健康

最近的研究揭示了重要的信息，表明通过谨慎选择排放上限可以使氨工业实现几乎100%的经济脱碳，并同时避免与土地使用和电网拥堵相关的问题。 由香港科技大学（HKUST）主导的一个多元化国际研究团队强调了刻意的排放上限策略如何能够促进氨行业的经济性近100%脱碳，避免土地使用限制和电网过载等挑战。这项创新研究首次确定了氨制造设施和减排目标的成本效益特征。 氨生产每年在欧洲释放约3600万吨二氧化碳，主要依赖化石燃料来源的氢。通过利用电解氢—即通过水电解产生的氢，只需要可从可再生能源中获取的电力，能够显著降低这些排放。 然而，转向低碳替代品，特别是使用电网电力生成的电解氢，带来了相当大的经济和物流挑战。这源于涉及的复杂区域因素—包括可再生资源的可用性和当地电力生产的碳强度—影响了排放标准与成本之间的关系。 为填补这一知识空白，由香港科技大学分布式环境与可持续发展（ENVR）助理教授卢忠明教授、香港科技大学公共政策（PPOL）系的玛格达莱娜·克莱蒙教授与来自ETH苏黎世的HKUST…

研究人员发现，一个人工智能（AI）模型能够准确回答旨在评估医疗专业人员使用临床图像和简要文本描述诊断患者技能的医学测验问题。然而，医生指出，AI在其图像描述和详细说明其结论背后的推理时出现了错误。 由国家卫生研究院（NIH）研究人员进行的一项研究表明，AI模型准确处理医学测验问题，这些问题评估医疗专业人员利用临床图像和简要总结的诊断能力。然而，医生评分者的评估突出了AI在图像描述和推理过程中的不准确性。这些结果阐明了AI在医疗保健中潜在应用的可能性，发表在npj Digital Medicine期刊上。该研究由NIH国家医学图书馆（NLM）和纽约市的韦尔康奈尔医学中心的科学家主导。 “将AI纳入医疗保健中具有重大的潜力，可以作为一种资源，帮助医疗专业人员更有效地诊断患者，从而实现更早的治疗，”NLM代理主任Stephen…

一项最近的研究表明，美国政府旨在提高重型卡车能源效率的举措可能会使更多货运从铁路转向卡车，可能会使这些政策的有效性降低20%。 美国的快递速度达到了历史新高，但这种快速运输正在阻碍国家的气候努力。 这项研究由科罗拉多大学博尔德分校的研究人员及其合作伙伴于7月18日在《自然能源》杂志上发表，揭示了旨在改善重型卡车能源效率的联邦法规可能效率比原先认为的低20%。 原因在于这些法规降低了卡车运输的成本。因此，更多的托运人可能选择效率较低的卡车，而非更节能的铁路选项。 “我们惊讶地发现，运输行为对我们整体能源消耗的影响是如此显著，”该研究的首席作者、科罗拉多大学博尔德分校经济学系教授乔纳森·休斯表示。“改善车辆的能源效率对制造商来说费用很高，因此确定这些高成本法规的现实收益至关重要。”…

丹麦天文学家第谷·布拉赫因其在天文学领域的工作而闻名，但他还有一个显著的炼金术实验室，为欧洲的精英们创造秘密疗法。 在中世纪，炼金术士以隐私著称，通常拒绝分享他们的知识。第谷·布拉赫遵循了这一趋势。因此，关于位于他位于瑞典的文岛（Ven）上的综合住宅和天文台乌拉尼堡（Uraniborg）下方的炼金术实验室的活动知之甚少。 现在仅存的布拉赫炼金术配方仅有少数，实验室的实体遗迹也所剩无几。乌拉尼堡本身在他于1601年去世后被拆除，其材料被重新用于其他用途。 然而，在1988年至1990年间的挖掘中，在乌拉尼堡的旧花园发现了一些陶器和玻璃的碎片，据信来自他的炼金术实验室。现在已经对其中五片碎片进行了化学分析——四片玻璃和一片陶瓷，旨在识别它们可能含有的元素。 这些分析由南丹麦大学物理、化学和药学系的考古测量学专家名誉教授卡雷·伦德·拉斯穆森（Kaare…

是什么让肽具有电特性？最近的研究建议是折叠的构型。研究团队结合了单分子测试、分子动态模拟和量子力学来支持他们的结论。 是什么让肽具有电特性？最近发表在《美国国家科学院院刊》的研究提出了折叠的构型。 电子传输过程对发生在活细胞中的能量生成至关重要，它促进光合作用和呼吸作用，而在那些具有紧凑折叠结构的肽中，这一过程更加高效。贝克曼高等科学与技术研究所的一个多学科团队进行了单分子实验、分子动态模拟和量子力学研究，以证实他们的结果。 首席研究员查尔斯·施罗德（Charles Schroeder），伊利诺伊大学厄本那-香槟分校材料科学与工程的詹姆斯·经济教授表示：“这一发现增强了我们对电子如何在复杂结构的肽中流动的理解，并为设计和创造更高效的分子电子设备开辟了新可能。”…

