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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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过时手机如何为智能城市提供动力并拯救海洋

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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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这款电池自毁：受《碟中谍》启发的生物可降解电源

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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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隐形秩序设定了玻璃中太赫兹区域的波动

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尽管玻璃表现出无序的原子结构，但X射线和中子散射揭示了微妙的周期性。筑波大学的研究人员已经证明，这种隐含的周期性——被称为“不可见的有序”——在决定太赫兹（THz）频率范围内的振动波动方面发挥了关键作用，这显著影响了玻璃的物理性质。 乍一看，玻璃似乎是一个随机的原子网络。然而，X射线和中子束分析揭示了一个微弱但一致的周期性特征，称为第一锐散射峰（FSDP）。与此同时，玻璃展示了一个玻色子峰（BP），这是一个在THz范围内的振动异常，它对其低热导率、机械特性和THz范围的光吸收有贡献。尽管进行了广泛的研究，但FSDP和BP之间的精确关系仍不清楚。 研究人员利用异质弹性理论——考虑到材料弹性特性的空间波动——确定了BP的出现与FSDP的存在之间的直接相关性。理论模型表明，BP表现所需的弹性不均匀性的规模与FSDP的规模相一致。这暗示FSDP是THz频段内玻璃振动行为的决定因素。 这些发现有望为开发具有可调玻色子峰的新型玻璃材料提供指导，从而实现对其热和机械特性的有针对性的控制。 这项工作得到了JSPS…

农业光伏技术享有相对较高的接受度

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光伏系统越来越多地安装在屋顶上和空地上。这并不总是得到市民的认可。然而，被称为农业光伏（Agri-PV）的形式则受到更广泛的欢迎，因为波恩大学的研究人员已经能够证明。在这种情况下，太阳能电池安装在农用空间中，例如在牧场上或作为葡萄藤的遮阳篷。根据对近2000人的调查，这种形式的接受度明显高于普通的太阳能公园。 光伏系统越来越多地安装在屋顶上和空地上。这并不总是得到市民的认可。然而，被称为农业光伏（Agri-PV）的形式则受到更广泛的欢迎，因为波恩大学的研究人员已经能够证明。在这种情况下，太阳能电池安装在农用空间中，例如在牧场上或作为葡萄藤的遮阳篷。根据对近2000人的调查，这种形式的接受度明显高于普通的太阳能公园。该研究已发表在《土地利用政策》杂志上。 太阳能电力是一种重要的环保能源。然而，光敏面板占用了大量空间。许多市民认为这些系统不美观且令人烦恼，尤其是当耕地和草地被牺牲时。 一种替代方案被称为农业光伏。这涉及在继续用于农业的土地上安装面板，例如粮田、牧场、苹果园或葡萄园。“它们通常会减少产量，”波恩大学发展研究中心（ZEF）的亨德里克·泽迪斯解释道。“然而，有时它们也会创造协同效应。例如，太阳能电池可以作为透明的遮阳篷，保护果树或葡萄藤免受冰雹或强烈阳光的伤害。在小麦田上，它们通常用作防风措施——类似于墙壁或篱笆。” 牛在太阳能面板间放牧…

赋予机器人类人的感知能力，以便在复杂地形中导航

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研究人员开发了一种名为WildFusion的新框架，它结合了视觉、振动和触觉，使机器人能够像人类一样“感知”和导航复杂的户外环境。 我们的感官提供的大量信息使我们的脑可以导航周围的世界，这令人惊叹。触觉、嗅觉、听觉和强烈的平衡感对我们度过看似简单的环境（如周末早晨的轻松徒步旅行）至关重要。 对头顶树冠的内在理解帮助我们弄清楚小径的去向。树枝的尖锐声响或苔藓的柔软感知告诉我们脚步的稳定性。树木倒下的雷声或在强风中舞动的树枝让我们知道附近可能存在的危险。 相比之下，机器人长期以来一直依赖视觉信息（如相机或激光雷达）来在世界中移动。在好莱坞以外，多感官导航对于机器来说一直是个挑战。森林的茂密灌木、倒下的树干和不断变化的地形的优美混乱，对传统机器人来说是一个充满不确定性的迷宫。 现在，杜克大学的研究人员开发了一种名为WildFusion的全新框架，融合了视觉、振动和触觉，使机器人能够像人类一样“感知”复杂的户外环境。该研究最近被接受到2025年在乔治亚州亚特兰大举行的IEEE国际机器人与自动化会议（ICRA…

