Author: Marie - 1ban.news

2025年巴西亚马逊火灾面积暴跌的背后原因 这一数字的规模令人震惊：2025年巴西亚马逊地区过火面积为310万公顷，而前一年为1580万公顷。下降了80%。这是自1985年MapBiomas监测网络开始卫星追踪以来，过火面积最低的一年。 然而，人们的第一反应，巴西的反森林砍伐政策终于见效了，只捕捉到了故事的一部分。这一下降记录在MapBiomas于7月21日发布的第二份年度火灾报告中，它代表的不是单一的解决方案，而是政治、气象和行为因素的汇聚。这些因素共同作用，在世界最大的热带雨林中产生了一个异常平静的火灾年。 气象因素 2025年最重要的变量是天气。巴西进入2025年时，刚刚经历了一场强烈的厄尔尼诺现象，该现象在2024年给亚马逊带来了数十年来最严重的干旱。根据哥白尼气候变化服务局的数据，这场干旱与人为放火烧荒的行为相结合，导致了2024年的灾难性火灾季，这是20多年来最严重的火灾季之一。 到2025年，气候系统发生了转变。拉尼娜条件形成，给亚马逊部分地区带来了更多降雨，并推迟了旱季的到来。地理学家兼MapBiomas报告协调员阿内·阿伦卡尔告诉记者，2024年至2025年间延迟的雨季阻断了农民和土地所有者传统上用来清理农业用地的”理想焚烧窗口”。 这一点很重要，因为亚马逊的大多数火灾都不是自然野火。它们是人为故意点燃的，牧场主清理牧场，农民准备田地，最恶劣的情况下，非法占地者焚烧砍伐过的区域以宣示占有权。当季节性焚烧窗口变窄或发生偏移时，被点燃的火灾就会减少。 政治背景 总统路易斯·伊纳西奥·卢拉·达席尔瓦于2023年重返总统职位，肩负着扭转博索纳罗时代森林砍伐激增的使命，当时亚马逊的破坏增加了75%。卢拉上任第一天的承诺”我们的目标是实现亚马逊零森林砍伐”之后，采取了具体的执法行动：增加罚款、改进卫星监测，以及恢复被系统性地削减资金的环保机构。 MapBiomas报告称，森林砍伐率在2025年确实下降了，大幅减少了可供点燃的可燃植被量。2026年第一季度记录了当前十年来最低的森林砍伐率。这是卢拉政策正在发挥作用的最明确信号，尽管仅靠执法无法完全解释火灾减少的全部幅度。 预防心理学 MapBiomas报告中更微妙的发现之一是所谓的”心理因素”。经历过2024年浩劫（烟雾、健康危机、经济损失）的社区在2025年更加警惕。报告称，对灾难重演的恐惧促使地方层面采取了更早、更有效的火灾控制措施，从社区巡逻到更快报告初起火灾。 这是一次火灾生态学家认识到但难以量化的现象。一个灾难性的火灾年份可以重塑人们未来多年的火灾管理方式，创造一个意识增强的窗口期，其重要性可能不亚于任何政策干预。 更广阔的图景 在全国范围内，巴西的总过火面积在2025年降至1270万公顷，不到有记录以来最严重年份（2007年）3000万公顷的一半。亚马逊约占全国总量的四分之一。然而，塞拉多大草原的过火面积仍接近正常水平，损失了870万公顷，这提醒人们，巴西的火灾问题并不局限于雨林。 MapBiomas协调员、亚马逊环境研究所（IPAM）研究员维拉·阿鲁达警告说，比历史平均水平低31%”这一数据”还不足以让我们得出结论认为这是一个已确立的趋势，也不能因此缩减预防工作”。厄尔尼诺现象的回归，一些预报显示其强度可能特别大，可能会在一个旱季内逆转大部分进展。 2025年的数字令人鼓舞。它们表明，政策、天气和人类警惕性的结合可以大幅减少亚马逊地区的火灾。然而，这并不意味着问题已经解决。2024年的火灾证明了进步可以多么迅速地化为灰烬。 来源：MapBiomas年度火灾报告，2026年7月21日；BBC新闻和Phys.org的报道。 婷 翻译

