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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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革新3D建模:生成性人工智能的力量

一种创新的人工智能技术提供了创造清晰、高质量3D形状的能力,这些形状可与最优质的2D图像模型相媲美。以往的方法通常产生的3D形状看起来模糊或过于简单。 为虚拟现实、电影制作和工程等行业设计逼真的3D模型可能是一项繁琐的任务,通常需要大量的手动调整和潜在错误。 尽管用于2D图像的生成性人工智能模型可以通过允许艺术家从文本描述生成逼真的2D图像来简化艺术工作流程,但它们并不是为了创建3D形状而构建的。为了解决这个问题,最近引入了一种名为“评分蒸馏”的技术,该技术利用2D图像生成模型进行3D形状的创建;然而,生成的3D对象往往显得模糊或卡通化。 来自麻省理工学院的研究人员比较了生成2D图像的算法与生成3D形状的算法,找出了3D模型质量较低的原因。随后,他们对评分蒸馏进行了简单的改进,从而有助于生成清晰、高质量的3D形状,这些形状的质量接近于这些模型产生的顶级2D图像。 替代方法往往通过重新训练或微调生成性人工智能模型来解决这个问题,这些过程可能成本高昂且耗时。…

革命性的电测量基础改革

科学家们成功地进行了实验,建立了一种新型的量子电阻标准,利用量子反常霍尔效应。 准确测量电阻在工业和电子产品中至关重要,特别是在创造先进传感器、微芯片和飞行控制系统时。来自维尔茨堡大学拓扑绝缘体研究所的物理学教授查尔斯·古尔德(Charles Gould)解释道:“这些测量的高精度至关重要,因为即使是微小的变化也会对这些复杂系统产生巨大影响。” 研究人员首次实施了一种量子电阻标准,该标准在没有外部磁场的情况下工作。古尔德说道:“在物理学中,此类标准作为物理量精确测量的恒定参考点和校准测量设备的基准。”他表示:“量子标准在不变的量子力学原理上运行,这有助于其显著的稳定性。” 标准的工作原理…

天文学家揭示了遥远亚毫米亮星系中的原位球状星系形成

研究人员利用ALMA望远镜展示了古老的椭圆星系可以从早期星系核心中发生的剧烈星形成中产生。 一个国际研究团队,包括来自东京大学Kavli宇宙物理与数学研究所(Kavli IPMU, WPI)的成员,发现了证据表明古老的椭圆星系形成于原始星系核心的强烈星形成。这一发现增强了我们对早期宇宙以来星系演化的理解,具体内容在《自然》杂志上发表的新研究中进行了详细阐述。 在当前的宇宙中,星系展现出多种多样的形状,主要可以分为两大类:年轻的螺旋星系,像我们的银河系,仍在不断产生新星,以及较老的椭圆星系,其特征是中心隆起,已经停止了星形成并且大部分缺乏气体。这些球状星系是非常古老恒星的家园;然而,它们的形成过程长期以来一直是个谜——直到现在。…

赋能机器人实时智能决策

一种名为光谱扩展树搜索(SETS)的高级算法使自主机器人能够在移动时做出最佳决策。 2018年,谷歌DeepMind的AlphaZero程序通过机器学习技术学会了下棋、将棋和围棋,利用一种独特的算法找出赢得网格游戏所需的最佳走法。现在,加州理工学院的研究人员创建了一种类似的算法,专为自主机器人量身定制——一种规划和决策系统,使机器人能够在现实环境中找到最佳路径。 “我们的算法不仅制定策略,还通过动态模拟探索所有重要的潜在动作,并选择最合适的一个——这类似于与移动机器人进行无数次虚拟游戏,”加州理工学院控制与动态系统布伦教授、NASA JPL的高级研究科学家宋卓春解释道。“这里的创新之处在于我们有效的方法来识别传统优化方法常常忽视的最安全、最优动作。” 团队在《科学机器人》期刊十二月的期刊中概述了他们的方法,称为光谱扩展树搜索(SETS)。…

