• 科学家首次实现相对论“涡旋刀”
    中科院上海光学精密机械研究所(以下简称上海光机所)强场激光物理国家重点实验室徐至展院士团队在超强超短激光驱动新型光镊操控粒子束研究中获重要进展。研究在三维PIC模拟中,利用相对论圆偏振拉盖尔—高斯激光,首次实现了新型光镊——相对论“涡旋刀”,产生了空间周期性分布的电子团簇。这一研究成果近日在线发表于《物理评论快报》。 研究人员利用相对论圆偏振拉盖尔—高斯LG(自旋角动量为-1)激光,直接将传统的弱光领域内的“光镊”拓展到了相对论激光领域,产生了新型光镊——相对论“涡旋刀”,试图在相对论新参数领域重新定义传统“光镊”。 研究发现这种相对论涡旋刀(电场)可以在每个激光周期实现汇聚和发散,从而可以驱动周期性电子团簇产生。研究提出的单粒子模型更好地解释了模拟实验中电子团簇形成的原因,并发现这种涡旋刀操控电子的行为依赖于LG激光中的轨道角动量参数和自旋角动量参数。 该论文第一作者上海光机所副研究员王文鹏告诉《中国科学报》,该相对论“涡旋刀”驱动操控的粒子束具有高电荷量、高准直性的特点,且操控简单,更易获得高品质束流,对粒子加速、超快电子衍射、超快电子成像、加速器中粒子注入、惯性约束聚变快点火、THz和X光辐射源产生等应用具有重要意义。
    2019-02-18 18:55
  • 大数据背负的道德重担:心脏将停,谁来决定数据去留?| BMC Journal
    近年来,个人资料的收集和使用受到越来越严格的审查,引起了公众的广泛关注,《欧盟一般数据保护条例(GDPR)》的颁布就是一个典型的例子。当涉及到医疗数据时,我们应该如何在保护患者数据与利用大数据和数据集造福医学研究之间取得平衡?在接下来的文章中,Marieke Bak——Crirical Care最新发表的文章作者之一,将向我们解析这一难题,并介绍在紧急医疗情况下收集数据并征得患者同意过程中面临的特殊困难。 心脏骤停(SCA)一个重大健康问题,在欧洲,20%的自然死亡是由心脏骤停引起的。心脏骤停患者如果不立即接受治疗,几分钟内就会死亡,全球平均存活率仅7%。为了提高心脏骤停患者的存活率,我们需要深入了解导致心脏骤停和决定存活率的复杂因素,而这项研究需要基于大量的相关数据来实现。
    2019-01-14 20:54
  • 全球变暖致太平洋东部厄尔尼诺现象加剧
    近日,一个国际联合研究组表示,全球变暖将会让太平洋东部厄尔尼诺现象的变化更加剧烈。这或将导致未来的极端天气事件变得更加频繁。相关论文刊登于《自然》。 厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)是地球上影响力最大的气候变化;东太平洋厄尔尼诺与太平洋东部地区的洪水和太平洋西部地区的干旱有关。太平洋东部海面温度是判断该地区厄尔尼诺的一个关键指标,但是各种关于海面温度对于全球变暖的响应的模型无法达成统一,这也意味着全球变暖对于ENSO的影响依然不甚明确。此外,过去大部分研究评估的是特定地理区域的变化,因此所得结论不够全面。 中国青岛海洋科学与技术试点国家实验室领军科学家蔡文炬、实验室主任委员会主任吴立新团队及澳大利亚合作者等,研究了国际耦合模式比较计划第五阶段中的17个气候模型,以评估在未来全球变暖场景下,太平洋东部厄尔尼诺现象的变化。 通过追踪每一个模型的异常中心(温度变化最极端的位置),研究人员发现几乎所有模型(88%)都预测各自异常中心的海面温度的波动幅度将变大。这对应的是在目前阶段(1900年~1999年)和未来预测期(2000年~2099年)之间,太平洋东部厄尔尼诺海面温度的变化幅度整体平均上升15%。
    2018-12-19 19:58
  • 谁来翻越数据共享这座“大山”?