更冷的地核解决了一个磁学谜题 根据一种测量极端压力下熔铁温度的新技术，地核的温度可能比科学家长期以来认为的低约1000摄氏度。7月17日在蒙特利尔举行的戈尔德施密特会议上公布的这一发现，不仅仅是修正了一个数字，它可能解决一个困扰地球物理学家多年的难题：在固态内核形成之前，地球磁场是如何存活了数十亿年的。 难以确定的温度 内核边界位于地表以下约5150公里处，是外核中的液态铁合金冻结到固态内核上的地方。其温度并非直接测量，从未有任何钻探接近过这一深度，而是通过再现地球深处巨大压力的实验室实验推断得出的。 标准估值一直在6000开尔文（约5700摄氏度）左右徘徊，大致相当于太阳可见表面的温度。这一数字来自金刚石压砧实验和理论模型的结合，尤其是2013年发表在《科学》杂志上的一项研究，该研究利用快速X射线衍射报告了在内核边界压力下铁熔化温度约为6230开尔文。 这项尚待同行评审发表的新工作引入了一种方法，研究人员称该方法可以更直接地测量熔铁在极端压力下的温度。该技术采用脉冲焦耳加热结合原位温度测量，在超过200吉帕斯卡（约200万个大气压）的压力下将金属样品加热到超过4000开尔文。研究人员发现，在内核边界条件下，铁的熔化温度接近于5200开尔文，比之前的基准温度低了约1000度。 磁场为何在意温度 内核边界的温度不仅仅关乎行星冷知识。它决定了内核首次开始冻结的时间，这一事件从根本上改变了地球磁场的工作方式。 地球磁场由液态外核中的对流产生，熔铁在这一自维持发电机中上升、冷却并下沉。当内核开始凝固时，它向外核释放潜热和轻元素，提供了额外的浮力源，从而增强并稳定了磁场。 问题在于，高温内核（6000开尔文）需要很长时间才能冷却到足以让内核开始冻结。一些模型表明内核可能只有大约10亿年的历史，但古地磁证据显示，地球拥有磁场至少已有35亿年，甚至可能更久。这留下了25亿年的空白期，在此期间磁场必须在没有内核帮助的情况下维持运转，这一谜题被称为”新内核问题”。 更冷的内核解决了这一难题。如果内核边界温度为5200开尔文而非6000开尔文，那么内核在地球历史早期，可能早在20亿至30亿年前，就已经开始冻结。磁场在地球历史的大部分时间里（而不仅仅是最近的四分之一）都拥有固态内核及其稳定能量的加持。 对行星演化的启示 这一发现还超越了地球本身。行星内核的温度决定了其磁场能持续多久，而这又决定了其大气层能否在太阳风的侵蚀下幸存。缺乏全球磁场的火星在数十亿年前失去了大部分大气层。金星可能从未发展出固态内核，因此没有内部产生的磁场。 如果地核比想象中更冷，它也可能冷却得更快。地球化学家们长期以来一直在争论地核中残留多少放射性热量，这是热演化模型中的一个关键未知因素。较低的起始温度收紧了地核能量收支的约束条件，并可能有助于确定地球发电机是否正在减速。 这项研究由一支团队在戈尔德施密特会议（年度国际地球化学会议）上公布，该团队的技术利用脉冲电加热在实验室中达到类似地核的条件。预计后续将有预印本或同行评审论文发表。 主要来源：科学网（Science.org）来自戈尔德施密特会议的报道，蒙特利尔，2026年7月17日。 婷 翻译

小鼠肠道病毒组：109,000个病毒基因组及细菌无法捕捉的衰老信号 过去二十年来，肠道微生物组一直是生物医学最活跃的前沿领域之一，但研究存在一个盲点。大多数研究聚焦于细菌（生活在肠道中、影响从消化到免疫等一切过程的数百种物种）。而感染这些细菌的病毒（统称为肠道病毒组）在很大程度上被忽视了，主要原因在于它们更难被编目。 《自然·通讯》上的一项新研究改变了这一状况，至少在小鼠中是这样。韩国延世大学Insuk Lee领导的研究人员构建了小鼠参考肠道病毒组（MRGV），这是一个包含109,778个病毒基因组的综合目录，代表了28,824个物种。该资源将已知的小鼠肠道病毒多样性扩大了约67.6%，更重要的是，它揭示了病毒组携带了细菌微生物组无法检测到的衰老信号。 病毒组为何重要 感染细菌的病毒（噬菌体）并非肠道中的被动过客。它们通过杀死特定菌株、在细菌之间转移基因以及影响细菌代谢来塑造细菌群落结构。通过这些效应，它们可以改变宿主的免疫系统、炎症状态甚至神经功能。但研究它们一直很困难，因为噬菌体遗传多样性高、难以培养，并且在现有序列数据库中代表性不足。 MRGV通过提供一份参考级资源改变了这一点。研究人员使用一种称为病毒基因组分箱的技术，从粪便样本中组装病毒基因组。该技术通过分析样本间的共现模式，将短DNA序列分组为完整或接近完整的基因组。这是一项重要的方法论进步：分箱约占已编目基因组的36%，并且与传统重叠群水平组装相比，平均完整性提高了60%。 大规模蛋白质注释工作 该资源的规模令人瞩目。