掌握弓术:伊比利亚新石器时代文化的射箭专长

一个研究小组对早期新石器时代大约7000年前的古代射箭实践做出了显著发现。位于格拉纳达阿尔布尼奥尔的洛斯穆尔西亚拉戈斯洞穴中有机遗骸的极佳保存,使研究人员能够发现欧洲最古老的弓弦,由三种不同动物的肌腱制成。在箭矢生产中结合橄榄木和芦苇木以及桦树皮沥青,展示了一个非凡的精确度和技术水平,研究成果详细说明在已发表的研究中。 由巴萨自治大学(UAB)领导的研究小组对大约7000年前早期新石器时代的史前射箭做出了显著发现。 在位于格拉纳达阿尔布尼奥尔的洛斯穆尔西亚拉戈斯洞穴中有机材料的杰出保存,使科学家能够识别出欧洲发现的最古老的弓弦,这些弓弦由三种动物的肌腱制成。该研究发布在Scientific Reports上,强调了在箭矢制作中橄榄木、芦苇木和桦树皮沥青的复杂使用,展示了前所未有的技术水平。 对洞穴考古遗骸的跨学科研究揭示了伊比利亚半岛新石器时代射箭的先进特征(公元前5300-4900)并为了解当时欧洲所用材料和技术提供了宝贵的见解。…

揭示未见之物:震动如何影响城市公交的舒适性

为了提高骑行体验和改善安全性,研究团队确定了几个可能的升级。这些包括更优越的悬挂系统、新设计的座椅能够更好地吸收振动,以及促进更平稳驾驶习惯的驾驶员监控系统。 那些曾经乘坐城市公交的人都可以证明,公交车的乘坐往往不舒服且颠簸。然而,来自UTS的研究团队对公交车到底有多颠簸进行了定量分析,有可能促成更舒适的公共交通选项。 研究团队在UTS风险管理与伤害预防教授大卫·伊格尔的指导下,探讨了悉尼CBD各个路线乘客在乘坐公交车时体验到的各种运动。 这项名为《使用6轴加速度计和陀螺仪传感器进行城市公交座椅振动分析》的研究,最近发表在享有盛誉的期刊《自然》上。 研究人员使用专业传感器测量了不同方向的加速度——前后、左右、上下。…

揭开巨型星系的秘密:天文学家在理解其形成方面取得进展

天体物理学家已确定了大质量椭圆星系的诞生地点,为它们的形成过程提供了新的线索。这些星系像充气的足球,它们的起源一直是科学家们长期以来的谜团——直到现在。 天文学家正接近解决一个关于宇宙中最大星系形成的宇宙难题,这个难题多年来一直吸引着专家们的兴趣。 研究人员已经确定了巨大椭圆星系的起源,他们认为这为它们的形成提供了新的见解。 这些古老星系的起源,其形状更接近鼓起来的足球,而非我们平坦的螺旋形银河系,天体物理学家们仍然不甚清楚。 然而,南安普敦大学的学者们与全球专家合作,建议他们的最新研究可能最终会澄清这一谜团。…

男性冰球运动员比赛年限对慢性创伤性脑病风险的影响:一项全面研究揭示风险提升34%

一项涉及77名已故男性冰球运动员的综合研究显示,参与该项运动的每个年份,发展慢性创伤性脑病(CTE)的可能性会增加34%。令人震惊的是,19名国家冰球联盟(NHL)选手中有18人被诊断为CTE。CTE是一种进展性脑部疾病,源于多次创伤性脑损伤,通常出现在经历重复头部冲击(RHI)的接触性运动员中。与普遍认为只有强硬球员面临风险的观点相反,这项研究表明所有男性冰球运动员都面临潜在危害。 由波士顿大学CTE中心进行的一项涉及77名已故男性冰球运动员的综合研究显示,发展慢性创伤性脑病(CTE)的可能性随着在该项运动中度过的每一个年份增加34%。令人震惊的是,研究中的19名国家冰球联盟(NHL)选手中有18人患有CTE。CTE是一种由于多次创伤性脑损伤导致的进展性脑部疾病,通常见于经历重复头部冲击(RHI)的接触性运动员。与普遍认为只有强硬球员有风险的说法相反,这项研究凸显了所有男性冰球运动员都易受影响。 “职业生涯较长的运动员不仅更可能患有CTE,而且往往会遭受更严重的疾病形式,” 该研究的通讯作者、CTE中心临床研究联席主任以及波士顿大学乔巴尼安与阿维德西医学部的神经学副教授Jesse Mez博士说。“我们希望这些发现能够推动改变,使运动更安全,并帮助受CTE影响的前冰球运动员获得必要的护理。”…

