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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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令人惊讶的发现:研究人员对大气中高水平塑料化学物质感到震惊

最近的一项研究突显了南加州人持续暴露于被称为增塑剂的有害空气物质中,其中一种已被禁止用于儿童产品和化妆品中。 最近的一项研究突显了南加州人持续暴露于被称为增塑剂的有害空气物质中,其中一种已被禁止用于儿童产品和化妆品中。 增塑剂是增强各种材料柔韧性的化学物质。它们可以在许多产品中找到,例如午餐盒、浴帘、花园水管和家具覆盖物。 “它们不仅仅局限于饮料吸管或购物袋,”加利福尼亚大学河滨分校环境科学教授、发表在《环境研究》期刊上的研究的首席作者David Volz说道。…

全球研究揭示了室外空气污染对四大洲儿童大脑发育的影响

一支研究团队对40项实证研究进行了深入评估,其中大多数发现户外空气污染与儿童大脑发育的变化相关。这些变化包括白质体积的变化,这可能会影响认知能力,以及大脑连接性和阿尔茨海默病的早期指标。 来自电厂、野火和车辆等来源的户外空气污染继续对全球人类、动物和环境健康造成伤害。近期研究表明,即使是低于政府空气质量标准的污染水平,也可能影响儿童的大脑发育。 加州大学戴维斯分校的研究团队系统回顾了40项实证研究,其中大多数表明户外空气污染与儿童大脑变化之间存在联系。这些变化包括与认知能力相关的白质体积、大脑中网络连接的变化,甚至是早期的阿尔茨海默病迹象。 该研究题为“清洁空气:一项关于空气污染与儿童大脑结果的系统评价,以促进政策变革”,本月在发展认知神经科学期刊上发表。 研究的共同作者、心理学副教授Camelia…

母乳抗体:对抗常见肠道病毒的保护屏障

最近的研究表明,母乳可以保护婴儿免受轮状病毒的侵害,这是一种常见的胃肠疾病,会导致婴儿腹泻、呕吐和发烧。母亲的母乳中具有较高特定抗体水平的婴儿比母亲抗体水平较低的婴儿更能抵抗这种感染。这些发现可能激励未来的研究,旨在通过改善母乳喂养策略来增强婴儿健康。 罗切斯特大学医学中心的研究人员进行的一项研究显示,母乳可以保护婴儿免受轮状病毒侵害,轮状病毒是一种常见的胃肠感染,导致腹泻、呕吐和发热。母亲的母乳中显示出高水平特定抗体的婴儿,在更长的时间内抵抗感染的能力优于抗体水平较低的婴儿。这些结果可能会激励更多的研究,聚焦于优化母乳喂养实践以增强婴儿健康。 这项研究发表于《临床研究杂志》,并得到了比尔和梅琳达·盖茨基金会的支持,研究发现高收入国家(HICs)与中低收入国家(LMICs)之间的母乳抗体成分存在显著差异。分析涵盖了来自芬兰、美国、巴基斯坦、秘鲁和孟加拉国695名女性的人类乳样本,研究人员评估了对30种不同病原体的1,607种蛋白质的特定IgA和IgG抗体,这些抗体是母乳中常见的类型。 这项由UR医学戈利萨诺儿童医院过敏和免疫学部的教授基尔西·雅尔维宁-塞坡(Dr. Kirsi…

揭示RSV:新图像揭示了这个顽强病毒的脆弱性

呼吸道合胞病毒(RSV)的复杂结构为研发有效治疗此感染的药物带来了重大挑战。根据疾病控制和预防中心的报告,每年数十万人因该感染而入院。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员最近的发现可能为预防或减少RSV感染提供了一些见解。该病毒主要影响幼儿、老年人和对呼吸问题高度易感的成年人。 呼吸道合胞病毒的复杂结构为开发治疗这种每年在美国造成数十万人住院或更严重后果的感染药物创造了障碍,CDC表示。威斯康星大学麦迪逊分校研究人员拍摄的该病毒的最新图像可能为预防或减轻RSV感染提供了关键资料。 RSV的最高风险群体包括幼儿、老年人以及对呼吸问题高风险的个体。与每年在学校传播的流感和其他常见呼吸感染不同,RSV的治疗选择仍然有限。在美国,针对幼儿存在预防性治疗,而当前疫苗仅对孕妇和老年人可用。 该病毒复杂的结构由微小的、灵活的丝状物构成,研究人员一度难以捕捉到。这种复杂的形状阻碍了必要药物靶点的识别,包括在类似病毒之间共享的病毒部分。 “有几种与RSV相关的病毒也是重要的人类病原体,比如麻疹,”威斯康星大学麦迪逊分校的生物化学教授伊丽莎白·赖特指出。“我们对相关病毒的认识帮助我们推断有关RSV蛋白质结构的信息,但要准确识别药物靶点,我们需要更近距离观察与宿主细胞膜紧密相互作用的RSV蛋白质。”…

