科学

衡量制冷需求的标准方法，计算温度超过基线的度数，然后将这些度数在整个季节中求和，存在一个根本性的盲点：它将湿度高的30度天与干燥的30度天同等对待。《自然·通讯》上的一项新研究表明，这一盲点至关重要，而且它正在变得越来越严重。 这篇由夏威夷大学马诺阿分校的Jake W. Casselman和Christina Karamperidou撰写的论文引入了”效率加权制冷度日”（eCDD）。与传统制冷度日（CDD）不同，eCDD考虑了空调效率取决于温度和湿度这两个因素的事实。当天气炎热潮湿时，压缩机必须更努力地将热量排放到更热的环境中，而空气中水分的额外潜热又增加了额外负担。 该指标 传统CDD的计算方法是取日平均温度与基准温度，通常为摄氏18度（华氏65度），之间的正差值，然后将这些差值在整个季节中求和。它假设每升温一度都需要相同数量的冷却能源，无论湿度如何或空调必须多努力地工作。 eCDD用基于物理的替代方案取代了这一假设。它将环境温度和湿度与制冷所需的热力学功联系起来，利用了制冷的性能系数（COP），即衡量热泵或空调移动热量的效率的指标。随着室内外温差的增加，COP会下降，而湿度增加了仅基于温度的指标中不会出现的潜热负荷。 结果是eCDD可能与CDD存在显著差异，而且这种差异正在扩大。 数据揭示的内容 将eCDD应用于北美的历史气候数据，研究人员发现制冷效率，每度日提供的制冷量，自1971年以来每十年下降了2%到4%。这种下降是由传统CDD无法捕捉的湿度趋势驱动的。 在未来气候情景下，研究预测到本世纪末，eCDD将在不同地区增加10%至80%，具体取决于排放路径和当地湿度状况的变化。这一广泛范围反映了一个关键发现：北美各地的温度和湿度趋势在空间上是相反的。一些地区变得更热更潮湿，加剧了效率问题。另一些地区变得更热但更干燥，部分抵消了效率损失。 事实上，该研究预测了干热在大陆范围内向东扩展，这可能在历史上更潮湿的地区提高极端高温期间的制冷效率。但这对于整体制冷需求来说是净负面的，因为各地的气温都在上升。 这对能源规划为何重要 实际影响在于，仅基于温度的指标会错误地表述制冷需求，而且这种错误表述是系统性的。出现湿热热浪的地区对电网造成的压力远远超过单纯温度所预测的。对于规划容量、备用裕度和输电投资的公用事业公司和电网运营商来说，这种差异至关重要。 同样的道理也适用于排放核算。使用化石燃料密集型电网的地区，其制冷排放量可能会不成比例地更高，因为在潮湿条件下每度日的实际能源需求高于CDD所暗示的水平。在使用传统CDD的任何规划框架中，制冷的排放影响都被低估了。 研究人员还指出，建筑规范和电器标准可以从基于eCDD的设计标准中受益，而且气候适应投资，空调部署、电网升级和热浪防范，如果考虑到湿度-效率耦合，将产生更准确的需求预测。 基础的网格分析输出可在Zenodo上获取。 来源 [1] Casselman, J.W. & Karamperidou, C. “Efficiency-weighted cooling degree days reveal opposing temperature and humidity effects on energy demand.” Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75388-9 婷 翻译

两种量子传感技术，光泵磁力计（OPM）和金刚石中的氮-空位（NV）中心，正在改变化学家和材料科学家测量原本不可见事物的方式，根据哈佛大学和克拉科夫雅盖隆大学的研究人员在arXiv上发表的一篇全面新综述。 该综述由Piotr Put（哈佛/雅盖隆）、Arjun Pillai、Xuan Hoang Le、Mikhail D. Lukin和Hongkun Park领导，系统地比较了这两种平台在一系列化学和材料应用中的表现。两者都利用原子级传感器的量子特性以极高的灵敏度检测磁场，但它们在根本不同的机制下运行。 两种方法，互补优势 OPM使用包含10^11到10^14个碱金属原子（通常是铯或铷）的宏观蒸气室。激光偏振化原子的自旋，磁场引起偏振进动，并通过光学方式读出。结果是极端的体灵敏度，低至亚飞特斯拉每平方根赫兹，但空间分辨率为毫米到厘米级。