研究团队从新组装的基因组中预测了820万个病毒蛋白质。他们使用基于结构的注释方法（从3D结构而非仅仅序列相似性预测蛋白质功能），为近半数的蛋白质分配了功能。这一点很重要，因为大多数病毒蛋白质与现有数据库中的任何序列都没有相似性；基于结构的方法可以捕捉到仅基于序列的方法无法发现的功能关系。 从功能上看，病毒组并非随机集合。团队证明，约88%的病毒基因组可以链接到特定的宿主细菌，他们验证了多种与小鼠相关的crAss样噬菌体谱系（这一谱系在人类肠道中已知），具有谱系特异性的宿主范围和复制策略。 病毒组中的衰老信号 最重要的发现是，小鼠肠道病毒组包含与衰老相关的特征，而这些特征与细菌微生物组分析捕捉到的特征截然不同。换句话说，仅测量肠道生态系统中的细菌成员，会错过整个与年龄相关的变化维度。 大多数与衰老相关的标记物来自分箱基因组（即使用更先进的分箱方法组装的基因组），而非简单的重叠群水平组装。这凸显了方法论工作的重要性：如果没有病毒基因组分箱，衰老信号将会大大减弱。 具体变化包括噬菌体种群结构的转变（某些病毒谱系随着小鼠衰老而扩张或收缩），以及病毒组功能能力的相应变化。这些模式可能反映了细菌群落或宿主免疫系统中与年龄相关的变化，或两者兼而有之。 为领域提供的资源 MRGV现已公开发布，将作为未来小鼠肠道病毒组在健康和疾病方面研究的基线。研究人员已将所有109,778个基因组、820万个蛋白质注释以及宿主链接数据免费开放。 该研究还突出了一个差距。小鼠和人类肠道病毒组显示出”显著的分类学和功能差异”，这意味着从小鼠中获得的发现不能直接外推到人类。以同样的完整性水平对人类肠道病毒组进行类似的研究，将是合乎逻辑的下一步。 目前，信息很明确：病毒组不是噪音。它携带了细菌微生物组所不具备的宿主生物学信息，忽视它意味着将信号留在桌上。 参考文献：Kim et al., “A genomic catalog of the mouse gut virome reveals features associated with ageing,” Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75836-6. 婷 翻译

医疗AI隐私：当平均保护等于没有保护 慕尼黑工业大学博士生Moritz Knolle向自己提出了一个导致令人不安发现的问题：”我问自己：我会贡献我的数据来训练医疗AI模型吗？” 为了回答这个问题，他和同事们进行了一项系统测试。他们攻击了七个真实世界医疗数据集，包括21,799份心电图和377,110份胸部X光片，使用成员推理攻击（MIA）技术，该技术可判断某个人的数据是否被用于训练特定AI模型。该领域此前一直假设MIA风险足够低，所有患者平均后不会构成真正威胁。 研究团队在《自然》杂志（DOI: 10.1038/s41586-026-10688-0）上报告称，这一假设具有危险的误导性。风险并非均匀分布，对某些患者而言，风险极为严重。 成员推理攻击的工作原理 医疗AI模型通常基于患者记录、图像或生理信号等大规模数据集进行训练。模型要表现良好，必须学习数据中的模式。但学习模式也意味着调整其内部参数，使其对所见过的特定数据点略微更有信心。 MIA正是利用这一点。攻击者可以访问已训练的模型，向其输入一个数据点并记录模型的置信度分数。如果置信度显著高于同等模型在没有该数据点情况下的输出，攻击者即可推断该数据点存在于训练集中。 对于医疗数据而言，这种推断是危险的。知道某个人的数据被用于训练某种模型（例如针对罕见癌症治疗的模型），就会向保险公司或雇主透露该人可能希望保密的信息。 风险的分布 此前的研究将MIA风险报告为所有患者的平均值，通常为低个位数百分比。平均风险为1%的模型看似安全。但Knolle及其合作者，包括慕尼黑工业大学的Daniel Ruckert和哈索·普拉特纳研究所的Georg Kaissis，发现平均值掩盖了严重不均衡的分布。 在训练数据中代表性不足的少数群体患者在隐私风险的第99百分位中占比极高。对于这些个体，MIA成功率可能远高于平均水平，在某些情况下，对最特殊的患者几乎达到确定性。 原因在于统计学原理。