量子計(jì)算機(jī)模擬重子首次實(shí)現(xiàn)向借助量子模擬理解宇宙邁出重要一步

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月11日?qǐng)?bào)道，加拿大和英國(guó)科學(xué)家首次在量子計(jì)算機(jī)上模擬了基本量子粒子——重子，最新研究使科學(xué)家能借助量子模擬研究中子星，了解更多宇宙早期的情況，并發(fā)掘量子計(jì)算機(jī)更多革命性的潛力。

加拿大滑鐵盧大學(xué)量子計(jì)算研究所的研究員克里斯蒂娜·穆斯克說(shuō)：“這是科學(xué)家們首次在計(jì)算機(jī)上模擬重子，未來(lái)某一天，量子計(jì)算機(jī)也許可以讓我們模擬這些粒子之間的相互作用。屆時(shí)，科學(xué)家們或許不需要在加速器中讓粒子相撞，他們可以在量子計(jì)算機(jī)上模擬這些相互作用來(lái)研究宇宙的起源等?！?/p>

穆斯克領(lǐng)導(dǎo)的量子交互小組主要研究晶格規(guī)范理論的量子模擬。這些晶格規(guī)范理論主要用于描述包括粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型在內(nèi)的物理學(xué)理論。規(guī)范理論包含的場(chǎng)、力、粒子、空間維度和其他參數(shù)越多，就越復(fù)雜，越難以利用經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模。

在最新研究中，穆斯克所在的IQC團(tuán)隊(duì)與英國(guó)約克大學(xué)的蘭迪·李維斯合作，開(kāi)發(fā)了一種資源高效的量子算法，允許他們?cè)贗BM的云量子計(jì)算機(jī)和經(jīng)典計(jì)算機(jī)上，對(duì)一些基礎(chǔ)物理學(xué)和物質(zhì)開(kāi)展簡(jiǎn)單的模擬。他們首次模擬了基本粒子重子。

重子由夸克組成，夸克是科學(xué)家們認(rèn)為不能再分割的一種基本粒子，質(zhì)子和中子都屬于重子。研究人員指出，通過(guò)這一里程碑式的步驟，他們正在開(kāi)辟一條用量子計(jì)算機(jī)模擬規(guī)范理論的道路，而這種模擬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了目前世界上最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)的能力。

滑鐵盧大學(xué)物理系和天文學(xué)系博士后張景磊（音譯）說(shuō)：“對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，這些結(jié)果令人興奮的一點(diǎn)在于，未來(lái)我們可以考慮在更高密度下模擬物質(zhì)，這超出了經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力?！?/p>

研究人員指出，隨著科學(xué)家不斷開(kāi)發(fā)出更強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)和量子算法，他們將能夠模擬更復(fù)雜的物理現(xiàn)象，揭示迄今最好的超級(jí)計(jì)算機(jī)也無(wú)能為力的有關(guān)宇宙的秘密。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月15日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

我國(guó)成功發(fā)射全球首顆可持續(xù)發(fā)展科學(xué)衛(wèi)星

11月5日10時(shí)19分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征六號(hào)運(yùn)載火箭將可持續(xù)發(fā)展科學(xué)衛(wèi)星1號(hào)（SDGSAT-1）發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

SDGSAT-1是全球首顆專門服務(wù)聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程（以下簡(jiǎn)稱“2030年議程”）的科學(xué)衛(wèi)星，也是中國(guó)科學(xué)院首顆地球科學(xué)衛(wèi)星。該衛(wèi)星由中國(guó)科學(xué)院“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”先導(dǎo)專項(xiàng)研制，是可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國(guó)際研究中心（CBAS）規(guī)劃的首發(fā)星。

針對(duì)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）監(jiān)測(cè)、評(píng)估和科學(xué)研究的需求，SDGSAT-1搭載了熱紅外、微光和多譜段成像儀三個(gè)有效載荷，通過(guò)三個(gè)載荷全天時(shí)協(xié)同觀測(cè)，旨在實(shí)現(xiàn)“人類活動(dòng)痕跡”的精細(xì)刻畫，將為表征人與自然交互作用的指標(biāo)研究和對(duì)全球SDGs實(shí)現(xiàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)估和科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支持。

中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)、黨組副書記、空間科學(xué)衛(wèi)星工程總指揮陰和俊表示，SDGSAT-1衛(wèi)星是中國(guó)實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)2030年議程的重要體現(xiàn)，是向國(guó)際社會(huì)展現(xiàn)大國(guó)擔(dān)當(dāng)?shù)木唧w行動(dòng)。希望以此為契機(jī)、以建設(shè)可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國(guó)際研究中心為抓手，充分發(fā)揮中國(guó)科學(xué)院多學(xué)科綜合性優(yōu)勢(shì)和國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的特點(diǎn)，為2030年議程實(shí)施和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體做出更大貢獻(xiàn)。

