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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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释放你的新陈代谢潜力:间歇性禁食如何改变你的健康

代谢综合症增加了许多美国人患心脏病、中风和2型糖尿病的风险。最近的一项临床试验强调,三个月的时间限制饮食增强了参与者的血糖管理和整体代谢健康,可能有助于预防严重的慢性疾病。 美国超过三分之一的成年人受到代谢综合症的影响,这是一组显著提高患心脏病、中风和2型糖尿病可能性的风险因素。这些风险因素包括高血压、高血糖水平、腹部多余脂肪和不健康的胆固醇水平。 来自索克生物研究所和加利福尼亚大学圣迭戈分校医学院的研究人员最近进行的一项临床研究表明,时间限制饮食,也称为间歇性禁食,可能为患有代谢综合症的成年人提供实质性的健康益处。参与者在三个月内每天在八到十小时的时间框架内遵循一致的饮食时间表,与标准治疗的参与者相比,表现出更好的血糖调节和改善的代谢功能。 “我们身体在一天中的不同时间以不同的方式处理糖分和脂肪,”研究的共同作者、索克教授萨奇丹达·潘达(Satchidananda Panda)解释道。“时间限制饮食使我们能够利用身体固有的节律,优化我们的代谢和整体健康。”…

阿尔茨海默病的遗传影响:揭示女性中的炎症模式

研究人员发现,与阿尔茨海默病(AD)高度风险相关的两个基因变体在预临床模型中会引发大脑免疫细胞的有害炎症反应,尤其在女性中表现明显。来自威尔康奈尔医学大学的研究人员发现,某些增加阿尔茨海默病(AD)风险的遗传因素结合在一起,引发大脑免疫细胞内部有害的炎症反应,主要影响女性,在预临床环境下进行研究。 这项研究于9月30日在《Neuron》上发布,强调在阿尔茨海默研究中考虑性别差异的必要性——这种方法最终可能会导致更具针对性和有效的治疗。 阿尔茨海默病在全球影响数百万,女性患者明显高于男性——女性诊断的数量几乎是男性的两倍。为了改善治疗方法,研究人员正在调查这些易感性差异的根本原因。先前的研究表明,APOE4基因变体在女性中比男性更显著地增强AD风险。当前研究重点关注当APOE4和TREM2基因的变体在女性中共存时,细胞过程中如何被干扰,这两者都是已知会增加AD风险的因素。由于这些基因在细胞功能中扮演着多重角色,因此理解这些特定变体如何促进疾病脆弱性非常具有挑战性。 “尽管这两个是最重要的AD风险因素之一,但我们对它们如何增加患病可能性的理解有限,并且它们并未被经常一起研究,”高级作者李干博士解释道,李博士领导海伦和罗伯特·阿佩尔阿尔茨海默病研究所,并担任威尔康奈尔医学大学神经退行性疾病的伯顿·P·和朱迪思·B·雷斯尼克杰出教授。“我们的目标是结合这些风险因素,以确定在发展疾病的风险升高时哪些通路被改变。” 李博士及其团队,包括当时威尔康奈尔医学大学的研究生首席作者吉莉安·卡林博士,创建了包含人类APOE4和TREM2…

革命性的脑映射技术为先进疗法铺平道路

科学家们推出了一种名为START的突破性工具,它可以高度精确地映射大脑复杂的神经元连接。这项创新技术将使研究人员能够确定各种神经元类型之间的连接性,从而促进新疗法的开发,这些疗法可以专门针对特定的神经元和电路,提高效果并减少副作用。 萨尔克研究所的研究人员推出了一种新的神经技术,用于大脑映射,称为单转录组辅助狂犬病追踪(START)。这个先进的工具结合了两种复杂的方法——单突触狂犬病病毒追踪和单细胞转录组学——以实现出色的精确度,从而绘制出大脑内部复杂连接的细致图谱。 通过这种方法,科学家们成为了在大脑皮层中识别抑制性神经元转录组亚型连接模式的开创者。他们相信,这种映射将为创新疗法铺平道路,能够更准确地针对特定的神经元类型和电路,从而产生更有效的治疗,可能还会比现有药物方案有更少的不良反应。 这些发现出现在2024年9月30日的《Neuron》期刊上,代表着在转录组细胞类型的粒度上澄清皮层连接性的第一次实例。 “在治疗神经和神经精神问题的领域,我们通常试图解决问题,但对涉及的组件没有深入了解,”该研究的高级作者、萨尔克教授爱德华·卡拉威(Edward…