模型能很好地学习常见模式，因此它对典型患者的置信度无论是否在训练集中都相似。但对于罕见患者，例如患有罕见症状组合的人，模型的置信度是成员身份的更强信号。模型见过的类似患者样本极少，如果该患者出现在训练数据中，其对模型参数的影响会不成比例地大。 规模的悖论 这一问题因医疗AI自身的优势趋势而加剧。随着模型越来越大、越来越复杂，它们对数据的分析也更加深入，在预测概率中产生更小但更可检测的变化。悖论在于，更大的模型可能隐私性更差。 同样，训练队列越具特异性，例如接受特定癌症治疗的患者群体，每个成员的隐私风险就越大。使数据集在回答临床问题时具有价值的特异性，恰恰也使其成员更容易被识别。 差分隐私作为解决方案 解决方案已经存在。差分隐私（DP）在训练过程中添加少量校准后的随机噪声，从数学上限制模型可能泄露的关于任何个人的信息量。在研究团队的测试中，DP在保持诊断准确性的同时降低了MIA的有效性。 但DP尚未被广泛采用。大多数开发AI模型的医院和诊所并未实施DP，要么是因为他们未意识到这一风险，要么是认为实施工作没有必要。 “目标是为个人提供统计保证，确保作为数据集的一部分不会对您造成伤害，”Knolle告诉《物理世界》杂志。他和同事们目前正在将这项工作扩展到医疗领域的生成式AI模型，这些模型的隐私风险可能更大。 这项研究的核心教训是数学性的，而非技术性的。在隐私领域，如同在医学领域一样，平均值可能产生误导。对普通患者而言较低的风险，对高风险患者而言毫无安慰作用，在医疗AI团队在部署模型之前评估个体层面风险之前，最有可能从AI中获益的患者，也可能承担最大的损失。 Reference: Knolle et al., Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10688-0. Reported by Physics World, July 21, 2026. 婷 翻译

四千年前献祭的遗传学：石峁揭示的古代中国权力真相 在中国陕西北部，约80个人类头骨在石峁（一座约4200至3700年前繁荣的大型石墙聚落）的东门附近被发现。长期以来，考古学家假设其中大多数属于女性。这一假设契合了一个熟悉的叙事：奠基祭祀中的女性牺牲者，这一做法在其他早期复杂社会中也有记载。 DNA却说并非如此。 对来自石峁及周边遗址的169份古代人类样本进行的新基因分析揭示，东门附近每10个墓葬中就有9个为男性。而女性则在不同地点被献祭（皇城台和韩家圪旦的精英墓地）。这种模式并非随机。它反映了一个严格按照性别、地点和仪式目的组织献祭的社会。 这项研究由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹教授团队领衔，陕西省考古研究院合作参与，发表于《自然》期刊（DOI: 10.1038/s41586-025-09799-x），代表了十多年来从人类遗骸中提取和分析高分辨率核DNA的工作成果。 帝国边缘的聚落 石峁不是一个普通村落。它占地约4平方公里，是新石器时代晚期东亚规模最大的石墙聚落之一，拥有 monumental 的石构建筑、分层的社会等级制度以及远距离贸易的证据。它坐落在黄河流域农业腹地与北方草原的交汇处，这一位置使其既成为贸易枢纽，又成为边疆要塞。 基因分析证实了这种双重身份。大多数居民是当地仰韶文化黄河农耕群体的后裔，这些群体在该地区已生活了1000多年。但石峁也与南方的陶寺文化、与裕民人群相关的草原族群以及中国南方稻作群体存在遗传联系。这座城市既是文化的交汇点，也是基因的交汇点。 权力如何继承 DNA使研究人员得以重建跨越最多四代的谱系，这对于古代群体来说是罕见的解析度。模式是明确的：世系为父系，地位和遗产通过父系传承。居住方式为从父居，女性迁往丈夫家族附近居住。 这是石峁权力如何传递的首个直接遗传学证据，与考古学家从随葬品和聚落布局推断的结果一致。统治家族通过一个同时控制血统和婚姻的系统，维持了世代相传的地位。 献祭的地理格局 这项研究最鲜明的发现是献祭的性别化地理格局。东门是一座带有巨大石台基的 monumental 入口，包含商代以前中国已知最大的人类头骨集合（约80具个体）。DNA显示这些绝大多数为男性。