计算视觉和正则化理论

计算视觉理论是当前世界视觉研究的主流,是计算神经科学的基础,它促进了心理物理学、神经生理学、计算机科学、数学、物理学、系统科学、工程学等联合起来研究视觉——大脑的信息处理过程与机制。波吉欧(Poggio)等人提出的正则化理论是计算视觉的一个重大进展,通过算法将计算理论与生物硬件联系起来,为人工智能中的自动图象分析系统,视觉专家系统的研究奠定了理论基础,并成为研究脑信息加工的前沿领域。霍普菲尔德(Hopfield)提出的神经网络集合运算的理论框架成功地求解了一类最优化问题,并研制出相应的硬件芯片,这对当前正在兴起的新一代计算机或智能机的研制具有重大指导意义。波吉欧与霍普菲尔德的工作已引起人们普遍的关注和国际各智能学术机构的重视。为使读者对这些前沿课题的发展近况有所了解,特编译了波吉欧与霍普菲尔德分别在Nature与science上发表的论文,供读者参考。     

下一场创新革命

美国联邦政府用于基础研究方而的投入,在20世纪曾经改变了我们的生活和商业.这项基础研究把人类送上了月球,并引发了通讯领域的革命,还帮助解决了粮食问题,改进了我们的工作流程,并且推动了美国经济在20世纪50年代以后的显著增长.这些成就更多地源于20世纪早期物理学发现与工程学的结合.如果我们能调节教育和研究方面的资助策略,充分利用生命科学、物理学以及与工程学相结合而产生的众多新机会的话,那么美国有望在21世纪改变世界的创新中仍然居于领先地位.     

为《空间物理学进展》作序

空间物理学是研究太阳系和日球范围内的物理过程的科学。而日地物理学构成了空间物理学的重要部分。近年来,空间物理学发展迅速。它与经典电磁学、等离子体物理学、原子物理学、流体动力学、地球物理学、天体物理学等相互交叉渗透,往往一个学科的发展能给其他学科提供新的启示、新的方法、新的课题和新的推动。空间物理学的发展对于认识客观世界、发展经济建设都有重要的意义。     

生命科学的研究与信息检测技术

本文从生命科学的研究特点谈起,介绍现代生物医学发展对信息检测技术的要求,以及信息检测技术在生物学、医学和人体工程学等方面的应用,并展望与现代工程技术科学紧密结合的仿生学在发展高性能的传感器及检测技术中日益发挥的重要作用。     

会聚技术的伦理挑战与应对

21世纪初以来,以纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学的融合为代表的"会聚技术(converging technology)"在全世界范围内得到了迅猛发展.会聚技术以提升人的能力、改善人的生存环境为主要目标.但是由于它涉及到重塑和改造人的内在自然,因而相关的伦理问题也更加突出.文章从统一科学、人机整合以及技术对社会的嵌入三个方面分析了"会聚技术"的特征,对会聚技术带来的相关伦理问题,包括人类增强的目的和对象、人的完整性问题、隐私、自由和道德责任、社会公正以及后果的控制等问题进行了讨论.在综合分析了美国、欧盟等提出的应对措施的基础上,提出应该动态地构建一套基于行动的技术伦理学框架.为此,必须完善伦理学和科学技术相结合的跨学科合作机制,发展跨学科的视角与方法,加强科学启蒙,构建公众参与的讨论平台,完善会聚技术的相关法律和制度建设,以促进全社会共同参与和应对会聚技术中的伦理问题.     

基膜合成纤材料的方法

基膜合成纤材料的方法Ｃ．Ｒ．Ｍａｒｔｉｎ著韩卫明编译纤材料广泛涉及化学、物理学、光学、材料科学和生物医学科学多种领域。应用于电子、光学和机械仪表，药物生产和生物包囊。更重要的是这种材料能改变。体积和分子标度的转变制度。我们已探索出叫模板合成的方法，该...     

