技术

  一款开创性的人工智能（AI）模型能够解读构成植物遗传“语言”的序列和结构模式，通过一项协作研究努力被引入。 植物RNA-FM被认为是首款此类AI模型，由约翰·因尼斯中心的植物科学家和埃克塞特大学的计算机研究人员合作创建。 根据其开发者的说法，该模型代表了一项重要的技术进步，可以激发植物科学的新发现，并有可能扩展到涉及无脊椎动物和细菌的研究。 RNA与更为人熟知的DNA相似，是所有生物体中发现的重要分子，在通过其序列和结构传递遗传信息方面发挥着关键作用。RNA的排列由被称为核苷酸的各种构建块组成，按类似于字母如何形成单词和句子的模式组织。…

为了通过分析延误的传播模式和确定关键列车来改善铁路运输的准时性能，复杂性科学中心（CSH）的研究人员与奥地利联邦铁路公司（ÖBB）合作，建立了一种新的基于网络的方法。 为了通过分析延误的传播模式和确定关键列车来改善铁路运输的准时性能，复杂性科学中心（CSH）的研究人员与奥地利联邦铁路公司（ÖBB）合作，建立了一种新的基于网络的技术。 列车延误让乘客感到沮丧，同时也会造成巨大的经济损失，尤其是在它们在铁路网络中产生连锁反应时。一次延误可以引发连锁反应，将小问题升级为整个系统的重大干扰。这是非常昂贵的；美国铁路协会（AAR）的一份报告指出，美国全国性的铁路中断可能每天造成超过20亿美元的损失。这为铁路运营商提出了一个紧迫的问题：他们如何能够以最小的努力有效管理延误的级联效应？ 通过一种新的基于网络的策略，复杂性科学中心（CSH）的研究人员评估了个别列车对整个奥地利铁路网络所构成的系统性风险。“这帮助我们识别系统中的弱点——具体来说，就是对其他服务造成延误影响显著的列车，”CSH的Vito Servedio表示。他们的研究发表于npj…

来自美国宇航局（NASA）的一个名为 OPAL（外行星大气遗产）的程序，利用哈勃太空望远镜对木星、土星、天王星和海王星进行长期观察，以了解这些行星的大气动态及其随时间的变化。 1989年，旅行者任务飞越海王星，标志着人类首次与我们太阳系的四个巨大外行星的近距离接触。自1977年发射以来，双子旅行者航天器——旅行者1号和旅行者2号——揭示了这些行星远比之前认为的复杂，突显出还有许多需要学习的地方。 来自NASA哈勃太空望远镜的OPAL程序致力于捕捉对木星、土星、天王星和海王星的长期观察，以更好地理解它们的大气行为和演变。 亚米·西蒙（Amy…

螺旋结构在生物学中普遍存在，从标志性的双链DNA螺旋到心肌细胞的螺旋排列都可以见到。受到这种螺旋结构的启发，广岛大学先进科学与工程研究生院的研究人员创造了一种人工聚合物，该聚合物能够自我组织成精确的螺旋形状。 螺旋结构在生物系统中很常见，比如双链DNA的螺旋结构或心肌细胞扭转成螺旋的方式。广岛大学先进科学与工程研究生院的研究人员受到这些螺旋的启发，成功开发出一种人工聚合物，能够自我排列成可控的螺旋结构。 他们的研究成果发表于10月24日的Angewandte Chemie期刊上。 “受到自然界中复杂螺旋结构的启发，已经进行大量努力以创建具有特定手性的人造螺旋排列，应用范围包括存储器、传感技术、手性固定相、非对称催化剂和自旋过滤器，”本研究的通讯作者、广岛大学教授海野武春解释道。“我们在这里展示的螺旋超分子聚合物是一种新型的螺旋聚合物。”…

火星上的沙尘暴可能会给宇航员带来重大风险，可能会损坏设备并覆盖太阳能电池板。最近的研究正在接近于预测红色星球上严重天气发生的时间。 火星天气更新：多风条件下沙尘暴风险很高。 来自科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家最近进行的一项研究开始解码导致火星上重大沙尘暴的因素——这些天气现象有时会将整个星球笼罩在旋转的尘埃中。研究小组发现，温暖而阳光明媚的日子可能是这些风暴的催化剂。 研究的首席作者赫沙尼·皮耶里斯表示，这些发现代表了预测火星上严重天气的重要初步进展，类似于地球上的天气预报。 皮耶里斯解释道：“沙尘暴对火星探测器和着陆器有深远的影响，当然也会影响未来的载人任务。尘埃非常轻，什么都能粘住。”…