其位置表明它们是奠基仪式的一部分，可能是战斗中俘获的 warriors，或是为特定仪式目的而挑选的低地位男性。 相比之下，女性则出现在精英墓地中。她们出现在高等级埋葬地，与拥有精美随葬品的个体相伴，这表明了一种不同类型的献祭（与权贵的丧葬仪式相关，而非城市奠基）。 “这表明了精心组织的仪式，男性和女性根据地点和目的被选用于不同的仪式，”作者写道。 这对早期国家的意义 石峁存在于中国史前史的一个关键时期，恰在最早的青铜时代国家出现之前。研究表明，4000年前，中国北方已经存在具有强大父系权力结构、制度化人祭以及跨越千年以上的遗传连续性的社会。 石峁统治阶级在数代间保持其遗传独特性以及对仪式暴力的控制这一发现，为早期政治权威如何巩固提供了直接窗口。这不仅仅是精英拥有更多权力。他们拥有一个传递权力的系统。 参考文献：Chen et al., “Ancient DNA from Shimao reveals patrilineal social organization and gendered sacrificial practices,” Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09799-x. 婷 翻译

全球对石油和天然气的搜寻正在向更深的水域推进。深海投资预计将在2026年超过2000亿美元，是过去十年平均水平的两倍，累计支出到2035年可能达到2.5万亿美元。《自然》杂志的一项新分析提出的问题不是这种钻探是否必要，而是它能否安全到足以证明生态风险的合理性。 过去十年间，七家最大国际石油公司发现的已探明储量中，超过70%来自水深400米（1312英尺）或更深的海域。深海储层的规模平均是陆上发现的16倍。其开采成本平均约为每桶43美元，巴西油田甚至低至30至40美元，与美国许多页岩作业相比具有竞争力或更为低廉。 “你不能在建设可再生能源的同时一夜之间关闭石油和天然气，”中国西安CNPC管材研究所高级研究员、该《自然》评论文章的作者赵玉新表示。”但仅凭这一点不能证明生物多样性损失是可以接受的运营成本。” 推动发展的技术 深海钻探已被一系列工程进步所改变。浮式生产储卸装置（能够在海上作业多年而无需靠港的船舶）已成为行业标准。中国在南中国海运营的”海葵一号”每天处理约5600吨（6173美吨）石油，能够连续作业长达15年而不返回港口。 数字孪生技术（由实时传感器数据驱动的物理模拟）使运营商能够在腐蚀、疲劳和潜在泄漏演变为故障之前加以检测。遥控潜水器和自主水下航行器在过深或危险、不宜载人操作的条件下对结构进行检查。 最重要的进步或许是钻穿超浅层气层的能力，这些气层位于海床以下不足1500米（4921英尺）处，占海上井喷事故的20%以上。地震成像和数字建模如今使工程师能够识别并保护天然气水合物盖层，同时钻穿它们，这一技术已在南中国海的陵水36-1气田得到验证，该气田被描述为世界上首个大规模超深水超浅层气田。 风险尚未解决 2010年的深水地平线灾难仍然是深海风险的标志性参照。一口故障油井在87天内泄漏了超过300万桶石油，污染了超过1600公里（994英里）的海岸线。自那以来，行业改进了防喷器技术，但在极端深度条件下（高压、强流、低能见度），仍然充满挑战。 海上作业的甲烷排放持续被低估。来自MethaneSAT和Sentinel-5P等仪器的卫星数据显示，海上平台的放空燃烧排放平均比官方清单高出50%。赵玉新主张建立独立核查机制，将卫星监测与空中无人机和ROV相结合以早期定位泄漏，并对无法证明低排放且可核查的项目实施处罚。 深海钻探的治理体系支离破碎。大多数项目位于沿海国家的专属经济区内，适用国家法规。超出这些区域，国际监督薄弱，海底法律框架日益受到争议。 能源转型的悖论 深海投资的激增反映了一种根本性矛盾。天然气被广泛视为一种过渡燃料，碳排放低于煤炭，能够填补可再生能源的间歇性缺口，并且越来越需要为人工智能数据中心供电。但从深海开采天然气所承担的风险比陆上钻探更难管理。 赵玉新的分析要求对项目进行逐案论证，运营商必须证明生态损害可以避免、排放可以核查、故障可以控制、责任可以延伸至生产寿命结束之后。该行业能否以目前规划规模（未来十年2.5万亿美元）达到这些标准，将决定深海是成为新的能源前沿还是环境负担。 婷 翻译

