自扭矩光线能以螺旋方式传播

自扭矩光线能以螺旋方式传播

由来自西班牙和美国的科研团队宣布，他们发现了光的一种新特性——自扭矩，这种特性以前未被任何人预测过。光拥有的一些众所周知的特性，如波长、自旋等。同时，光也可以扭曲，这种属性被称为角动量。科学家们认为，拥有高度结构化角动量的光束具有轨道角动量（OAM），他们将这种光束称为涡旋光束。涡旋光束看起来就像一个围绕共同中心旋转的螺旋，当其撞击一个平坦表面时，它们看起来像甜甜圈那样的圆环。

他们首先朝氩气云发射两束激光，这样做迫使光束重叠，它们连接起来并作为单个光束从氩气云的另一侧释放出来，结果形成了一种涡旋光束。科学家们想弄清，如果激光拥有不同轨道角动量且它们稍微不同步时会发生什么。实验最终产生了一束看起来像开瓶器、且扭曲情况逐渐变化的光束。当这束光撞到一个平坦表面时，它看起来像一轮新月。研究人员指出，从另一个角度来看，光束前面的单个光子围绕其中心轨道运行的速度比其后面的光子慢，他们将新属性称为自扭矩。

三手烟有损细胞DNA和線粒体

美国加州大学河滨分校的一项临床研究表明，三手烟的危害不容忽视，其会改变人类鼻上皮细胞的基因表达，进而对这些细胞造成损害。所谓的三手烟，是指烟民吸烟后残留在衣服、头发、皮肤表面及周遭环境中的烟草残留物。这些残留物会存在几天甚至数月，并融入空气中，被不吸烟者被动地吸入。一个人的生活环境中若有烟民存在，那么他就很难完全避免接触三手烟。在现实生活中，此类被动吸烟的现象比二手烟更普遍。

不吸烟的人只要持续吸入三手烟3个小时，其鼻上皮细胞的基因表达就会出现显著变化。三手烟中的有害残留物会改变细胞中与氧化应激相关的通路，损害DNA，其潜在的长期后果很可能是癌症。研究人员称，虽然3个小时的三手烟暴露基本上不可能导致癌症，但如果一个人在充斥着三手烟的环境中长期生活，其健康会受到严重影响。此外，研究人员还发现，短时间的三手烟暴露也会影响线粒体，若不控制则会导致细胞死亡。

帕金森病起源于肠道

美国研究人员通过小鼠实验，发现了帕金森病起源于肠道细胞并经身体神经元上行传递到大脑的证据。帕金森病的最大特征在于大脑细胞中错误折叠的α—突触核蛋白的累积。约翰·霍普金斯大学开展的新研究基于德国神经解剖学家黑阔·布雷克2003年的观察结果，即患有帕金森病的人，其控制肠道的中枢神经系统部位也积聚了错误折叠的α—突触核蛋白。

研究人员将实验室中合成的25微克错误折叠的α—突触核蛋白注入数十只健康小鼠的肠道，并在注射后1个月、3个月、7个月和10个月对小鼠脑组织进行取样分析。证据表明，α—突触核蛋白开始出现在迷走神经与肠道相连的地方，并继续扩散到大脑各个部位。研究人员随后切除了一组小鼠的迷走神经，并将错误折叠的α—突触核蛋白注入其内脏。经过7个月的观察发现，迷走神经断裂的小鼠并没有表现出完整迷走神经小鼠身上的细胞死亡现象。这表明，切断神经似乎可以阻止错误折叠蛋白的进展。

新型海水淡化系统效率提高50%

美国莱斯大学利用廉价塑料透镜将太阳光聚焦到“热点”，将太阳能海水淡化系统的效率提高了50%以上。研究人员表示，提高太阳能海水净化系统性能的典型方法是增加太阳能聚光器并带来更多光线。而新方法的最大区别在于使用相同数量的光，也可低成本地重新分配电力，并大幅提高纯净水的生产率。在传统的膜蒸馏中，膜的温差和由此产生的清洁水产量随膜的尺寸增加而减小。莱斯大学新研发的纳米光子太阳能膜蒸馏（NESMD）技术，通过使用光吸收纳米粒子，将膜本身转变为太阳能驱动的加热元件解决此难题。

NESDM技术利用入射光强度和蒸气压之间固有的、以前未被认识的非线性关系。非线性改进来自将太阳光聚焦成微小的斑点，将光线集中于膜上的微小点会导致热量的线性增加，但加热产生蒸气压的非线性增加，增加的压力迫使更多纯化的蒸气在更短时间通过膜。研究人员表示，基于是全球一半以上的人口处于缺水状况，非线性高效太阳能蒸馏技术可极大改善这些人的生活。

