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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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过时手机如何为智能城市提供动力并拯救海洋

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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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这款电池自毁：受《碟中谍》启发的生物可降解电源

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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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“机器学习的周期表”可能推动人工智能发现

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在发现了一种将20多种常见机器学习方法连接起来的统一算法后，研究人员将它们组织成一个“机器学习周期表”，这可以帮助科学家结合不同方法的元素，以改善算法或创建新的算法。 麻省理工学院的研究人员创建了一个周期表，展示了20多种经典机器学习算法之间的联系。这个新框架阐明了科学家如何融合不同方法的策略，以改善现有的人工智能模型或提出新的模型。 例如，研究人员利用他们的框架结合了两种不同算法的元素，创建了一种新的图像分类算法，其表现比目前最先进的方法提高了8%。 这个周期表源于一个关键思想：所有这些算法学习数据点之间特定类型的关系。虽然每个算法可能以稍微不同的方式实现这一点，但每种方法背后的核心数学是相同的。 基于这些洞察，研究人员确定了一个统一的方程，支持许多经典的人工智能算法。他们利用这个方程重新框架流行的方法，并将它们整理成一个表格，根据它们学习的近似关系对每个算法进行分类。…

某些保护性树脂涂层可能会损害金属文物

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保护者和博物馆技术人员使用透明涂层保护珍贵的考古金属物品，如工具和武器，以保留清晰无碍的视图，展示这些精美的珍宝。然而，研究人员在《ACS中央科学》上报告称，某些用于这些涂层的树脂与含铁金属反应，可能会造成损害。该团队开发了一种非侵入性的荧光成像策略，可以揭示这些有害化学反应的早期迹象，并确认其在古代文物上的实用性。 聚合物涂层，包括丙烯酸树脂，通常用于保护金属文物，以避免长时间暴露于光、热、氧气和湿度。由于聚合物质轻、透明且防水，同时能够与所保护的材料（包括浸水的木材）牢固粘附，因此涂层在许多方面都很理想。然而，关于聚合物涂层随时间老化后的状态及其对含铁金属（如钢或铸铁）潜在影响的研究有限，因为监测材料相互接触的位置是困难的。目前的选择包括剥离或溶解聚合物，这可能会导致文物损坏，或者使用那些非破坏性和快速但无法清晰显示这一薄空间内化学相互作用的成像技术。因此，Rui Tian、Chao Lu及其同事开发了一种三维荧光成像策略，照亮指示含铁金属早期腐蚀和锈蚀迹象的羧基。 最初，研究人员在使用成像技术观察刚刚涂覆了常用的丙烯酸树脂（乙酸钠与甲基丙烯酸的共聚物）的金属时，没有观察到荧光。他们随后通过加热和紫外光照射加速树脂的老化过程，持续30小时。在观察中，树脂-金属界面的荧光强度在3小时后稳步增加。…

工程师打印出既坚固又有弹性的合成“超材料”

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工程师们制造了一种不仅坚固而且有弹性的超材料。他们的新方法可以实现可拉伸的陶瓷、玻璃和金属，从而用于防撕裂的纺织品或可拉伸的半导体。 在超材料设计中，一直以来的游戏规则是“更强更好”。 超材料是具有微观结构的合成材料，使得整体材料具有特殊的优异性能。研究的一个重点一直是在设计比其常规对应物更强和更硬的超材料。但这是一种权衡：材料越硬，柔韧性越差。 麻省理工学院的工程师们现在找到了一种制造同时强大而又有弹性的超材料的方法。基础材料通常非常刚性且脆，但它是以精确复杂的图案打印而成，形成一种既强大又灵活的结构。 新材料的双重特性的关键在于刚性的微观支撑和柔软的编织结构的结合。这种用类似有机玻璃的聚合物打印的微观“双网络”，产生了一种可以拉伸至其尺寸四倍而不会完全断裂的材料。相比之下，其他形式的聚合物几乎没有拉伸性，并且一旦裂开就会很容易破碎。…

新型多孔晶体催化剂为清洁氢气生产提供了耐用、高效的解决方案

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一种新的催化剂结构为通过水电解生产更具成本效益的氢气提供了潜在的途径。该材料以掺杂原子分散铱（Ir）的介孔单晶Co3O4为中心，旨在用于酸性氧气演化反应（OER）。 铱因其OER性能而闻名，但既稀少又昂贵。在保持稳定性的同时有效利用铱是扩大电解槽技术的重要挑战。本研究通过一种最大化原子级效率的材料提出了解决方案。 该催化剂具有介孔尖晶石结构，允许高铱负载（13.8 wt%）而不形成大型铱簇。这种配置使得Co-Ir桥接位点的形成成为可能，在酸性OER条件下表现出高固有活性。 计算分析表明，在反应条件下，氧中间体（O*）完全覆盖Co3O4表面，这通常会钝化Co位点。然而，铱掺杂重新激活了这些位点，同时增强了催化剂的结构完整性。…