OPM可以通过金属壁检测磁场，使其特别适合监测密封反应器内的化学反应。 相比之下，NV中心是金刚石晶格中的点缺陷，即一个氮原子邻近一个缺失的碳原子。每个NV中心是一个可以在光学上寻址的单原子级磁力计。它们提供纳米级空间分辨率（低至约10纳米）、多模态传感（磁场、温度、电场和应变），并且可以在从低温到600K的宽温度范围内运行。每平方根赫兹的灵敏度低于OPM，通常在皮特斯拉范围，但它们的空间分辨率开启了完全不同的应用。 该综述的关键比较表量化了这些权衡：OPM的DC灵敏度为0.16-100 fT/Hz^(1/2)，AC灵敏度为0.2-100 fT/Hz^(1/2)（千赫兹频率），而NV中心在DC下达到5 pT/Hz^(1/2)至1 microT/Hz^(1/2)，在AC下达到200 fT/Hz^(1/2)至1 microT/Hz^(1/2)。OPM每根带宽的灵敏度大约高出10到1，000倍，但NV中心的空间分辨率大约高出10^5倍。 化学分析 在零到超低场（ZULF）NMR中，OPM是主要平台，检测J耦合谱，即原子核之间的跨键磁相互作用，无需强超导磁体。这使得在传统高场NMR不实用的环境中进行化学鉴定成为可能。论文指出，PHIP和SABRE等超极化技术可以将信噪比提高几个数量级，使ZULF NMR在实际样品中变得实用。 NV中心将NMR扩展到纳米尺度。使用CASR（连续绝热扫描旋转）协议，它们实现了皮升级体积中的化学位移分辨率，通过Overhauser DNP超极化对叔丁醇的检测限低至50飞摩尔。对于顺磁性物质，NV动态量子传感对造影剂钆布醇实现了10阿托摩尔的检测限。 实时监测 OPM可以监测密封金属反应器内的化学反应，氢化反应，酶促反应，因为低频磁信号能穿透金属外壳。这使得无需采样或光学接入即可实现反应进程的时间分辨跟踪。 与此同时，NV中心可以在单分子水平上追踪表面化学，监测自组装单分子层，通过弛豫测量法检测自由基，并通过NV^-和NV^0之间的电荷态切换感应pH值。 材料应用 在操作中电池诊断中，OPM检测锂离子电池中的电荷存储不均匀性和弱瞬态内部电流，这些信息是传统电测量所不可见的。NV中心通过纳米级检测电极-电解质界面的电流分布和离子动力学来补充这一点。 对于高通量化验，该综述讨论了用于平行筛选的多重OPM阵列和用于多孔板格式的纳米金刚石基分析。体灵敏度（OPM）和纳米级分辨率（NV中心）的结合意味着量子传感现在可以覆盖几乎整个与化学和材料科学相关的长度尺度范围。 现状 该综述于2026年7月8日发布在arXiv上，尚未提交给同行评审期刊。鉴于其范围，22页涵盖原理、应用和展望，它很可能针对如Chemical Reviews、Nature Reviews Chemistry或Nature Reviews Physics等主要综述期刊。 披露：基于未经同行评审的arXiv预印本。 婷 翻译 Sources [1] Put， P.， Pillai， A.， Le， X.H.， Lukin， M.D.， & Park， H. “Quantum Sensors […]

科学常常被呈现为一项普世事业，由好奇心和逻辑而非政治所引导。但一项对1970年至2023年约8000万篇论文进行的全新定量分析讲述了一个不同的故事，一个地缘政治冲击、国家优先级和全球北方与南方之间深层结构性不平等共同塑造了研究什么、由谁研究以及为谁研究的故事。 这篇由CNRS（巴黎）、巴黎西岱大学和蒙彼利埃大学的研究人员发布在arXiv上的论文，利用OpenAlex数据库追踪了五十年间各国研究概况的演变。作者伊琳娜·沃罗贝娃、马克西姆·勒诺尔芒、杰尔马纳·贝兰蒂尼和弗洛里亚娜·加尔朱洛运用信息论和网络科学的工具，衡量各国科学指纹随时间的变化。 临界点 该分析识别出三个同步重构全球研究优先级的主要外生冲击。 切尔诺贝利灾难（1986年）带来了剧烈但地理范围狭窄的转变，将研究关注集中在苏联、西欧和日本的核物理、毒理学和血液学上。这种影响相对短暂，持续了大约两年。 2001年9月11日引发了更广泛、更持久的重组。电气工程、计算机网络、信号处理和人工智能方面的研究在大约40个国家激增，作者指出，这一转变通过注入持续的国防相关资金，实际上逆转了1990年代的”AI寒冬”。