    “一提数据共享,理念上大家都赞成。但往往是,共享别人的数据很乐意,要把自己的数据共享出去,有点难。” 中国科学院院士郭华东的这句大实话,说出了许多科研人员的心声。 12月5日,第三届“数字丝路”国际会议在云南腾冲开幕。会上,以“数字连接,共享繁荣”为主旨的数字丝路地球大数据平台正式发布。这一由中国科学家倡议发起的大型国际研究计划决定先走一步,把数据共享这座“大山”率先翻过去。 “合作首先要交心” 今年是“一带一路”倡议提出5周年。5年来,“一带一路”合作造福沿线各国人民,为世界经济发展注入了新动能。 然而,郭华东坦言,一带一路建设也面临着巨大的挑战。“这一区域面临着水资源短缺、自然灾害频发、资源环境承载力脆弱等重大问题,严重制约其资源环境与经济社会发展的可持续性,这对该区实施联合国可持续发展目标带来很大困难。” 为响应“一带一路”倡议,应对这些挑战,2016年5月,中国科学家倡议并牵头发起了“数字丝路国际科学计划”。该计划将通过开展3期10年的研究,利用地球大数据进行生态环境等要素监测,促进数据共享,为“一带一路”可持续发展提供科学决策支持。
    2018-12-11 19:42
  • 研究阐明流体力学在鱼群自组织行为中的关键作用-鱼群:水中运动的“晶体点阵”
     长期以来,鱼类的集群行为一直受到生物学家、物理学家和数学家的关注。这种奇特的自然现象存在着两个未解之谜。第一,是什么原因使得成百上千的鱼聚集在一起?第二,鱼如何在快速运动中始终保持稳定的队形?目前,人们推测鱼类的聚集原因大致有觅食、繁殖、防卫和高效推进等几种可能。同时,人们一般认为鱼群的形成和维持可能需要复杂的生理感知和主动控制机制。  关于第二个问题,著名的应用数学家詹姆斯•莱特希尔(James Lighthill)曾提出过一个完全不同的答案。他猜想鱼群的形成与维持可能并非依靠精确的主动控制而是被动地借助了远程的流体力学相互作用力。他还将这种作用力与晶体结构中微粒间的相互作用力相类比。这个猜想自从70年代提出后并没有引起太多的关注。  最近,“莱特希尔猜想”又重新进入了科学家的视野。近期的一些数值模拟和实验研究均表明,前后两个直线排列的自主推进体仅依靠流体力学相互作用就可以自发形成稳定的间距。但是,在这些研究中,物体的自主推进均由垂直于前进方向的振荡驱动,而与鱼类的摆动式推进相差甚远。同时,这些研究只考虑了前后两个自主推进体的直线排列情况。
    2018-12-01 19:30
  • “脑科学+AI”如何携手并进?
    AI要想进一步发展,需要从脑科学得到启发。图片来源:亿欧网 业界普遍认为,AI未来的演进方向就是计算智能、感知智能和认知智能,在此期间,真正需要突破的就是让计算机理解、思考和进行自我学习,脑科学则为发展类脑计算系统和器件、摆脱传统计算机架构的束缚提供了重要的依据。 ■本报记者 李惠钰 赵广立 人工智能(AI)虽然发展得如火如荼,但总有一个界限无法逾越,那就是拥有人类大脑的思维能力。例如拥有卷积神经网络技术的AlphaGo,下棋之外的能力或许连婴儿都不如。 全球科学家日渐达成共识——要想突破AI的技术壁垒,就要在脑科学领域有所建树。脑科学与类脑研究也被列为我国《新一代人工智能发展规划》中的重要研究方向之一。 “AI未来要想进一步发展,就需要从脑科学得到启发。”作为中国“脑计划”的领军人物,中国科学院院士、美国国家科学院院士、中科院神经科学研究所所长蒲慕明就在全力推动AI与脑科学的融合发展。
    2018-11-29 21:19
  • 空间站微生物威胁宇航员健康
    近日发表在开放获取期刊《BMC微生物学》上的一项研究显示,科学家在国际空间站内发现了一些肠杆菌菌株,这些细菌与在一些医院中发现的传染性病菌相似。太空中的这些菌株对人类而言并非致病菌,但研究者认为应该研究其对未来的航天任务承担者可能造成的健康影响。 美国加州理工学院喷气推进实验室科学家研究了2015年3月从国际空间站的马桶和运动台上收集分离的5个肠杆菌菌株,以便更好地鉴定空间站内各种表面上的细菌群落。研究人员将国际空间站内的菌株与地球上收集到的所有1291种肠杆菌的公开基因组信息进行了对比。 喷气推进实验室生物技术和行星保护小组高级研究员Kasthuri Venkateswaran说:“为了鉴别出国际空间站上的细菌是哪些品种,我们使用了多种办法详细鉴定它们的基因组。我们发现5种国际空间内的肠杆菌菌株与新近在地球上发现的3种菌株在基因组成上最相似。这3种菌株均属同一品种的细菌Enterobacter bugandensis,这种细菌会导致新生儿和缺乏抵抗力的病人患病。” 研究人员表示,将这些菌株进行比较,可以更好地了解国际空间站菌株的耐药特性——它们是否与已知的多药耐药性细菌拥有相似的基因特征,并找出与它们的致病潜力相关的基因。
