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最近的研究发现，加利福尼亚州的中央山谷，通常被称为美国的粮仓，几乎一半的地下水来自内华达山脉。这对于一个在许多地区高度依赖地下水进行灌溉的地区至关重要。 最近的研究发现，加利福尼亚州的中央山谷，通常被称为美国的粮仓，几乎一半的地下水供应来自内华达山脉。这对于一个在许多地区高度依赖地下水进行灌溉的地区至关重要。 虽然由于降雨和降雪而观察地面水库的变化很容易，但地下水层——位于地下深处的自然水源——却不易被发现，通常在地表以下数百英尺。加州大学河滨分校的地下水水文学副教授Hoori Ajami解释说：“它们看起来像装满水和沉积物的大浴缸。” 研究早已证明，内华达山脉在为中央山谷地下水补给中发挥着至关重要的作用，但这项由加州大学河滨分校领导的新研究首次准确测量了这些山脉对地下水的影响。该研究发表在期刊水资源研究上，结果表明，在南部中央山谷，内华达山脉的贡献最高可达53%。…

研究人员创建了一种机器学习框架，可以以比现有人工智能方法快多达1000倍的速度预测材料中的重要热传递特性。这一进展可能有助于科学家提高发电系统和微电子设备的效率。 目前估计，世界上约70%的能源生产导致了热量浪费。 如果研究人员能够增强预测半导体和绝缘体中热量运动的能力，他们将能够设计出更高效的发电系统。然而，准确建模材料的热特性面临重大挑战。 困难来源于声子，这些亚原子粒子负责传递热量。某些热特性依赖于一种被称为声子色散关系的测量，而这在系统设计中往往很难获得和应用。 来自麻省理工学院及其他机构的一个合作团队用全新的视角解决了这个问题。他们开发了一种新的机器学习框架，可以以比其他基于人工智能的方法快多达1000倍的速度预测声子色散关系，且精度可以与其媲美，甚至更高。与传统的非人工智能方法相比，这项创新可以快一百万倍。…

一组研究人员正在解决随着锂离子电池使用不断增加而日益严重的环保难题，即有效回收锂离子电池的问题。 由詹姆斯·托尔(James Tour)领导的莱斯大学团队，托尔是化学的T.T.和W.F.乔教授及材料科学与纳米工程的教授，正专注于有效回收锂离子电池的基本挑战，因为这些电池的采用量不断增加。 该团队开发了一种先进的方法，从电池废料中提取纯净的活性材料，相关研究成果于7月24日发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊上。他们的发现可能会以低成本简化贵重电池组件的分离与回收，从而促进电动车(EV)生产的可持续方法。…

研究人员揭示了一种冰形成的新机制。冰可以通过类似于一种被称为冰0的稀有冰类型的小前体在水滴的自由表面附近形成。这些结构由于表面张力引起的负压效应而容易生成，形成类似于冰0的环形形状，作为冰形成的核心，促进了冰的整体生长。 冰的复杂度远超许多人的想法，科学上已识别出20多种不同形式，每种都是在特定的压力和温度条件下形成的。我们常用来冷却饮料的冰被称为冰I，它是地球上少数几种自然存在的冰类型之一。最近，日本研究人员发现了另一种冰，称为冰0，可以在过冷却水中启动冰晶的生成。 液态水表面附近的冰形成过程可以从具有类似于稀有冰类型冰0的结构的小晶体前体开始。在本月发表于《自然通讯》中的一项研究中，东京大学工业科学研究所“防霜科学”社会合作研究部门的科学家们展示了这些类似冰0的结构可以导致水滴在其表面附近而非中心被冻结。这个发现解决了一个长期以来的谜团，并可能改变我们对冰形成的理解。 冰的结晶，称为冰核化，通常是异质发生的，这意味着它发生在固体表面上，通常是液态水与固体容器接触的边界。然而，这项最新研究表明，冰的结晶也可以发生在水面刚好下方的地方，即水与空气接触的地方。在这个区域，冰围绕着具有与冰0相同环状结构的小前体形成。 研究的主要作者孙刚解释道：“模拟表明，在稳定的温度条件下，水滴更可能在自由表面附近结晶。这一澄清解决了一个长期存在的争论，即结晶是在表面上更常见，还是在内部。”…

加利福尼亚大学欧文分校的专家发现，政府机构、保险公司和灾难规划者使用的国家洪水风险模型在地方层面上，比如社区和个别房屋，并不准确。 加利福尼亚大学欧文分校的专家发现，政府机构、保险公司和灾难规划者使用的国家洪水风险模型在地方层面上，比如社区和个别房屋，并不准确。 最近发表在美国地球物理联盟杂志地球的未来上的一项研究警告说，新的全国性洪水数据未能反映当地的地理和基础设施，这对于理解洪水在城市环境中的蔓延至关重要。 “我们对洛杉矶县的分析发现，该县的人口超过40个美国州，涵盖80多个市，使用国家数据的整体洪水暴露估算与我们更复杂的模型惊人地相似。然而，关于哪些社区和财产容易受到影响的预测则显著不同，”论文的首席作者、加州大学欧文分校土木与环境工程及城市规划和公共政策的校长教授布雷特·桑德斯表示。 “此外，这些模型之间的差异表明各社会群体之间的暴露存在显著不平等，包括黑人、白人和边缘化社区，”他补充道。“识别洪水风险热点和理解社会差异对规划城市洪水响应至关重要，过于依赖当前数据可能导致保护策略不足。”…

工程研究人员推出了一种先进的硬件设备，有潜力将人工智能（AI）计算应用的能量使用降低至少1,000倍。 明尼苏达大学双城校区的研究人员揭示了一种先进的硬件设备，可以显著降低AI计算应用的能耗，减少的幅度至少达到1,000倍。 这项研究已发表在《npj非传统计算》上，这是一本由Nature出版的同行评审期刊。团队拥有该设备背后的多项技术专利。 随着AI应用的激增，研究人员致力于开发提升能量效率的过程，而不牺牲性能或增加成本。通常，AI过程涉及逻辑（核心处理单元）与内存（存储信息的地方）之间的数据移动，导致相当大的电力消耗。 明尼苏达大学科学与工程学院的一组研究人员开发了一种名为计算随机存取内存（CRAM）的模型，其中数据完全在内存中处理，消除了传输的需要。…

螳螂在昆虫中脱颖而出，因其复眼和独特的三维视觉能力。工程师们现在正在尝试模仿这一视觉系统，以增强机器视觉。 自动驾驶汽车有时会因为其视觉系统难以以三维方式解读静止或缓慢移动的物体而无法正确导航。这一限制类似于单眼视觉的昆虫，尽管它们的复眼在追踪运动和提供宽阔视野方面表现出色，但在深度感知能力方面有限。 但螳螂则有所不同。 螳螂的眼睛具有重叠的视场，使其具备双眼视觉和真实的三维深度感知能力。 弗吉尼亚大学工程与应用科学学院的研究人员利用这一独特特性，集成了先进的光电工程和创新的“边缘”计算——在数据采集地点附近处理数据——来创建人工复眼。这项技术旨在解决妨碍机器准确解读现实世界视觉数据的现有挑战，如精确度问题、数据处理延迟和高计算需求。…

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…