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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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利用人工智能革新医疗:临床实施的深入探讨

使用创新的人工智能平台,研究人员已检查最近在南澳大利亚医院测试的心脏AI系统是否有能力帮助医生和护士在急诊部门迅速识别心脏问题。 使用创新的人工智能平台,弗林德斯大学的研究人员已检查最近在南澳大利亚医院测试的心脏AI系统是否有能力帮助医生和护士在急诊部门迅速识别心脏问题。 "人工智能在医疗保健中变得越来越普遍,但它并不总是能有效地与我们医疗人员所做的重要工作相结合,"弗林德斯大学的玛丽亚·亚历杭德拉·皮内罗·德·普拉萨博士表示,她是这项研究的领头人。 "确保这些系统可靠且对所有用户性能一致非常重要,以确保它们能帮助医疗团队而不是阻碍他们。" 由皮内罗·德·普拉萨博士及其团队创建的PROLIFERATE_AI是一个以用户为中心的评估工具,利用人工智能和研究者分析来确定AI技术在医院环境中的有效性。…

反复无常的星辰:恒星爆发如何模糊我们对遥远外行星的视角

“情绪化”恒星在短期内亮度变化,可能会扭曲我们对许多遥远行星的观察,根据最近的一项研究。 我们对系外行星(太阳系外的行星)的了解很大程度上来自于观察这些行星在其母星前面过境时星光的下降。 这种方法可以揭示行星的大小(通过测量被阻挡的星光数量)和其大气成分(通过分析行星在星星前面经过时折射灯光的方式)。 但是,一项发表在《天体物理学期刊补充系列》上的新研究表明,由于恒星表面温度的波动造成的星光变化,可能比我们想象中更改了我们对系外行星的理解。 研究集中于20个与木星和海王星相似大小的行星的大气,发现其中约有一半显示出与其母星变异性相关的扭曲数据。…

革新炎症检测:一种突破性方法

几乎所有疾病都有一个炎症方面,但是当前的血液检测无法特定识别特定器官或组织中的炎症。最近,科学家们创建了一种涉及抗体的新技术,可能会导致血液检测与特定疾病(如心脏病、阿尔茨海默病和各种癌症)相关的生物标志物。这一突破还为发现新药物提供了令人兴奋的前景。 几乎所有的疾病都有一个炎症方面,但血液检测无法识别人体中特定器官或组织中的炎症。 凯斯西储大学的研究人员引入了一种通过抗体检测炎症的新方法,这可能便利于针对特定疾病生物标志物的血液检测,包括心脏病、阿尔茨海默病和几种类型的癌症。研究结果还显示出增强药物发现的潜力。 凯斯西储大学化学教授格雷格·托克特罗普表示:“这项研究为未来的探索打开了一个奇妙的机遇阵列。它将直接有助于更好地理解炎症和疾病检测,以及新药物的开发。” 托克特罗普领导的这项研究今天在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表.…

开创性研究揭示了太空技术如何揭示地球的生命体征

从太空收集的数据可以增强我们对地球生命的理解。 一个重要的国际研究计划,在美国宇航局的支持下,由加州大学默塞德分校的土木和环境工程教授Erin Hestir共同指导,已经证明我们可以从太空监测和评估地球的生物多样性。此项努力为陆地和水生生态系统提供了重要见解。Hestir带领一个团队,与纽约州立大学水牛城分校的地理教授Adam Wilson和开普敦大学的Jasper Slingsby教授合作,开展了一个名为BioSCape的项目,该项目在2024年晚期的六周内收集了数据。…

