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研究人员正在努力将冷原子量子实验和应用从实验室台面转移到基于芯片的系统。 加州大学圣巴巴拉分校的研究人员正在努力将冷原子量子实验和应用从实验室台面转移到基于芯片的系统，从而为传感、精密计时、量子计算和基础科学测量开辟新的可能性。 “我们处于一个转折点，”电气与计算机工程教授丹尼尔·布伦塔尔说道。 在一篇受邀文章中，布伦塔尔与研究生研究员安德烈·伊西琴科和博士后研究员尼特什·乔汉共同阐述了捕获和冷却这些实验所需的原子的最新发展和未来方向，这将使这些实验进入可以放在你手掌中的设备。 冷原子是已被冷却到非常低温度（低于1…

研究人员已经证明，贴在路边的停止标志或限速标志上的多彩贴纸可以“混淆”自动驾驶车辆，导致不可预测且可能危险的操作。 加利福尼亚大学尔湾分校的研究人员首次证明，贴在路边的停止标志或限速标志上的多彩贴纸可以混淆自动驾驶车辆，导致不可预测和可能危险的操作。 在最近在圣地亚哥举行的网络和分布式系统安全研讨会上，加州大学尔湾分校唐纳德·布伦信息与计算机科学学院的研究人员描述了以前只被理论化的现实世界影响：低成本且易于部署的恶意攻击可以使某些自动驾驶汽车的交通标志对人工智能算法不可检测，同时使不存在的标志凭空出现。这两种攻击都可能导致汽车忽视道路命令，触发意外的紧急刹车、超速和其他违规行为。 科学家表示，他们的研究涉及三种最具代表性的人工智能攻击设计，是对畅销消费车型中的交通标志识别系统进行的首次大规模评估。 “Waymo每周提供超过150,000次自动驾驶服务，街上有数百万辆装配有自动驾驶功能的特斯拉汽车，这表明自动驾驶技术正在成为美国及全球日常生活的重要组成部分，”共同作者、加州大学尔湾分校计算机科学助理教授阿尔弗雷德·陈表示。“这一事实突显出安全的重要性，因为这些系统中的漏洞一旦被利用，可能导致安全隐患，成为生死攸关的问题。”…

一个研究团队最近开发了一种突破性的神经形态曝光控制（NEC）系统，该系统在极端光照变化下革命性地改变了机器视觉。这个生物启发的系统模仿人类的周边视觉，在动态感知环境中实现前所未有的速度和鲁棒性。由香港大学（HKU）工程学院计算机科学系和电气与电子工程系的潘佳教授和彭亦凡教授领导的研究团队，联合澳大利亚国立大学的研究人员，最近开发了一种突破性的神经形态曝光控制（NEC）系统，该系统在极端光照变化下革命性地改变了机器视觉。该研究发表在Nature Communications上，这个生物启发的系统模仿人类的周边视觉，在动态感知环境中实现前所未有的速度和鲁棒性。 传统的自动曝光（AE）系统依赖于迭代的图像反馈，造成了一个鸡与蛋的困境，在突发亮度变化（例如，隧道、眩光）中失效。NEC系统通过将事件相机——捕捉每像素亮度变化作为异步“事件”的传感器——与一种新型三线性事件双重积分（TEDI）算法相结合来解决这个问题。这种方法：在单个CPU上以每秒130百万事件的速度运行，使边缘部署成为可能。 “就像我们的瞳孔瞬间适应光线一样，NEC模仿了视网膜通路之间的生物协同效应，”文章的第一作者林诗杰解释道。“通过将事件流与物理光度量融合，我们绕过了传统瓶颈，实现了光照不可知的视觉。” 在测试中，团队在关键任务场景中验证了NEC的有效性：…