我国研制出最大的火箭分离气囊

中国航天科技集团一院总体设计部三室近日完成了“超长大口径高耐压气囊预验收试验”，标志着世界最大、耐压最强的火箭分离气囊研制成功。分离气囊是用于运载火箭整流罩纵向分离的火工品。该项目负责人胡振兴介绍，分离气囊就像一根细长的腰带，系在两个整流罩半罩中间。气囊呈管状，内装火工品，在火箭飞行过程中，气囊是扁的，被两个整流罩半罩紧紧压合；在执行整流罩分离动作时，内部火工品爆炸使气囊鼓起来，撑开两个整流罩半罩的连接结构，达到分离整流罩、释放出卫星的目的。

新研制的分离气囊与当前运载火箭应用的气囊相比，长度提高了5倍，口径增长了2倍，耐压压力提升了3倍。据了解，未来重型运载火箭整流罩尺寸大、质量重，两个整流罩半罩合起来之后，中间的分离气囊需提供很大的压力、扛得住两个巨大整流罩的分离力。所以该气囊尺寸要大，能环绕住重型运载火箭整流罩的“腰”；又要足够结实，扛得住两个巨大整流罩的压力和火工品爆炸的冲击力。

AI设计药物进入人体试验阶段

澳大利亚弗林德斯大学的研究团队研制出一种名为“涡轮增压”的流感疫苗，这种疫苗可以刺激人体免疫系统产生比普通疫苗更多的抗流感病毒抗体。团队首席专家尼古拉·彼得罗夫斯基称，这是全球首个进入人体试验阶段的使用AI技术研制的流感疫苗。研究团队首先设计了一套名为“萨姆”的智能算法，其能够学习现有成功的疫苗和失败的案例，以判别疫苗对流感是否有效。然后，他们又创建了另一套能够创造出数万亿个虚拟化合物的智能程序，彼得罗夫斯基将其称作“疯狂的化学家”。“萨姆”与“疯狂的化学家”协同工作，提出了最有效的疫苗选项。

彼得罗夫斯基表示，他们不用筛选数百万种化合物，而是只使用了少数几种，合成它们只用了几周时间，随后他们在人体血液中进行了测试。现在，这种疫苗完成了动物试验，已经进入人体试验阶段。据悉，此項研究由美国国家过敏和传染病研究所资助，将招募大约240名志愿者，开展12个月的临床试验，以测试其对疫苗的免疫反应。

可伸缩纳米线探针技术可探测人体

来自英国萨里大学、美国哈佛大学和韩国延世大学的联合研究团队，日前攻克了制造可伸缩纳米探针阵列的难题，用超小型三维纳米线晶体管探针，记录了人类心脏细胞和初级神经元的内部工作情况。从细胞中读取电子活动的能力是许多生物医学程序的基础，因此，开发一种用于探查细胞内电生理学的新工具，可以更深入地了解细胞和其组织的网络结构，开拓人机界面研究的新方向。最新研制的这种超小型U型纳米线场效应晶体管探针阵列，能清晰地记录初级神经元的内部活动，并且该设备还具有多通道记录能力。

研究人员认为，超小型、灵活的纳米线探针是一个非常强大的工具，因为它们可以测量具有振幅的细胞内信号，可以与膜片钳技术相媲美。由于该设备具有可伸缩的优点，所以它引起的人体不适感比较小，且不会对细胞造成致命损害。通过这项工作，研究人员还清楚地发现尺寸和曲率是如何影响设备内化作用和细胞内信号记录的。

全新算法助机器学习抵抗干扰

机器学习是人工智能的核心，也是使计算机具有智能的根本途径。机器学习虽然可以在大数据训练中学到正确的工作方法，但它也很容易受到恶意干扰。通常攻击者是通过输入恶意数据来“欺骗”机器学习模型，导致其出现严重故障。此次，开发出新算法的研究团队——“Data61”机器学习小组领导者理查德·诺克表示，攻击者会在进行图像识别时，在图像上添加一层干扰波，达到“欺骗”的目的，从而让机器学习模型产生错误的图像分类。

诺克及其团队成员研发的新算法，通过一种类似疫苗接种的思路，可以帮助机器学习“修炼”出抗干扰能力，这是针对机器学习模型打造的防干扰训练。譬如，在图片识别领域，该算法能够对图片集合进行微小的修改或使其失真，激发出机器学习模型“领会”到越来越强的抗干扰能力，并形成相关的自我抗干扰训练模型。经过此类小规模的失真训练后，最终的抗干扰训练模型将更加强大，当真正的攻击到来之时，机器学习模型将具备“免疫”功能。

