何日独领风骚

2018-06-25 08:39关毅
自然杂志 2018年3期
关键词:盖亚伊朗人工智能

关毅 (本刊特约记者)

国际电信联盟第二届“人工智能造福人类全球峰会”2018年5月15日在瑞士日内瓦开幕。会议探讨了如何利用人工智能加速实现联合国可持续发展目标,并着重在卫生医疗、智慧城市、消除贫困等方面推动落实一批人工智能应用项目。目前,人工智能正走出实验室进入人们的日常生活,而大数据是推动力之一。这场“数据革命”可以帮助解决人类面临的最大挑战,但同时也对隐私和安全造成严重影响,加剧了人们对就业等问题的担忧。对于中国在人工智能领域的现状,国际电信联盟秘书长赵厚麟表示,中国如今已经处于全球人工智能开发第一梯队,假以时日定能在这一领域独领风骚。虽然中国在高端芯片制造等核心技术上与世界顶级水平还有不小差距,但在人工智能的研发进展、市场规模、应用范围以及推广力度等方面都是其他国家无法比拟的。以中国在无人机、机器人、无人驾驶方面的产业研发和市场占有率为例,中国完全具备领跑全球的实力,可以做出一些别人从未实现的成绩。

人工智能界抵制韩美自主武器研发

联合国召开会议讨论“杀手机器人”问题

来自29个国家的57位科学家日前呼吁联合抵制一所韩国大学,因为设立在该校的一个新的中心旨在利用人工智能强化国家安全。人工智能科学家表示,该大学正在开发自主武器,又称“杀手机器人”,而该大学官员则表示,这项研究的目标是改善现有的防御系统。

2018年2月20日,位于大田的韩国先进科学技术研究院(KAIST)庆祝其新的国防和人工智能融合研究中心成立。一个已经被该校删除的网页宣称,将与韩国韩华系统公司联合运营该中心,其目标是“基于人工智能的命令和决策系统,为海底大规模无人驾驶机器人提供组合导航算法;研发基于人工智能的飞机训练系统和对象跟踪与识别技术”。

人工智能迅速发展给社会各个领域带来深远影响,对军事作战系统研发也带来全新理念。然而,人工智能界的专家学者及防务分析人士认为,机器人暴动仅是科幻小说式的终极噩梦。军事机器人革命带来的伦理、法律及政策等问题,尤其是自主武器能否自行判断杀敌与否,才是人们亟须担忧和讨论的现实问题。

澳大利亚悉尼新南威尔士大学计算机科学家Toby Walsh发起了抵制活动,他担心这项研究将被应用于自主武器,包括无人驾驶飞机或潜艇、巡航导弹、自主操作的防卫机枪或战场机器人。

“令人遗憾的是,像KAIST这样的知名机构似乎在加速军备竞赛,以开发这种武器。”抗议者在一封公开信中这样表示,“因此,我们公开宣布,我们将抵制与KAIST的任何部门进行合作,直到KAIST的院长作出保证——我们一直在寻求但没有得到,该中心将不会开发缺乏有意义的人类控制的自主武器。”

在2006年韩国军方对武器系统进行的一次测试中,一个自治的哨兵冻结了一名“入侵者” (图片来源:KIM DONG-JOO/AFP/Getty Images)

KAIST院长Sung-Chul Shin准备了一份声明,排除了开展此类活动的可能性。他说:“我很难过地听到有人宣布因为要研制杀手机器人而抵制KAIST。我想重申,KAIST并不打算参与开发致命的自主武器系统和杀手机器人。在应用包括人工智能在内的所有技术方面,KAIST都清楚地意识到伦理问题。”

这封抗议信并没有定义何为“有意义的人类控制”,但这句话经常被解释为把扳机放在一个人的手里。联合国《特定常规武器公约》政府专家小组4月9日在瑞士日内瓦召开会议,预定讨论致命自主武器系统研发,也就是常说的“杀手机器人”可能带来的影响。

Walsh说,他对Shin的声明感到振奋。“很高兴看到KAIST首次公开承诺进行有意义的人类控制。这将增加联合国讨论的分量。”