研究人员创建了一种系统，帮助养蜂人监测和分析蜜蜂窝的健康状况，并采取纠正措施以防止蜂群崩溃——当大多数工蜂离开蜂群和它的蜂后时。蜜蜂窝利用温控来确保蜂窝温度保持在33到36摄氏度之间，约91到97华氏度。例如，当天气凉时，蜜蜂可能会聚集以创造隔热，或在炎热时扇动翅膀。但是，当蜜蜂窝经历外部压力，例如农药或意外天气事件时，它们失去了调节蜂窝温度的能力。 蜜蜂为人们吃喝的三分之一提供授粉，从咖啡到杏仁，但由于极端天气、农药和寄生虫，蜂群数量正在减少。 来自卡内基梅隆大学计算机科学学院（SCS）和加利福尼亚大学河滨分校（UC Riverside）的研究人员创建一种系统，帮助养蜂人监测和分析蜜蜂窝的健康状况，并采取纠正措施以防止蜂群崩溃——当大多数工蜂离开蜂群和它的蜂后时。 蜜蜂窝利用温控来确保蜂窝温度保持在33到36摄氏度之间，约91到97华氏度。例如，当天气凉时，蜜蜂可能会聚集以创造隔热，或在炎热时扇动翅膀。但是，当蜜蜂窝经历外部压力，例如农药或意外天气事件时，它们失去了调节蜂窝温度的能力。这时，养蜂人需要介入以拯救蜂窝。目前，养蜂人通过他们的判断和经验来管理蜂窝健康，以解决问题，这可能导致疏忽。…

预测三个引力相互束缚的天体在空间中如何运动的难题已经挑战了数个世纪的数学家，并且最近在小说和电视剧《三体》中获得了更多的关注。然而，研究小组表示，在太阳系的库伊伯带中，可能存在着一个稳定的冰冻太空石头三重体，这个发现得益于NASA的哈勃太空望远镜和夏威夷的基克天文台的地面数据。 如果得到确认，148780 Altjira系统将在该地区被发现的第二个三体系统，这表明可能有类似的三重体等待被探索，这将支持我们太阳系历史和库伊伯带天体（KBO）形成的某一特定理论。 “宇宙中充满了各种三体系统，包括离地球最近的恒星——阿尔法·半人马星系，我们发现库伊伯带可能也不例外，”该研究的首席作者、犹他州普罗沃的杨百翰大学物理与天文学研究生梅亚·尼尔森说道。 自1992年以来，KBOs是早期太阳系中的原始冰冷残余，位于海王星的轨道之外。截至目前，已有超过3000个KBO被编目，科学家估计可能还有数十万颗直径超过10英里的KBO。最大的KBO是矮行星冥王星。…

工程师们开发了一种新的计算方法，能够准确地建模和预测一种称为手性螺旋磁体的磁性分子的特性。他们的工作可能加速新材料的发现，以便用于自旋电子学技术。在某些磁性分子的深处，原子以螺旋模式排列其自旋，形成称为手性螺旋磁体的结构。这些螺旋自旋模式因其能够为新一代电子设备提供动力的潜力而吸引了研究人员多年的兴趣。然而，解码它们的特性仍然是一个谜——直到现在。 加利福尼亚大学圣迭戈分校的研究人员开发了一种新的计算方法，利用量子力学计算准确地建模和预测这些复杂的自旋结构。他们的研究成果于2月19日发表在《先进功能材料》上。 “二维层状材料中的螺旋自旋结构已经被实验观察了超过40年。准确预测它们一直是一项长期挑战，” UC圣迭戈分校雅各布工程学院艾索优丰李家庭化学与纳米工程系教授、研究的主要作者杨克松表示。“层状化合物中的螺旋周期最长可达48纳米，这使得在这个尺度上准确计算所有电子和自旋相互作用变得极其困难。” 在这个方法中，研究人员计算了当自旋旋转在相继的原子层之间移动时，手性螺旋磁体的总能量如何变化。通过应用第一性原理量子力学计算，他们能够描绘出这些螺旋结构的关键特征。“我们选择专注于自旋旋转如何影响系统总能量，而不是在较大长度尺度上建模整个系统，”研究的第一作者、杨教授团队中的纳米工程博士生陈云说。“通过使用一个小的超胞并设计优化的自旋配置，我们能够获得高度准确的结果。”…