磁外科学——以神奇之力撬动医学科技跨越发展

正"满眼生机转化钧,天工人巧日争新".外科学领域从最初设想试验用磁技术变革手术方式至今已有40多年的发展、演进历程.在临床医学、医学放射与医学影像、生物医学工程、生物物理学、材料学、仪器科学、机器人技术、应用物理学等理论和技术以及社会经济发展强烈推动下,在全方位全生命周期保障人民健康需求感召下,用磁技术解决外科问题已经有丰厚的知识和技术积累,在临床应用中优势凸显,呈现出跨学科融合、精准控制、无处不至等鲜明特色.磁外科具备     

发现,以创新科学为核心

正●安得烈·库西雅克(Andrew Kusiak)是爱荷华市爱荷华大学机械与工业工程学教授。他认为,如果我们能够弄清楚如何创新,那么发现的成功率会大大提高。时下关于创新的话题,无处不在。美国参议院正在进行一项生物医学创新法案。澳大利亚的主要基金资助机构刚刚宣布,作为国家科学与创新议程的一部分,机构将削减数百位气候科学家。印度国家科学博物馆委员会将在其中心增加创新枢纽。越来越多的机构在他们的名称或品牌中加上     

生命科学的第三次革命——麻省理工学院校长苏珊·霍克菲尔德的演讲

下一场创新革命来自生命科学、物理科学和工程学领域内正在发生的历史性的大融合 今天,我很高兴能在此与大家相聚一堂,确实有一些值得我们庆贺的事情在发生.美国总统奥巴马最近在美国科学院的讲话中对范围广泛的科学与工程学的价值坚定地给予了认可,我们不能将其视为一席空谈而一笑置之.让我们摘引奥巴马总统讲话中的一段以共勉之:     

当科学遇上政治

当今科学依旧如火如荼地开展,正如本期"生命科学"和"物理学的困顿"栏目所描述的一样,组学继人类基因组计划之后得到了长足的发展,或将开启大生物学的新境界;对物理学家来说,所谓"物理学的困顿"也不过是在物理学盛世之后探讨未来更多研究路径,吹响向"彰暗物理学"进军的号角.然而,科学的繁荣也带来了错综复杂的科学管理和决策问题.当科学遇上政治,科学顾问登场了.     

转化医学发展有待提速

●在美国生物医学研究领域,其论文的发表比以往任何时候都多,但药物开发却进展缓慢。目前一些新建立的科技公司,正在努力将生物医学方面的知识转化为新的医疗手段。在林道会议期间,当问及美国在生物医学研究中的成就时,哈佛医学院行政院长比尔·奇恩(Bill Chin)回答说:"如果要说我们对疾病了解多少,我想我们正在成功的道路上顺利发展。但要说将基础     

神经网络计算机的应用

当前,一门新的"神经工程学"正在勃然兴起.许多杰出的科学家和工程师,以及国家科技、军、政部门,均对神经网络寄予厚望.发达国家纷纷投入巨大的人力、财力,用以开展神经网络的基础理论研究,开发神经网络计算机产业.国内一些科研机构和高等院校,也开始行动起来,试图应用神经网络信息处理的原理和方法,来解决一些具体的工程问题,解决智能计算机的设计问题.国家自然科学基金会已经把神经网络的原理和应用研究列为重点课题.神经网络理论,从本质上讲,是从神经生理学和心理物理学研究成果出发,应用数学方法,描述具有大脑风格的信息处理机的本质和能力.它涉及物理学、复杂系统,涉及计算机科学、人工智能、知识工程、机器人学.不言而喻,这是一门新兴的边缘性交叉学科.本刊曾在1989年第7期介绍过神经网络研究和神经计算机研制的概况,引起了读者广泛的兴趣.现再发表"神经网络计算机的应用"、"并行分布处理的理论框架"(下期发表)等两篇文章,以进一步满足读者的需要.     

科学世纪:如何保障我们未来的繁荣——英国皇家学会2010年报告节选

<正>继19世纪的"化学世纪"和20世纪的"物理学世纪"之后,没有人能够预测21世纪内能与量子理论、双螺旋结构和互联网相媲美的科技大发现或大发明将会是什么。但毫无疑问的是,科学技术的进步将继续改变着我们的生活方式,创造新的产业和就业机会,使我们有能力     

国际视野中的中国公众科学素养

美国(科学与工程学指标,2010)(Science & Engineering Indicators,2010)按期发布了.其中"科学技术:公众的理解与态度"一章的内容比以前更加丰富.     