心脏移植结果差异:经济困难背景患者的挣扎

心脏移植患者如果居住在经济条件较差的社区,术后并发症的发生率更高,并且在五年内的死亡概率也高于来自富裕地区的患者。根据UCLA的新研究结果,即使在声誉良好的大型医院进行手术,这一情况依然成立。 UCLA的研究表明,来自社会经济困难地区的心脏移植患者在术后并发症风险和五年内死亡的几率上,比来自更富裕地区的患者面临更大风险,尽管他们是在领先的高流量医院接受治疗。 这些结果将在9月30日发表在同行评审的《心脏与肺移植杂志》上,该杂志是国际心脏和肺移植学会的官方出版物。研究的首席作者、UCLA大卫·格芬医学院的医学研究生Sara Sakowitz MS…

亚临床动脉粥样硬化:无声的死亡率和健康风险增加的预测因子

一项最近的研究表明,使用成像技术进行早期检测和持续监测,可以增强我们预测和预防早亡的能力。来自西奈山Fuster心脏医院的研究人员发现,在没有症状的人群中,动脉粥样硬化的发展与任何原因导致的死亡风险增加独立相关。这项研究于9月30日发布在《美国心脏病学杂志》上。 这项研究具有突破性意义,因为它表明先进的成像技术可以在任何症状出现之前,识别主要血管中的动脉粥样硬化病。这种方法具有全球实施的潜力,以预防心血管疾病并降低死亡风险。研究结果突显了早期检测在管理动脉粥样硬化中的关键作用。 “该疾病的长期无症状阶段提供了一个在年轻人群中尚未被利用的机会窗口,”首席作者瓦伦丁·富斯特(Valentin Fuster)博士表示,他是西奈山Fuster心脏医院院长和卡洛斯三世国家心血管研究中心(CNIC)的总主任。 动脉粥样硬化涉及到脂肪(如胆固醇)以及其他物质的堆积,导致动脉壁上形成斑块。这种状况导致血管硬化和狭窄,增加严重心脏事件的风险。亚临床动脉粥样硬化普遍存在,斑块在动脉内形成而未表现出任何疾病迹象,可能影响任何年龄段的人。这种状况可能升级为严重健康问题,如中风、心脏病发作和慢性肢体缺血。…

突破性免疫疗法在治疗小鼠牙龈疾病方面显示潜力

最近来自匹兹堡大学的研究表明,操控免疫系统可能有助于预防或治疗牙周病(PD),这是一种普遍但严重的牙龈疾病。 这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上,证明将含有免疫调节剂CCL2的微小颗粒直接注入牙龈中可以减少骨损失并增强小鼠模型中牙周病的骨愈合。 高级作者查尔斯·斯菲尔(Charles Sfeir),牙科医学博士、哲学博士,匹兹堡牙科学院牙周病学与预防牙科学系副教授兼主任,解释道:“传统上,牙周病的治疗主要集中在细菌上,但细菌实际上只是通过激活免疫反应来引发疾病,进而导致牙齿周围的炎症和随后的骨损失。我们的研究表明,通过管理免疫系统,我们可以改变细菌环境,从而预防牙周病的发生或阻止其进展。” 斯菲尔与史蒂文·利特尔(Steven…

灵魂之窗:通过我们的眼睛揭示抑郁

大约3亿人,约占全球人口的4%,受到不同形式抑郁症的困扰。然而,识别这一心理健康问题可能具有挑战性,尤其是当受影响的人选择不与朋友、家人或医疗专业人士分享他们的感受时。 目前,斯蒂文斯理工学院的孙轲教授正在开发各种由人工智能驱动的应用程序,这些应用程序可以以非侵入性的方式警告个人可能出现抑郁症的可能性。 孙教授表示:“抑郁症是一个重大挑战,我们的目标是帮助解决这一问题。” “考虑到大多数人如今定期使用智能手机,这可以作为一个随时可用的有效检测工具。” 通过眼睛图像捕捉情绪…

革命性的医学影像技术将重新定义癌症和关节炎的诊断

一种新型手持扫描仪被设计出来,能够在几秒钟内创建异常详细的3D光声图像,这使其首次准备好进行临床使用,并提供了早期疾病检测的可能性。 来自伦敦大学学院的研究人员开发了一种创新的手持扫描仪,能够在短短几秒钟内生成高度详细的3D光声图像,这标志着临床应用和潜在早期疾病识别的重大进展。 如在《自然生物医学工程》上报道的,研究团队展示了他们的技术可以为医疗专业人员提供实时光声断层成像(PAT)扫描,制造出精确而复杂的血管图像,帮助改善患者护理。 光声断层成像利用激光产生的超声波来检测静脉和动脉中微小变化——疾病的早期指示——这些变化的大小为毫米级,并深达15毫米的组织内。 以前,现有的PAT技术速度太慢,无法生成临床应用所需的高质量3D图像。…