研究人员在化学领域开辟了新的视野：他们展示了世界上首个硼与碳之间的三重键。 硼、碳、氮和氧：这四种元素可以因为其相似的电子特性彼此形成化学三重键。这方面的例子包括由一个碳原子和一个氧原子组成的一氧化碳气体，或地球大气中含有两个氮原子的氮气。 化学上承认上述四种元素的所有可能组合之间存在三重键，但在硼和碳之间并不存在。这令人惊讶，因为硼和碳之间已经存在长期稳定的双键。此外，已知许多分子中存在两个碳原子或两个硼原子之间的三重键。 德国巴伐利亚的朱利叶斯-马克西米利安大学（JMU）维尔茨堡的化学家们现在填补了这个空白：由硼专家霍尔格·布劳恩施维克教授领导的团队首次成功合成了一个具有硼-碳三重键的分子，即所谓的硼炔，该分子在室温下以橙色固体的形式存在。科学家们对这个新分子进行了表征，并开展了初步的反应性研究。他们在期刊自然合成上展示了这些结果。 硼原子处于不舒适的状态…

氢能被广泛视为未来可持续发展的能源来源，但其大规模生产仍依赖于昂贵且稀缺的铂基催化剂。为了解决这一挑战，研究人员开发了双（亚氨基）钯配位纳米薄膜（PdDI），这是一种新型的二维电催化剂，能够有效促进氢气生成反应，同时减少贵金属如铂的使用，为氢气生产的经济性铺平了道路。 氢能正成为推动清洁、可持续未来的关键驱动力，提供了一种零排放的替代化石燃料的选择。尽管前景广阔，氢气的大规模生产仍然严重依赖昂贵的铂基催化剂，因此可负担性仍然是行业的一大挑战。 为了超越这一局限，来自东京科技大学（TUS）的研究人员开发了一种新型氢气生成催化剂，双（亚氨基）钯配位纳米薄膜（PdDI），其在成本的一小部分下提供类似铂的效率。他们的研究成果于2024年11月28日发表，并于2025年1月27日在线发表在《化学——欧洲期刊》第31卷第6期，亦被选为该期刊的“封面特色”。 该研究由TUS的前田博明博士和西原宏教授主导，联合了来自东京大学、日本同步辐射研究所、京都工业大学、RIKEN SPring-8中心和日本材料科学研究所的高水平研究人员。这一发现标志着氢气生成反应（HER）技术的突破，该过程是绿色氢能生成的关键过程。HER发生在电解分解水以生成氢气的过程中。传统上由铂制成的HER催化剂电极促进了在水分解过程中产生的原生氢（[H]）转化为氢气（H2）。尽管铂（Pt）作为HER催化剂的效果极为显著，但其稀缺性和高成本显著提高了制造费用，限制了其大规模应用。…

定量相位成像（QPI）是一种广泛用于研究细胞和组织的显微镜技术。尽管基于QPI的首个生物医学应用已开发，但获取速度和图像质量仍需提高，以确保广泛接受。来自赫尔莫兹-德雷斯登-罗斯登研究中心（HZDR）的戈尔利茨先进系统理解中心（CASUS）、伦敦帝国学院和伦敦大学学院的科学家建议利用一种称为色差的光学现象——通常会降低图像质量——利用标准显微镜制作合适的图像。通过采用生成性AI模型，只需一次曝光即可获得适合于生物医学应用的QPI所需图像质量。 该团队在二月下旬在美国费城举办的人工智能促进协会（AAAI）第39届年会上展示了这项工作。相应的经过同行评审的会议论文将在3月晚些时候发布。 用染料或其他试剂标记生物样本可以揭示有价值的见解。但这种方法存在一些缺陷，阻碍了其在临床诊断中的广泛使用：所需设备耗时且成本高昂，还需要试剂。因此，过去几年的研究主要集中在某些无标记的显微镜方法，如QPI。在这里，感兴趣的不仅是样本吸收或散射的光的强度。利用散射信息，QPI还捕获了样本如何改变通过它的光的相位——这一变化与其厚度、折射率及其他结构特性直接相关。虽然QPI也需要相当昂贵的设备，但计算QPI则不然。 最突出的计算QPI方法之一是求解强度传输方程（TIE）。这个微分方程可以根据记录的相位变化计算出样本的图像。该方法易于集成到现有的光学显微镜设置中，并且能够产生高质量的图像。缺点是，TIE方法通常需要对不同的焦距进行多次采集以消除伪影。处理穿透焦点堆栈可能耗时且技术要求较高，因此这种基于TIE的QPI类型在临床环境中往往不可行。 利用色差…