新美国基金会研究人员、防务政策分析人士辛格在其著作《连线战争:21世纪机器人革命和冲突》中指出,地缘政治、知识前沿领域不断前进的动力甚至是追求利益的科技企业,都是人工智能发展不可阻挡的力量。简单来说,大部分人现在最感到恐惧的是该不该让能够“思考”的人工智能系统决定是否杀人。

新美国安全中心技术和国家安全项目主管沙雷表示,自主武器系统可能因代码问题或黑客攻击而失灵,机器人攻击人类部队,人类无法作出反应或局部局势迅速升级的情况都有可能发生。

美国亚特兰大市佐治亚理工学院计算机科学家Ronald Arkin说,由于在一个实验室里可能发生的研究而抵制整个大学在我看来似乎“有点极端”。

同时,一封公开信已在美国谷歌公司内部流传数周,超过3 000名谷歌员工签名要求公司退出一项美国五角大楼人工智能军事计划。

美国五角大楼“梅文计划”始于2017年,旨在找到加速军方应用最新人工智能技术的方式。尽管五角大楼和谷歌都表示,谷歌的产品不会创造出无须人类操作者就能开火的自主武器系统,但谷歌员工在公开信中说,参与“梅文计划”将对谷歌的品牌和人才吸引力造成不可挽回的伤害,谷歌不应被卷入战争,谷歌及其合约商永远不应该发展战争科技。

科学家重写鸟家谱

有助更好了解鸟类多样化进程

鸟类爱好者以及进化生物学家可以期待一种新的、经过改进的鸟类家族树在4年内完成,而这要归功于在亚利桑那州图森市举行的美国鸟类学会议上正式启动的“开放之翼”项目。

这一耗资142万美元的项目将第一次涉及来自10 500多种已知鸟类物种的脱氧核糖核酸(DNA)数据,进而确定它们是如何相互关联的。然而这并不是最终的结果——如果能够筹集到足够的资金,另一个相关项目将会对每一种鸟类的完整基因组展开测序。

哈佛大学进化生物学家Scott Edwards说,“开放之翼”项目“对于我们现在拥有的一切而言是一个巨大进步”。但是,“最终,‘开放之翼’项目将成为有关整个基因组的参天大树的垫脚石”。

2014年,生物学家根据大约40个鸟类物种的全基因组序列发布了一株家族树。2015年,另一个研究小组在比较了数百种鸟类基因组的一个子集后,发表了一篇不同的研究论文。这些种系发生研究成果帮助研究人员着眼于特定鸟类特征的进化历史或鸟类的总体情况。但是一些专门研究家族树的研究人员对此并不满意。

“目前对大型种系发生系统的需求以及高影响因子期刊对它们的高度重视可能会带来捷径,在这种情况下,大规模的种系发生树是由不同的现有来源,甚至是分类学拼凑而成的,但是很多物种的位置往往没有确凿的数据。”哈佛大学进化生物学家Gustavo Bravo和他的同事在2018年1月30日出版的《Peer J》杂志上这样写道。“问题是你会在多大程度上做出妥协。”Edwards补充道。

因此,尽管参与2014年鸟类家族树研究的一些领军者发起了B10K项目(该项目旨在最终对所有10 560种鸟类的全基因组进行测序,并由此建造一个“大树”),仍有一些鸟类研究人员决定不再等待。

在纽约市美国自然历史博物馆Brian Smith和路易斯安那州立大学巴吞日分校Brant Faircloth的带领下,研究人员采用了一种更经济、更快捷的方式来进行“开放之翼”项目。

更好的家谱可以帮助研究人员更好地了解蕉鹃(图片来源:Daniel J. Field)

这一由美国国家科学基金会资助的项目将尽可能多地利用大量的博物馆藏品,而不是新捕获的鸟类样本,该项目同时将对大约5 000个短片段的DNA进行测序,重点关注所有鸟类中高度保守的区域。该研究团队计划在持续的基础上发布数据,而不是等待该项目的论文最终发表,这样其他研究人员也可以利用这些数据。

“开放之翼”项目将使“我们更好地了解鸟类多样化的过程,并有可能给我们提供在理解脊椎动物多样化方面所需要的信息”。Faircloth说。

这棵树会有多好用呢?纽约市洛克菲勒大学神经基因组学专家、B10K项目负责人Erich Jarvis说:“我不认为‘开放之翼’项目能够很好地实现他们生成一棵精确家族树的目标。”在2014年的研究中,Jarvis及其同事比较了从保守的DNA区域中构建的家族树——“开放之翼”项目也会检查那些从全基因组比较中产生的家族树,并发现之前研究不准确的地方。