远程控制机器人触手可及：提升工业现场安全性

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一支研究团队开发了一种新型触觉设备，旨在提高工业环境中工人的安全性和效率。 由POSTECH机械工程系的金基勋教授和博士候选人朴在炫领导的研究团队，开发了一种新型触觉设备，旨在提高工业环境中工人的安全性和效率。该研究最近发表于国际机器人期刊《IEEE工业信息学汇刊》。 在工厂和钢铁厂等高风险工业环境中，机器人自动化正在迅速发展。然而，尽管机器人技术取得了进展，仍然有许多任务需要人类干预。问题在于，操作机器人可能比预期更加复杂，甚至微小的错误也可能导致事故。 为了解决这个问题，研究团队开发了两种类型的触觉设备，允许用户在远程控制机器人时感觉到指尖的交互。 “POstick-KF（动觉反馈）”设备将机器人在推拉物体时经历的精确力变化直接传递给用户，使得精细和准确的操作成为可能。与此同时，“POstick-VF（视觉触觉反馈）”设备提供触觉和视觉反馈的结合，使其在较大工作空间中有效。两种设备均以真实工具的实际大小和形状为模型，允许即使是新手也能迅速适应，并可根据工作环境或操作员的技能水平进行选择。…

化学家开发出可调机械手性的小型分子链

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一组化学家在机械互锁分子（MIMs）领域取得了重要进展。他们的研究展示了具有可调机械手性的小型链状分子的开发，展现出在材料科学、纳米技术和制药等领域的应用前景。 来自香港大学（HKU）的化学家团队与国际科学家合作，在机械互锁分子（MIMs）领域取得了重要进展。他们的研究最近发表在著名期刊Nature Synthesis上，展示了具有可调机械手性的小型链状分子的开发，展现出在材料科学、纳米技术和制药等领域的应用前景。 这项研究是已故诺贝尔奖获得者弗雷泽·斯托达特教授领导的合作努力，参与者包括来自香港大学化学系的助理研究教授唐春博士和张瑞华博士。香港大学、诺斯维斯特大学以及其他全球机构的研究人员也作出了贡献。 链状分子和机械手性…

研究人员让人工智能进入“幼儿园”，以学习更复杂的任务

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我们需要先学习字母，然后才能学会阅读；先学习数字，然后才能学会加法和减法。纽约大学的一个科学团队通过实验室实验和计算建模证明了这一原则在人工智能中的同样适用。 在他们的研究中，发表在《自然机器智能》期刊上的研究人员发现，当递归神经网络（RNNs）首先在简单的认知任务上训练时，它们在后续处理更困难和复杂的任务时会更有能力。 论文的作者将这种训练方式称为幼儿园课程学习，因为它首先强调理解基本任务，然后将这些任务的知识结合起来，完成更具挑战性的任务。 “从生命的早期阶段开始，我们就会发展一系列基本技能，比如保持平衡或玩球，”纽约大学神经科学中心和数据科学中心的副教授克里斯蒂娜·萨文解释说。“随着经验的积累，这些基本技能可以结合起来支持复杂行为——例如，在骑自行车时同时抛接多个球。” “我们的工作采纳了这些相同的原则来增强RNNs的能力，它们首先学习一系列简单任务，存储这些知识，然后将所学任务的组合应用于成功完成更复杂的任务。”…

开发用于无云去中心化使用的AI芯片

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一款新的 AI 芯片在没有现有芯片所需的云服务器或互联网连接的情况下工作。由 Hussam Amrouch…

利用进化人工智能，科学家发现了更好土地使用的隐秘关键

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一个新的AI决策工具有效地平衡了各种复杂的权衡，推荐了最大化碳储存、最小化经济干扰以及改善环境和人们日常生活的方法。它使用进化AI，一种生物自然选择的数字版本，以在相互竞争的优先事项面前优化政策。 使用过去175年的全球土地使用和碳储存数据，德克萨斯大学奥斯汀分校和Cognizant AI Labs的研究人员训练了一种人工智能系统，以制定可以推进联合国全球可持续发展倡议的最佳环境政策解决方案。根据今天发布在《环境数据科学》杂志上的一篇论文，该AI工具有效地平衡各种复杂的权衡，推荐最大化碳储存、最小化经济干扰以及帮助改善环境和人们日常生活的方法。 该项目是联合国支持的项目韧性（Project…

