科学微距

前沿

供稿/驻外记者李青

地震给人类和自然环境带来的灾害是巨大的：1906年发生在美国旧金山的大地震，引起了大火，使城市的80%毁于一旦；1976年发生在中国河北的唐山大地震，将整座城市瞬间夷为平地，死伤惨重；近十年来发生的有2008年的四川汶川大地震；2011年日本沿海强震引起的海啸，造成福岛核电站严重核泄漏；还有2017年9月发生的墨西哥大地震。如果我们能在震前及时准确地发布地震预警，留出足够的时间做撤离准备，那么我们就能最大限度地减少人员和财产的损失。可问题来了，我们能预测地震吗？答案是：目前还不能。不过，利用科学数据，我们可以估算出未来发生地震的概率，并在震后數秒内发出警告，为人员和牲畜的撤离争取宝贵的时间。

虽然地震还不可预测，但是古往今来，世界各地的科学家们都没有放弃对地震监测的研究。中国东汉时期的张衡，在公元132年发明了世界上最早的地动仪，开创了人类使用科学仪器测报地震的历史。英国地理学家约翰·米尔恩于1880年发明了第一台精确的地震仪。之后，随着英国物理学家迈克尔·法拉第提出电磁感应原理，俄国王子鲍里斯·格里芩于1906年发明了第一台电磁地震仪。第二次世界大战之后，科学家们不断改进地震仪，现代的探测系统已经能客观、及时地监测和记录地震波的波谱。

地震监测系统需要安装很多的传感器，而装备这些传感系统是很昂贵的。最近，斯坦福大学地球物理学教授比翁多·比昂迪（Biondo Biondi）和他的团队发现了一种廉价的方法。他们在斯坦福大学校园里铺设了4.8千米的光缆，利用光缆因地表振动会伸缩的原理，再排除其他产生振动的因素（比如路过的汽车），从2016年9月到现在记录到了800次地震，包括最近发生的墨西哥地震。这意味着什么？意味着光缆不但能传输数据，还能用作地震传感器。要知道，世界各地已经铺设了成千上万千米的通信光缆，所以材料是现成的。不可否认，光缆的监测效果目前还不如标准地震传感器，但其造价便宜，敏感度也更高。比昂迪和他的团队将于2018年展开另一项测试，试图监测到那些传统地震观测台监测不到的小地震。

给钢板穿上防火的“油漆”大衣

供稿/朱崇恺

钢结构房屋最大的问题是：一旦起火，高温将迅速降低钢材料的结构强度，使其面临倒塌的危险。建筑物中现有的钢结构通常涂有阻燃层，即使着火，它们也能保证给钢材提供2小时的保护，从而确保屋内人员有足够的安全撤离时间。但是，科学家们并不满意其效果，因为要达到安全需求，涂层必须相当厚，价格也很高昂。近日，新加坡南洋理工大学和新加坡工业地产发展商裕廊集团（JTC）联合发布了他们新研发的钢材表面涂料，并将其命名为FiroShield。

新涂料的基材由合成树脂制成，使用起来就像油漆一样。为达到防火和耐腐蚀性能，团队在其中增加了一些常见化学品的组合，当材料吸热时它们会发生化学反应，使涂层牢固地黏附在钢表面上。“虽然传统的防火阻燃层也会形成烧焦层，但这些阻燃层是泡沫状的，容易脱落，并将钢暴露在火中。我们的目标与传统的膨胀型涂料不同，它可以在高温下长时间地黏在钢表面上。此外，我们还可以添加颜料到混合物中，从而达到类似油漆的美观功能。”研究团队的材料科学与工程学院助理教授阿拉文德（Aravind Dasari）和土木与环境工程学院教授陈江海（Tan Kang Hai）这样介绍他们的新涂料。

除了耐火性能和易用性外，FiroShield还可以保护钢表面免受腐蚀，目前市场上还没有其他防火涂料可以做到。由于显著降低了防火层的厚度，FiroShield实现了降低材料价格的目的。同时，类似于油漆的性质使它能方便地涂覆到钢材表面，从而降低施工成本。

科学家提高量子点太阳能电池的世界纪录

供稿/朱崇恺

量子点是一种纳米级别的半导体材料，由于其尺寸惊人的小（通常为3～20纳米），原来连续的能带因为量子限域效应而变得分立，在有外界激发时电子会表现出一些有意思的光学和电学性质。日前，美国国家可再生能源实验室化学材料和纳米科学组运用量子点材料，创造了太阳能电池转化效率的新世界纪录，达到13.4%。

量子点太阳能电池作为新技术出现在2010年。最初的量子点太阳能电池使用硫化铅材料，效率为2.9%。之后经过不断改善，使硫化铅的效率突破2位数，2016年多伦多大学创下了12%的纪录。

最新的技术发展来自于完全不同的材料——三碘铯化铅（CsPbI3），它属于最近出现的卤化物钙钛矿材料家族。在量子点形式中，三碘铯化铅在开路时产生特别大的电压，约1.2伏特。科学家兼项目负责人约瑟夫·卢瑟（Joseph Luther）表示：“这种电压与材料的带隙相结合，使其成为多结太阳能电池顶层的理想选择。”顶层的电池必须是高效的，且对较长波长的光是透明的，以允许这部分阳光到达下层。串联工作的电池可以提供比传统的硅太阳能电池板更高的效率。

