发育重演律

个体的发育是由受精卵通过一系列细胞分化形成的,第一次细胞分化的结果是囊胚的形成。囊胚由外胚滋养层和内细胞团构成,外胚滋养层负责胚胎与外界的物质交换,以支持内细胞团的进一步分化。随后的细胞分化则导致一系列“类囊胚”的形成。“类囊胚”由外围的“类外胚滋养层”和内部的“类内细胞团”构成,“类内细胞团”为干细胞。每个“类囊胚”均由上一级“类囊胚”的“类内细胞团”形成,“类内细胞团”的分化潜能随 “类囊胚”的层级增多而逐次降低。最后一级“类囊胚”的“类内细胞团”不再形成“类囊胚”,只能形成特定的功能细胞。“类外胚滋养层”的主要作用是为其内的“类内细胞团”提供合适的微环境,以支持其发育。“类外胚滋养层”形成的组织一般为结缔组织或上皮组织。个体的发育实际上是“类囊胚”不断形成和演化的过程,该过程是生物发育普遍遵循的共同规律。     

智慧让城市更美好

适应日益增长的社会需求和信息科学技术的快速发展,“数字城市”建设取得了显著成绩,为政府、企业和公众提供了良好的服务,但是也存在许多问题。网格、物联网和云计算技术的出现和应用,给解决“数字城市”面临的问题带来了机遇、创造了条件,“智慧城市”应运而生,由“数字城市”向“智慧城市”演化成为社会关注的主题。网格、物联网、云计算等是实现“数字城市”向“智慧城市”演化的关键技术。“智慧城市”将推动城市智慧服务和智慧产业的发展,提升进入21世纪信息化时代城市的核心竞争力。     

三峡古文化衰退、调适及转型的原因分析

长江三峡地区的古文化经历了大溪文化高潮后,于5 000 BP(BP为距今年代)前后开始衰退(东部显著),且在4 000 BP后发生全面衰退,该衰退现象恰好对应区域气候由稳定向不稳定的转型过程。气候转型中,其不稳定性增强,大溪文化期表现突出的原始种植业成分基本从经济构成中退出,渔猎经济成分在这一时期占据了绝对优势,生业经济表现出与自然条件的高度依存关系。总体而言,在６ 000~２ 000 BP,三峡地区生业经济构成存在着由“渔猎-农耕”转型为“渔猎”,继而再转型为“渔猎-盐业”的演变特点,古文化内涵显现出“退中有进”“退中有转”的特征现象。这一方面反映出古文化环境感知和调适能力的提高,另一方面则仍烙有极为鲜明的地方自然环境适应性特征。     

闰秒及其废存之争

“闰”,含余数之意。古书《宋史·宋庠传》中即有“区别正闰”一说,可见“闰”者,非常态之谓也。人们普遍知道生活中有“闰年”和“闰月”,但对“闰秒”则鲜有详知。2008年末或2009年初,诸多媒体均报导了2008年12月31日23时59分含有61秒,而不是通常的60秒,这多出来的1秒就是“闰秒”。历法中设置闰年和闰月已成定规,且有严格的设置规则。相反,学者们对不定期地设置闰秒的必要性可谓久有争议。     

书写时代的传奇

十年跋涉,历尽艰险,迄今速度最快的人类探测器“新视野”终于见到了“有心”的冥王星。匆匆一见之后,距地球超过52亿km的“小新”,如今已向更远的深空飞去,不再复返。“新视野”对冥王星的匆匆一瞥,要花掉7.2亿美元。这一长达数年的单程“约会”,究竟有多重要？1965年,也是在7月14日,“水手4号”探测器飞掠火星,成为人类探测器首次近距离观测另一星球。随后的50年间,人类探测器先后飞抵太阳系八大行星,而曾经的第九大行星冥王星却因距离遥远,从未迎来人类探测器。50年后的同一天,“新视野”飞抵冥王星,这简直比科幻作品还令人称奇。“新视野”的这一瞥,不仅让人类终于看全了太阳系原“九大行星”,更代表人类完成了行星际观测“第一阶段”的任务。项目首席科学家艾伦.斯特恩指出,长达半个世纪的努力,将“永远是我们这个时代的传奇”。     