这种影响集中在西方和美国盟国；中国和俄罗斯没有参与这一方向转变。 COVID-19产生了地理上最分散的冲击。研究优先级在全球范围内转向传染病建模、环境化学（用于气溶胶传播研究），甚至建筑学（用于通风和建筑设计）。值得注意的是，美国并未出现在受疫情驱动变化最大的国家名单中，作者将这一发现归因于美国已经广泛且多样化的研究组合，这使得其相对方向转变比更专业化的国家要小。 该论文使用了树状Wasserstein距离度量（一种从最优传输理论借用的数学工具）来检测比表面变化持续更久的结构性重组。这揭示了COVID-19造成的重构虽然是最新近的，但已经推动了各国研究概况的深刻变化，其深度和地理广度均超过了9/11。 国家指纹 除了冲击驱动的变化外，该分析还揭示了持久的”国家指纹”，即每个国家科学产出在各学科间独特的相关分布。研究人员使用Jensen-Shannon散度来衡量这些指纹之间的距离，追踪哪些国家趋近于共同的全球议程，哪些国家保持着独特的地方优先事项。 除9/11的变化外，美国在五十年间显示出非常稳定的研究概况，这反映了其作为拥有广泛多样化组合的主导性科学超级大国的角色。俄罗斯在1991年苏联解体以及2014年和2021年出现了急剧变化。中国的概况定期变化，与其五年规划周期相一致。巴西在2007年经历了重大方向转变，与卢拉总统扩大研究资助的PACTI科学政策相吻合。 不平等的全球化 最引人注目的发现涉及全球北方与南方之间持续存在的差距。虽然全球范围内国内发表论文的份额有所下降（反映了国际合作的兴起），但这一模式是深度不平等的。 对于大多数南方国家来说，国际合作主导了其论文产出，而这些国际论文的内容与其国内研究的内容存在显著差异。作者认为，南方的智力资源被用于外部定义的议程。他们引用了贝宁哲学家保兰·洪通吉提出的”科学外向性”概念，描述了南方研究人员的国际产出如何更多地由其北方合作伙伴的优先事项而非地方需求或传统所塑造。 少数国家显示出作者所称的”科学解放”的迹象，，印度尼西亚、伊朗和摩洛哥都提高了国内论文发表份额，同时缩小了其国内和国际研究概况之间的差距。但这些是例外。 多极化的未来 该分析还追踪了哪些国家的研究概况被其他国家所效仿（作者称之为” aspiration网络”）。使用PageRank中心性（谷歌用于网页排名的相同算法），他们发现自2000年以来，中国的中心性急剧上升，而日本、俄罗斯和主要欧洲大国的中心性则有所下降。巴西、印度和印度尼西亚正在崛起。曾经的单极西方核心正在让位于多极化结构。 引力模型分析证实了这一趋势：1983年，最大的研究生产者拥有最相似的概况，，一个由西方主导的紧密核心。到2023年，最大的生产者之间距离更远，表明全球科学极化日益加剧。 该论文可在arXiv上获取，采用CC BY 4.0许可协议。 披露：基于未经同行评审的arXiv预印本。 婷 翻译 来源 [1] Vorobeva， I.， Lenormand， M.， Berlantini， G.， & Gargiulo， F. “The geopolitics of knowledge: tipping points， national fingerprints， and the unequal globalization of science.” arXiv:2607.08512 (2026). https://arxiv.org/abs/2607.08512

我们是否正处于一场男性生殖危机的中心？这个问题引发了现代生殖科学中最两极分化的辩论之一，而《卫报》科学记者汉娜·德夫林的一项重大调查提供了迄今为止最全面的图景，涵盖了证据、人物以及推动这场辩论的政治因素。 警示派观点 危机叙事建立在两大支柱之上。第一个支柱是由耶路撒冷希伯来大学的哈盖·莱文教授和西奈山伊坎医学院的莎娜·斯旺教授领导的一系列荟萃分析。他们2017年发表在《Human Reproduction Update》上的研究报告称，1973年至2011年间，精子浓度下降了52.4%，总精子数下降了59.3%。2022年的更新数据显示，2000年之后下降速度加快至每年约2.5%，斯旺表示，如果外推，这一趋势可能在2045年达到零。 