Jarvis认为,整个基因组不仅能提供更多的数据构建家族树,而且还能让科学家研究调控序列、转座因子和基因组其他方面的进化,而这些并没有被“开放之翼”项目测序所覆盖。他指出,一旦摸清一个基因组,就再也不需要对该物种的DNA进行测序了。

Jarvis担心,“开放之翼”项目会降低人们的热情,并减缓对B10K项目的支持,而对于像后者这样高质量的所谓“参考基因组”来说,这可能要花费1.5亿美元,而其到现在也没有得到充分的资金支持。此外,Jarvis对稀有样本的使用也表示担心。有些鸟类,比如栖息在婆罗洲的特有物种便很难找到和收集,而且这两个项目有可能最终会从收集的少数样本中争夺DNA。

然而Edwards并不认为这是一个大问题,他说B10K项目需要更好的DNA,而不是从“开放之翼”项目使用的博物馆标本中提取的DNA。Faircloth希望他的团队不会使用B10K项目中使用的任何样本,因为来自同一物种的多个个体的DNA序列才是有用的。

在中国测序巨头BGI(华大基因)的帮助下,B10K项目已经在一定程度上对300多种能够代表每个科和亚科的鸟类基因组进行了测序。但是Jarvis指出,该项目需要更多的支持才能走得更远。他补充说:“我不希望给人留下这样的印象:一旦‘开放之翼’项目完成,我们便完成了对鸟类DNA的研究。”

美发射系外行星探测器

将在太阳系附近找到“新世界”

经过两天的额外检查后,美国宇航局(NASA)最新的系外行星探测卫星——凌日系外行星勘测卫星(TESS)于美国东部时间2018年4月18日18时51分,由美太空探索技术公司的“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。在随后的1小时内,太阳能电池阵列为这颗卫星的部署提供了动力。TESS是新一代系外行星“猎人”中的第一颗,将在地球附近寻找宜居的系外行星。

TESS是剑桥市麻省理工学院(MIT)研究人员的结晶——耗资3.37亿美元的TESS项目旨在确定至少50颗岩质系外行星。这些系外行星的大小与地球相仿或更大,它们的大气层将由更大型的詹姆斯•韦伯太空望远镜(JWST)仔细研究,该望远镜将于2020年发射。

就像开普勒空间望远镜一样,TESS通过盯着恒星寻找行星,即在行星从一颗恒星前方经过时寻找后者亮度的下降,这就是所谓的“凌日”现象。但是开普勒空间望远镜保持了一个固定的视角,只观察距离3 000光年的0.25 %的天空,而TESS将会在大约300光年的范围内观察85 %的天空。

在未来两年中,这架探测器将利用携带的4个望远镜,观测从太阳系的极点到赤道(被称为黄道)的天空。在这一范围内观测一次将持续27天,然后再重复这个过程。在1年观测13次后,TESS将几乎覆盖一半的天空,之后它会翻转并观测另一个半球。

NASA发射探测器寻找“新世界”(图片来源:ESO)

马里兰州格林贝尔特市NASA戈达德太空飞行中心项目科学家Stephen Rinehart说,在未来两年的时间里,TESS应该能够测量大约200万颗恒星的亮度。他说:“如果开普勒预测每颗恒星有一颗行星,我们将会看到更多行星。这将是一个数据的水龙头。”

TESS预计60天后抵达预定轨道,随后开启探测任务。

9年以来,开普勒空间望远镜在太空中发现了超过2 600颗经过确认的系外行星,这意味着银河系中可能有数千亿颗系外行星。这些新的努力贡献了大量和地球大小类似的行星,它们的组成、大气和气候——这些因素决定其是否适宜生命存在——很值得进行研究。

开普勒空间望远镜是世界上首个用于探测太阳系外类地行星的飞行器,于2009年3月6日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,它是NASA发射的首颗类地行星探测器。在为期至少3年半的任务期内,开普勒空间望远镜对天鹅座和天琴座中大约10万个恒星系统展开观测,以寻找类地行星和生命存在的迹象。