后基因组时代的交叉科学:从"Bio-X"到"X Biology"

近年来,随着"人类基因组计划"的实施,生命科学进入了一个"后基因组"(post-genome)时代.在这样一个时代,生命科学关注的范围越来越广,涉及的问题越来越复杂,采用的技术也越来越先进.这一切使得科学界兴起了一个潮流--数学、物理学、化学、工程学、计算机科学等非生物学科与生命科学相互交叉的潮流;出现了一批新型的多学科交叉的研究机构,如美国斯坦福大学的Bio-X中心.同时,在这个过程中诞生了许多新的交叉学科.     

2006年美国《科学与工程学指标》国际比较

美国《科学与工程学指标》（Science＆Engineering Indicators，简称《科工指标》）是美国国家科学基金会（NSF）每两年发布一次的美国综合科学实力的重要报告。其内容包括：中小学教育，科学与工程学高等教育，科学与工程学人才，研究与开发经费，学术研究与发展．工业、技术与全球市场，公众对科学技术的理解与态度以及国家其他各项指标。     

美国欲强力推进量子物理学研究

正许多国会议员承认,他们发现量子物理学对亚原子世界的反直觉描述令人难以置信。但这并不妨碍美国国会议员和特朗普政府的政策制定者支持更好地组织和增加量子研究资金的努力。这很可能会重塑计算、传感器和通信领域。众议院科学委员会将提议立法,以支持新的为期10年的国家量子倡议(NQI)。白宫计划正式启动一个新的小组,指导联邦政府在量子科学中的活动。主要科学机构都在呼吁国会加快开展量子研究。参     

由“超光速”想到的

传闻一华裔物理学家在一次实验中把光速提高了300倍。众媒体直言:"这个实验直接向爱因斯坦的相对论中的‘光速恒定’挑战,并将动摇如今的物理学大厦……"云云。这个实验结果的真实性还有待进一步证实,不过实验本身却为我们提供了一个认识物理学自身发展及相关方法论的机会。实验——科学研究的重要手段人类在认识自然、探索科学真理的过程中历经曲折.正是实验方法在科研中普遍、系统的运用,才使人类的科研步伐大大加快。从那著名的比萨斜塔坠落的两个铁球到α磁谱仪的升空,从阿基米德的澡堂狂呼到超导实验室里的每一次突破——科学实验,在科研活动中起着举足轻重的作用。我们知道,科学的本质是物质运动的客观规律,是不以人的意志为转移的,它的一个重要特征就是要以经得起重复实验的检验。反过来说,重复实验所获得的同样结果可以称之为科学事实,科学事实是科学理论的物质基础.如果这个"超光速"实验真的可以     

遗传学、进化与理论生物学

在我们的这个世纪中,全新的普通物理学的世界图景,已经代替了旧物理学所描述的、可表示为康德决定论样式的世界图景。这个新的世界图景,暂时还没有正式的名称,因而它可以假定地称为量子——相对论的世界。因为这个世界建筑在现代量子物理学理论和相对论理论之上。新的世界图景,原则上不同于旧的世界图景。旧物理学的世界图景认为:每个最小的运动都含有整个世界的公式,我们此刻不能利用,只是不知道,或所知不足。没有信仰的自由和见解的自由:任何可     

“人类基因组计划”回顾与展望：从基因组生物学到精准医学

“人类基因组计划”这个具有划时代意义的大科学计划已经完成10 年了。10 年来,基因组科学的发展形成了新的目标--精准医学。未来的生物医学基础和临床科学的发展就是要整合基因组生物学新前沿,运用新的概念和技术,不断积累临床资源,凝练大科学问题,规划和启动大科学项目,及时、有效地为全社会提供“从实验室到病床”、“从实验室到家庭和个人”的卫生与健康保障。