第二个支柱是关于睾酮的新数据。莱文的团队最近分析了涵盖以色列、美国、巴西、芬兰和丹麦118,593名男性的研究，发现1972年至2019年间平均睾酮水平下降了54%，即每年下降超过1%。 “睾酮下降了50%，这令人震惊，”莱文告诉《卫报》。”这很严重。人们，醒醒吧。醒醒。” 环境化学物质，如邻苯二甲酸酯、双酚A、PFAS和微塑料，是最常被引用的罪魁祸首，此外还有现代生活方式因素，包括肥胖、糖尿病和手机使用。 怀疑派的反驳 但一群同样受人尊敬的科学家的声音认为这场危机被夸大了。曼彻斯特大学的艾伦·佩西教授是一位主要的怀疑论者，他指出，他的团队在数十年的时间里使用一致的测量技术对丹麦精子捐献者进行研究，没有发现实质性下降的证据。”人们倾向于选择支持自己观点的数据，”佩西说。”精子数量下降并不是我担心的事情。” 爱丁堡大学的罗德·米切尔教授对人类胎儿睾丸组织进行了高度控制的实验，使其暴露于相关浓度的邻苯二甲酸酯和BPA，发现对睾酮产生或睾丸发育没有影响。”动物研究具有误导性，”米切尔说。关于在精液和睾丸中发现的微塑料：”它们可能只是惰性地待在那里，什么也不做。” 伦敦帝国理工学院的查纳·贾亚塞纳教授认为，仅肥胖就可能解释全部的睾酮下降。体重指数每增加1个点，睾酮就下降2%，而全球肥胖率在同一时期大幅上升。 中间立场 尽管存在深刻分歧，但也有一些共识领域。精子质量，包括活力、形态和DNA碎片化，确实似乎在恶化，即使总数量趋势存在争议。诊断男性不育的临床系统仍然严重不足，许多试管婴儿服务仍然依赖于批评者所描述的1950年代的精液分析。 调查还审视了一个新兴的自我造成的问题：无差别睾酮替代疗法（TRT）的兴起，这种疗法要么在网上购买，要么在没有真正医疗需求的情况下由医生开具。”这就像一个恒温器，”贾亚塞纳解释说。”如果你在客厅放一个加热器，它就会关掉锅炉。你需要睾丸中有非常高的睾酮水平才能产生精子。” 基于预防原则，莱文主张即使在缺乏明确证据的情况下也应采取行动：”假设我们现在所做的某件事有1%的可能性会使100年后的生殖变得极其罕见。我们是否应该对此做些什么？我认为是的。” 《卫报》的调查表明，男性生殖危机的问题远未解决，但各方面的影响已高得不能再高。 婷 翻译 Sources: 1. Devlin H. “Spermageddon: is the world facing a male reproductive crisis?” The Guardian. 11 Jul 2026. https://www.theguardian.com/society/ng-interactive/2026/jul/11/spermageddon-world-facing-male-reproductive-crisis

来自代尔夫特理工大学和瓦赫宁根大学的研究团队表明，从生态学借用的一个概念,,临界减速,,可以在任何可见的不稳定迹象出现之前，预测无人机因渐进性损伤即将失去控制。 这项发表在《PNAS》上的研究代表了临界减速（CSD）指标首次应用于具有实时反馈控制器的主动控制工程系统。CSD是一种通用动力学现象：随着系统接近临界转变，其从小扰动中恢复的速度会逐渐减慢，表现为系统输出信号中滞后1自相关（AC1）增加和方差增大。此前已在湖泊富营养化、渔业崩溃和 abrupt 气候转变中得到记录,,但从未在具有反馈控制器的工程系统中得到证实。 实验 该团队在两个四旋翼平台,,自主型DragonFly（运行INDIFlight控制器）和有人驾驶型HoverFly（运行Betaflight）,,上进行了367次飞行。他们从0%（健康）到55%渐进施加不对称螺旋桨叶片尖端损伤，测试了所有四个旋翼位置，包括悬停、轨迹跟踪和风况等多种飞行条件。 关键见解：即使反馈控制器持续稳定系统，随着损伤导致稳定裕度缩小，组合的闭环动力学也会表现出CSD。该指标监测可观测信号,,旋翼速度、加速度计、陀螺仪,,而不需要受损系统的精确模型。 结果 CSD指标（旋翼速度信号的滞后1自相关）随损伤水平单调增加，在所有旋翼（包括未受损的）中均在可见不稳定性出现之前很早就已升高。仅10%损伤时，AC1高于基线的概率为0.59（p<0.001）。