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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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超声波开启了制造水凝胶的更安全、更环保的方法

研究人员开发了一种利用超声波制造水凝胶的新方法,消除了对有毒化学引发剂的需求。这一突破提供了一种更快速、更环保和更可持续的水凝胶制造方法,并生产出更强、更灵活且高度耐冻和脱水的水凝胶。这种新方法还承诺促进组织工程、生物粘合剂和3D生物打印的进步。 麦吉尔大学的研究人员与蒙特利尔理工学院合作,首创了一种利用超声波制造水凝胶的新方法,消除了对有毒化学引发剂的需求。这一突破提供了一种更快速、更环保和更可持续的水凝胶制造方法,并生产出更强、更灵活且高度耐冻和脱水的水凝胶。这种新方法还承诺促进组织工程、生物粘合剂和3D生物打印的进步。 水凝胶是由能够吸收和保持大量水分的聚合物组成的凝胶。它们广泛用于创伤敷料、药物输送、组织工程、软机器人、软接触镜等。 几分钟内形成凝胶 传统水凝胶的生产依赖于化学引发剂,其中一些可能有害,特别是在医疗应用中。引发剂是用于触发化学链反应的化学物质。麦吉尔研究团队在机械工程教授李建宇的带领下,开发了一种使用超声波的替代方法。当施加于液体前体时,声波会产生微小气泡,这些气泡以巨大的能量崩溃,从而在几分钟内触发凝胶形成。…

计算:揭示阴影分支的奥秘

研究人员开发了一种新技术,称为“Skia”,以帮助计算机处理器更好地预测未来指令并提高计算性能。 当开拓性工程师与行业专业人士合作时会发生什么?这个答案可能会改变现代数据中心计算效率的未来。 数据中心存放和使用大型计算机来处理大量数据。通常,这些处理器无法跟上这种工作负载,因为预测和准备要执行的指令是非常耗时的。这减缓了数据流动。因此,当你在搜索引擎中输入问题时,答案生成得更慢,或者没有提供你需要的信息。 为了解决这个问题,德克萨斯农工大学的研究人员与英特尔、AheadComputing和普林斯顿大学合作,开发了一种名为Skia的新技术,以帮助计算机处理器更好地预测未来指令并提高计算性能。 团队包括电气与计算机工程系的保罗·V·格拉茨博士、计算机科学与工程系的丹尼尔·A·希门尼斯博士,以及电气与计算机工程系的研究生克里桑托斯·佩皮。…

一个小型自行车把手传感器可以帮助绘制一个区域内最危险的骑行路线

研究人员开发了一种名为 ProxiCycle 的系统,该系统记录 passing vehicle(过往汽车)与骑自行车者距离过近(四英尺或更近)的情况。一个小而便宜的传感器插入自行车把手,跟踪每次经过的情况,并将数据发送到骑行者的手机上。该团队在西雅图对15名骑自行车者进行了为期两个月的系统测试,发现近距离经过的位置与其他安全隐患指标(如碰撞)之间存在显著相关性。…

尿液,而非水,用于高效生产绿色氢气

研究人员开发了两种独特的高能效和低成本的系统,这些系统利用尿液和废水中的尿素来生成氢气。这些独特的系统揭示了经济生成“绿色”氢气的新途径,氢气是一种可持续和可再生的能源来源,并且有可能修复水生环境中的氮废物。 研究人员开发了两种独特的高能效和低成本的系统,这些系统利用尿液和废水中的尿素来生成氢气。 这些独特的系统揭示了经济生成“绿色”氢气的新途径,氢气是一种可持续和可再生的能源来源,并且有可能修复水生环境中的氮废物。 通常,氢气通过电解水分解为氧气和氢气来生成。这是一项有希望的技术,可以帮助解决全球能源危机,但该过程能源密集,与从化石燃料(灰氢)中提取氢气相比,造成的成本过高,而后者本身由于产生的碳排放也是一种不可取的过程。 与水相比,从尿素中生成氢气的电解系统使用的能量显著较少。…