天文学家观察到有史以来最大的银河样本，距离超过120亿光年

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国际天文学家团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在名为COSMOS Web的天空区域收集的数据，展示了有史以来最大的星系团样本。这项研究标志着外星系天文学的一个重大里程碑，为我们提供了关于星系的形成和演化以及宇宙大规模结构的前所未有的见解。 回顾宇宙比现在的地球年轻时的样子，这些图像覆盖了大约从120亿年前到10亿年前的时期。即将发表在《天文学与天体物理学》杂志上的新图像目录包括近1700个星系团。研究小组的一张超过60亿光年远的星系团的惊人图像，目前被欧洲航天局（ESA）选为本月图片。 “我们实际上能够观察到宇宙中形成的一些最早星系，”阿尔托大学的Ghassem Gozaliasl说，他是星系团探测团队的负责人，也是这项研究的领导者。“我们使用詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到了1678个星系团或原团——这是有史以来最大的、最深的星系团样本。通过这个样本，我们可以研究过去120亿年宇宙时间内星系在团体中的演化。”…

抗拒是徒劳的：超导二极管是未来

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研究人员发现了超电流整流的机制，在超导体中，电流主要朝一个方向流动。通过使用一种特定的铁基超导体，他们能够在广泛的磁场和温度范围内观察到这一现象。这一理解为超导二极管和其他超低能耗电子设备的设计与构建铺平了道路。 如果将超导体无与伦比的效率与半导体的灵活性和可控性结合在一起，会发生什么呢？得益于在量子材料方面的新突破，我们可能很快就会得到答案。 在即将发表在Communications Physics的文章中，由大阪大学领导的多机构研究团队宣布成功观察到在Fe(Se,Te)/FeTe异质结构中的所谓超导二极管效应。文章描述了一系列实验，其中材料在广泛的温度和磁场下，对电流流动方向产生了偏好，这一现象称为整流。 实际上，目前使用的每一个电子设备都涉及半导体，这些半导体可以抑制或增强电子朝一个方向流动，从而对电信号进行精确控制。物理学家的长期目标是将这种技术与超导体相结合，后者几乎没有电阻，因此可以以完美的效率传输电荷。然而，到目前为止，成功的案例仍然有限。…

不仅一个，而是两个巨大的黑洞正在吞噬这个星系

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天文学家在寻找撕裂恒星的巨大黑洞时发现了一个不寻常的地方——距离银河系核心2600光年。这颗流浪黑洞可能源于早期与另一银河的合并，或在与两个其他黑洞相互作用后被抛出核心。这是首次光学观测到的非核潮汐扰动事件。最终，这两个黑洞可能会合并并产生引力波涟漪。 天文学家发现了近100个例子，显示巨大的黑洞正在撕裂和吞噬恒星，几乎所有都在你期待找到巨型黑洞的地方：在大量恒星集中的巨大星系核心。 加利福尼亚大学伯克利分校的天文学家发现了第一个实例：一颗巨大黑洞在离银河核心数千光年的地方撕裂一颗恒星，该核心本身也含有一颗巨大黑洞。 这颗离心黑洞的质量大约是太阳的100万倍，藏匿在银河中央膨胀区域的外部，但通过恒星的“意大利面化”所产生的光亮闪烁显现出它的存在——这被称为潮汐扰动事件（TDE）。在TDE中，黑洞的巨大引力拉扯恒星——类似于月球对地球海洋潮汐的影响，但要猛烈得多。 “你期望在银河中心找到巨型黑洞的经典位置就像我们银河系中心的Sag…

火星上的条纹坡面可能不是水流的迹象，研究发现

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研究人员分析了全球数据库中50万条出现在陡峭火星坡道上的奇怪条纹，得出结论认为这些条纹更可能是由干燥过程造成的，而不是液体流动所致。 一项由布朗大学和瑞士伯尔尼大学的行星科学家进行的新研究对水可能在当今火星上流动的一个最引人注目的线索提出了质疑。 多年来，科学家们在火星悬崖和陨石坑墙上发现了奇怪的条纹。一些人将这些条纹解释为液体流动，暗示赤色星球上存在可居住的环境的可能性。但这项新研究利用机器学习创建和分析了大规模的坡道条纹特征数据集，指向了一个不同的解释：与风和尘埃活动相关的干燥过程。 “火星研究的一个重要焦点是理解现代火星上的过程，包括表面液态水的可能性，”布朗大学的博士后研究员阿多玛斯·瓦兰提纳斯说，他与伯尔尼大学的研究员瓦伦丁·比克尔共同参与了这项研究。“我们的研究回顾了这些特征，但没有发现水的证据。我们的模型更倾向于干燥形成过程。” 这项研究于5月19日发表在《自然通讯》杂志上。…
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