15%损伤时，该概率升至0.76（p<0.001），效应量为四分位距的1.14倍。 该指标还揭示了目视检查无法发现的不对称结构脆弱性：后部旋翼的AC1增加显著大于前部旋翼（p<0.001），归因于电池重量增加了对后部电机的需求。左旋翼的AC1增加大于右旋翼（15%损伤时p=0.044），追溯到左后电机运行温度高出5°C的制造不一致问题。 DragonFly（INDIFlight）在大约30%桨叶损伤时失控，AC1在15%时已明显升高,,远在故障之前。HoverFly（Betaflight）在大约55%损伤时仍保持稳定。在严苛条件下,,风况与快速轨迹相结合,,低至15%损伤时就发生了失控。 更广泛的意义 由于该方法无需模型且仅依赖可观测信号，研究人员认为它可以应用于各种受控系统：飞机（论文引用Sriwijaya Air SJ-182航班坠毁作为动机示例）、工业反应堆、自动驾驶汽车、电网和自主机器人。 提出了两种运行模式：飞行中的实时早期预警，以及一种探索性”调试”模式，在该模式中故意施加小扰动，以在设计过程中经验性地优化系统鲁棒性。 来源： 1. van Beers JJ, Scheffer M, Solanki P, van de Leemput IA, van Nes EH, de Visser CC. “复杂系统中失控的早期预警信号.” PNAS. 2026;123(27):e2608847123. DOI: 10.1073/pnas.2608847123 婷 翻译

中国东南大学和宁德时代旗下钠创新能源（HiNa Battery Technology）的研究人员开发出一种钠金属电池，可在四分钟内充满电，并在2000次循环后保持90%的容量,,这一性能如果实现规模化，可能重塑电动汽车电池的经济格局。 这项发表在《纳米-微尺度快报》（Nano-Micro Letters）上的关键创新，是一种通过原位聚合策略制备的锡基准固态凝胶电解质（Sn-FB QSE）。该电解质解决了阻碍钠金属电池与锂离子电池竞争的两个基本挑战：枝晶生长和有限的循环寿命。 工作原理 该电解质采用”双互锁介体”设计。锡(II)离子（Sn²⁺）引发1,3-二氧戊环聚合形成均匀聚合物网络，同时二氟（草酸）硼酸根（DFOB⁻）阴离子作为阻滞剂防止聚合失控，生成具有高穿刺强度（8.5 kPa）和低多分散性的凝胶。 该设计实现了0.94的钠离子迁移数，这意味着钠离子几乎承载了全部离子电流，消除了驱动枝晶成核的浓度梯度。相比之下，传统准固态电解质的迁移数为0.4至0.7。 在电池运行过程中，系统同时在两个电极上构建保护层：Sn²⁺在阳极被还原，形成杂化NaSn合金和富含无机组分的固体电解质界面（SEI），使电场均匀化；而DFOB⁻在阴极被氧化，构建薄而坚固的阴极电解质界面（CEI）。这种双边工程赋予了电池数千次循环的稳定性。 性能表现 在15C充电倍率下，电池约四分钟即可充满，提供80.1 mAh g⁻¹的比容量。在更为温和的3C倍率（20分钟充电）下，电池在2000次循环后仍保持90%的容量，与商用锂离子电池的理论循环寿命极限相当。 钠对称电池在0.1 mA cm⁻²条件下运行了6000小时，未出现任何与枝晶相关的故障。 经济性分析 钠的价格约为锂的30至50分之一，在地壳中的丰度约为锂的100倍。钠基电池的预计成本为每千瓦时40至60美元，相比之下，当前锂离子电池组约为每千瓦时100至120美元。结合安全优势,,钠离子不会导致热失控，且准固态凝胶消除了液体电解液泄漏的风险,,该技术为那些单次充电续航里程不如成本、安全和快速充电重要的应用场景提供了极具竞争力的方案。 城市通勤电动车、车队车辆和公共交通是最自然的早期应用场景。对于长续航车辆而言，钠化学体系的较低能量密度（约80 mAh g⁻¹，而锂离子为150–200 mAh g⁻¹）仍然是一个局限性。 该研究得到了钠离子电池商业化领先企业之一HiNa Battery Technology的支持，表明从实验室验证到工业规模化有清晰的路径。 婷 翻译