科学的赢家

2016年诺贝尔自然科学类奖项都已尘埃落定。无论是帮助大隅良典夺得生理学或医学奖的细胞自噬研究,还是帮助戴维•索利斯、邓肯•霍尔丹和迈克尔•科斯特利茨斩获物理学奖的拓扑相变和拓扑相理论,或是帮助让－皮埃尔•索维奇、弗雷泽•斯托达特、伯纳德•费林加赢得化学奖的分子机器,本年度诺贝尔自然科学类奖项无一例外地颁给了“高冷”的基础科学研究。从这个角度来说,“基础科研”堪称2016年的“最大赢家”。事实上,如果有人提问,这些深奥理论“有什么用”“和我有什么关系”“有何应用价值”这样的问题,多半会被认为外行且为时过早。正如大隅良典指出,基础科学真正“有用”可能要等上百年以后,如果认为科学研究必须“有用”,那么基础科学就“死掉了”。不过,这可不是说基础研究没有用。尽管这些受到本届诺奖青睐的理论距离商业应用还很遥远,它们的前景却被看好。如果一定要回答什么才是“最激动人心”的应用,2016年获得诺贝尔自然科学类奖项的研究大概有着一个共同答案,那就是：提供无限可能。     

遵循自然规律，让科学成果造福人类

在刚刚经历了地震、海啸和核泄漏一系列灾难的日本,春天并没有因此而放慢脚步,满树樱花还是如期开放。灾难也丝毫没有挫伤科学家们探索自然的信心,反而激励他们更加努力地去揭示规律。人们发现,石英矿可作为地震和火山爆发的“预报员”;念珠新月藻可成为核污染的“清理工”;防化机器人可作为灾难现场的“机械战士”;无人潜水器可成为优秀的“科考队员”。     

嫦娥一号探测器发现月球正面 “玉兔&rdquo|火山

月面白天日照情况下, 高海拔、高反照率地区反射阳光产生的辐射状光线, 会对其周围海拔低、地形变化缓慢、反照率低的地区带来显著的“灯下黑”照明效应的影响, 甚至把这些地区的地貌从光学波段 “隐藏” 起来. 利用嫦娥-1绕月探测器激光测高得到的地形DEM模型, 对比重力探测的历史结果, 在月球正面风暴洋西部(中心位于(14°N, 308°E)处), 从“灯下黑”区域新认证了一个直径约300 km, 高度约2 km的火山——暂时称为“玉兔”山. 还修正了“玉兔”山以北300 km左右的“桂树”火山三维地形. 该发现对研究月球正面演化过程有重要的参考价值.     

小虫春秋：果蝇的视觉学习记忆与认知

视觉认知是脑科学领域中的重要研究方向,是揭示 “脑是怎样工作的”,“物质的脑是如何产生精神的”的重要路径。近年来,科学家们以果蝇为模式生物,从基因脑行为认知相结合的角度,系统性地开创了果蝇的视觉“认知”研究,如学习与记忆、注意、跨模态记忆、特征提取和泛化、两难抉择、抉择的神经环路等。即使果蝇这样相对简单的脑,在很多方面都展示了令人惊奇的“理性”行为。看来,那种认为只有某些独特的唯一的脑机制才能实现人类的理性的想法是不成立的。我们期待,在探索“智与愚”的神经生物基础方面,果蝇会对我们继续有所帮助。     

华南新的寒武纪生物地层序列和年代地层系统

生物地层和年代地层是地球科学中最常用的划分地层的方法和地层对比的标准. 简要回顾了1978年以来我国华南斜坡相寒武纪生物和年代地层的研究. 介绍了1988年以来逐步形成的华南寒武纪生物地层序列和年代地层系统, 并对两者做了新的修订. 修订后的华南生物地层序列包含36个生物带和一个“贫化石带”, 所有生物带的底界都用单个物种(带化石)的首现定义; 修订后的华南年代地层系统由4统10阶组成, 其中包含了在湘西北建立的“芙蓉统”、“排碧阶”和“古丈阶”3个全球年代地层单位, 2个“金钉子”和2个被国际地层委员会寒武系分会接受的、定义全球寒武系阶的底界的“国际纽带点”. 华南的生物和年代地层系统是目前被国内外接受的中国划分标准. 对今后进一步完善这两套地层系统也提出了研究建议.     