    2018-11-27 20:47
  • 研究人员取得煤间接液化技术新突破
    中国北京低碳清洁能源研究院与荷兰埃因霍芬理工大学等机构的研究人员合作开发出一种新型催化剂,可大幅降低煤间接液化成本,为捕集与利用煤液化过程中产生的二氧化碳打开了新的大门。 发表在美国《科学进展》杂志上的研究显示,这种活性物质纯度为100%、工业合成条件下可稳定催化400小时以上的新型铁基催化剂,使煤炭液化在“费托合成”步骤中几乎不产生二氧化碳,二氧化碳全部在水煤气变换反应中产生,便于一次性集中捕集利用,大大减少温室气体排放。 煤间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应,使煤炭全部气化,转化为合成气,再以水煤气变换反应调整合成气的成分,随后在催化剂的作用下发生“费托合成”,使合成气液化为烃类,进一步加工后可获得汽油、醇类燃料及化学品等。 “费托合成”是煤间接液化的核心技术之一,一般采用铁基催化剂。传统铁基催化剂在这一阶段会将约30%的一氧化碳转化为二氧化碳,不仅难以捕获利用,还会消耗大量能源。 论文第一作者、北京低碳清洁能源研究院高级工程师王鹏对新华社记者说,如果使用他们的新型铁基催化剂,一个年产油400万吨的煤液化厂每年可在压缩加热能源消耗和二氧化碳分离等方面节约成本约8亿元人民币。新技术还将促成煤间接液化技术与二氧化碳捕集、利用与储存技术结合,高效清洁利用煤炭资源。
    2018-11-27 18:59
  • 可伪装柔性机器人研究获进展
    柔性机器人是一个新兴领域,从机械学、物理学到生物学,都已获得越来越广泛的关注。然而具有刚性对应物的传统材料很难实现灵活地转变为多种形态。镓基液态合金具有优异的导热性和导电性、低粘度、良好的流动性和生物相容性,在先前的研究中,其展现出了在外加电场和牺牲金属的刺激下产生变形和运动的能力,在柔性机器人领域被寄予厚望。   镓基合金一直以银白色的金属光泽示人。近日,中国科学院理化技术研究所研究报道了液态金属表面在牺牲金属或电场的刺激下可产生变色现象,使得液态金属具备了类似章鱼等头足纲动物的柔软、可变形变色的特点。研究表明,镓基液态金属的变色是由于其表面产生了百纳米厚的三氧化二镓介孔薄膜,其色彩来源有干涉和散射两种形式(图1)。当放置在石墨基底上并与电解质溶液中的铝箔混合时,由于三氧化二镓薄膜的瑞利散射和薄膜-金属界面出现的微纳米空腔,液态金属表面上出现银白色到金色最后到黑暗的颜色变化。而在电场的调节下,薄膜的上下表面光滑,入射光发生薄膜干涉,使得液态金属表面可以出现类彩虹色的分布。此结果为开发具有智能伪装功能的柔性机器人的设计提供了重要思路(图2)。  
    2018-11-25 20:36
  • “超级地球”质量超地球3倍
    综合报道,11月14日,英国期刊《自然》杂志上发布了一项研究,科学家宣称在附近一颗恒星的轨道上,发现了一颗“超级地球”。这颗“超级地球”有多大?它的质量超过地球的3倍。那它有多冷?它的气温约是零下238度。超级地球一般是质量大于地球的行星,但不像太阳系中海王星和天王星那样大。     资料图:2015年7月14日,美国太空总署NASA冥王星探测器“新视野号”传回一批迄今最清晰的冥王星照片。至此,太阳系兄弟九个终于都有清晰的证件照。  
    2018-11-23 10:27
  • 科学家发现新型“超级细菌”
    据俄罗斯卫星网报道,生物学家在巴西发现数十种新的沙门氏菌菌株,这些菌株对大多数常用的抗生素具有耐药性。科学家们将结论及抗击这些“超级细菌”的可行方法发表在《PLoS综合》杂志上。 巴西圣保罗大学学者费南达•阿尔梅达(Fernanda Almeida)称:“我们发现,在食物和人体内都有大量对不同抗生素具有耐药性的沙门氏菌菌株,这说明现在巴西因食品感染爆发流行病的风险非常高。” 沙门氏菌在1982年至2013年间曾造成巴西发生集体腹泻和发烧,沙门氏菌90种基因组已被破译。然而阿尔梅达和她的同事发现,过半沙门氏菌菌株已对一种或多种抗生素具有耐药性。 这一分析表明,沙门氏菌后来又迅速发展出40多种基因,能使它对某一种或好几种抗生素免疫。其中部分基因是它们自主获得的,另一些则可能是从其他危险细菌那里“借”来的。 目前,超过一半的巴西沙门氏菌菌株已不受磺胺类药物和链霉毒影响,还有三分之一对四环素和庆大霉素没有反应,7%开始对抗被称为“抗生素最后希望”的头孢菌素的作用。 报道称,近年来,医药专家越来越经常碰到的一个棘手问题就是“超级细菌”,即对一种或多种抗生素具有耐药性的微生物,其中既包括稀有病原体,也包括一些非常常见和危险的病原体,比如金黄色葡萄球菌和克雷白氏肺炎杆菌。
    2018-11-23 09:06