围绕原子核运行的电子占据着不同的形状，这些形状描述了在空间任意点找到电子的概率。在大多数材料中，这些轨道是随机取向的。但在一种新发现的量子态中，轨道自发地排列成周期性图案，其果断程度不亚于铁原子选择磁取向。这项发表在《自然·物理》杂志上的发现，提供了迄今为止纯轨道有序最清晰的实验证据。 这一发现是在一种名为Tb₂CoAl₄Ge₂（铽、钴、铝、锗）的金属间化合物中取得的。利用角分辨光电子能谱（ARPES），该技术通过紫外光测量从材料中射出的电子的能量和动量，研究人员观察到了独特的能带结构指纹：表面铽原子的5d轨道已排列成有序图案，打破了晶体晶格的旋转对称性。 这种被称为”自发对称性破缺态”的轨道有序，一直是凝聚态物理中最难以捉摸的概念之一。 第三自由度 在固态物理学中，电子具有三个基本自由度：电荷、自旋和轨道。电荷有序（电子密度的周期性调制）是电荷密度波等现象的根源。自旋有序产生磁性，包括铁磁性、反铁磁性以及新近被认识的交替磁性。作为第三成员的轨道有序，则一直难以被单独分离出来。 困难源于纠缠。在大多数材料中，轨道有序与晶格畸变、自旋排列和电荷调制紧密耦合。当轨道有序化时，晶格可能发生轻微畸变，即杨-特勒效应。当晶格畸变时，又可能将自旋推入特定排列。结果正如论文作者所指出的”先有鸡还是先有蛋的问题”：通常无法判断哪种有序驱动了另一种。 Tb₂CoAl₄Ge₂化合物规避了这一问题。轨道有序在表面出现时并未伴随晶格畸变或磁转变，使其成为罕见的近乎纯轨道有序、可被独立研究的范例。 为何重要 理论上，轨道有序被认为与凝聚态物理中一些最令人费解的现象有关。在锰氧化物（表现出庞磁电阻的锰氧化合物）中，轨道有序被认为在相图的形成中起着根本作用。在铁基高温超导体中，轨道有序被认为是向列相（一种材料的电子特性在无明显结构变化的情况下变得依赖于方向的状态）的驱动力。 在此之前，这些联系仍停留在理论层面，因为轨道有序无法与伴随的晶格和自旋效应分离。Tb₂CoAl₄Ge₂表面提供了一个洁净的实验平台，使研究人员能够独立检验关于轨道物理的预测。 窥见隐藏的有序 这一发现还展示了方法论的进步。ARPES已被用于研究电子能带结构数十年，但轨道有序会在ARPES光谱中留下独特的特征，即能带的分裂，反映了轨道构型的对称性破缺。研究人员分析了这种能带分裂，从而提取出轨道排列的模式。 铽的5d轨道，相对弥散的外壳轨道，被证明是值得关注的对象。它们的空间范围使其对局域电子环境敏感，而它们在晶体表面的位置使其能够在不受体相干扰的情况下被ARPES探测。 这一发现开启了量子材料研究的新篇章。如果轨道有序可以被分离，那么它就可以被操控；如果它可以被操控，那么它最终就可以被设计到利用它的材料中，从而有可能将轨道物理纳入量子器件设计的工具箱。 婷 翻译 本文依据知识共享署名4.0国际许可协议提供。内容摘自《自然·物理》发表的原始报告。

越来越多的证据表明，已发表的神经科学发现中有相当一部分无法被复制。问题并非欺诈或草率，而是根植于大脑研究如何进行的统计架构之中，其教训超越了复制率本身，延伸到了我们如何推断大脑功能这一根本性问题。 复制危机在神经科学中并非单一失败的案例，而是一种模式。特别是脑-行为成像研究，已被证明难以复制。当独立的实验室使用相同的方法重复已发表的实验时，他们常常得到不同的结果。原始发现与复制尝试之间的差距已经大到让一些研究者质疑神经影像学文献中有多少是建立在坚实基础之上的。 根本问题在于统计功效，或者说统计功效的不足。许多神经科学研究，特别是那些使用功能性磁共振成像的研究，仅在20到30名受试者的样本量上进行。这些小样本会产生对大脑活动充满噪声的估计。在20人扫描中看似”激活”的大脑区域，在另一次扫描中可能不会出现，这并非因为第一个发现是错误的，而是因为信噪比对于小样本来说实在太低，无法可靠地检测到它。 这一问题因分析灵活性而进一步加剧。一个包含10万个体素（3D像素）的功能性磁共振成像数据集，可以通过数千种合理的方式进行分析。运行某一种分析流程并发现显著结果的研究者，可能是在利用噪声的偶然特征，而非真正的神经信号。