开普勒空间望远镜最初被设计用来观测太空中的一片区域,并通过凌日现象寻找这些系外行星。在发射升空后,该望远镜取得了巨大的成功。然而在2012年——该项目运行3年时,开普勒空间望远镜4个反作用轮(用于使望远镜指向观测目标)中的1个发生了故障。而当又有一个反作用轮于2013年失效后,一切似乎都已无法挽回。但是开普勒空间望远镜的地面控制人员想出了一个聪明的办法,使得飞行器能够利用剩下的两个反作用轮、卫星的推进器以及太阳光子的压力继续工作。

据悉,当天将TESS送入太空的“猎鹰9”火箭的第一级在发射约9 min后成功在海上回收。

欧洲卫星发布最详尽银河系三维图

将重新定义现代天文学基础

“这就像在等待圣诞节一样。”英国剑桥大学天文学家Vasily Belokurov这样说道。2018年4月25日,这份礼物终于到了——位于银河系内外的13亿颗恒星的精确位置、运动、亮度和颜色,这是由欧洲空间局(ESA)价值7.5亿欧元的“盖亚”空间探测器所追踪的。该探测器于2013年发射升空后便开始测量恒星的位置,及其随着时间的推移是如何移动的。

当天,ESA公开发布了“盖亚”空间探测器基于22个月的观测数据的第二个数据集,这将使天文学家能够精确绘制出银河系的大部分区域及其移动方式的三维地图。“没有什么能够与盖亚发布的东西相提并论。”Belokurov说。

ESA此次最新发布了涵盖17亿颗恒星的银河系探测数据,这是迄今最为详尽的“银河系漫游指南”。

2013年,ESA发射了“盖亚”空间探测器。按计划,“盖亚”对银河系约1 000亿颗恒星中的1 %进行观测,对每个观测目标进行平均70次的“扫描”,以确定它们各自的位置和运动轨迹等。此次发布的就是“盖亚”空间探测器2014年7月到2016年5月间的观测成果。

ESA介绍说,此次发布的高精度探测数据涵盖了银河系17亿颗恒星,包括位置、颜色、亮度等信息,超过50万颗类星体及中心为巨型黑洞的一些星系的位置信息,另外还包括太阳系中约1.4万颗小行星的信息等。

人们可以通过智能手机、平板电脑和个人电脑体验三维互动银河系地图,还可以通过虚拟现实头盔体验“盖亚”探测器视角的银河系。

“盖亚”空间探测器以前所未有的细节绘制出了银河系(图片来源:ESA/Gaia/DPAC)

ESA“盖亚”项目科学家Timo Prusti表示,就目前的研究成果看,即便是科学家们自认为最了解的太阳系周围,“盖亚”也有诸多全新发现。ESA科学主管京特•哈辛格表示,“盖亚”收集的数据将重新定义现代天文学的基础。

“全世界没有人知道我们将会发现什么。”美国纽约大学天文学家David Hogg说。

“盖亚”空间探测器团队在2016年发布了第一个初始目录,尽管它只包含了10亿多颗恒星,但它提供了其中200万颗恒星的运动模式。“盖亚”数据处理英国负责人、剑桥大学天文学家Gerry Gilmore说,这是一个“让人们习惯于处理‘盖亚’类型数据的采样器”。2016年的版本显示,银河系的规模比之前认为的更大。第一批采用这些数据的论文在同一天便出现在arXiv预印本服务器上。Gilmore说,从那以后,平均每天有一篇论文。

“将会有一个彻底的科学爆炸。”Belokurov说,“我打算在一两个星期内不睡觉。”

Hogg则表示,之前在“盖亚”的第一个版本发布之后,“几乎所有的情节都带来了一篇论文”。

如今,“盖亚”研究团队已经在为计划于2020年发布的第三个数据集进行准备。

“我们有非常明确的研究领域可以进行改进。”Prusti说。例如,研究小组想要重新观测一些最亮的恒星,这些恒星之前在一个特殊的短曝光观测模式下使得探测器的观测结果出现偏差。该团队还希望改进处理散射光进入探测器的方法,这个问题在该探测器发射后才出现。

