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光子量子芯片让人工智能变得更智能和更环保

一组研究人员展示了即使是小规模的量子计算机也能通过一种新颖的光子量子电路提升机器学习性能。他们的发现表明,今天的量子技术不仅仅是实验性的,它在特定任务中已经可以超越经典系统。值得注意的是,这种光子方法还可以大幅减少能量消耗,提供一个可持续的前进道路,因为机器学习的能量需求正在飙升。 数据点的分类可以通过光子量子计算机完成,从而提高传统方法的准确性。图片来源: Iris Agresti 当前的热门研究主题之一是将两项最近的技术突破结合起来:机器学习和量子计算。一项实验性研究显示,已经小规模的量子计算机可以提升机器学习算法的性能。这项研究由维也纳大学的国际研究团队在光子量子处理器上进行。该研究最近发表在Nature…

光子在虚空中碰撞:量子模拟从无中创造光线

物理学家成功模拟了一种奇特的量子现象,即光似乎从空荡荡的空间中产生,这一概念至今仅存在于理论中。通过尖端的模拟技术,研究人员模拟了强激光如何与所谓的量子真空相互作用,揭示了光子如何相互反弹,甚至产生新的光束。这些突破恰逢新的超强激光设施准备在现实中测试这些令人困惑的效应,潜在地为揭示新物理学甚至暗物质粒子打开了一扇大门。 使用先进的计算建模,由牛津大学领导的研究团队,与里斯本大学的高级技术研究所合作,首次实现了实时三维模拟,展示了强激光束如何改变“量子真空”——这一状态曾被认为是空的,但量子物理学预测它充满了虚拟的电子-正电子对。 令人兴奋的是,这些模拟重现了量子物理学预测的一种奇特现象,称为“真空四波混合”。这表明,三束聚焦激光脉冲的综合电磁场可以极化真空中的虚拟电子-正电子对,导致光子像台球一样相互弹跳——在一种“黑暗中的光”过程中生成第四束激光。这些事件可以作为在极高强度下探测新物理学的探针。 “这不仅仅是学术好奇心——这是实验确认量子效应的重要一步,之前这些效应主要是理论上的,”研究共同作者、牛津大学物理系的彼得·诺雷斯教授说。 这项工作正值新一代超强激光即将上线之际。英国的Vulcan…

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光子量子芯片让人工智能变得更智能和更环保

一组研究人员展示了即使是小规模的量子计算机也能通过一种新颖的光子量子电路提升机器学习性能。他们的发现表明,今天的量子技术不仅仅是实验性的,它在特定任务中已经可以超越经典系统。值得注意的是,这种光子方法还可以大幅减少能量消耗,提供一个可持续的前进道路,因为机器学习的能量需求正在飙升。 数据点的分类可以通过光子量子计算机完成,从而提高传统方法的准确性。图片来源: Iris Agresti 当前的热门研究主题之一是将两项最近的技术突破结合起来:机器学习和量子计算。一项实验性研究显示,已经小规模的量子计算机可以提升机器学习算法的性能。这项研究由维也纳大学的国际研究团队在光子量子处理器上进行。该研究最近发表在Nature…

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光子量子芯片让人工智能变得更智能和更环保

一组研究人员展示了即使是小规模的量子计算机也能通过一种新颖的光子量子电路提升机器学习性能。他们的发现表明,今天的量子技术不仅仅是实验性的,它在特定任务中已经可以超越经典系统。值得注意的是,这种光子方法还可以大幅减少能量消耗,提供一个可持续的前进道路,因为机器学习的能量需求正在飙升。 数据点的分类可以通过光子量子计算机完成,从而提高传统方法的准确性。图片来源: Iris Agresti 当前的热门研究主题之一是将两项最近的技术突破结合起来:机器学习和量子计算。一项实验性研究显示,已经小规模的量子计算机可以提升机器学习算法的性能。这项研究由维也纳大学的国际研究团队在光子量子处理器上进行。该研究最近发表在Nature…