由同济大学领导的多机构合作研究确定了LiOH基非水锂氧电池中氧析出的关键控制因素，并表明通过催化剂、电解质和集流体的系统设计方法，可将氧回收率从近乎零提升至约75%。 这项发表在《自然·通讯》上的研究解决了制约锂空气电池技术发展的基本挑战之一。LiOH基Li-O2电池的理论能量密度为3,707 Wh/kg，是传统锂离子电池的数倍，并且对水分和CO2的耐受性本质上优于替代性的Li2O2化学体系。但在此之前，其可逆性一直很差，充电时氧回收率近乎为零。 研究发现 由同济大学刘涛领导的团队系统分析了导致LiOH基电池性能下降的寄生化学过程。他们确定了表面结合羟基自由基（OH）是主要的活性氧物种，这与Li2O2基电池中以单线态氧（1O2）为主要元凶的情况形成对比。由于OH是表面结合而非溶液相，其反应活性可通过催化剂表面工程进行调控。 羟基自由基同时攻击电解质和碳载体。利用13C标记碳，团队追踪到65%的CO2析出来自碳腐蚀，电解质分解占剩余的35%。碳腐蚀在仅3.5 V时就开始发生，完全处于充电电压范围内。 三管齐下的优化 该团队开发了三种互补策略： 第一，一种Fe-Co-Ni层状双氢氧化物（FeCoNi LDH）催化剂，能强有力地结合OH，引导其进行生产性氧析出而非副反应。Bader电荷分析表明，铁活性位点上的OH比钌上的电荷转移更高，使其反应性和攻击性更低。 第二，一种基于环丁砜的电解质，对亲电性*OH攻击具有优异的抵抗力，通过密度泛函理论的福井指数计算得到证实，性能优于传统醚类、DMSO和DMA。 第三，一种金集流体，在3.5 V以上电压时完全消除碳腐蚀途径，去除了不可逆性的主要来源。 将这些策略结合起来，氧回收率从近乎为零的基线提高到了约75%。原位X射线衍射证实放电产物为LiOH，未检测到单线态氧。 揭示的悖论 这项研究揭示了一个反直觉的见解：较高的过电位实际上可以驱动OH进行生产性氧析出而非寄生反应。仅仅降低充电电压这一典型的优化目标，如果它使OH对电解质的反应性更强，则是不够的。 该研究为未来LiOH基锂空气电池提供了合理的设计原则：抗氧化溶剂、强*OH结合催化剂和非碳质集流体。如果实现规模化，4电子氧化学最终可能使实用型开放式锂空气电池成为可能，从而消除对氧气瓶和气体净化系统的需求。 来源： 1. Tang L, Lu Z, Gao Z, Lou X, Li J, Wen Y, Chen J, Zhu Z, Luo S, Zhou L, Wei G, Chen Z, Zhao H, Li T, Peng L, Li F, Liu T. “Unravelling […]

婷 翻译 香港科技大学（HKUST）与华为技术的研究人员设计了一种基于FPGA的稀疏伊辛机，该机器通过一种出奇直接的方式,,将稀疏问题当作稀疏问题来处理,,相比之前的FPGA实现方案，解决组合优化问题的速度提升了多达68倍。 这项发表在《自然·通讯》上的研究针对Max-Cut问题。Max-Cut是一项NP难组合优化任务，目标是将图的顶点划分为两个集合，使跨越划分的边数最大化。Max-Cut在电路设计、统计物理和机器学习中有广泛应用，与伊辛机设计要加速的问题属于同一类别。 稀疏性洞察 现实世界中的Max-Cut图通常是稀疏的，即相对于节点数量，它们的边数相对较少。但之前的基于FPGA的伊辛机将它们视为稠密图，在零值条目上浪费片上内存，并限制了单芯片可容纳的问题规模。 该团队引入了一种瓦片化坐标列表（TCOO）数据格式，将非零条目分组为固定大小的瓦片，与FPGA的片上块RAM（BRAM/URAM）架构对齐。这使得无需流式传输开销即可在FPGA上直接进行高效的稀疏矩阵-向量乘法，充分利用了问题的原生稀疏性。 结合8位整数量化（相比传统的32位浮点数将内存占用减少四分之三），该设计允许在单个FPGA芯片上容纳多达20,000个变量，且不降低求解质量。 性能表现 在标准Max-Cut基准测试Gset图集上，该设计相比此前最先进的基于FPGA的伊辛机实现了10到68倍的加速。无需多FPGA网络或GPU集群，整个计算在单颗芯片上运行完成。 由HKUST的姚柏健、石旭、张伟，以及华为技术的Daniel Ebler、王俊涛、张帆、孙洁领导的团队联合设计了硬件和软件。数据流、流水线架构和内存层次结构经过协同优化，以最小化延迟并最大化吞吐量。 其成果是首个能够在单芯片上处理20,000个自旋的基于FPGA的伊辛机，这一规模此前需要多FPGA或基于GPU的系统。 来源： 1. Yao B, Shi X, Zhang W, Ebler D, Wang J, Zhang F, Sun J. “Precision meets speed through an FPGA-based natively sparse Ising machine for combinatorial optimization.”《自然·通讯》. 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-75119-0