乌贼星系的中微子游戏刚刚升级

在太空中,能量丰富的中微子通常与能量丰富的伽玛射线成对出现。然而,NGC 1068星系则发出强烈的中微子和微弱的伽玛射线,这为科学家们提出了一个难题。一篇新的论文假设,氦核与由该星系中央区域发出的紫外光子发生碰撞并碎裂,释放出中子,这些中子随后衰变成中微子而不产生伽玛射线。该发现提供了对NGC 1068等星系中心超大黑洞周围极端环境的深入洞察,并增强了我们对辐射与基本粒子之间关系的理解,这可能导致我们尚未想象的技术进步。 在太空中,能量丰富的中微子通常与能量丰富的伽玛射线成对出现。然而,NGC 1068星系则发出强烈的中微子和微弱的伽玛射线,这为科学家们提出了一个难题。一篇新的论文假设,氦核与由该星系中央区域发出的紫外光子发生碰撞并碎裂,释放出中子,这些中子随后衰变成中微子而不产生伽玛射线。…

乒乓球机器人以高速精确度回击球。

工程师们开发了一款乒乓球机器人,能够快速估算来球的速度和轨迹,并准确地将其击打到乒乓球桌上的指定位置。 麻省理工学院的工程师们参与了乒乓球机器人游戏,设计出一种强大且轻便的装置,能够以高速精确地回击球。 这款新的乒乓球机器人由一只多关节的机械手臂构成,固定在乒乓球桌的一端,握有标准乒乓球拍。借助几台高速相机和高带宽预测控制系统,机器人能快速估算来球的速度和轨迹,并执行几种挥杆类型中的一种——弧圈球、正手击球或削球——以各种旋转精确地将球击打到桌上的指定位置。 在测试中,工程师们从乒乓球桌另一端连续向机器人投掷150个球。该机器人成功回击球的命中率约为88%,在所有三种挥杆类型中均如此。机器人的击球速度接近人类选手的最高回球速度,且比其他乒乓球机器人设计更快。 现在,团队希望增加机器人的覆盖半径,以便能够回击更广泛的击球类型。他们设想这种设置可以成为快速增长的智能机器人训练系统中的一个可行竞争者。…

去除水中的硒需要铁的强度

环境工程师们开发了关键的方法来去除水中的有毒硒。 硒是一个关键元素,尤其对于甲状腺和免疫系统至关重要,但过少或过多都可能对人类和野生动物造成伤害。圣路易斯华盛顿大学的一个研究团队在去除水中的硒污染上取得了进展,这可能确保农业池塘、矿山排放或发电厂废水处理安全,以满足联邦最大限值。 环境工程的沃尔特·E·布朗教授兼该大学环境中心主任丹尼尔·贾马尔(Daniel Giammar)及其实验室在不同实验中使用铁电凝聚法去除水中的硒。由美国能源部水创新国家协会资助的研究结果最近发表在《环境科学与技术》和《ACS ES&T…

21世纪大气中的汞水平下降

汞是由环境和人类驱动的过程释放的。其中一些形式,特别是甲基汞,对人类有毒。因此,全球范围内实施了限制汞排放的政策和法规。根据最新研究,这些努力可能正在产生效果。研究人员发现,过去20年中大气汞水平下降了近70%,主要是因为人类造成的排放减少。 汞是由环境和人类驱动的过程释放的。其中一些形式,特别是甲基汞,对人类有毒。因此,全球范围内实施了限制汞排放的政策和法规。根据发表在ACS ES&T Air的研究,这些努力可能正在产生效果。研究人员发现,过去20年中大气汞水平下降了近70%,主要是因为人类造成的排放减少。 “通过追踪世界顶端四十年来的汞污染,我们表明,全球减少污染的努力正在奏效——在珠穆朗玛峰周围的空气中,汞水平在过去二十年中显著下降,”该研究的通讯作者唐银东解释说。…

细菌:更有效地记录基因活性

分析菌落中每个细菌细胞的基因活性?在维尔茨堡开发的一种单细胞转录组学新技术可以比其他方法更有效地做到这一点:它可靠地检测每个细菌细胞的300到600个基因,成功率高达95%,从而超越了已建立程序的效率。 在细菌群体中,并非所有个体都是相同的。有些可能正处于细胞分裂的边缘,其他的则正在分化,还有一些正努力适应变化的环境条件。特别是对于病原体而言,研究人员尽可能了解细菌群体内的这种多样性非常重要。这些知识有助于开发改进的治疗方案。 分析细菌多样性的一种技术是单细胞转录组学。它利用小的信使分子(mRNA)来确定在特定时间点一个细菌群体中单个细菌细胞中哪些基因是活跃的。即使在复杂的细菌群体中,mRNA分析也显示出单个细菌细胞如何对抗生素或其他环境变化做出反应。 发表在《自然协议》期刊上 维尔茨堡的朱利乌斯-马克西米利安大学(JMU)和基于RNA的感染研究亥姆霍兹研究所(HIRI)的研究人员在2020年开发了一种创新的细菌单细胞转录组学变体。该方法称为细菌MATQ-seq,并具有多个优势。…

