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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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从绿意到收益:将植物转变为天然锻炼补剂

将蔬菜纳入饮食中至关重要,但许多重要的维生素和营养素,包括某些氨基酸和肽,仅存在于动物来源中。在发表在 ACS 的《农业与食品化学杂志》上的一项开创性研究中,研究人员概述了一种新的方法,能够在植物中生成肌酸、牛磺酸和肌肽——这些是动物中发现的关键营养素,并且常用于健身补剂中。这个创新系统使得便捷地组合各种合成模块以提高生产效率成为可能。 将蔬菜纳入饮食中至关重要,但许多重要的维生素和营养素,包括特定的氨基酸和肽,仅存在于动物来源中。在发表在 ACS…

位置对肥胖健康后果的影响

研究人员收集了来自美国和英国超过340万人的历史数据。他们的研究表明,当肥胖者感到不那么显眼时,肥胖往往会导致较轻的医疗和心理问题。 处理肥胖问题的人们面临各种社会和健康挑战,但这些问题在肥胖普遍的社区中可能会减轻,最近的一项研究发现。 这项研究的结果发表在心理科学学会的期刊心理科学上。 由德国曼海姆大学的贾娜·贝克塞尔领导的研究团队分析了来自美国和英国超过340万人的数据。他们发现,当个体在社区中感到不那么显眼时,肥胖带来的医疗和心理影响往往较轻。 贝克塞尔表示:“这表明肥胖的一些负面影响可能是社会建构的,因此可以减轻。”…

雌激素的快速反应:揭示其毫秒机制

研究人员已确定雌激素能够引起快速神经反应的一种方式。 雌激素是女性卵巢产生的主要激素,能够在短短毫秒内激活神经信号,以管理多个身体功能。在贝aylor医学院、路易斯安那州立大学及其他合作机构,科学家发现雌激素的快速作用源于其与一种称为Clic1的蛋白质的相互作用,该蛋白质与雌激素受体-alpha(ER-alpha)相关。 Clic1负责调节带电氯离子穿越细胞膜的快速运动,这是神经元用来接收、传递和传送信号的过程。研究人员建议,通过与ER-alpha-Clic1复合体相互作用,雌激素可以通过Clic1离子电流引发快速的神经反应。这项研究发表在Science Advances期刊上。 “雌激素在大脑中发挥作用,影响各种生理功能,例如女性生育、性行为、情绪、奖励系统、压力反应、认知能力、心血管功能及体重调节。当雌激素与其受体ER-alpha结合时,许多这些作用会得到促进,”共同作者、贝aylor…

提升学生幸福感:来自一项开创性大学研究的见解

传统上,大学的主要功能是帮助学生取得学术成功,但高等教育也有潜力通过促进学生的身心健康来改变生活。尽管人们对学生身心健康的重要性越来越重视,并有大量有效的策略,但许多教育机构仍未能将其优先级提升到与招生、毕业率和学业表现相同的程度。 缅因大学的研究人员最近进行的一项研究为教育机构如何促进和改善学生身心健康提供了宝贵的见解。该研究详细描述了学生在大学期间及之后的各种优势。该研究发表在《PNAS Nexus》上,后者与《国家科学院院刊》(PNAS)相关,是该学院的主要期刊。 研究将身心健康定义为归属感、能动性、目的、身份、公民参与和财务稳定的结合。研究人员参考了盖洛普公司和普渡大学的一项综合研究,指出了与成年后身心健康提升相关的关键学生体验。这些体验包括拥有工作或实习经历、参与长期项目、积极参与课外活动,并且至少有一位教授真正关心学生、激励他们或点燃他们的学习热情。 “人们对情感学生结果的重视日益增加,例如归属感和能动性。此外,有大量证据表明,以学生为中心的方法可以有效地促进这些结果。我们希望这篇观点论文能激励其他教育工作者找到在教学环境中促进身心健康的方法,”首席研究员、生态与环境科学的博士候选人霍莉·怀特(Holly…