SDGSAT-1衛(wèi)星首席科學(xué)家、“地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程”先導(dǎo)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人、可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國(guó)際研究中心主任、中國(guó)科學(xué)院院士郭華東表示，作為地球大數(shù)據(jù)資源獲取的有效途徑和研究地球系統(tǒng)科學(xué)的重要手段，空間觀測(cè)能夠?yàn)槿騍DGs的實(shí)現(xiàn)做出特有貢獻(xiàn)，能夠有效地服務(wù)表征人類活動(dòng)與地球環(huán)境交互作用的SDGs指標(biāo)研究，對(duì)于促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展研究意義重大。期望可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國(guó)際研究中心能夠與國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)一起，通過(guò)全球數(shù)據(jù)資源的有效獲取和共享共用，為縮減全球可持續(xù)發(fā)展不平衡和區(qū)域間的數(shù)字鴻溝做出貢獻(xiàn)。

2030年議程實(shí)施面臨數(shù)據(jù)和方法的迫切需求，作為高效數(shù)據(jù)獲取手段和研究方法，空間觀測(cè)能夠?yàn)?030年議程做出重要貢獻(xiàn)。為此，研制、運(yùn)行系列可持續(xù)發(fā)展科學(xué)衛(wèi)星成為一項(xiàng)重要使命。2021年是中國(guó)恢復(fù)聯(lián)合國(guó)合法席位50周年，SDGSAT-1衛(wèi)星發(fā)射作為系列紀(jì)念活動(dòng)之一，凸顯了中國(guó)在科技領(lǐng)域?yàn)槁鋵?shí)2030年議程所作的努力和貢獻(xiàn)。衛(wèi)星在軌運(yùn)行后，其數(shù)據(jù)產(chǎn)品將面向全球進(jìn)行共享，為國(guó)際社會(huì)，特別是發(fā)展中國(guó)家，提供開(kāi)展SDGs研究所需的數(shù)據(jù)支撐。

SDGSAT-1衛(wèi)星工程任務(wù)由中國(guó)科學(xué)院負(fù)責(zé)組織實(shí)施，可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國(guó)際研究中心為該衛(wèi)星主用戶方，中科院國(guó)家空間科學(xué)中心負(fù)責(zé)工程大總體和地面支撐系統(tǒng)的研制建設(shè)，中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)衛(wèi)星系統(tǒng)研制，衛(wèi)星有效載荷由中科院上海技術(shù)物理研究所、長(zhǎng)春光機(jī)所、空天信息創(chuàng)新研究院研制?？茖W(xué)應(yīng)用系統(tǒng)由中科院空天信息創(chuàng)新研究院研制。測(cè)控系統(tǒng)由中國(guó)西安衛(wèi)星測(cè)控中心負(fù)責(zé)。用于這次發(fā)射任務(wù)的運(yùn)載火箭由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第八研究院（805所）研制，此次任務(wù)是長(zhǎng)征六號(hào)運(yùn)載火箭的第8次飛行任務(wù)。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月5日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

神舟十三號(hào)航天員乘組圓滿完成首次出艙活動(dòng)全部既定任務(wù)

新華社北京11月8日電（記者王逸濤、郭中正）據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間11月8日1時(shí)16分，經(jīng)過(guò)約6.5小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十三號(hào)航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動(dòng)全部既定任務(wù)，航天員翟志剛、王亞平安全返回天和核心艙，出艙活動(dòng)取得圓滿成功。

這是中國(guó)載人航天工程空間站階段第三次航天員出艙活動(dòng)，是神舟十三號(hào)航天員乘組首次出艙活動(dòng)，也是中國(guó)航天史上首次有女航天員參加的出艙活動(dòng)。航天員出艙活動(dòng)期間，天地間大力協(xié)同、艙內(nèi)外密切配合，先后完成了機(jī)械臂懸掛裝置與轉(zhuǎn)接件安裝、艙外典型動(dòng)作測(cè)試等任務(wù)，全過(guò)程順利圓滿，進(jìn)一步檢驗(yàn)了我國(guó)新一代艙外航天服的功能性能，檢驗(yàn)了航天員與機(jī)械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動(dòng)相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月8日

（來(lái)源：新華網(wǎng)）

神舟十三號(hào)航天員乘組圓滿完成首次出艙活動(dòng)全部既定任務(wù)

新華社北京11月8日電（記者王逸濤、郭中正）據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間11月8日1時(shí)16分，經(jīng)過(guò)約6.5小時(shí)的出艙活動(dòng)，神舟十三號(hào)航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成出艙活動(dòng)全部既定任務(wù)，航天員翟志剛、王亞平安全返回天和核心艙，出艙活動(dòng)取得圓滿成功。

這是中國(guó)載人航天工程空間站階段第三次航天員出艙活動(dòng)，是神舟十三號(hào)航天員乘組首次出艙活動(dòng)，也是中國(guó)航天史上首次有女航天員參加的出艙活動(dòng)。航天員出艙活動(dòng)期間，天地間大力協(xié)同、艙內(nèi)外密切配合，先后完成了機(jī)械臂懸掛裝置與轉(zhuǎn)接件安裝、艙外典型動(dòng)作測(cè)試等任務(wù)，全過(guò)程順利圓滿，進(jìn)一步檢驗(yàn)了我國(guó)新一代艙外航天服的功能性能，檢驗(yàn)了航天員與機(jī)械臂協(xié)同工作的能力及出艙活動(dòng)相關(guān)支持設(shè)備的可靠性與安全性。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月8日