过时手机如何为智能城市提供动力并拯救海洋

在全球每年生产超过10亿部智能手机的背景下,研究团队正在改变电子废物的处理方式。与其将旧手机扔掉,他们展示了一种开创性的方法:将过时的智能手机转变为微型数据中心。这种低成本的创新(每部手机仅8欧元)提供了实际应用,从监测公交乘客到观察海洋生物,而无需使用新技术。 每年,全球生产超过12亿部智能手机。电子设备的生产不仅耗能密集,还消耗珍贵的自然资源。此外,制造和运输过程会向大气中释放大量二氧化碳。同时,设备的老化速度比以往任何时候都快——用户平均每2到3年会更换仍然正常工作的手机。老旧设备充其量被回收利用,最糟糕的情况是最终被扔进垃圾填埋场。 尽管最可持续的解决方案是改变消费者的行为,更仔细地考虑每个新型号是否真的需要取代旧款,但这说起来容易做起来难。快速的技术发展令旧设备迅速过时。因此,需要替代方案——例如通过赋予设备全新的用途来延长其使用寿命。 这正是塔尔图大学计算机科学研究所的研究人员胡贝尔·弗洛雷斯、乌尔里希·诺比斯拉特、和智刚·尹,以及来自技术研究所的佩尔塞维朗·恩戈伊和他们的国际同事所测试的方法。“创新通常不是从新事物开始,而是从一种重新思考旧事物的方法开始,重新构想它在塑造未来中的角色,”胡贝尔·弗洛雷斯,普适计算的副教授解释道。他们证明了旧智能手机可以成功地转变为小型数据中心,能够高效处理和存储数据。他们还发现,建造这样的数据中心非常便宜——每个设备大约8欧元。 这些小型数据中心有广泛的应用。例如,它们可以在城市环境中,如公交车站,收集实时乘客数量数据,从而优化公共交通网络。…

光子在虚空中碰撞:量子模拟从无中创造光线

物理学家成功模拟了一种奇特的量子现象,即光似乎从空荡荡的空间中产生,这一概念至今仅存在于理论中。通过尖端的模拟技术,研究人员模拟了强激光如何与所谓的量子真空相互作用,揭示了光子如何相互反弹,甚至产生新的光束。这些突破恰逢新的超强激光设施准备在现实中测试这些令人困惑的效应,潜在地为揭示新物理学甚至暗物质粒子打开了一扇大门。 使用先进的计算建模,由牛津大学领导的研究团队,与里斯本大学的高级技术研究所合作,首次实现了实时三维模拟,展示了强激光束如何改变“量子真空”——这一状态曾被认为是空的,但量子物理学预测它充满了虚拟的电子-正电子对。 令人兴奋的是,这些模拟重现了量子物理学预测的一种奇特现象,称为“真空四波混合”。这表明,三束聚焦激光脉冲的综合电磁场可以极化真空中的虚拟电子-正电子对,导致光子像台球一样相互弹跳——在一种“黑暗中的光”过程中生成第四束激光。这些事件可以作为在极高强度下探测新物理学的探针。 “这不仅仅是学术好奇心——这是实验确认量子效应的重要一步,之前这些效应主要是理论上的,”研究共同作者、牛津大学物理系的彼得·诺雷斯教授说。 这项工作正值新一代超强激光即将上线之际。英国的Vulcan…
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革命性光技术通过可擦除图像改变3D雕刻

研究人员创建了一种突破性的方法,利用一种专门的光投影仪和一种光敏化学添加剂将二维和三维图像嵌入任何类型的聚合物中。这种光驱动的雕刻会保留在聚合物中,直到暴露于热或光线中,从而抹去图像,使得该过程可以重复进行。这项创新技术在需要以小巧、可调格式拥有详细视觉数据的领域,尤其有用,例如手术规划和建筑设计。 研究人员开发了一种新方法,使用专门的光投影仪和光敏化学添加剂,将二维和三维图像嵌入各种聚合物中。雕刻会保留,直到使用热或光线抹去,从而使聚合物准备好再次使用。这项技术针对需要详细、精确视觉信息的小型和可定制格式的场景至关重要,如手术规划或建筑设计。 想象一下,如果医生能从医学扫描中捕捉三维图像,并将其冻结在亚克力块中,从而创建一个便携的患者心脏、大脑、肾脏或其他器官的模型。在咨询结束后,快速加热将抹去图像,使得方块准备好进行下一个扫描。 达特茅斯大学和南方卫理公会大学(SMU)研究人员最近在期刊Chem上发表的一篇文章,讨论了一项重大技术进展,可能促进这样的应用及更多的应用。 该研究提出了一种方法,利用专门的光投影仪在任何注入独特光敏化学的聚合物中雕刻二维和三维图像,该团队创建了这种化学物质。基于光的雕刻方式在施加热量以抹去图像之前会持续存在,这样就可以重复使用。…