由克里斯蒂安·德罗斯滕领导的夏里特柏林医科大学团队发表了首个针对SARS-CoV-2弗林蛋白酶裂解位点与实验室适应MERS冠状病毒株关联这一重要假说的系统性实验和基因组评估,,结果明确：数据不支持所提出的关联。 这项发表在《PNAS》上的研究直接检验了一个在COVID-19大流行起源辩论中占据重要地位的假说。该假说提出，SARS-CoV-2中发现的独特多碱基弗林蛋白酶裂解位点（FCS）基序”RRAR”可能从鼠适应MERS-CoV实验室株MA30中存在的”RRVR”基序衍生而来，无论是通过技术手段还是进化途径。 团队的工作 研究人员从三个独立的证据方向展开工作。首先，他们对GISAID中储存的超过1700万个SARS-CoV-2基因组进行了大规模基因组分析，专门寻找会将RRAR基序转换为MA30样RRVR序列的S:684V突变。其次，他们设计了编码RRVR基序的活SARS-CoV-2变异株，并测量了它们在多种细胞类型（包括人呼吸道上皮培养物）中的进入效率。第三，他们进行了竞争性适应度测定和传代实验，以观察RRVR变异株的进化轨迹。 结果 基因组分析表明，S:684V突变反复发生但仅零星出现,,它在系统发育上从未处于基底位置，且地理和时间传播范围有限，没有持续的传播链。没有证据表明RRVR变异株是循环中的RRAR携带型SARS-CoV-2的祖先。 实验结果同样明确。在所有测试的细胞系统中，RRVR工程改造病毒与野生型RRAR病毒相比，进入效率持续降低。在直接竞争实验中，RRVR变异株被野生型病毒击败,,它们的适应度较低。并且在传代过程中，RRVR变异株并未向RRAR进化。相反，它们积累了替代性置换，显示没有选择压力促使它们恢复天然弗林蛋白酶裂解基序。 “综合来看，这些数据不支持MERS-MA30与SARS-CoV-2 FCS之间存在进化或遗传关系，”作者们总结道。 背景 世卫组织新型病原体起源科学咨询小组（SAGO）此前已于2025年得出结论，认为该关联缺乏支持。德罗斯滕是SAGO成员，并声明此为竞争利益。本研究为该结论提供了基础科学依据，此前该结论尚未以同行评审形式发表。 论文的代码和数据已在GitHub上公开。 来源： 1. Metzger SM, Jones TC, Meier JIJ, Richter A, Klassen MC, Olmer R, Diegmüller N, Heimsch KC, Drosten C. “Evaluation of a proposed link between the SARS-CoV-2 furin cleavage site and mouse-adapted MERS-coronavirus MA30.” PNAS. 2026;123(27):e2601806123. DOI: 10.1073/pnas.2601806123 婷 翻译

编者按：本文为观点文章，反映作者对当前科学政策的立场，不声称中立。 科学不干涉政治。但愿政治也能礼尚往来。 7月10日，美国国家科学基金会（NSF）宣布一项新政策，禁止其资助的科学家与中国数百家研究机构及其雇员进行几乎所有合作。该政策将于10月1日生效，利用国防部及其他机构管理的受限实体名单，禁止NSF资助的研究人员与中国主要大学、国家实验室和研究机构的雇员进行交流。清华大学，最近从加州大学伯克利分校挖走了诺贝尔奖得主奥马尔·亚吉，似乎是唯一值得注意的例外。 这不是对研究安全的慎重调整。这是一记重锤。 从未实现的TRUST框架 就在两年前，NSF幕僚长丽贝卡·凯泽还站在科学界面前，公布了TRUST框架，一种精心构建的风险缓解方法，旨在平衡与中国合作的正当国家安全关切与开放科学的巨大益处。