而使用不同流程、甚至相同流程但使用新样本的复制尝试，则一无所获。 这对脑科学意味着什么 复制问题迫使神经科学重新审视如何推断大脑功能。一项显示大脑区域在任务中”亮起”的功能性磁共振成像研究，本身并不能证明该区域对该任务来说是必需的。这需要来自病变研究、动物模型以及经颅磁刺激等因果技术的汇聚性证据，而许多已发表的研究并未提供这些证据。 好消息是这个领域正在做出回应。大型多实验室合作项目，如”许多实验室”项目和国际脑实验室，正在以单个实验室无法企及的样本量进行协调复制。例如，国际脑实验室2021年的一项工作表明，小鼠的标准化行为任务在七个实验室中产生了一致的结果，这证明了当方法被严格标准化时，复制是可能的。 预注册，在数据收集开始前将分析计划提交到公共注册表，正变得越来越普遍。包括《自然·神经科学》和《神经影像》在内的期刊现在要求某些类型的文章进行预注册。一些资助机构正在直接支持复制研究。 更深层的教训 神经科学中的复制危机有时被描述为一场可信度危机，但它或许更应该被理解为统计谦逊的一课。人脑是已知宇宙中最复杂的物体，拥有大约860亿个神经元，形成数万亿个突触连接。期望小样本研究能够可靠地绘制其功能图，从来都是过于乐观的。 向更大样本、标准化方案和预注册分析的转变，并不意味着旧的文献没有价值。这意味着该领域正在开发更好的工具来区分信号和噪声，并且在这个过程中，学习到大脑比研究者们曾经意识到的还要难以研究。 来源：Live Science (2026)，”Neuroscience findings often can’t be replicated, and it’s a big problem for what we know about the brain”；International Brain Laboratory (2021)，”Standardized and reproducible measurement of decision-making in mice，” eLife；Many Labs 复制项目；功能性磁共振成像可复制性的各项荟萃分析。 婷 翻译

当今大多数AI系统通过每秒数十亿次开关晶体管来运行，消耗着巨大的能量。由知名AI研究人员创立的一家初创公司提出了一种根本不同的方案：一种完全不进行开关切换的芯片，而是让物理振荡器自行陷入同步模式，并将结果称为图像。 Unconventional AI由Naveen Rao（曾任职于Databricks、Nervana Systems和Intel）、Michael Carbin（MIT）、Sara Achour（Stanford）以及前Google工程师MeeLan Lee共同创立，于6月发布了其首个模型。这款名为Un-0的产品是一个基于模拟耦合振荡器网络构建的图像生成器，而非传统的晶体管逻辑电路。该公司声称，该架构的能效可能比传统AI硬件高出1000倍。 这一说法非同寻常，但其背后的物理学原理并非如此。 同步即计算 该原理源于藏本模型（Kuramoto model），这是一种对耦合振荡器行为的数学描述。放置在共享表面上的两个节拍器，以略有不同的速率摆动，会逐渐同步，最终锁定在同一节奏中。同样的现象也出现在同步闪烁的萤火虫、心脏起搏器细胞和大脑神经元中。 在Un-0的架构中，数千个虚拟振荡器被物理连接在一起。每个振荡器都有一个相位，描述其在周期中所处位置的角度。振荡器网络中不同的相位角度模式编码了不同的图像。”鞋子”由一种相位配置表示，”火车”由另一种表示。 要生成图像，一小部分振荡器被预设为目标相位模式，这就是”提示”。当连接到更大的随机相位振荡器组时，控制组将整个系统拉向与目标模式的同步。收敛后，生成的相位值网格被送入解码器，将数字转换为像素颜色。 效率从何而来 在传统AI芯片中，每次操作都需要晶体管在开和关状态之间切换，每次都会消耗能量。大型模型的单次推理可能涉及数万亿次这样的切换。 基于振荡器的方法用连续的物理动力学取代了离散的开关切换。电流流经自然振荡的闭合回路。没有强制开关，也没有能量浪费在维持晶体管位置上。系统通过同步的物理学而非逐步的逻辑计算来达到答案。 “耦合藏本振荡器系统提供了在以前未曾达到的规模上通过物理动力学学习的可能性，”该公司在宣布Un-0的博客文章中写道。 基准测试结果 当前版本的Un-0运行在振荡器的软件模拟上，而非物理硬件上。该公司声明的目标是构建定制的基于振荡器的芯片。 在标准图像生成基准测试中，Un-0产生的FID（Fréchet Inception Distance）分数与早期的图像生成模型（如Google的BigGAN和OpenAI的iDDPM）相当。使用16，384个振荡器，它在ImageNet 64×64上实现了6.74的FID，该指标衡量生成图像与参考图像的匹配程度，数值越低越好。 这些结果尚未达到当前最先进水平。”传统生成器在绝对质量和参数效率上仍然更强，用新算法和模型架构缩小这一差距是未来的工作方向，”该公司承认。 未来之路 Un-0是一个概念验证，而非商业产品。从振荡器的软件模拟到实现1000倍效率提升的物理芯片，这条道路漫长且充满不确定性。该公司在Lightspeed、Andreessen Horowitz、Sequoia和Jeff Bezos的支持下，以45亿美元估值筹集了4.75亿美元的种子资金，表明投资者愿意等待。 这项研究的更深层意义可能在于架构而非商业。AI硬件的标准假设是，更好的芯片意味着更快的晶体管。Un-0挑战了这一假设，它质疑计算是否可能看起来不像逻辑而更像物理学，一个耦合元素的网络陷入编码答案的同步状态。 婷 翻译

《自然·通讯》(Nature Communications)发表的一项新设计将六轴力/力矩传感的复杂多传感器组件缩减为单个单片压电陶瓷外壳，消除了传统方法的复杂性、成本和故障点。 该传感器由中国研究人员开发，采用单片（一体式）压电陶瓷外壳，在施加力或力矩时发生形变。形变在陶瓷表面产生电荷，通过测量多个电极上的电荷分布模式，系统可分别解析施加负载的所有六个分量。 关键创新在于几何结构。多轴力/力矩传感器必须区分压缩、弯曲、扭转和剪切等不同形变模式，这些模式在真实物体承受任意载荷时会以复杂方式重叠。传统设计通过使用各自对准特定轴的独立传感元件，再通过计算组合其输出来应对这一问题。 单片外壳以相反方式解决了相同问题。它不是用多个传感器测量孤立的形变，而是用一个传感器测量完整的形变场，并通过外壳的几何形状和电极的定位实现解耦。压电效应（机械应力响应下产生电荷的现象）是线性和可重复的，这意味着施加力与测量电荷之间的关系可以一次校准后可靠使用。 重要性 六轴力/力矩传感器对于机器人操作至关重要。需要将销钉插入孔中、组装组件或与人类交互的机器人手臂必须同时感知其施加的力和阻碍其运动的力矩。当前一代传感器价格昂贵、体积庞大且机械结构复杂。 可作为单片陶瓷件制造的单片传感器在成本、尺寸和可靠性方面具有优势。无需管理装配公差，没有随时间降解的粘合剂，也没有独立传感元件之间的对准问题。传感器可以做得足够薄，直接集成到机器人关节或末端执行器中而不会增加显著体积。 该论文报告了高灵敏度和解耦精度，意味着传感器能以最小串扰区分沿X轴施加的力与沿Y轴施加的力。具体数值性能指标可在完整论文中查阅。 压电传感的物理原理 压电陶瓷材料在受到机械应变时产生电荷。电荷量取决于应变的大小和方向。通过在陶瓷外壳表面 patterning 多个电极并独立测量每个电极的电荷，研究人员从电响应的空间模式重构出完整的六分量力/力矩向量。 挑战在于施加负载与电荷分布之间的关系并不直观，它取决于外壳几何形状、材料特性、电极布局和边界条件。研究人员在制造器件前使用有限元建模优化了外壳形状和电极位置。 结果是一个通过其内在机械设计而非后处理或算法校正来实现性能的传感器。进行解耦的是物理结构，而非软件。 应用领域 除了机器人技术，单片六轴传感器在精密制造（需实时监测工具力）、虚拟现实和增强现实的触觉反馈系统、需测量与组织相互作用力的生物医学设备，以及重量和可靠性至上的航空航天领域具有潜在应用。 《自然·通讯》中的演示是实验室层面的概念验证。将其转化为商业可行的传感器需要扩大制造工艺规模、证明长期稳定性，并将传感器与标准机器人接口集成。但这一原理，单个成形的陶瓷片可以取代多组件组件，预示着为需要感知自身操作的下一代机器提供更简单、更便宜、更稳健的力传感路径。 婷 翻译