围栏提供了一种传统且可靠的方式来限制牲畜，但它们生硬的边缘可能会导致本土草原的突然变化，影响那里的植物、授粉者和鸟类。新的研究表明，虚拟的、GPS启用的围栏可能提供一种更环保的替代方案，促进更健康的草原生态系统，正如将在周一于美国地球物理联盟（AGU）2024年年会上展示的研究所揭示的那样。 围栏提供了一种传统且可靠的方式来限制牲畜，但它们生硬的边缘可能会导致本土草原的突然变化，影响那里的植物、授粉者和鸟类。新的研究表明，虚拟的、GPS启用的围栏可能提供一种更环保的替代方案，促进更健康的草原生态系统，正如将在周一于美国地球物理联盟（AGU）2024年年会上展示的研究所揭示的那样。 年会定于12月9日至13日在华盛顿特区的沃尔特·E·华盛顿会议中心举行，将有超过28,000名科学家汇聚一堂，分享地球和空间科学研究的最新进展。 由俄克拉荷马州立大学的研究人员进行的研究旨在探索虚拟围栏技术在草原地区最小化生态破坏的潜力。尽管“虚拟围栏”这一术语可能暗示用于宠物的隐形障碍，但它与传统围栏之间存在显著差异；不需要安装地下围栏，边界调整可以通过计算机程序轻松完成。当牛接近这一虚拟障碍时，它们会通过项圈收到听觉警报。如果它们忽视这一警告并靠近，便会经历类似传统电围栏的轻微电刺激。 以往对虚拟牲畜围栏的研究主要集中在它能多有效地限制牲畜，特别是防止动物进入正在恢复的生态系统。来自俄克拉荷马州立大学的自然资源研究生、该研究的首席作者蒂莫西·奥尔森（Timothy…

最新的詹姆斯·韦伯太空望远镜的发现表明，宇宙中的一种新兴特征，而非测量的误差，可能澄清长期以来关于宇宙为何以比早期数十亿年时更快的速度膨胀的的问题。 来自詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新见解揭示了宇宙中一种新识别的特征——而非望远镜数据中的不准确性——可能解释了十年来关于为何宇宙现在膨胀速度更快的难题，早在数十亿年前，它的膨胀速度更慢。 最新的观测结果验证了哈勃太空望远镜关于附近恒星和星系距离的测量，提供了一个重要的交叉验证，帮助解决宇宙膨胀率中的差异，这被称为“哈勃张力”。即使是最先进的宇宙学模型也尚未解释这一不匹配。 诺贝尔奖获得者、主要作者、约翰霍普金斯大学的布隆伯格杰出教授和物理与天文学托马斯·J·巴伯教授亚当·里斯表示：“宇宙膨胀观测速率与标准模型预测之间的差异表明，我们对宇宙的理解可能存在缺失。随着两个领先的NASA望远镜相互验证结果，我们必须认真对待这一哈勃张力问题——这既是一个挑战，也为我们加深对宇宙的理解提供了绝佳机会。” 这项研究在天体物理学杂志上发表，基于里斯获得诺贝尔奖的发现，即一种神秘的“暗能量”正在推动宇宙加速膨胀，该能量弥漫在恒星和星系之间的广阔空间中。…

天文学家们发现了一种识别最小小行星的方法，这些小行星被称为“十米小行星”，位于主要小行星带内。利用这一技术，他们成功发现了超过100个新的小行星，这些小行星的大小从公共汽车大小到数个体育场大小不等。这些是迄今为止在主要小行星带中检测到的最小的小行星。 被认为导致恐龙灭绝的小行星据认为大约有10公里宽，大小类似于布鲁克林。这样的大规模碰撞事件在地球上预计非常罕见，大约每1亿到5亿年发生一次。 相反，较小的小行星，大小与公共汽车相当，碰撞地球的频率可能要高得多，几乎每几年就会发生一次。这些“十米小行星”，直径仅为几十米，更容易逃脱主要小行星带，转变为近地天体。当它们发生碰撞时，这些小而强大的太空岩石可以在大范围内产生显著的冲击波，例如1908年在西伯利亚通古斯河的撞击和2013年在乌拉尔切尔亚宾斯克的爆炸。观察在主要小行星带中的这些十米小行星可以提供对陨石起源的见解。 最近，麻省理工学院的天文学家们制定了一种方法，定位主要小行星带中最小的十米小行星——这个碎片场位于火星和木星之间，数百万颗小行星在此轨道运行。之前，他们能检测到的最小小行星约为1公里大小，但现在利用这一新技术，科学家们可以识别直径小至10米的小行星。 在《自然》期刊上发表的一项研究中，首席研究员德维特及其同事报告了他们在主要小行星带中成功发现超过100个新的十米小行星。这些太空岩石的大小从公共汽车大小到更大的几倍，标志着迄今在小行星带中发现的最小小行星。…

消费者在现实中使用电动汽车（EV）的停走驾驶习惯实际上比实验室中通常测试的恒定使用条件更能延长电池寿命，根据一项新的研究。 斯坦福大学普雷库特能源研究所与斯坦福SLAC国家加速器实验室合作的斯坦福SLAC电池中心最近的一项研究表明，经历日常驾驶情况的电动汽车电池——例如繁忙的交通、长途高速旅行、快速城市出行和频繁停车——可能比之前的预测多出大约三分之一的使用寿命。这一发现表明，电动汽车车主可能不需要在数年内更换昂贵的电池组或购买新车。 通常，电池研究人员在控制环境中评估新电池的生命周期，使用快速重复的稳定放电和充电循环来快速确定电池的寿命和其他特性。 该研究于12月9日发表在Nature Energy上，认为这种测试方法未能现实地预测电动汽车电池的寿命，特别是对于那些日常通勤使用电动汽车的人。尽管过去15年电池价格下降了约90%，但它仍占新电动汽车成本的近三分之一。因此，当前和未来的电动汽车用户可能会发现这个消息令人鼓舞。…