Gilmore说,他的研究团队成员一直在打赌,在第一天会有多少篇论文出现在预印本服务器上。Belokurov则说:“这就像过一个节日——盖亚的节日。这些都是勇敢和令人钦佩的。”

美国退出伊朗核协议

国际研究合作恐将终结

2018年5月8日,美国总统唐纳德•特朗普宣布该国将退出伊朗核协议,并重启因伊朗核协议而豁免的对伊朗制裁。科学家认为,此举阻碍了两国研究人员之间建立科学合作的努力,并将使情况变得更糟。

特朗普当天在白宫发表电视讲话说,伊朗核协议是一项“糟糕的”协议,对伊朗发展核项目的限制“很弱”,却令伊朗得以免于制裁。他表示,协议未限制伊朗发展弹道导弹项目,也未限制伊朗在中东地区“制造不安的活动”,此外协议中有关伊方在协议失效后可恢复铀浓缩活动的“日落条款”也不可接受。特朗普表示,美国有“决定性证据”证明伊朗在伊核问题上的承诺是谎言。

讲话结束后,特朗普签署了关于美国退出伊朗核协议的文件。

白宫在随后发布的声明中说,重启的制裁将针对伊朗能源、石化和金融等关键经济领域。美国财政部当天也表示,已开始实施特朗普的对伊制裁决定。

2015年7月,伊朗与伊核问题六国(美国、英国、法国、俄罗斯、中国和德国)达成伊朗核问题全面协议。根据协议,伊朗承诺限制其核计划,同时享有和平利用核能的权利,国际社会解除对伊朗实施的制裁措施。当时,许多研究人员认为该协议是一个支持伊朗科学和扩大国际合作的好机会。

自2015年以来,这些计划便遭遇了障碍。例如,当特朗普于2017年执政后,长期以来在伊朗和美国之间建立科学交流的努力陷入了停滞。并且由美国国家科学、工程和医学院(NAS)在2010年和2017年之间组织的、旨在加强太阳能和水资源管理等不同领域合作的研讨会,也在特朗普政府质疑伊朗核协议后被迫停止,在华盛顿特区负责NAS工作的Glenn Schweitzer介绍说。

2007年,国际原子能机构的核查人员参观了伊朗的一个设施(图片来源:Abedin Taherkenareh/EPA/REX)

“当这份协议签署时,我们都充满了热情,但不幸的是,事情朝着相反的方向发展。”加州大学欧文分校伊朗裔水文学家Soroosh Sorooshian说。他是参与NAS研讨会的数百名科学家之一。Sorooshian说:“上帝知道接下来会发生什么。”

伊朗科学家在核安全与安保等领域扩大了与欧洲同行的合作,但类似的工作未能在美国扎下根来。马萨诸塞州剑桥市哈佛大学研究核不扩散问题的Matthew Bunn说,这部分缘于尽管有伊朗核协议,但一些美国的制裁仍然有效,并且为了与伊朗政府科学家合作,美国研究人员经常需要从财政部获得执照。

Bunn正在寻求这样的许可,以便与伊朗顶级核科学家展开对话,其最终目标是引导伊朗走向一个安全、可靠的核能项目。Bunn说,特朗普的决定可能会削弱推动有意义的科学合作的努力,同时也会鼓励那些希望看到伊朗成为核大国的伊朗强硬派。“我需要重新思考我的计划,”他说,“伊朗方面不会有太多的热情与像我这样的美国人进行对话。”

其他可能面临威胁的研究合作包括在伊朗北部库姆附近的地下核设施Fordow的工作。作为伊朗核协议的一部分,伊朗同意停止在该设施进行的铀浓缩活动。该国正计划在那里进行粒子物理研究,并利用该设施生产医用同位素。剑桥市麻省理工学院核安全与政策实验室负责人Scott Kemp说,俄罗斯科学家一直在与伊朗合作进行实验,以推进他们的医用同位素生产。

Kemp说:“我认为这项工作至少在一开始就被搁置了。”他说,如果协议完全崩溃,伊朗将彻底放弃这一努力,“然后再回去生产浓缩铀”。

Sorooshian表示,唯一的好消息是,近年来进入美国大学的伊朗学生人数有所增加,这将有助于在未来几十年里建立两国之间的关系。但就目前而言,他说,两国之间的科学合作前景看起来很严峻。“每个人都很关注。”