释放人工智能在生物研究中的潜力:未来的机遇与挑战

机器学习在计算生物学领域作为一种强有力的工具,使研究人员能够分析各种生物医学信息,包括基因组序列和生物图像。然而,在采用机器学习技术时,研究人员必须理解这些模型的运作方式,以揭示健康和疾病状态下的生物过程。 机器学习在计算生物学领域作为一种强有力的工具,使研究人员能够分析各种生物医学信息,包括基因组序列和生物图像。然而,在采用机器学习技术时,研究人员必须理解这些模型的运作方式,以揭示健康和疾病状态下的生物过程。 最近发表在《自然方法》上的一篇文章详细介绍了卡内基梅隆大学计算机科学学院的研究人员制定的指南。这些指南在应用可解释的机器学习技术解决计算生物学中的问题时,提出了潜在的陷阱和机会。文章题为《在计算生物学中应用可解释的机器学习——陷阱、建议和新发展的机会》,出现在聚焦AI的八月特刊中。 “可解释的机器学习引发了大量的热情,因为AI工具被越来越多地用于重要挑战,”卡内基梅隆大学机器学习系副教授阿米特·塔尔沃卡尔表示。“随着这些模型变得更加复杂,它们不仅在构建高度准确的预测模型方面前景广阔,也在开发能够让用户理解模型预测背后推理的工具方面潜力巨大。然而,重要的是要认识到,可解释的机器学习尚未提供对可解释性挑战的直接解决方案。” 这篇论文源于博士生瓦莱丽·陈和穆宇(温迪)·杨在雷和斯蒂芬妮·莱恩计算生物学系的合作。陈之前的工作强调了可解释的机器学习社区与实际应用之间的脱节,这激发了这篇文章的撰写,该文章源于与杨及计算生物学雷和斯蒂芬妮·莱恩教授贾恩·马的持续对话。…

通过螺旋结构提升固态电解质的导电性和稳定性

多年来,固态电解质因其在能源存储解决方案中的潜在应用,特别是在固态电池的开发方面,受到了广泛研究。这些材料提供了一种比传统液体电解质更安全的选择——液体电解质是目前使用的物质,能够促进电池内的离子运动。然而,迫切需要创新的方法来增强现有固体聚合物电解质的性能,以满足未来材料的需求。 伊利诺伊大学香槟分校的材料科学与工程研究人员研究了螺旋次级结构如何影响固态肽聚合物电解质的导电性。他们的研究结果表明,与“随机卷曲”相对应的结构相比,螺旋结构显著提升了导电性。此外,他们发现,较长的螺旋链与增强的导电性相关,并且这一结构改善了材料在温度和电压变化下的整体稳定性。 “我们提出利用次级结构——例如螺旋——来精炼和增强固体材料中离子导电性的基本属性的想法,”领导这项研究的克里斯·埃文斯教授解释道。“我们使用的螺旋与生物肽中发现的相同结构,但在这里应用于非生物应用。” 通常,聚合物会采用随机形状;然而,通过操控聚合物主链,可以创建类似于DNA的螺旋结构。这种排列产生了一个宏观偶极矩——正负电荷的大幅分离。在螺旋长度上,每个肽单元的小偶极矩结合在一起,增强宏观偶极,从而提高了导电性和介电常数——这是材料存储电能的能力的一个指标——这反过来又改善了电荷传输。肽链越长,螺旋的导电性越强。 埃文斯进一步指出:“这些聚合物与标准聚合物相比保持了更大的稳定性——因为螺旋形成了一种非常稳定的结构。它们能够比随机卷曲的聚合物更好地承受高温和高电压,而不会退化或失去螺旋形状。我们没有观察到在达到预期使用寿命之前有任何聚合物分解的迹象。”…

船舶排放的硫减少,但全球变暖仍在加速

新的研究显示,自2020年实施船舶排放规制以来,船舶轨迹减少、云层覆盖降低以及变暖加剧。 前一年是地球有记录以来最热的一年。最近的研究表明,2023年所观测到的异常温暖中大约有20%可归因于航运部门降低的硫排放,尤其在北半球尤为明显。 这项研究由美国能源部太平洋西北国家实验室的科学家进行,已发表在期刊《地球物理研究快报》中。 2020年,国际海事组织推出规章,要求全球航运燃料的硫含量减少约80%。因此,向大气中排放的硫气溶胶减少了。 当船舶燃烧燃料时,会向空气排放二氧化硫。在阳光照射下,大气中的化学反应可能导致硫气溶胶的生成。这些硫排放被认为是一种污染形式,可能导致酸雨,其主要目的是改善靠近港口的空气质量。…

转变循环:从无止境的滑动到有意识的生活

研究人员开发了一款名为Mindful Scroll的应用程序,旨在帮助用户摆脱无尽的消极信息滚动,将正念融入日常生活中。 你是否经常发现自己在社交媒体上无休止地浏览负面新闻,想要摆脱这种状态?现在有一款专为此而设计的应用程序。 Mindful Scroll是一款由滑铁卢大学的研究人员创建的移动应用,旨在帮助个人远离无尽的消极滚动,拥抱正念于日常活动中。…

揭示了一种革命性的方式来加热火星并使其适宜居住

  自从发现火星是一个寒冷且荒凉的地方以来,科学家们一直想知道是否有可能使其更适合生命。 在8月7日发布于《科学进展》上的一篇开创性文章中,来自芝加哥大学、西北大学和中佛罗里达大学的团队提出了一种创新的火星 terraforming 战略。该方法涉及向火星大气中释放工程化的尘埃颗粒,可能使该行星的温度提高超过…