长久以来关于我们银河系中最大星团——全天普星团（Omega Centauri）内星星异常运动的讨论，能否最终得出结论呢？ 全天普星团是一个巨大的星团，包含近千颗恒星，位于半人马座。在过去的许多年里，科学家们观察到全天普星团中心附近的恒星速度异常高。然而，这些速度是否由于存在一个“中等质量”黑洞（IMBH）引起的仍不确定，该黑洞的质量约为太阳的十万倍，或者是由一组较小的“恒星质量”黑洞组成，每个黑洞的质量仅为太阳的几倍。 预测认为，在恒星演化过程中，全天普星团的核心会形成一个黑洞聚集体。然而，天文学家认为大多数黑洞会因与其他恒星的相互作用而被驱逐。因此，IMBH的存在似乎成为了最有可能的解释。最近在全天普星团核心附近发现的快速移动的恒星进一步加强了这一说法，因为这样的速度可能需要IMBH的影响来实现。 天文学家对中等质量黑洞（IMBH）特别感兴趣，因为它们可能是恒星质量黑洞与超大质量黑洞之间的“失踪环节”。恒星质量黑洞是由大质量恒星死亡形成的，已通过多种方法被探测到。而超大质量黑洞则位于大星系的中心，其质量可以是太阳的百万倍到十亿倍。超大质量黑洞的起源仍然是个谜，目前尚不清楚它们是否始于恒星质量黑洞。发现IMBH可能为这个宇宙难题提供答案。…

  在碰撞中汽车如何变形、航天器如何抵御恶劣条件或桥梁如何承受压力的仿真，可以通过尖端人工智能技术大大加速。这项技术使个人电脑能够处理通常需要超级计算机才能解决的巨大数学挑战。 该创新的人工智能系统提供了一种快速预测常见且繁琐的数学方程答案的通用方法，这对于建模流体或电流在各种结构中的运动是必不可少的，这在典型的工程评估中很常见。 该研究的见解发表在《自然计算科学》上。 该框架，名为DIMON（微分同胚映射算子学习），解决了被称为偏微分方程的常见数学问题。这些方程在几乎所有科学和工程研究的领域都是基础。通过利用这些方程，研究人员可以将现实世界的现象转化为数学框架，详细说明物体或环境如何随时间和空间而演变。…

科学家们创造了第一款完全由周期表第四列元素（即“硅族”）制成的电泵连续波半导体激光器。这种创新的激光器由硅锗锡和锗锡的层组成，并独特地设计为可以直接在硅晶圆上制造。这一进展为集成光子学在芯片上的新发展铺平了道路。 来自弗尔绍斯中心于尤利希（FZJ）、斯图加特大学和莱布尼茨高性能微电子研究所（IHP）的研究团队与法国CEA-Leti合作，取得了一项突破性里程碑，开发了第一款仅使用周期表第四组材料制造的电泵连续波半导体激光器，这一组材料被称为“硅族”。这款激光器由超薄的硅锗锡和锗锡层构成，其最大亮点在于是第一个直接生长于硅晶圆上的激光器，从而为片上集成光子学开辟了新的途径。这项研究的细节已在科学期刊《自然通讯》中发布。 人工智能(AI)和物联网(IoT)的迅猛发展提高了对不仅强大而且高效能硬件的需求。光数据传输使得大量数据能够以最低的能量损失高效传输，逐渐成为大于一米的距离的首选，并且即使在较短的距离下也具有优势。这一趋势预示着未来微芯片将整合低成本的光子集成电路(PICs)，从而实现显著的成本降低和功能改善。 最近，在光学主动组件集成到硅芯片方面取得了显著进展。这包括高效调制器、光探测器和波导等关键组件的发展。然而，仅使用第四组半导体的有效电泵光源的可用性始终是一个持续挑战。历史上，这类光源一直依赖于III-V材料，而这与硅的集成既困难又昂贵。新激光器弥补了这一空白，使其与用于芯片制造的传统CMOS技术兼容，并便于与现有硅制造工艺的结合。这一创新可以被视为硅光子学所需的“最后一块拼图”。 研究人员首次在硅基电泵第四组激光器中演示了连续波操作。与依赖高能光学泵浦的旧型锗锡激光器不同，新激光器在仅5毫安(mA)的低注入电流和2伏(V)电压下运行，其能量需求与发光二极管相当。其复杂的多量子阱结构和环形设计有助于减少功耗和热量产生，使其在高达90开尔文(K)或-183.15摄氏度(°C)的温度下稳定运行。…