利用声波:创造隐形电路

电火花有多种用途,如焊接、为小工具供电、消灭细菌以及点燃某些汽车发动机中的燃料。尽管它们非常有用,但在开放空间中控制它们可能很具挑战性,因为它们往往会失控地分支,通常朝着附近的金属物体移动。一项新的研究揭示了一种通过空气运输电能的方法,该方法利用超声波。这项技术使对电火花的精确控制成为可能,使其能够绕过障碍物或打击特定位置,即使在非导电材料中也是如此。 电火花有多种用途,如焊接、为小工具供电、消灭细菌以及点燃某些汽车发动机中的燃料。尽管它们非常有用,但在开放空间中控制它们可能很具挑战性,因为它们往往会失控地分支,通常朝着附近的金属物体移动。 一项新的研究揭示了一种通过空气运输电能的方法。这种对电火花的创新控制使它们能够在障碍物周围导航或击中指定区域,即使通过非导电材料。 “我们在一年多前注意到了这种效果,并花了几个月时间来获得对它的控制,随后又花了更长的时间来理解它,”来自西班牙公共大学的首席研究员阿西尔·马尔佐博士解释道。 这种定向控制的产生是因为火花加热周围的空气,使其膨胀并降低密度。然后,超声波将加热的空气引导至声强较高的区域,促使后续的火花因其较低的击穿电压而在这些轻空气区域中旅行。…

革命性计算技术揭示充血性心力衰竭的见解

一组物理学家提出了一种创新的方法,可以比之前认为的更准确和简单地识别充血性心力衰竭。这项多学科研究结合了心脏病学家和计算物理学家的专业知识,并基于团队之前的进展,例如预测突发性心脏死亡风险。 来自坦佩雷大学的研究人员在心脏状况诊断方面取得了重大进展。他们的最新发现表明,通过分析个体心跳之间的间隔(称为心跳间隔或RR间隔),可以可靠地识别充血性心力衰竭。这个测量不仅可以使用专业医疗设备进行检测,也可以使用像智能手表和心率监测器等常见设备。 这一新技术利用了由埃萨·拉萨宁教授领导的量子控制与动力学研究小组的复杂时间序列分析。这种分析方法探索了不同时间尺度上心跳间隔之间的关系,以及与不同心脏疾病相关的其他复杂特征。 研究团队检查了多个国际数据库,这些数据库包含来自健康个体和有心脏疾病患者的长期心电图(ECG)记录。他们特别旨在从健康受试者和房颤患者中区分充血性心力衰竭患者。值得注意的是,这种新方法能够以90%的准确率检测充血性心力衰竭,展现了作为诊断工具的有效性。 更实惠和可获得的心脏监测…

革命性连接:超快速5G和6G网络的未来

研究人员引入了一种开创性技术,旨在提高未来无线网络的效率。这种新方法通过简化大量信号数据的管理,并利用人工智能预测和纠正错误,从而保证更快和更可靠的连接。预计这项研究的成果将为高速旅行、卫星通信和紧急响应相关的应用带来重大优势。 随着5G和6G网络的持续扩展,它们具备极快和可靠的无线连接潜力。推动这一进步的基本技术是“毫米波”(mmWave),它利用极高频率的无线电波传输大量数据。为了优化mmWave技术,网络使用广泛的天线阵列协同工作,称为“大规模多输入多输出(MIMO)”。 然而,管理这些复杂的天线系统可能相当困难。它们需要准确的数据,关于基站(类似于移动电话信号塔)与您的设备之间的无线环境。这一关键信息被称为“信道状态信息(CSI)”。挑战在于,这些信号条件快速变化,特别是在移动时——无论是在车辆、火车,甚至是无人机上。这种快速变化被称为“信道衰老效应”,可能导致错误并中断连接。 在这种背景下,仁川国立大学的研究团队,由副教授Byungju领导,设计了一种新型的人工智能驱动解决方案。他们的方法,称为“变压器辅助参数CSI反馈”,集中在信号的关键元素上,而不是传输所有详细数据。它强调几个关键信息,包括角度、延迟和信号强度。通过集中关注这些重要参数,系统显著减少了需要反馈到基站的数据量。研究论文于2024年10月16日在网上发布,计划于2024年12月在《IEEE无线通信汇刊》第23卷第12期上发表。 “为了应对下一代无线网络中迅速增长的数据需求,有必要利用毫米波频段丰富的频率资源。在毫米波系统中,用户的快速移动加剧了信道衰老的问题,”Byungju…

光磁技术的革命性进展:扭矩效率提升五倍

研究人员开发了一种铂金注入的金属磁性纳米薄膜,其效率是传统材料的五倍,提供了一种创新的节能解决方案。 来自东北大学的一个团队,包括木贲幸(Mr. Koki Nukui)、助理教授飯浜智(Assistant Professor…