数字

2000吨

全球首艘2000吨级新能源纯电动船在广州南沙区龙穴岛下水试航。该电动船实现了五个“第一”：世界上第一艘全部采用锂电池作为全船动力的内河货运船舶；世界上第一艘采用直翼舵桨推进系统的内河大型运输船舶，直翼舵桨为国家发明专利产品；国内第一艘采用新型轻型移动式货舱盖的内河货运船舶；国内第一艘采用封闭式卸煤运输系统的自卸式运煤船；国内第一艘具有绿色…标志的内河大型运煤船。

该船安装有重达26吨的超级电容+超大功率锂电池，整船电池容量约为2400千瓦时，相当于40台比亚迪E6汽车的电池容量，理论上2小时可以充满电。船舶在满载条件下，航速最高可达12.8千米/小时（约7节），续航力可达80千米。船舶在航行中全程不消耗燃油，实现碳、硫等废气污染物及PM2.5颗粒零排放，达到《内河绿色船舶规范》中的最高等级。endprint

7天

美国国家海洋和大气管理局（NOAA）日前宣布，将开始部署联合极轨卫星系统（JPSS），该系统第一颗卫星JPSS-1已于11月10日发射升空。NOAA官员称，JPSS-1卫星将极大地提升NOAA天气预报的精准度，使气象学家能够提前7天预报极端天气事件。

JPSS是美国最新一代气象卫星系统，计划包括4颗卫星。据JPSS首席项目科学家米奇·戈德堡介绍，JPSS-1卫星上将装备多种先进仪器，包括先进技术微波探测仪、可见光红外成像辐射仪套件、交叉跟踪红外探测器、臭氧监测和廓线装置，以及云与地球辐射能量系统等。这些先进仪器将极大提升卫星的监控能力，为科学家提供全面的全球气象观测数据。

根据NOAA计划，JPSS系统的另外3颗卫星JPSS-2、JPSS-3和JPSS-4将分别于2021年、2026年和2031年发射。

声音

随着人工智能、云计算、深度学习的崛起，大数据成为行业绕不开的话题，更有“数据是不是越大越好”的讨论。面对争论，中国工程院院士高文在“JDD-2017京东金融全球数据探索者大会”的演讲中给出了否定的答案。

高文院士判断，只要满足上述三个条件，就不需要外部数据，系统本身产生的数据就足够使用。可以想见，只要满足上述三个条件，机器就一定会赢，不管是得克萨斯扑克，还是围棋等类似的比赛。

高文院士还重点介绍了中国新一代人工智能的五项关键技术：第一个是大数据智能；第二个是群体智能；第三个是跨媒体智能，要把声音、图像、文字、自然语言等联结在一起研究智能；第四个是人机混合增强智能，人和机器混合起来后怎样让智能能力更高更强；第五个是自主智能系统，其实就是无人机。

趣闻

视力缺乏不对称性或是阅读障碍主因

阅读障碍是一种最常见的学习困难现象，全世界共有7亿多人深受其苦。近日，法国雷恩大学科学家在《英国皇家学会学报B》上发表论文称，缺乏人类视力中的一种基本不对称性，或是阅读障碍的主因，并据此提出克服阅读障碍的方法。

研究人员解释称，因缺乏必要的不对称性，阅读障碍者无法让主要图片与镜像图片同时成像后传送到大脑，久而久之就形成了发音与视力表现上的不足。这个基本不对称性，是指两只眼睛中只有一只会关注并记住所看到的内容。有阅读障碍的学生，两只眼睛的视锥细胞因不具有系统不对称性，从而使视锥细胞与不同神经细胞的连接没有偏好性。

他们认为，使用脉冲调制发光二极管，可让两种图片到达大脑时出现些微延迟，从而能有效抑制阅读障碍症状，未来有望成为克服阅读障碍的新策略。

冒充黑洞吞噬光鲜的天体

在天文学家所有的观测记录中，会吞噬光线的只有一类天体——黑洞。黑洞之所以会吞噬光线，是因为黑洞的引力是所有已知天体中最大的，大到足以吞噬光线，使其无法逃逸。然而，在最近的天文观测中，科学家们竟意外地观测到一颗“冒充”黑洞的天体，它居然也会“吞食”光线。

这颗奇异的天体距离地球1100光年左右，是一颗围绕着名叫WASP-12的恒星公转的巨行星。它由气体构成，体积是木星的2倍以上，表面温度在2600℃，科学家将这类行星统称为“热木星”。但是真正神奇的是，它距离恒星这么近，恒星照射到它表面上的强烈光芒居然几乎都被它“照单全收”。科学家经过测定发现，仅有不足6%的光线被它反射出去，其发射率低到0.064！因此，这颗行星看上去是黑乎乎的一团，仿佛就是一个“黑洞”。

吃恐龙的青蛙

澳大利亚阿德莱德大学国际生物学家研究团队的科学家最近在《科学报告》上发表论文称，生活在7000万～6500万年前恐龙时代的大型青蛙竟然以恐龙为食。

科学家将这种神秘的青蛙命名为“魔鬼蛙”，又叫“魔鬼蟾蜍”。早在2008年，科学家就怀疑这种“青蛙之王”可能以恐龙幼崽为食，现在这种假设得到了证实。科学家认为，魔鬼蛙会借助草丛、泥地等环境伪装自己，一动不动地盯着周围的状况，假如看见大型动物路过，就会保持不动，如果碰见蜥蜴或小恐龙通过，便会迅速出击。

根据对史前青蛙化石强有力的下顎和牙齿的分析，以及按青蛙体型大小比例推算，研究人员估计已经灭绝的魔鬼蛙的咬合力有2200牛顿，这样的咬合力相当于50千克的水放在一根手指指尖上带来的压力。endprint