力学信息学简介

数据在力学的发展中始终属于最基础和最重要的角色。在古典力学时代,通过对海量数据的总结归纳,科学大师们得出了以牛顿运动三大定律为代表的自然世界运行的客观规律。在当今时代,快速发展的力学实验自动化技术和高通量技术,使力学数据呈爆炸式增长,如何基于迅猛增长的数据来快速发现、发展和革新力学理论,成为一个迫切需要解决的问题。力学工作者可以借助当下快速发展的人工智能算法,直接智能地优化实验和生产工艺,或者利用诸如符号回归、稀疏回归和流形学习等机器学习方法对数据进行挖掘处理,发现并给出数据所遵循的公式形式,将数据上升为知识。这一人工智能和力学相结合的交叉学科便是“力学信息学”。基于力学信息学方法,古老的力学学科也必将迎来新的春天。     

寒武纪澄江化石库中叶足动物起源与演化浅析*

叶足动物是寒武纪海洋中非常特殊的类群,它们因为具有柔软的叶片状附肢而得名,而这柔软的叶片状附肢正是地球历史上的“第一对腿”。这对腿的出现,使地球进入了全新的“步行”时代,并且继而开启了地球上最大优势类群节肢动物的演化之门,其重要性不言而喻。笔者以澄江化石库中的叶足动物为主线,浅析寒武纪叶足动物的起源和演化。     

类脑智能引导AI未来

人工智能是否要“类脑”以及如何“类脑”是人工智能发展中颇具争议的问题。结合在仿生视觉及人工智能领域多年的研究体会,阐述了类脑智能研究的意义与方式,讨论了现阶段人工智能与类脑智能的异同,发表了对未来人工智能发展的一些看法。基于对类脑智能的以上看法,作者及团队将研发智能、感知和操控功能兼备的“机器头脑”,以探索机器自主智能的发展。     

人类起源与智能进化

演化为人的进化长河至少可追溯到500万年前,对该长河中的两个缺失环节,即“根人”和“南方古猿源泉种”的仔细分析再次证实了达尔文的渐变理论。现代人起源的“走出非洲”和多地域假说争论不休,对尼安德特人和丹尼沙瓦人全基因组草图测序和分析表明,混合上述两个假说的提议似乎更可取。人之所以为人的根本解释,今已聚焦到开创文化的大脑上。大量证据表明,智能进化支持了四个等级语言和三个世界框架体系。     

马丁·加德纳:数学科普大师

马丁·加德纳是20世纪享誉世界的数学科普大师,他在数学界的地位独一无二。他没有数学博士学位,但他的作品雅俗共赏,让无数数学家和数学爱好者赞不绝口、爱不释手。他主持《科学美国人》的"数学游戏"栏目,并使其成为该杂志的"招牌产品";他善于利用公众对魔术的兴趣传播数学知识,魔术在他那里是一种用来数学科普的工具和手段;他还善于运用数学的手段破除人们对数字的种种迷信。他在数学科普领域的贡献将永载史册。     

单分子体系发射光子统计

基于最近发展的单分子体系光子发射产生函数(generating function)方法, 具体讨论了单分子体系发射光子统计的有关问题. 从统计的意义上讲, 所引进的产生函数可以认为是单分子体系发射光子系综的广义配分函数, 并对相关问题作了简要的讨论.     

青藏科学研究范式与效应

20世纪50 年代以来中国青藏高原综合科学考察,取得了举世瞩目的成就,在世界自然科学考察的历史上有它自己的地位。青藏高原科学研究范式的特点是：长期基础研究的平台,传播知识的过程,出成果又出思想。青藏科学研究范式产生了明显的结果,即探索自然奥秘的凝聚效应、不同学科的相互渗透效应、人才涌现的催化效应和不断扩展的社会效应,可称之为“青藏效应”。上述青藏科学研究范式是在国家支持、组织体制改革、学术自由以及国际合作等文化氛围下形成的。蕴藏在“青藏效应”中的精神内涵包括：创新意识,瞄准国际前沿;立足实地,取得原创信息;提倡协作,加强综合集成;结合实际,服务高原建设;持之以恒,献身青藏事业。     

材料基因组计划简介

美国总统奥巴马明确指出“材料基因组计划”(The Materials Genome Initiative, MGI) 的总目标是“将先进材料的发现、开发、制造和使用的速度提高一倍”。白宫科技政策办公室在2011年6月发布的相应的白皮书《具有全球竞争力的材料基因组计划》中阐述了材料创新基础设施的三个平台：计算工具平台、实验工具平台和数字化数据(数据库及信息学)平台。材料基因组计划/工程不仅仅是要开发快速可靠的计算方法和相应的计算程序,而且也要开发高通量的实验方法来对理论进行快速验证并为数据库提供必须的输入,还要建立普适可靠的数据库和材料信息学工具,以加速新材料的设计和使用。材料基因组计划/工程旨在材料领域建立一个新的以理论模拟和预测优先、实验验证在后的“文化”,从而取代现有的以经验和实验为主的材料研发的理念。