量子电子学的发展可能有些复杂。然而，研究人员建议，拥有一些“曲折”实际上可以增强创建和运行这些先进设备（包括传感器和激光器）所需的精确控制。由宾州州立大学的研究人员领导的团队创造了一种开关，可以切换曲折态的存在——这些曲折态是发现于半导体材料边缘的电导通道。 量子电子学的发展可能涉及一些复杂性。宾州州立大学的一个研究小组认为，这并非全然负面，因为这些“曲折”在实现构建和操作激光器和先进传感器等复杂设备所需的细致控制中起着关键作用。他们开发了一种能够打开和关闭曲折态的开关——这些态代表着位于半导体材料边缘的电导通道。通过管理曲折态的形成，团队可以控制量子环境中电子的运动。 "我们设想构建一个使用曲折态作为基本结构的量子互连网络，"首席研究员、宾州州立大学物理学教授朱俊说道。他还与宾州州立大学二维层状材料中心有关联。"这种类型的网络将促进在芯片上进行长距离量子信息传输，这正是经典铜线由于其电阻而无法实现的，电阻会破坏量子相干性。" 这项最近在《科学》期刊上发表的突破性工作可能为进一步探索曲折态及其在量子光学和计算中的意义奠定基础。 "我们的开关的工作方式不同于传统开关，传统开关通过一个门控制电流，就像在收费站指挥交通，"朱指出。"在我们的情况下，我们实际上是在修改通道本身。"…

化学家们开发了材料，用于增强室内应用的太阳能组件。这些光伏电池可以被集成到各种电子设备中，并且即使在昏暗的光照条件下也能产生电力。 来自立陶宛考那斯科技大学（KTU）的研究人员创造了用于室内环境的太阳能元件增强材料。这些光伏电池也可以集成到众多电子设备中，即使在低光条件下也能够高效地产生电力。 使用石油和天然气导致大气温度上升，这直接导致气候变化，目前这种状况被称为气候危机。为了解决这一挑战，人们正在努力采用可再生和环保的能源，如风能、水能和太阳能。 “风能和水能面临成本高和地点特定限制的问题，而太阳能则提供了灵活性、高效性和成本效益。不幸的是，来自室内照明和通过窗户进入的自然光所产生的能量每天都会被浪费，”KTU化学技术学院教授、材料化学研究小组组长的Juozas Vidas…

非互惠相互作用有助于创造更有效的分子系统。最近，来自马普动态与自组织研究所（MPI-DS）“活体物质物理”部门的研究人员提出了一种机制，解释了如何克服复杂系统中的能量障碍。这些见解可能对设计分子机器和理解活性物质的自组织过程至关重要。 非互惠相互作用有助于创造更有效的分子系统。在他们最新的研究中，来自马普动态与自组织研究所（MPI-DS）“活体物质物理”部门的科学家提出了一种机制，揭示了如何克服复杂系统中的能量障碍。这些见解可能对开发分子机器和理解活性物质的自组织动态起到重要作用。 在物理和生物两个领域，系统都力求达到最低能量状态。一个经典的例子是一个球在斜坡上滚动，经过不平坦的沙地，最终停在一个凹陷处。没有外部能量输入，这个球就不会再开始移动，即使附近的斜坡或更深的凹陷可以进一步降低它的能量。在生物学中，这种类似的行为在蛋白质折叠中可见。在复杂系统中，蛋白质常常在完全组装之前落入局部能量最小值，这可能会阻碍其性能，并使其停留在一个无法逃脱的静态平衡中。 MPI-DS的研究人员探讨了非互惠相互作用如何有助于克服这些停滞状态。这些相互作用通常发生在分子结构之间，模仿捕食者-猎物动态。一个分子可能吸引另一个分子，同时第二个分子又排斥第一个分子，形成一个动态的相互作用，这可能导致模式和结构的形成，正如之前所记录的那样。 “我们的研究结果表明，活性物质中的非互惠相互作用可以帮助克服这些系统中的能量障碍，”合著研究的Jakob…

最近的一项研究揭示了温度变化对冰的重要层次的显著影响。 研究人员长期以来通过冰芯研究了解到，融化一个冰盖比重新冻结它要容易得多。7月24日发表在《冰冻圈》上的一项新研究阐明了这一现象的部分原因，重点关注冰的“海绵状”特性。 该研究采用基于物理的数值模型，研究了在整个格陵兰冰盖上，变暖和变冷对位于雪与冰川冰之间的多孔层——新冰的影响。该研究由CIRES和ATOC的博士生梅根·汤普森-芒森领导，导师为CIRES研究员詹·凯和INSTAAR研究员布拉德·马可。 “由于变暖和变冷造成的新冰层变化并不相同，”梅根·汤普森-芒森说。“在数千年或数百万年的时间里，我们可以观察到冰盖的行为是不对称的：它们可以快速融化，但恢复起来却要花费更长的时间。我们发现的新冰不对称性是这一更大动态的一小部分。” 新冰占据了格陵兰冰盖的约90%，主要位于较高的海拔地区，在那里，它与雪一起覆盖数百米的冰，帮助减缓海平面上升，在温暖的世界中在保护北极冰川方面发挥着关键作用。它的多孔和海绵状特性允许水渗透到下面的固态冰中，在那里可以再次冻结，从而为冰盖的增加做出贡献，而不是流入海洋。…