含800万神经元的类脑芯片系统问世

近日，英特尔公司的可模拟800多万个神经元的Pohoiki Beach芯片系统研发成功。该神经拟态系统的问世，预示着人类向“模拟大脑”这一目标迈出了一大步。该全新神经拟态系统包含多达64颗Loihi芯片，集成1320亿个晶体管，总面积3840平方毫米，拥有800多万个“神经元”（相当于某些小型啮齿动物的大脑）和80亿个“突触”。该芯片系统在人工智能任务中的执行速度要比传统CPU快1000倍，能效可提高1万倍。新形态芯片在图像识别、自动驾驶和自动化机器人等方面带来了巨大的技术提升。

对于正在尝试新硬件平台的人工智能研究人员而言，全新神经拟态系统拥有激动人心的前景。除此之外，研究人员正在利用神经芯片来改善假肢适应不平坦地面的方式，并创建可供自动驾驶车辆使用的更准确地数字地图。英特尔预测，到2019年年底，该公司将推出一个能够模拟1亿个神经元和1万亿个突触的系统Pohoki Springs。该系统将包含768颗芯片、1.5万亿个晶体管。

中国研发出厚度不到头发直径1/4的芯片

在第二届柔性电子国际学术大会（ICFE 2019）上，浙江省柔性电子与智能技术全球研究中心研发团队发布了两款经减薄后厚度小于25微米的柔性芯片，其厚度不到人体头发丝直径的1/4。两款柔性芯片分别是运放芯片和蓝牙SoC芯片，其中运放芯片能够对模拟信号进行放大处理，而蓝牙SoC芯片则集成了处理器和蓝牙无线通信功能。与传统芯片相比，最新发布的柔性芯片不仅非常薄，而且柔韧度很好。两根手指轻轻一捏，柔性芯片就会弯成弧形。

柔性芯片技术是通过特殊的晶圆减薄工艺、力学设计和封装设计，将芯片厚度降低至人体头发丝直径的1/4以下，这样就使刚性的硅芯片呈现出柔性和可弯曲变形的特征。在柔性电子制造领域，硅基集成电路的柔性化极具挑战性，这两款柔性芯片正是基于该中心最新研发的柔性芯片技术实现的。柔性芯片将对人工智能和医疗等领域产生深远影响，采用柔性芯片技术可以设计出更加轻薄柔软的电子感知系统，它们能够与机器人或人体更好地共形贴合，对环境或人体的感知也将更加灵敏。

中车智轨首次“出海”试跑顺利

继2019年2月，我国自主研发、全球首创的新型城市“智能轨道快运系统”挑战极寒环境的测试成功后，“按捺”不住“极限运动”之心的智轨在卡塔尔的首都多哈再度挑战极热环境。卡塔尔地处波斯湾，属热带沙漠气候，而且既临海又接沙漠，气候炎热潮湿，对轨道交通工具的设备性能有极大的考验。此次智轨测试现场为卡塔尔既有的交通线路，线路里程长达70公里。此次试跑主要测试智轨在高温高湿环境下的动力、灵活性、空调性能、电池性能和能耗试验等指标，试验全程由独立的第三方进行监督及检测。

卡塔尔7月份地表温度已飙升至70℃，如此高温极易引发电池“鼓包”甚至爆炸，这是对智轨的最大挑战。经过缜密的技术分析，团队提出了改装方案：增强机械转向装置及空气压缩机的散热措施，升级储能系统热管理系统，更换高低压线束和耐高温轮胎以及增加无轨导向装置散热系统和更换高温液压油等。据了解，智轨卡塔尔试车进展顺利，各项试验指标均符合预期标准。

圆明园古莲子首次复活盛开

近日，圆明园一项“奇观”正吸引着游客蜂拥而至，满足了现代人的好奇。2017年，考古学家在圆明园发掘的11颗古莲种子中的6颗，经过中科院植物研究所培育成活，并于2018年8月底在实验花盆内长叶结藕，然后在温室中越冬，2019年4月移出温室种植在荷花基地，直到现在古莲复活开花。

能在地下存活百年以上，古莲种子的结构功不可没，其外表皮具有一层既厚又质密的栅栏组织，使种子内部不易受外界腐蚀。同时，莲子长埋于地下，不受空气干扰，温度恒定，便于长期保存。莲子所含的抗坏血酸和谷胱甘肽等化合物，比其他植物高若干倍，这类化合物的存在也是莲子长寿并保持萌发力的重要原因。在莲子里还有一个小气室，里面大约存贮着0.2立方毫米的空气可以维持古莲子生命。古莲子含的水分也极少，只有12%。在这种干燥、低温和密闭的条件下，古莲子过着长期的休眠生活，新陈代谢几乎停止，因而可以历经千年后仍能萌芽、生根、开花。