在特朗普宣布上述决定后,伊朗总统鲁哈尼发表电视讲话说,虽然美国决定退出伊朗核协议,但伊朗将暂时留在伊朗核协议中并与协议其他各方进行磋商。

特朗普对伊朗核协议一直持否定态度。2018年1月,特朗普宣布“最后一次”延长美国对伊核问题的制裁豁免期,将5月12日定为修改伊朗核协议的最后期限,并扬言如果届时没有令他满意的修改方案,美国将退出伊朗核协议。这一立场遭到国际社会普遍反对。

中国研究者利用“图灵结构”开发出高效净水薄膜

中国研究团队利用“图灵结构”开发出一款新型纳滤膜,其透水速率是传统纳滤膜的3~4倍,有望提高饮用水深度处理、苦咸水淡化、工业水回收等领域的制水效率并降低成本。

2018年5月3日发表在美国《Science》杂志上的研究显示,浙江大学化学工程与生物工程学院张林教授团队将计算机与人工智能之父、英国科学家阿兰•图灵提出的“反应-扩散方程”与膜研究结合起来,首次在薄膜上制造出了纳米尺度的“图灵结构”。

艾伦•图灵 (图片来源:Steve Meddle/REX/Shutterstock)

图灵曾在1952年发表《形态发生的化学基础》一文,尝试用简洁的数学公式解释复杂生命形态背后的化学机理。他认为任何重复的自然图案都是通过两种具有特定特征的事物(如分子、细胞等)相互反应产生的,根据他提炼出的“反应-扩散方程”,这两种组分由于扩散差异导致系统失稳,最终形成斑纹、条纹、斑点等“图灵结构”。图灵推测,斑马等生物体表面的图纹可能就是该反应-扩散体系的结果。

纳滤膜是孔径在1 nm以上,允许某些分子或离子等透过的功能性半透膜,能去除水中特定的有机物、色素和盐,主要通过“界面聚合反应”来制备。

研究人员首先让哌嗪和均苯三甲酰氯两种小分子分别溶解于水和油中,两种小分子在水油交接处发生聚合反应,几秒钟内形成一层平整致密、厚度约100 nm的高分子薄膜。但哌嗪和均苯三甲酰氯的扩散速率差异还不足以产生“图灵结构”。

随后,张林团队向聚合反应中添加了聚乙烯醇,降低了哌嗪的扩散速率,最终制出一张具有纳米级“图灵结构”的纳滤膜。通过调节聚乙烯醇的浓度,还可得到泡状、管状等不同的“图灵结构”。

张林教授说,中空的管状或泡状“图灵结构”可提供更大的有效水传递面积,因此材料拥有更高的水通量和盐截留性能。

“本技术仅在传统制备纳滤膜的过程中增加了添加亲水大分子的工序,这种方法未对传统工艺进行调整,因此容易实现工业化。”张林说。

科学家破解超新星为何杀不死人类

暗能量薄弱是主要原因

你在宇宙中的存在是显而易见的,至少对你自己而言是这样。但是现在,研究人员已经利用这样一个事实,即人类观察者还活着并且没有被超新星爆发所杀死,解释了暗能量令人迷惑的薄弱,后者是一种加速宇宙膨胀的神秘力量。

日本东京大学天文学家、这项新研究的主要作者Tomonori Totani说:“这在暗能量和天体生物学之间创造了一种新的联系,它们之前被认为是两个截然不同的领域。”

大多数人都不会认为导致星系分离的无处不在的暗能量特别薄弱。然而基于量子力学和爱因斯坦引力方程的论证,科学家估计,暗能量应该至少比实际强度高出120个数量级。

如果暗能量真的如此强大,它将会迅速将早期宇宙中的物质分离开来,从而阻止星系、恒星和生物的形成。这也导致一些科学家提出了所谓的“人择原理”——该原理认为,我们宇宙中的物理定律是经过微调以产生生命的。

Totani之前和同事一起,模拟了宇宙针对不同强度暗能量的进化,他们将模型限制在能够形成有能力蕴含生物的星系的范围内。

研究人员发现,源自这种模拟的暗能量的期望值比实际情况大了20~50倍。这一结果与基于纯物理学的论证结果相比是一个巨大的进步,尽管他们仍然无法完全解释所观察到的暗能量的薄弱。

