们表示，目前制造出的这种人造耳只是一种“概念”模型，在将其移植到人体前，还需要进一步的研究。不过，他们认为，罹患先天性小耳畸形的儿童可能很快可以进行人造耳的移植手术，这些替代耳有望与他们的大脑永久地结合在一起。
研究人员表示，这种人造耳的一个关键特性是内嵌有钛线的软骨支架，钛线有两方面的作用，一是保持软骨支架的形状，二是维持其柔韧性。他们表示：“我们正在对这一技术进行临床试验，我们已经按比例扩大了这一支架并对其形状进行了重新设计，以使得其大小和外形都同人耳毫无二致。”
他们将这些人造耳在缺乏免疫系统的实验鼠身上进行了实验，证明其可以同血管相连且不会发生排斥反应，不过，他们表示，在进行人体移植时，这种耳朵如果不是用病人自己的干细胞制成，仍然要同时服用抗排斥药物。
今年年初，美国康奈尔大学的科学家们也使用3D打印技术制造出的凝胶，制造出了能精确模拟真实耳朵形状的人造耳。康纳尔大学生物再生医学领域的负责人杰森·斯佩克特表示：“这类用生物工程学方法制造出的耳朵替代物也有望帮助那些失去了部分或所有外耳的病人。”
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