解码KRAS突变:深入探讨胰腺癌动态

在KRAS基因中,一个常见的突变与胰腺导管腺癌(PDAC)相比其他变异具有更好的总体生存率。根据一项多中心研究的发现,这一改善部分是由于该突变导致侵袭性降低和生物活性降低。 这项研究于8月29日在Cancer Cell上发表,显示出KRAS突变存在于大约95%的PDAC病例中,且这些突变彼此之间可能有所不同。最常见的变异是KRAS-G12R、KRAS-G12D和KRAS-G12V,这些突变可能为医生提供患者预后的重要见解。 “我们发现这些突变之间存在显著差异,”论文的资深作者、威尔康奈尔医学院外科和细胞与发育生物学系的助理教授以及癌症研究的米尔德里德·L·和约翰·F·拉斯韦勒研究学者罗希特·昌德瓦尼博士表示。基于这项研究,“我们建议临床指南应更新,以定期为所有被诊断为胰腺癌的患者进行分子检测。” 目前,美国国家综述癌症网络指南仅建议对晚期、局部晚期或转移性胰腺癌患者进行分子分析,而早期阶段的限于胰腺的癌症患者被排除在外。…

研究人员开发出对光敏感的苍蝇,可以在红光下停止移动

您是否曾想在厨房的台面上冻结那个恼人的果蝇?马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所的研究人员开发了可以在红光照射下停止移动的果蝇。在这个过程中,他们发现了停止动作的特定神经机制。他们的研究本周发表在《自然》杂志上,强调了超越单纯管理果蝇行为的洞察。这项研究揭示了大脑是如何基于不同情境激活不同的神经机制。 果蝇在探索复杂行为中的潜力 停止是几乎所有动物功能的重要基础动作。例如,动物在找到食物时需要暂停,当身体脏污时必须停止清洁自己。尽管看起来简单,停止的能力与其他行为的互动(如走路)密切相关。 马克斯·普朗克佛罗里达研究所的研究员萨利尔·比达耶专注于利用一种极为有效的研究模型——黑腹果蝇(通常称为果蝇)来研究神经电路活动如何产生特定而复杂的行为,比如在环境中巡航。此之前,比达耶已识别出前进、后退和转弯所必需的神经元,现在他和他的团队专注于停止的行为。 比达耶解释道:“在世界上有效的运动依赖于在合适的时刻停止,就如同它依赖于行走一样。停止对吃饭、繁殖和避免危险等重要行为至关重要。我们希望探讨大脑如何管理停止以及在何种情况下停止信号优先于行走信号。”…

研究显示更高剂量的锂天冬氨酸对长期新冠具有潜力

来自布法罗大学的一项最新小型临床试验确定,低剂量的锂天冬氨酸对缓解与长期新冠通常相关的疲劳和认知问题无效。然而,后续研究针对剂量发现更高剂量可能显示出一些效果。 该研究发表于JAMA Network Open,日期为10月2日,由神经学教授Thomas J.…

展望明天:人工智能模拟如何让我们与未来的自己相遇

“未来的你”是一个创新的人工智能工具,允许个人与他们未来自我的一个版本进行模拟对话。这个聊天机器人旨在减轻焦虑、增强积极情绪,并帮助用户做出更有益的日常决策。 你是否曾希望自己可以时光旅行,去一睹未来的自己?现在,随着生成性人工智能的进步,你可以做到这一点。 来自麻省理工学院和其他机构的研究人员开发了一个平台,用户可以参与与由人工智能创建的未来版本的文本对话。 这个系统被称为未来的你,专注于帮助年轻个体增强与未来自我之间的联系,这是一种心理学概念,解释一个人与其未来身份之间的关系程度。 研究表明,增强的未来自我连续感可以积极影响长期决策,影响财务储蓄和学术成就等领域。…

氡暴露:与儿童白血病相关的隐患,即使在安全水平以下

一项最近的研究对美国多个州的700多个县进行了检查,揭示了儿童白血病与衰变氡气水平之间的联系,即使这些水平低于联邦减缓指导方针。 一项最近的研究对美国多个州的700多个县进行了检查,揭示了儿童白血病与衰变氡气水平之间的联系,即使这些水平低于联邦减缓指导方针。 研究结果具有重大意义,因为儿童癌症的已知风险因素很少,环境影响尚未得到广泛调查,俄勒冈州立大学的研究员马修·博齐加(Matthew Bozigar)表示,他是该研究的负责人。 氡是一种自然产生的气体,由铀的放射性衰变产生,铀可以在某些岩石和土壤中找到。当氡从地球中逸出时,会衰变并释放出放射性粒子,这些粒子可以进入人体,并在各种组织中积累,可能会损伤或摧毁细胞中的DNA,从而导致癌症。…