青光眼被称为“视力的无声窃贼”，因为许多人在显著且不可逆转的视力丧失发生之前并未察觉。一个使用人工智能的革命性早期筛查工具可能会立即阻止这个窃贼。 想象一下走进一家超市、火车站或购物中心，几秒钟内就能完成青光眼筛查——无需预约。借助基于人工智能的青光眼筛查（AI-GS）网络，这种愿景很快可能成真。 青光眼是日本和全球不可逆转失明的主要原因。早期检测至关重要，因为该疾病是悄然发展的，缓慢地限制一个人的周边视野。患者往往起初没有注意到这种视力损失，这意味着在患者甚至考虑预约看医生之前，可能已经发生了广泛且不可逆转的损害。因此，由于眼科医生数量有限以及进行大规模筛查的挑战，许多病例仍未得到诊断，特别是在资源有限的地区。 “这就是我们开发一种新的快速可携式测试方法的原因。它分析多个青光眼的关键指标，整合结果，以前所未有的精确度确定疾病的存在，”东北大学的中泽彻教授解释道。 AI-GS是由中泽教授和东北大学医学研究生院的副教授帕尔曼德·香玛领导的研究团队开发的。…

一项新的研究揭示了通气机引起的肺损伤，这是一种在COVID-19大流行期间备受关注的并发症，该大流行导致需要机械通气的患者激增。研究表明，在机械通气过程中，微小肺泡的反复塌陷和重新开放——这些是肺中必不可少的气囊——可能导致微观组织损伤，在与通气机相关的损伤中发挥关键作用，这些损伤每年导致数千人死亡。 该研究发表于《国家科学院院刊》（PNAS），研究揭示了通气机引起的肺损伤，这是一种在COVID-19大流行期间备受关注的并发症，该大流行导致需要机械通气的患者激增。这些设备在患者无法自主呼吸时将富氧空气泵入气道。 研究表明，肺泡招募/去招募——即肺中的塌陷气囊反复开启和关闭——在通气过程中仅占能量耗散的2-5%，但与急性呼吸窘迫综合征（ARDS）模型中的肺损伤直接相关。 “就像在脆弱的肺表面进行了一场微小的爆炸，”该研究的首席作者、图兰大学科学与工程学院的生物医学工程教授唐纳德·P·加弗（Donald P.…

数十年来，科学家们依靠电极和染料来跟踪活细胞的电活动。现在，加州大学圣地亚哥分校的工程师们发现，仅由一个原子厚的量子材料可以仅使用光来完成这个任务。 一项新的研究在《自然光子学》杂志上于3月3日发表，显示这些超薄半导体可以以高速度和高分辨率感应活细胞的生物电活动。 科学家们一直在寻求更好的方法来跟踪身体最兴奋细胞的电活动，例如神经元、心肌纤维和胰腺细胞。这些微小的电脉冲协调着从思维到运动再到新陈代谢的一切，但在大规模实时捕获它们仍然是一个挑战。 传统的电生理学依赖于侵入性微电极，提供精确的记录，但在可扩展性上有限。在大区域组织中植入电极可能会造成重大损伤，即使是最先进的探头也仅限于一次记录几百个通道。虽然像钙成像这样的光学技术能够监测大量细胞，但只能间接窥视电活动。它们捕捉到的是驱动细胞通讯的实际电压变化，而是捕获的次级变化，可能会引入显著的差异。 加州大学圣地亚哥分校的工程师们展示了一种新方法，可能弥合这一差距：一种高速度、全光学的电压变化记录方法，使用原子厚的半导体。关键在于这些材料中电子如何与光相互作用：当暴露在电场中时，电子在两个状态之间切换——激子（中性电子-空穴对）和三激子（带电激子）。研究人员发现，在原子厚的半导体中，激子转化为三激子的过程可以用来检测心肌细胞的电信号——无需依附电极或电压敏感染料，这些设备可能会干扰细胞功能。…