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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

连接组和连接组计划

连接组就是神经系统中所有神经细胞相互连接关系的总体。个体的特性在很大程度上取决于其连接组,因此画出神经细胞相互连接的“线路图”就成了脑科学研究的一个基础前沿课题。本文对宏观和微观连接组研究、人类连接组计划、美国艾伦脑科学研究所的连接组研究作了综述,最后并对以连接组研究为代表的大科学、团队科学与公开科学作了讨论。     

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”。     

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.     

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。     

“气候门”与20世纪增暖的千年历史地位之争

2009年哥本哈根世界气候大会召开前夕的“气候门”(climategate)事件,将科学界对过去千年温度变化的“曲棍球杆曲线”(hockey stick)之争推向顶点。介绍了这一争议的始末,并根据相关文献对这一争议中的两个关键问题“中世纪暖期与小冰期是否在全球广泛存在、20世纪是否为过去千年最暖”进行了综述。结果显示：尽管大尺度的地表温度重建结果存在不确定性,但随着近20年来全球代用资料的不断丰富和研究方法的改进,大尺度温度变化重建结果的不确定性逐步降低,争议各方的观点正在逐步接近。特别是最新的研究结果显示：虽然20世纪增暖迅速,温暖程度也很明显,但在过去千年中并不是空前的。     

抗结核药物靶点的结构研究进展

结核病(tuberculosis)是一种严重威胁人类生命健康的传染性疾病,主要由结核分枝杆菌( Mycobacteriumtuberculosis )感染引起。当前结核病的耐药性问题突出,新药的研发刻不容缓。研究抗结核药物靶点的结构将助力药物的开发工作。文章总结了在结核杆菌细胞壁合成和能量代谢这两个重要生理过程中关键药物靶点的最新结构研究进展,分析了这些膜蛋白及其复合物的结构与功能的关系和已知药物分子作用于靶点的精确作用方式,以及对于抗结核新药设计的重要价值。     

天体尺度上的重大灾变事件——彗木相撞与恐龙灭绝

天体灾变是指在相对较短的时标内,能使天体性质发生剧烈、以至根本性变化的事件。它们所涉及的能量之大、后果之严重,是诸如大地震、强飓风、海啸和火山爆发等地球上重大灾变事件根本无法相比的。天体灾变事件对各类天体演化史的影响极为巨大,甚至起着决定性的作用,因而已成为天文学研究的重要内容。本文拟按自近及远、由小到大的路径,对一些主要天体灾变事件及其影响给以简要的介绍。     

Progress in advanced methodology development for food-safetyinspection

Food safety is of great concern worldwide,directly related to human health through diet.Multifarious food contaminants could cause severe public health hazards,such as gastrointestinal,neurological,immunological diseases,and even cancers,thus food safety has always been a hot-button issue.Development of rapid,accurate,and non-destructive methods is required to ensure food safety for human consumption.In this review,we summarize the main factors threatening food safety,such as foodborne pathogens,toxins,residues,and adulteration as well as the corresponding food safety inspection methods,focusing on the up-to-date progress.Due to the merits of increasing sensitivity,specificity and convenience,those methods will take food detection and analysis into a new era.     

浅谈现代陶艺中的中国传统文化

中国陶艺起步较晚,20世纪90年代初才开始,但十几年的发展已同世界陶艺主流相结合。文章通过对现代陶艺的介绍,将之与传统陶艺相比较,深入分析现代陶艺与中国传统文化的融合,从而证实中国陶瓷文化艺术有着最纯真、最本体的袁达方式和语言,中国现代陶艺的风貌既是崭新的,又是传统文化的延续,是科技和文化交融发展的结果。中国现代陶艺从感觉泥性．到超越泥性,到演绎泥性,逐渐走向成熟,而且中国文化有着强盛的生命力。百年来数代艺术家都曾面对的中西文化交流和碰撞问题,将在一种新的文化语境、新的历史高度上展开。     

浅谈钢筋混凝土裂缝的成因及预防

随着我国建设事业的飞速发展,建筑物钢筋混凝土结构的普遍应用,裂缝出现的概率在增加,不仅会影响工程质量的整体外观形象,而且会降低抗渗和抗冻能力,并会导致钢筋锈蚀.影响结构物的正常使用功能,裂缝进一步扩大甚至可能会导致坍塌事故.因此,研究裂缝产生的原因及其影响因素,能更好地防治裂缝,提高工程质量.     

特异材料与卡西米尔(Casimir)效应

对平板结构情况下卡西米尔(Casimir)效应的理论研究进展进行了综述, 特别对排斥型卡西米尔力的研究做了较详细的介绍. 随着近年来特异材料(metamaterlas)研究与制备技术的快速发展, 人们可以通过人工电磁微结构对材料的电磁特性进行控制, 从而为获取卡西米尔排斥力以及回复力创造了条件. 相关基础研究的成果将在微纳机电系统方面具有广阔的应用.     

塔里木盆地12000年来的环境变迁

本文综合分析了地层、考古、树轮等方面的考察资料，认为新疆塔里木盆地在最近１２０００年中，一直是在干旱的荒漠环境控制之下，与现代自然环境的特征基本相似。尽管塔里木盆地干旱多风、水源短缺、植被稀少等环境条件是生存环境恶化的潜在因素，但历史时期发生的河水断流、湖泊变干、沙漠扩张等环境劣变主要是人类活动改变了地表水的地域分配造成的。因此，合理用水、平衡水土是我们今后开发塔里木盆地自然资源应当吸取的历史教训。     

北极海冰消退及其主要驱动机制

极地海冰在全球气候变化中扮演着重要角色。在全球变暖背景下,北极海冰正在以过去千年来所未有的速率消退,预计到21世纪中叶或更早,北极海域将面临夏季无冰的状况。北极海冰减少不仅改变北极地区的生态和环境,还通过大尺度的海气环流影响中纬度地区,甚至是全球的天气和气候。文章简要介绍了北极海冰消退的特征和主要驱动机制,并对未来北 极海冰消退机理研究进行了展望。