利用原子钟和激光技术揭示暗物质的革命性方法

一组全球科学家创建了一种开创性的方法来探索宇宙中暗物质的奥秘。他们的研究涉及使用原子钟和腔稳定激光器来搜索这种难以捉摸的物质。 一组全球科学家创建了一种开创性的方法来探索宇宙中暗物质的奥秘。 来自昆士兰大学的博士生阿什莉·卡德尔与德国国家计量研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt,PTB)合作共同主持了一项研究,重点关注通过原子钟和高精度激光进行暗物质探测。 卡德尔指出:“尽管有众多理论和实验,科学家仍未发现暗物质,我们认为它是将星系结合在一起的‘胶水’。”…

从宇宙黎明时期发现的大规模无线电喷流

天文学家已经识别出迄今为止早期宇宙中最大的射电喷流。这种广泛的射电喷流在遥远的宇宙中长久以来一直未被探测到。这一发现为天文学家提供了关键的新视角,以了解第一批喷流何时出现以及它们对星系发展的影响。 多年来的观察揭示,大多数星系在其中心都有巨大的黑洞。这些黑洞中气体和尘埃的涌入由于摩擦产生大量能量,形成了被称为类星体的辉煌星系核心,并发射出充满能量的粒子喷流。尽管我们在局部宇宙中——在一些附近的星系中经常看到射电喷流——但在遥远的早期宇宙中,它们直到现在才显现出来。 天文学家利用多种望远镜探测到一条显著的遥远射电喷流,其长度达到惊人的20万光年——是银河系的两倍。这标志着在宇宙历史上如此早期发现的最大射电喷流。该喷流最初是通过低频阵列(LOFAR)望远镜发现的,LOFAR是一个位于欧洲各地的射电望远镜协作网络。 为了全面了解这一射电喷流及其所产生的类星体,随后使用双子座近红外光谱仪(GNIRS)进行了近红外光的观察,并使用霍比·埃伯利望远镜(Hobby Eberly…

重新想象能源消费:可持续增长和降低交通与建筑排放的关键

在一项最新的研究中,研究人员证明,实施一系列政策策略的组合,包括技术和行为变化,能够大大降低建筑和交通能源消费的温室气体(GHG)排放。 在一项最新的研究中,IIASA的研究人员揭示,包括技术进步和行为修改在内的政策策略组合能够显著减少建筑和交通能源使用的温室气体(GHG)排放。 建筑和交通的能源消费在温室气体排放中扮演着主要角色,贡献了全球总排放量的20%以上。IIASA科学家及其来自不同机构的合作伙伴的最新研究结果表明,与遵循现行政策的情景相比,实施全面的需求导向策略有可能使建筑的二氧化碳排放减少51-85%,交通的排放减少37-91%。 IIASA可持续服务系统研究小组负责人、该研究的共同作者Bas van…

冰流的微妙交响曲:微小震动如何推动巨大的冰川

一组国际科学家发现,格林兰最大的冰流之一发生了许多小型冰震。这一发现将提高关于冰盖运动及其导致的海平面变化估计的准确性。 发现于南极洲和格林兰的重要冰流像冰冻的河流,运输从广阔的内陆冰盖到海洋的冰块。它们的行为变化会极大影响海平面上升。为了预测海平面将上升多少,气候科学家利用这些冰流的计算机模型。此前,这些模型是基于冰流缓慢而稳定地流入海洋的前提,就像浓稠的蜂蜜流动。 然而,卫星数据跟踪冰流的速度显示这些模型存在缺陷,并未准确反映现实。这导致对来自冰流的质量损失以及海平面上升的速度和范围的预测存在重大不确定性。 冰流既震动又流动 最近,由苏黎世联邦理工学院的安德烈亚斯·菲赫特纳教授领导的研究团队做出了一个惊人的发现:在这些冰流内,发生了许多彼此触发的小地震,震动可以延伸数百米。这一新发现弥合了现有的冰流模型与卫星观测之间的差距,影响未来的模拟方式。…