解锁风味:一款用于酸面包和微生物组探索的革命性工具

研究人员调查醋酸菌在确定酸面团特征中的作用,这可能对各种复杂的微生物系统产生影响。 在疫情封锁期间,许多人寻求新的爱好,而酸面包制作成为了一个受欢迎的选择。这种古老的做法可以追溯到埃及人,它不仅可持续,依赖于天然成分和传统技术,还提供了许多营养优势。研究表明,相较于许多其他面包,酸面包富含维生素、矿物质和抗氧化剂。对于那些轻微对麸质敏感的人来说,酸面包可能更易消化,因为发酵过程部分分解了麸质。此外,酸面包中常见的乳酸菌被认为是益生菌,可以增强胃肠健康。 多年来形成的风味特征 酸面包的旅程始于一个酸面团发酵剂,当面粉和水的混合物被各种微生物(主要是细菌和酵母)定殖时,就形成了这个发酵剂。这个被称为微生物组的微生物群体赋予了酸面包独特的发酵、风味和质地。与大多数使用商业酵母的面包不同,酸面包得益于其野生微生物发酵剂,天然发酵。 许多酸面团发酵剂是代代相传的,其中一些可以追溯到数千年前。维护一个发酵剂的过程涉及从现有批次中提取一部分,并将其与新鲜的面粉和水混合。经过多次转移,微生物群落适应酸面包的环境,由酵母、乳酸菌(LAB)和醋酸菌(AAB)组成。不同酸面包品种的独特风味源自其中不同的酵母和细菌菌株。…

解锁基因编辑潜力:真核CRISPR-Cas同源蛋白Fanzor2的结构揭示

科学家们揭示了Fanzor2是如何从其细菌祖先进化而来的,这可能使其成为未来基因组工程项目的重要资源。 生物医学领域正在快速发展,主要得益于基因组工程技术,如原核生物CRISPR-Cas9系统。正在进行的研究揭示了各种生物中新的基因组编辑系统,增强了治疗应用的可能性。来自圣犹达儿童研究医院的研究人员探索了Fanzors的进化路径,Fanzor是用于基因组编辑的真核蛋白。利用冷冻电子显微镜(cryo-EM),科学家们揭示了Fanzor2在结构上与其他RNA引导的核酸酶的不同,为未来的蛋白质工程工作奠定了基础。这些发现发表在《自然结构与分子生物学》期刊上。 CRISPR-Cas9是一种基因组编辑方法,因其在2020年获得诺贝尔化学奖,基于细菌用于防御的自然编辑系统。CRISPR-Cas系统可能源自转座子,这是一种可移动的DNA元素。最近,已确定一种在细菌中存在的古老且广泛的与转座子相关的蛋白家族,称为TnpB,作为各种CRISPR-Cas9和-Cas12亚型的功能前体,成为这些过程之间的进化联系。Fanzor蛋白家族,其中包括Fanzor1和Fanzor2,与TnpB同源,并存在于真核生物和某些真核病毒中。 圣犹达结构生物学系的伊丽莎白·凯洛格博士调查了Fanzor2的结构,以了解这些系统如何进化,为未来的基因组工程技术提供重要见解。 Fanzor的潜力在于其结构与功能之间的联系…

有毒组合:一项新研究揭示化学组合的危害

最近的一项调查评估了各种持久性和聚氟烷基物质(PFAS)的毒性,通常称为“永恒化学物质”,在环境和人体内结合时的毒性程度。 一项突破性的研究评估了几种形式的持久性和聚氟烷基物质(PFAS)的毒性水平,这些物质通常被称为“永恒化学物质”,当它们混合在环境和我们体内时。 令人鼓舞的结果是,大多数测试化学物质的细胞毒性和神经毒性个体水平相对较低。 然而,令人担忧的发现是,当这些化学物质结合在一起时,它们将整个混合物变成了有毒物质。 “尽管这些化学物质具有相似的结构,但它们的影响并不相同——一些比其他的更具毒性。当混合时,所有成分都会增加混合物的整体细胞毒性和神经毒性,”研究的首席作者、布法罗大学化学博士候选人卡拉·里奥斯-博尼利亚解释道。…

对HIV患者安全的新型结核病治疗方案充满希望

一项最近的研究表明,一种有前途的结核病(TB)治疗方法不会干扰联合抗逆转录病毒治疗(cART)。 德克萨斯生物医学研究所(Texas Biomed)的研究突出表明,控制结核病(TB)的潜在疗法不会干扰联合抗逆转录病毒治疗(cART)。 德克萨斯生物医学的教授斯梅尔蒂·梅赫拉(Dr. Smriti…