揭示雌激素通过抑制重要免疫细胞对癌症的隐秘影响

雌激素被认为促进具有雌激素受体的乳腺癌细胞的肿瘤生长。然而,杜克癌症研究所的研究人员最近的一项研究表明,雌激素也促进缺乏这些受体的乳腺癌的生长以及多种其他类型的癌症。 该研究于9月27日在《科学进展》杂志上发表,研究人员详细介绍了雌激素如何不仅削弱免疫系统对抗肿瘤的能力,还降低了用于治疗多种癌症(特别是三阴性乳腺癌)的免疫治疗的有效性。三阴性乳腺癌是一种更具攻击性的癌症类型,不表达雌激素、孕酮或HER2受体。 通过对患者数据的回顾性检查以及对小鼠的实验,研究人员发现抗雌激素药物能够抵消雌激素的影响,从而增强免疫治疗的有效性。 根据资深作者唐纳德·麦克唐纳博士的说法,他是杜克大学医学院医学、药理学与癌症生物学以及细胞生物学系的教授,“免疫治疗在三阴性乳腺癌的治疗中取得了显著进展。” “寻找放大免疫治疗抗癌效果的方法是我们研究的关键重点,”麦克唐纳指出。…

研究揭示:爱尔兰大多数孕妇在第三个季度面临缺铁问题

研究人员发现,到达怀孕第三个三个月期时,爱尔兰超过80%的孕妇经历铁缺乏。这一令人震惊的统计数据来自于科克大学(UCC)进行的一项研究,表明即使是被认为是低风险且一般健康的女性中,这种缺乏现象仍然存在。 科克大学(UCC)的一项研究揭示,怀孕到第三个三个月期时,爱尔兰五分之四的孕妇被发现存在铁缺乏。参与研究的研究人员来自爱尔兰母婴健康中心(INFANT)和UCC的食品与营养科学学院。 该研究的发现令人担忧,因为参与者被认为是低风险且大多数健康。在怀孕期间缺乏铁可能会导致对母亲和婴儿的严重并发症,包括潜在的婴儿神经发育问题。 这项研究被认为是全球最大规模的相似研究,由明尼苏达大学和发展大脑的共济会研究所合作开展。研究由UCC的艾琳·麦卡锡博士领导,结果发表于《美国临床营养杂志》。 研究分析了来自爱尔兰641名女性的数据,所有参与者都是成功分娩的首次母亲。在怀孕的不同阶段(15周、20周和33周)采集血样,以评估其铁水平。研究人员报告称,即便是在像科克这样资源丰富的地区,“尽管母亲整体健康状况良好,但孕期各个标志定义的铁缺乏相当普遍。”有趣的是,没有一位女性在其第一三个月期表现出贫血迹象,但研究发现第三三个月期的缺乏率超过了一些资源较少的地区。…

COVID感染是否能对严重流感提供保护?

新的研究揭示,早期感染病毒性呼吸系统疾病可能影响身体未来对其他无关病毒的反应。这一认知可能为开发旨在增强整体抗病毒免疫力和提高应对潜在大流行准备的治疗方法铺平道路。 人类可能受到200多种不同病毒的影响,许多人会在一生中遇到多次感染。但是,感染一种病毒是否会改变我们对另一种病毒的免疫反应?如果会,以何种方式?它可能会增强我们的防御,削弱它,或产生完全不同的影响? 这些引人注目的问题由洛克菲勒大学的研究人员在查尔斯·M·赖斯的指导下,以及由史蒂文·Z·约瑟夫维茨领导的威尔康奈尔医学院的研究人员进行探讨。他们的研究成果发表在期刊《免疫学》中。通过研究最初感染了SARS-CoV-2的小鼠,随后暴露于流感A病毒,他们发现COVID-19的恢复实际上对抗重症流感症状提供了一定的保护。这种保护反应源于免疫系统的一个意外方面。 研究显示,在单核巨噬细胞(已知其对感染的快速反应的先天免疫细胞)中发生的表观遗传修饰在COVID后形成了一种“记忆”,使这些细胞能够更好地防御不同的病毒。历史上,免疫记忆被认为仅存在于适应性免疫细胞中。然而,最近的研究开始质疑这一看法,显示巨噬细胞能够保留不专属于特定病毒的记忆。 这些结果增强了我们对先天免疫记忆的理解,并且暗示研究人员可以利用这些知识开发提供宽泛抗病毒保护的治疗方法。…

变革性发现为类风湿性关节炎的早期检测和治疗铺平了道路

最近的一项研究揭示了类风湿性关节炎 (RA) 中炎症的来源,为新的治疗方法和预测生物标志物的创建铺平了道路,这可能增强个性化医学的前景。 类风湿性关节炎 (RA)…