气溶胶研究人员正在评估火云中黑碳吸收的光线量，以改进模型，从而提高对严重野火引起的气候效应的理解。 随着全球气温上升，大规模野火发生的频率越来越高。这些野火将黑碳释放到大气中，由于其吸收阳光的能力，黑碳是最有效的短期变暖剂之一。然而，科学家仍在努力理解在严重野火期间形成的火积雨云（pyrocumulonimbus，pyroCb）中存在的黑碳造成的大气变暖程度。 在最严重的情况下，这些野火云可以将烟雾扩散到对流层上层和下层平流层，在那里可以停留数月，并影响平流层的温度和组成。华盛顿大学气溶胶科学与工程中心（CASE）最近的研究开始澄清一些这些影响。 该研究由华盛顿大学麦凯尔维工程学院的教授Rajan Chakrabarty和他的前学生Payton…

你是否曾好奇过昆虫是如何远离家园却仍能导航归来的？这个问题不仅在生物学上具有重要意义，还有助于开发用于小型自主机器人的人工智能。来自代尔夫特科技大学的研究人员受到蚂蚁能够视觉识别其周围环境和计步方法的启发，最终创造了模拟这些行为的小型机器人导航系统。这种方法使这些轻量机器人在行走较长距离后能够返回家中，同时使用最少的计算能力和内存（每100米仅消耗0.65千字节）。未来，我们可能会看到这些小型自主机器人用于各种任务，包括仓库中的库存监控和工业环境中气体泄漏检测。研究团队在2024年7月17日的《科学机器人》上分享了他们的研究成果。 倡导小型机器人 小型机器人重量在几十到几百克之间，具有引人入胜的现实世界应用潜力。它们的轻量设计确保即使意外碰到人也很安全。它们的小尺寸还使得它们能够在狭小的空间中灵活移动。如果能够以经济的方式生产，它们可以大量部署，从而有效覆盖广阔的区域，例如温室，以快速识别害虫或疾病。 然而，使这些小型机器人能够自主操作面临挑战，因为与较大机器相比，它们的资源有限。一个主要障碍是自导航的需求。虽然这些机器人可以利用外部基础设施，例如户外的GPS卫星和室内的无线通信信标，但依赖这些系统往往不切实际。GPS在建筑物内无法使用，并且在拥挤的城市区域可能不准确。此外，在室内环境中安装和维护信标可能成本高昂或根本不可行，尤其是在如搜救任务的情境中。 用于自主导航的人工智能通常是为较大机器人设计的，例如自动驾驶车辆。一些方法依赖于重型、耗电的传感器，如激光雷达（LiDAR），这是小型机器人无法携带或供电的。其他方法使用视觉作为更高效的传感器，提供广泛的环境数据。然而，这些方法通常旨在创建详细的3D地图，而这些需求则超出了小型机器人的处理能力和内存。…

最近的研究揭示，犹他州大盐湖的干涸湖床在2020年释放了惊人的410万吨二氧化碳和其他温室气体。这项研究突显了干涸湖床在温室气体排放中常被忽视的作用，随着气候变化的进展，这一作用可能会变得更加显著。 来自皇家安大略博物馆（ROM）的最新发现表明，犹他州大盐湖的干涸湖床在2020年排放了410万吨二氧化碳和各种温室气体。这项研究指出干涸湖床作为一个被低估但可能是温室气体的重大来源，而这种情况可能随着气候变化的持续加剧而恶化。这项研究的结果在题为《干涸的盐碱湖床是人为温室气体排放的重大来源》的文章中进行了分享，刊登在期刊《地球一小时》中。 “人为导致的大盐湖干涸正在暴露出广泛的湖床区域，并向大气中释放巨量的温室气体，”首席研究员、ROM气候变化主任索伦·布罗斯（Soren Brothers）表示。“湖泊干涸对气候变化的影响值得进一步探讨，并应纳入气候变化减缓策略和流域管理中。 大盐湖的水位每年波动，主要取决于附近山脉的融水流入——水位曾在1980年代达到高峰，而在2022年创下历史低值。然而，农业、工业和市政用水等人类活动导致湖泊不断枯竭。全球范围内类似的水资源竞争需求也正在影响湖泊水位。随着著名盐湖如阿拉尔海、乌尔米亚湖和里海的干涸，它们不仅破坏了各种物种的重要栖息地，恶化了空气质量，影响了人类健康，而且随着新暴露的土壤释放二氧化碳和甲烷，也对气候变化产生了影响。…