凯泽当时表示，”如果我们执着于在研究安全方面实现零风险，就无法继续引领世界科学和创新。” 如今，NSF已完全放弃该框架，宣称对中国合作的风险缓解”不够充分”。政治考量显而易见：在当前环境下，一个联邦机构绝不能被看作对中国不够强硬，无论这对美国科学造成何种后果。 真正的损害 让我们准确说明这项政策的影响。 中国按产出计算是世界第二大科学研究生产国，在材料科学、量子计算、气候建模等众多领域都是不可或缺的合作伙伴。中国研究人员每年与美国同行合著数万篇论文。中国研究生和博士后占美国实验室研究队伍的重要比例。互利共赢并非假设，而是当代科学的结构性现实。 NSF的新政策不仅限制敏感技术转让。它禁止会议上的随意交谈。禁止合著论文。禁止作为科学进步命脉的非正式思想交流。政府关系委员会凯文·沃兹尼亚克指出，”合著不一定等同于合作，但NIH将其视为一个因素，”而这项政策覆盖面更广。 斯坦福大学物理学家彼得·米歇尔森曾组织数百名斯坦福教授签署请愿书，反对早先限制与中国合作的努力，他称该政策”极具破坏性”。他这话还说得太轻了。 一种模式，而非例外 这项政策并非孤立存在。它是将科学决策从属于政治意识形态的加速运动中最新的、也是许多方面最具深远意义的一步。 本周早些时候，我们报道了OMB的拟议规则，该规则将赋予政治任命官员对联邦研究经费、可批准的科学出版物以及何谓”符合国家利益”议题的直接控制权。公众评议期将于7月13日，也就是两天后，截止。 这两项政策共同代表了一种连贯的愿景：科学不能被信任来掌控自己的方向。同行评审、国际合作和研究者驱动的探索将被政治监督、国家安全审查和意识形态对齐所取代。 昆山杜克大学前常务副校长、现昆西研究所的丹尼斯·西蒙直言不讳：”NSF至今在评估与中国任何互动的利弊方面一直非常负责。但在当前政治气候下，联邦机构已无法再维持这一立场。” 他预计社区反对不会带来任何重大政策变化。他很可能是对的。 讽刺之处 众议院中国特别委员会主席、密歇根州共和党众议员约翰·穆莱纳尔称该政策”值得赞扬且符合常识”。穆莱纳尔的委员会将于7月15日听取NSF及其他机构领导人的证词。 “常识”一词值得审视。切断能产生发现、培养研究人员和推进知识的科学关系，这是常识吗？放弃风险缓解框架而选择全面禁令，这是常识吗？告诉世界第二大科学劳动力群体，美国实验室对他们关闭，而选择前往那里的美国人仍可进入中国实验室，这是常识吗？ OMB拟议规则和拟议的统一指导将更进一步，不仅禁止与特定中国机构合作，还禁止与来自整个”关注国家，中国、俄罗斯、伊朗、朝鲜”的任何人合作。如果该规则生效，也将禁止亚吉与清华大学的合作。 正在失去什么 科学不是国家性的事业。从来都不是。DNA结构的发现依赖于英国、美国和新西兰的研究工作。mRNA疫苗的开发汇集了匈牙利、德国、土耳其和美国的研究人员。引力波的探测需要跨越数十个国家的数千名科学家的全球合作。 美国成为世界科学领导者，不是靠筑墙，而是靠建立历史上最开放、最具吸引力和最协作的研究体系。来自各国的科学家来到这里，在这里学习，留在这里，为美国的领导地位做出贡献。现在，这个体系正以安全的名义被系统地拆除。 中国将继续进行科学研究。其他国家将填补美国研究人员留下的空白。问题在于，十年后的美国是否会发现自己处在李森科事件后苏联所处的位置：因当时看似审慎的政治决定而失去了一代科学人才和领导力。 卡塔林·考里科在OMB文章中的警告同样适用于此处：”病人不在乎他们的药物来自哪里。” 科学进步也不在乎。 来源： 1. Mervis J. 《New NSF policy would ban almost all collaborations with Chinese scientists.》 Science。 2026年7月10日。 DOI：10.1126/science.zqtusk2。 https://www.science.org/content/article/new-nsf-policy-would-ban-almost-all-collaborations-chinese-scientists 2. Saey TH. 《Here’s what happens when you […]