解开谜团:严重感染如何干扰免疫反应

研究人员揭示了一种机制,这种机制促成了在肺结核(TB)成功治疗后观察到的长期免疫反应减少。他们的研究表明一种有前景的新方法,可以增强免疫反应性并降低重症感染后的死亡风险。 贝勒医学院的一个团队,联合其他机构,揭示了有效的肺结核(TB)治疗后所见免疫反应持续下降的机制。他们的研究发布在《美国国家科学院院刊》上,强调了一种可能的新策略,用于恢复免疫功能并减少重症感染后的死亡风险。 根据贝勒医学院传染病科和儿科全球与移民健康科副教授、首席作者安德鲁·迪纳多(Dr. Andrew DiNardo)的说法:“脓毒症——对感染的强烈身体反应——和肺结核均与保护性免疫反应的丧失有关,导致治疗后的死亡率提高。”他补充道:“在这项研究中,我们探讨了重症感染后免疫功能受损的原因。”…

揭示机械力对基因表达的影响:开创性研究洞见

我们细胞内的DNA经历着张力和扭曲,这受到压缩、环绕、缠绕和解旋的蛋白质的影响。然而,科学家们仍在学习这些物理力量如何影响基因转录。 劳拉·芬齐,克莱姆森大学威纳德·L·米勒(Jr. '69)和希拉·M·米勒医学生物物理学讲座教授指出:“有许多机械力量在不停地起作用,这些力量我们常常忽视且了解甚少,而这些主题通常不在教科书中涵盖。” 转录是细胞通过DNA片段创建RNA拷贝的机制。一种RNA,称为信使RNA(mRNA),携带着生成细胞或组织结构和功能所必需的蛋白质的信息。 RNA聚合酶(RNAP)是一种负责合成mRNA的蛋白质。它沿着双螺旋DNA移动,解开DNA以读取一条链上的碱基对序列,并生成相应的mRNA。转录过程始于RNAP附着在DNA中的“启动子”序列上,并在“终止子”位点结束,此时mRNA被释放。传统观点认为,一旦mRNA被释放,RNAP就会从DNA上脱离。…

双重视角:为“双胞胎”癌症蛋白质研发创新药物

我们身体中的某些蛋白质容易用药物靶向,因为它们的结构中有一个独特的位置,可以让药物适配,类似于钥匙插入锁。然而,还有其他蛋白质则更难靶向,因为它们缺乏清晰的药物结合位点。 为了创造一种能够抑制与癌症相关的蛋白质的药物,斯克里普斯研究所的研究人员研究了一种相关的蛋白质,被称为同源物或“双胞胎”。通过先进的化学生物学技术,他们确定了该同源物上一个适合药物结合的位置。然后,他们利用这一信息探索可以附着于原始蛋白质的具有挑战性但相似位点的药物。最终,他们发现了一些特定绑定于目标蛋白质而不影响其近亲的药物。 我们身体中的某些蛋白质易于用药物靶向,因为它们的结构中有一个独特的位置,可以为药物适配,类似于钥匙插入锁。然而,还有其他蛋白质则更难靶向,因为它们缺乏清晰的药物结合位点。 为了创造一种能够抑制与癌症相关的蛋白质的药物,斯克里普斯研究所的科学家们检查了该蛋白质的同源物,或者称为“双胞胎”。通过采用创新的化学生物学技术,他们确定了同源物上一个适合药物结合的位置。然后,他们使用这些信息寻找与其双胞胎上相似但更难识别的位置相互作用的药物。最终,他们成功识别出选择性针对目标蛋白质的药物,而不与其密切相关的对应物结合。 这种被称为“同源物跳跃”的方法在2024年9月18日发表在自然化学生物学上的一篇文章中进行了概述。考虑到人类细胞中发现的近一半蛋白质——包括与癌症和自身免疫性疾病相关的几种——是同源物,这种方法有潜力揭示新的药物结合位点并增强整体药物开发。…