驾驭CRISPR-Cas技术的双重边缘:确保精准与保护

研究人员发现CRISPR-Cas基因编辑技术的一个显著缺陷。一种旨在增强编辑过程的特定分子,意外地损坏了遗传编码的某些部分。 近年来,各种CRISPR-Cas复合物的基因组编辑得到了迅速发展。全球数百个实验室现在都在努力将这些创新应用于医学,同时不断改进技术。 CRISPR-Cas工具使科学家能够精确准确地修改遗传编码的特定部分。目前,使用这种类型编辑的基因疗法已被用于治疗遗传性疾病、抗击癌症以及创造能够耐旱和耐热的作物。 启动修复 CRISPR-Cas9复合物,通常被称为“基因剪刀”,是全球科学家最常用的工具。它在需要修改的确切位置切割双链DNA,这与不切割DNA链的新型基因编辑方法不同。…

“释放魟鱼的力量:软体机器人游泳的创新”

一组研究人员通过借鉴蝠鲼的游动方式,创造了最快游泳软机器人的新纪录,以增强其水下导航能力。 一组研究人员通过使用蝠鲼作为灵感,成功创造了最快游泳软机器人的新纪录,以增强其在水中的运动控制。 “两年前,我们展示了一种平均游泳速度为每秒3.74个身长的软机器人,”本项目研究的主要作者、北卡罗来纳州立大学机械与航空工程副教授尹杰表示。“我们对该设计进行了改进。最新版本更具能效,可以达到每秒6.8个身长的速度。与早期模型仅能在水面上滑行不同,我们的新机器人可以在整个水柱中上下导航。” 这款创新的软机器人采用了与蝠鲼相似的鳍片设计,并由一种即使在鳍片完全展开时也能保持稳定的材料构成。它的鳍片连接到一个具有空气腔的柔性硅胶身体中,可以填充空气以实现运动。充气该空气腔会导致鳍片弯曲,模仿蝠鲼鳍片下压的动作。一旦释放空气,鳍片会迅速恢复到原始位置。 “将空气引入腔体为系统增加了能量,”论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生秦海涛解释道。“鳍片本身倾向于回到其稳定位置,因此释放空气的同时也释放了鳍片中的能量。该设计只需要一个执行器,使得移动更快。”…

小行星撞击:地球气候与意想不到的稳定性

大约3565万年前,两颗巨大的小行星撞击了地球的表面,但根据UCL研究人员的一项新研究,并未对地球的气候造成任何显著变化。 大约3565万年前,两颗巨大的小行星撞击了地球,但并未导致地球气候的显著变化,根据UCL研究人员的一项新研究。 这些每颗几英里宽的小行星相隔大约25000年撞击了地球,导致了俄罗斯西伯利亚的波皮盖坑(宽60英里/100公里)和美国的切萨皮克湾坑(宽25到55英里/40-85公里)的形成。这些坑是地球上已知的第四和第五大小行星坑。 这项发表在期刊Communications Earth…

揭示液晶蓝相结构转变的复杂性

研究人员通过直接模拟和机器学习调查立方液晶在不同相之间的变化,为增强材料开发铺平了道路。 一组研究人员对液晶的相变进行了重要发现,这些材料可以形成复杂的有序结构。他们的研究成果发表在PNAS上,阐明了这些微观结构变化过程中所涉及的机制。这项研究可能会对更广泛材料中的结构转变提供更深刻的理解。 液晶独特地结合了液体和固体的特性。它们可以像液体一样流动,同时也能组织成固体般的结构。这些材料广泛应用于数字屏幕、光敏材料和传感器等技术中。尽管它们应用广泛,但液晶的微观重组过程长期以来一直是科学家面临的挑战,许多机制仍然难以捉摸。 九州大学物理系的福田润一教授以及来自先进工业科学技术研究所(AIST)和日本科学技术局(JST)的高桥和明博士对胆甾醇蓝相进行了集中研究。这些特定的液晶以其独特的立方对称性而著称,能够形成复杂的三维结构,这在基础科学和材料工程中都具有重大的兴趣。 研究人员探讨了从一个被称为BP…