当前的人工智能风险比末日未来场景更令人警惕

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大多数人通常更关心人工智能的即时风险，而不是关心一个理论上的未来，即人工智能威胁人类的情况。苏黎世大学的一项新研究揭示，受访者在抽象场景与具体实际问题之间明确区分，尤其对后者给予非常严肃的对待。 大多数人通常更关心人工智能的即时风险，而不是关心一个理论上的未来，即人工智能威胁人类的情况。苏黎世大学的一项新研究揭示，受访者在抽象场景与具体实际问题之间明确区分，尤其对后者给予非常严肃的对待。 广泛的共识认为，人工智能与风险有关，但对这些风险的理解和优先级存在差异。一种广泛的看法强调理论上的长期风险，例如人工智能可能威胁人类生存的风险。另一种常见观点则集中在即时担忧上，例如人工智能系统如何放大社会偏见或促成虚假信息。一些人担心，强调戏剧性的“生存风险”可能会分散对人工智能目前已经造成的更紧迫的实际问题的关注。 当前和未来的人工智能风险 为了审查这些观点，苏黎世大学的一个政治科学家团队进行了三项大规模在线实验，涉及美国和英国超过10,000名参与者。一些受试者看到了一系列将人工智能描绘为灾难性风险的标题。其他人阅读了关于当前威胁如歧视或虚假信息的内容，还有一些人则阅读了关于人工智能潜在好处的材料。目的是研究有关人工智能未来远期灾难的警告是否会减少对此时实际问题的警觉。…

科学家们找到了一种给水熊“纹身”的方法

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如果你之前没有听说过缓步动物，准备好感到惊讶。这些笨拙的八条腿生物，被称为水熊虫，长约半毫米，几乎可以在任何环境中生存：极寒温度、近乎饥饿、高压、辐射暴露、外太空等等。研究人员利用缓步动物几乎不可摧毁的特性，给这些生物施加了微小的“纹身”，以测试微加工技术，构建微观兼容的设备。 如果你之前没有听说过缓步动物，准备好感到惊讶。这些笨拙的八条腿生物，被称为水熊虫，长约半毫米，几乎可以在任何环境中生存：极寒温度、近乎饥饿、高压、辐射暴露、外太空等等。研究人员在 ACS 的《纳米快报》上报告，利用了缓步动物几乎不可摧毁的特性，给这些生物施加了微小的“纹身”，以测试微加工技术，构建微观兼容的设备。 “通过这项技术，我们不仅仅是在缓步动物上创建微纹身…

基于循证医学的AI工具在USMLE考试中表现优于其他AI工具和大多数医生

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一项由布法罗大学生物医学信息学研究人员开发的强大临床人工智能工具，在美国医学执照考试（Step考试）的所有三个部分中表现出了显著的准确性，根据今天（4月22日）发表在《JAMA Network Open》上的一篇论文。 据今天（4月22日）在《JAMA Network…

可变形平面到形状对象的缝纫技术制作

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研究人员介绍了一种新颖的方法，使用计算机控制的缝纫机制造功能性平面到形状的物体。团队的方法利用缝纫机在织物层之间缝制口袋，并将坚硬的面板插入口袋中。可以使用多种类型的织物，从用于重型应用的棉布到用于装饰目的的更精致的织物。这些材料也可以根据每个物体的需要在面板之间进行定制。研究人员展示了如何选择材料以支持各种功能目标，例如使用更厚的胶合板制作承重的人体椅子，以及配有透明织物的定制LED面板制作功能性灯具。此外，这项技术还允许额外的机制，例如绳索、磁铁和钩环扣，来引导和平稳平面到形状的过渡。 卡内基梅隆大学人机交互研究所（HCII）和机器人研究所（RI）的研究人员介绍了一种新颖的方法，利用计算机控制的缝纫机制造功能性平面到形状的物体。 团队包括设计学院的本科生Sapna Tayal；HCII的马克·斯特利克博士后教学研究员Lea Albaugh；RI的副教授James…

用于控制多相选择的胶体晶体模型

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研究人员探索了一种胶态晶体模型，以生产特定的多晶型，这在材料科学和制药中是必需的。 多晶型并不是神话中的奇异生物——它们是具有相同化学成分但不同晶体结构的物质，同时也表现出不同的物理和化学性质。这对实际应用的意义是，公司通常希望创造某种特定的多晶型——而不是其他的。东北大学的研究人员深入研究了使用胶态结晶作为模型系统，以弄清楚如何实现对特定多晶型形成的精细控制。 在微观水平上放大一个晶体，你会发现使其独特的原因在于其高度有序的结构。胶态晶体具有类似的有序结构，但添加了悬浮的亚微米级颗粒。这些特殊的晶体被视为相变的良好模型，以及广泛科学和工业应用的多功能材料。然而，在结晶过程中多晶型选择的机制并未完全理解。本研究的目标之一是揭示关于这些机制的新见解。 东北大学的野泽淳说：“控制特定晶体多晶型生长的能力在材料科学和制药等领域至关重要。任何对多晶型的变化都会导致产品性能和功能的变化，因此能够自信地选择特定多晶型至关重要。” 本研究利用胶态结晶作为模型系统，并通过单颗粒分辨率进行原位观察，以研究多晶型选择机制。该研究采用了一种称为异质外延生长的方法，使用聚苯乙烯胶态颗粒。结晶过程包括成核、增长和溶解——每个过程都受到多晶型转变的影响。…