新芯片利用人工智能将大型语言模型的能耗足迹缩小50%

研究人员开发了一种更高效的芯片,以应对大型语言模型人工智能应用如Gemini和GPT-4消耗的巨大电力。 俄勒冈州立大学工程学院的研究人员开发了一种更高效的芯片,以应对大型语言模型人工智能应用如Gemini和GPT-4消耗的巨大电力。 “我们设计并制造了一种新芯片,其能耗比传统设计减少一半,”博士生拉敏·贾瓦迪说,他与电气工程副教授特贾斯维·阿南德共同在最近的IEEE定制集成电路会议上展示了该技术。 “问题在于,传输单个比特所需的能量,并没有与数据速率的需求增长以相同的速度减少,”阿南德说,他在俄勒冈州立大学领导混合信号电路与系统实验室。 “这导致数据中心消耗了如此多的电力。”…

研究人员开发实际解决方案以减少孟加拉国砖制造的排放并改善空气质量

一项新的研究分析了一项随机对照试验(RCT)的结果,该试验显示孟加拉国的砖窑老板在获得适当培训和支持的情况下,愿意并能够在其运营中实施更清洁、更高效的商业实践——即便没有法律强制,前提是这些变化与他们的利润动机一致。这项研究是首次严谨地证明改善传统砖窑行业效率的成功策略。 砖块制造是南亚经济的核心组成部分,但也是温室气体排放和空气污染的主要来源,因为这一过程会将二氧化碳(CO₂)、细颗粒物(PM2.5)和其他污染物释放到环境中。这个以煤为动力的行业对缺乏监测和监管能力的发展中国家的人类健康、农业和环境构成了严重威胁。 随着科学家们继续发出关于化石燃料日益危险的警报,斯坦福大学公共卫生学院、icddr,b、Greentech知识解决方案以及孟加拉国工程技术大学的研究人员进行的一项新研究引入了一项基于证据的策略,旨在通过鼓励优先考虑实用性和利润的运营变化来提高砖块制造行业的能源效率并减少排放。 该研究发表在《科学》杂志上,分析了一项随机对照试验(RCT)的结果,该试验显示孟加拉国的砖窑老板在获得适当培训和支持的情况下,愿意并能够在其运营中实施更清洁、更高效的商业实践——即便没有法律强制,前提是这些变化与他们的利润动机一致。这项研究是首次严谨地证明改善传统砖窑行业效率的成功策略。 RCT评估了一项干预措施,该措施在2022-2023年砖窑季节向276家砖窑的老板提供了教育资源、培训和技术支持。这项干预旨在激励老板们对制造过程进行节能调整,例如简化砖块堆…

MRI突破可能彻底改变常见心脏问题主动脉瓣狭窄的诊断

研究人员开发了尖端的MRI技术,可以比以往更快、更准确地诊断常见的心脏问题。主动脉狭窄是一种渐进性和潜在致命的疾病,影响到美国约五分之一的65岁老年人,并且在年龄增长中发病率增加。症状包括胸痛、快速的心跳、头晕、呼吸急促和疲劳,特别是在活动时。新研究揭示了四维流动(4D flow)MRI扫描如何比当前的超声技术更可靠地诊断主动脉狭窄。这项新测试的优越准确性意味着医生可以更好地预测患者何时需要手术。 东安格利亚大学的科学家开发了尖端的MRI技术,可以比以往更快、更准确地诊断常见的心脏问题。 主动脉狭窄是一种渐进性和潜在致命的疾病,估计影响到英国300,000人。它影响到美国约五分之一的65岁老年人,且在年龄增长中发病率增加。 一项今天发布的新研究揭示了四维流动(4D…