在他们的新计算中,研究人员仔细研究了暗能量比我们的宇宙强大约50倍的模型。科学家指出,星系有可能在这样的宇宙中出现,但只有在最早期的阶段,即在这种神秘物质被完全激发并把所有东西分开之前。因为早期的宇宙是相当密集的,所以那些成功形成的星系将会塞满了恒星,比银河系的密度大10倍。

研究显示,在这些密集的星系中,普通恒星离它们的邻居更近。大质量恒星的寿命很短,随后便爆发成为燃烧的超新星,后者会向附近的行星释放致命剂量的辐射,对任何曾经存在的生命进行“消毒”,最终不留下任何像人类这样的观察者。

制造蟹状星云的超新星并没有杀死人类(图片来源:J. Hester、A. Loll)

研究人员计算后认为,这种之前没有被考虑过的效应会使宇宙对生命极不友好。因此,他们在日前发表于预印本服务器arXiv的论文中报告称,我们在这里所观察到的暗能量的薄弱恰恰正是我们存在的原因。

Totani说,如果未来的天体生物学家发现,在星系最密集的地区,生命的数量要少得多,他的建议可能是暗能量加强了。

以色列耶路撒冷希伯来大学天体物理学家Tsvi Piran也推测了人择原理对暗能量强度的影响。他说,一些研究的假设有点不可靠。例如,超新星的致命能量主要来自于它们的伽马射线辐射。但是其中只有部分能量被传送到这样的辐射中,从而使得超新星在某种程度上是一个低效的杀手。

一种特别强大的超新星类型,即所谓的伽马射线暴,被认为对于摧毁宇宙中的生命是至关重要的,尽管这样的事件要少得多。Piran表示,这项研究并没有解释这种罕见的现象,这在一定程度上削弱了Totani的观点。

Piran补充说,援引人择原理本身也是有争议的。“我知道,一旦你开始提出这个建议,人们就会走出房间。”他说,“而其他人会说,这是一个值得认真对待的有意义的论点。”

北航“月宫365”实验成功再创世界纪录

随着4位志愿者2018年5月15日走出“月宫一号”实验室,北京航空航天大学“月宫365”实验成功结束,再次刷新了人类密闭生存的世界纪录,实验对人类实现地外长期生存具有重大意义。

“月宫一号”总设计师、北航教授刘红说,实验于2017年5月10日开始,共历时370天,是世界上时间最长、闭合度最高的生物再生生命保障系统实验,实现了闭合度和生物多样性更高的“人-植物-动物-微生物”4生物链环人工闭合生态系统的长期稳定循环运转,且保持了人员身心健康。

实验志愿者共有8人,全部为北航学生,他们分为2组,交替入舱,第一班60天,第二班200天,第三班110天,其中第二班时长已打破此前由俄罗斯创造的同类系统中驻留180天的世界纪录。此次出舱时间比原计划延迟了5天,延迟出舱是“故意”模拟的突发状况,且舱内志愿者事先不知情,主要为研究突发状况下他们的心理状态。

据刘红介绍,“月宫一号”所使用的生物再生生命保障技术,是保障人类在月球等地外星球长期生存所需关键技术。其团队经过十年努力研制出我国第一个、世界上第三个空间基地生物再生生命保障地基综合实验装置“月宫一号”,并于2014年5月成功完成持续105天的我国首次长期高闭合度集成实验,使我国成为继俄罗斯、美国后第三个掌握该技术的国家。

人机与环境工程专家、中国工程院院士王浚表示,实验成功对于人类实现在地外长期生存具有重要理论和实践意义。“月宫一号”积累的经验、技术、成果等将为在月球及其他星球长期驻留和飞船星际飞行提供重要的科技支撑。此外,还可探索该项成果在地球特定地区的推广应用,如缺水地区、高原缺氧和交通极不便地区及提高现有透明温室大棚单位容积产量等。

刘红说,下一步将在总结分析实验结果的基础上,研制空间站、月球/火星探测器搭载的小型生物再生生命保障系统实验装置,争取搭载机会,通过天地对比分析,获得矫正参数和模型,进一步为该技术应用于太空奠定技术基础。

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