垃圾话：随着塑料使用激增，研究人员探讨可生物降解的解决方案

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研究人员在一篇综述文章中记录了围绕一次性塑料的环境方面和趋势的多方面全球快照。研究人员表示，生物降解塑料材料的最大应用领域是包装领域，约占一次性塑料生产的半数。 虽然生物降解塑料目前仅占全球每年生产的数亿吨塑料的千分之五，但对替代品日益增长的需求反映了消费者的意识和企业的响应。 来自巴西、德国和美国的研究人员在一篇名为《重新思考一次性塑料：创新、政策、消费者意识和市场塑造生物降解塑料在包装工业中的应用》的综述文章中，记录了围绕一次性塑料的环境方面和趋势的多方面全球快照。该文章最近发表在《食品科学与技术趋势》期刊上。 研究人员表示，生物降解塑料材料的最大应用领域是包装领域，约占一次性塑料生产的半数。预计到2024年，生物降解包装市场将达到约1050亿美元，预计在2024年至2029年期间年均增长率约为6%，该研究指出全球与生物降解聚合物相关的专利中有44%与包装有关。 全球每年生产约4.74亿吨塑料，其中约三分之一用于包装，包括食品和饮料容器的一次性塑料产品。在这些塑料中，仅约25%被回收。文章补充道，预计到2060年，塑料生产将比目前增加三倍，呈现从耐用塑料向一次性塑料转变的趋势。…

在美国，省钱是选择太阳能的最大理由

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一项新研究表明，经济利益，如节省公共事业费用和避免电价上涨，是美国成年人考虑安装屋顶太阳能电池板或订阅社区太阳能的主要驱动因素。 美国俄亥俄州立大学的研究人员进行了全国性调查，以评估消费者对采用太阳能的看法。尽管先前的研究已探讨了对屋顶太阳能的看法，但这项研究是首个关于家庭使用社区太阳能的公众意见评估。 研究结果促使研究人员建议政策制定者和行业领导者增加市场营销活动对采用太阳能的实际理由的引用——包括节省金钱和提高物业价值而不承担重大风险——以鼓励更广泛的住宅使用。 “强调无论是屋顶还是社区太阳能的实际好处，可能是实现现实世界中增加采用的最有效途径，”首席作者、俄亥俄州立大学环境与自然资源学院的博士候选人纳赛姆·迪尔曼-哈索说。 研究还显示，大多数参与者对社区太阳能没有了解，只有少数人关注过此事，这表明需要提高公众意识，以扩大消费者对这一更公平分配的可再生能源来源的访问，资深作者、俄亥俄州立大学行为、决策与可持续发展副教授妮可·辛托夫表示。…

利用蓝光对抗耐药性感染

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研究人员在奥克拉荷马大学取得了一项突破性发现，这可能在不依赖贵金属的情况下彻底改变抗生素耐药感染、癌症和其他难治性革兰阴性病原体的治疗。 奥克拉荷马大学的研究人员取得了一项突破性发现，这可能在不依赖贵金属的情况下彻底改变抗生素耐药感染、癌症和其他难治性革兰阴性病原体的治疗。 目前，铂和铑等贵金属被用来合成合成碳水化合物，这些合成碳水化合物是许多用于对抗革兰阴性病原体（包括著名的医院获得性感染——铜绿假单胞菌）的批准抗生素的关键成分。这种感染导致了免疫缺陷患者的死亡。然而，这些元素需要严苛的反应条件，使用成本昂贵，并且在开采过程中对环境有害。在《自然通讯》杂志上发表的一项创新研究中，由印德拉杰特·沙尔马教授领导的OU团队用蓝光或铁替代了这些贵金属，取得了相似的结果，毒性显著降低，成本减少，更吸引研究人员和药物制造商。 通过使用丰富、廉价、不含金属的无毒蓝光，该团队可以更容易和快速地合成这些重要的碳水化合物。由于大多数抗生素依赖于碳水化合物分子以渗透革兰阴性细菌薄薄的外层，这一发现可能会改变医生治疗多药耐药病原体的方式。 沙尔马说：“耐药性感染是一个主要问题，预计在不采取措施的情况下会增加。通过使用我们的方法进行晚期药物修改，基于合成碳水化合物的抗生素可以帮助治疗这些感染。此外，由于碳水化合物也可以增加药物的溶解度，它们可以很容易地作为患者只需与水一起服用的前药。”…
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