ChatGPT展示人类般的脑肿瘤MRI扫描评估

大阪城市大学的研究人员评估了ChatGPT和放射科医生在使用150例MRI报告诊断脑肿瘤方面的表现。他们的结果可能令人惊讶。 利用真实的日语数据,这一大型语言模型展现出与神经放射科医生相当的准确性。 随着人工智能的快速发展,其在实际场景中的应用和功能正在扩大,可能超越人类技能。在放射学中,准确的诊断对有效的患者治疗至关重要,像ChatGPT这样的模型可能提高精度或作为可靠的第二意见。 为了评估这一潜力,大阪城市大学医学院的研究生三山康人和副教授上田大树领导了一项项目,比较了基于GPT-4的ChatGPT与放射科医生在150份脑肿瘤MRI报告中的诊断准确性。该研究评估了ChatGPT与两位有执业资格的神经放射科医生和三位普通放射科医生的表现,他们的任务是基于用日语书写的临床记录提供鉴别诊断和最终诊断。 之后,他们的准确率根据手术后确认的实际诊断结果进行确定。研究结果显示,ChatGPT的准确率为73%,紧随其后的是神经放射科医生的72%和普通放射科医生的68%。有趣的是,ChatGPT的最终诊断准确率根据临床报告的来源不同而有所差异:来自神经放射科医生的报告准确率为80%,而来自普通放射科医生的则降至60%。…

革命性实验室培养脊柱为女性更安全的癫痫治疗铺平道路,新研究揭示

研究人员在帮助癫痫女性安全使用一种广泛使用且有效的抗癫痫药物方面取得了显著进展。丙戊酸钠,也称为丙戊酸,在治疗癫痫和某些心理健康障碍中常被处方,但在怀孕期间存在风险,包括可能导致脊柱缺陷和新生儿的其他并发症。一个器官样本专家团队已经发现了一种药物,可能会抵消这些有害副作用。 昆士兰大学的研究人员取得了一项重要突破,使癫痫女性可以安全地使用一种常被处方且有效的抗癫痫药物。 丙戊酸钠或丙戊酸通常用于治疗癫痫和各种心理健康问题,但由于与婴儿脊柱缺陷和其他问题的关联,在怀孕期间被认为是危险的。 昆士兰大学澳大利亚生物工程与纳米技术研究所(AIBN)的乔瓦尼·皮特罗格兰德博士和埃尔斯特·沃尔维坦教授领导了一组器官样本研究人员,发现了一种能够减轻这些有害效果的药物。 皮特罗格兰德博士解释说:“我们最初的目标是理解为什么丙戊酸会导致胎儿脊柱问题。”…

革命性神经外科:在显微镜技术中增强的快速光学相干断层扫描系统

临床研究表明,显微镜集成系统为采用光学相干断层扫描(OCT)勾勒肿瘤边界和揭示隐藏的大脑结构铺平了道路。 研究人员有效地将高频光学相干断层扫描(MHz-OCT)系统与现有的神经外科显微镜相结合,展示了其在临床环境中的实际应用。这一突破标志着朝着创建一个OCT工具的重要进展,该工具可以帮助在脑外科手术中划定肿瘤边界。 OCT是一种非侵入性成像方法,提供组织的详细横截面视图,允许可视化更深层的结构。尽管这一技术广泛应用于眼科和心脏病学等领域,但大多数现有的商业OCT系统每秒只能捕捉约30个二维图像。 “我们的MHz-OCT系统以异常快速的速度运行,约为典型OCT系统的20倍,”路贝克大学的沃尔夫冈·德拉克辛格(Wolfgang Draxinger)表示。“这种速度使其能够生成可穿透大脑表面的三维图像,可能与人工智能处理结合,以识别一些在其他成像技术中可能被隐藏的不健康区域。”…

脚踏实地的开始:婴儿如何利用他们的双脚探索周围的世界

研究人员通过将一个色彩鲜艳的移动玩具固定在婴儿的脚上,并使用Vicon 3D运动捕捉系统监测其动作,研究婴儿如何表现出有目的的行为。该研究评估了人工智能(AI)识别婴儿运动模式变化的能力。结果表明,AI方法,特别是深度学习模型2D-CapsNet,成功区分了不同的行为阶段。显著的是,脚部运动表现出较大的变化。分析每个婴儿的AI分类准确性波动为研究人员提供了新的见解,帮助他们理解婴儿何时以及如何开始与环境互动。 最新的计算机和人工智能发展,以及与婴儿学习相关的发现,表明机器学习和深度学习技术可以帮助我们研究婴儿从随机探索动作过渡到有意行为的过程。大多数现有研究集中在婴儿的自发运动上,区分了焦躁和冷静的行为。 尽管早期运动可能看起来杂乱无章,但它们在婴儿与其环境互动时揭示了重要的模式。然而,我们仍需理解婴儿如何有意地与环境互动,以及其目标导向行为的基础原理。 在一个婴儿移动玩具实验中,该实验自1960年代末以来被用于发展研究,佛罗里达大西洋大学的研究人员和他们的合作者研究了婴儿如何开始有意地行动。婴儿移动玩具实验涉及一个色彩丰富的移动玩具轻柔地固定在婴儿的脚上——当婴儿踢动时,移动玩具就会移动,从而将他们的动作与视觉体验联系起来。这一安排帮助研究人员理解婴儿如何控制自己的运动并发现他们影响环境的能力。…