（來(lái)源：新華網(wǎng)）

高分三號(hào)02星發(fā)射

記者從國(guó)家航天局獲悉，11月23日7時(shí)45分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)丙遙三十七運(yùn)載火箭成功發(fā)射高分三號(hào)02星。該衛(wèi)星將進(jìn)一步提升我國(guó)衛(wèi)星海陸觀測(cè)能力，服務(wù)海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)和支撐“一帶一路”倡議。

高分三號(hào)02星運(yùn)行于755公里高度太陽(yáng)同步回歸軌道，主要載荷為C波段合成孔徑雷達(dá)。該星充分繼承了高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大科技專項(xiàng)高分三號(hào)衛(wèi)星技術(shù)方案，發(fā)射入軌后將與在軌運(yùn)行的高分三號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行組網(wǎng)，形成海陸雷達(dá)衛(wèi)星星座，具備1米分辨率、1天重訪的能力。此外，它還增加了船舶自動(dòng)身份識(shí)別信號(hào)接收系統(tǒng)和星上實(shí)時(shí)處理功能，提高對(duì)海上船舶觀測(cè)、海上突發(fā)事件與海陸自然環(huán)境的監(jiān)測(cè)能力，可滿足海洋權(quán)益維護(hù)、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)，以及減災(zāi)、國(guó)土、環(huán)保、水利、農(nóng)業(yè)和氣象等領(lǐng)域應(yīng)用需求。

此次任務(wù)是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第398次發(fā)射。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月24日

（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)）

我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)金剛石新形態(tài)

記者日前從北京高壓科學(xué)研究中心獲悉，該中心緱慧陽(yáng)研究員團(tuán)隊(duì)及其合作者利用高溫高壓手段首次制備了一種新形態(tài)金剛石——次晶態(tài)金剛石，該形態(tài)是科學(xué)家們一直尋找的具有中程有序結(jié)構(gòu)的金剛石。此外，他們發(fā)現(xiàn)次晶態(tài)金剛石顯示出優(yōu)越的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，在高端技術(shù)領(lǐng)域和極端環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，相關(guān)成果于近日在《自然》發(fā)表。

通常情況下，根據(jù)是否存在長(zhǎng)程周期性，固體被分為結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)。當(dāng)晶體的長(zhǎng)程有序度顯著降低時(shí)，理解這兩種狀態(tài)之間的差別變得異常困難，特別是對(duì)于強(qiáng)共價(jià)和類共價(jià)固體。因此，理論科學(xué)家們提出了一種“次晶態(tài)結(jié)構(gòu)模型”，這種“次晶模型”本質(zhì)是在非晶基體中引入納米尺寸的次晶晶格來(lái)解釋非晶態(tài)晶體的中程有序結(jié)構(gòu)。

該研究團(tuán)隊(duì)使用富勒烯作為原料通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的大腔體壓機(jī)極端高壓技術(shù)對(duì)富勒烯進(jìn)行高溫高壓處理，發(fā)現(xiàn)壓縮的富勒烯聚合轉(zhuǎn)變成為一種高密度無(wú)序的碳。高分辨透射電子顯微鏡顯示樣品中存在高密度且均勻分布的類晶體團(tuán)簇（尺寸為0.5～1.0nm），其原子構(gòu)型接近于立方和六方金剛石并且具有很高的晶格畸變，這種由亞納米尺寸次晶為主要構(gòu)成的金剛石被稱為次晶金剛石。他們進(jìn)一步用大尺度分子動(dòng)力學(xué)模擬證實(shí)了這種隱藏的結(jié)構(gòu)有序性，建立了與實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度匹配的次晶金剛石模型。

“與非晶硅相比，非晶金剛石在兩個(gè)原子配位殼層內(nèi)存在超強(qiáng)的類金剛石短程有序性，這一特征有利于中程有序結(jié)構(gòu)的形成。另外，次晶金剛石的合成還高度依賴于富勒烯前驅(qū)物的本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?！本椈坳?yáng)解釋。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月29日

（來(lái)源：光明日?qǐng)?bào)）

機(jī)器學(xué)習(xí)可預(yù)測(cè)未上市新型人造毒品

英國(guó)《自然·機(jī)器智能》雜志15日發(fā)表一項(xiàng)計(jì)算生物學(xué)突破，包括加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種自動(dòng)化、生成式的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可以僅利用質(zhì)譜就確定未知的新型精神藥物（又稱人造毒品）的化學(xué)結(jié)構(gòu)，了解這些結(jié)構(gòu)能幫助法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室更快識(shí)別出疑似的人造毒品。

每年有大量新型精神藥物出現(xiàn)在非法市場(chǎng)上，這些藥物會(huì)造成與已知非法藥物相近的精神效果，但其合成方式使其在化學(xué)上與已知非法藥物有所不同，這些藥物規(guī)避了現(xiàn)有的毒品法規(guī)，甚至難以被偵測(cè)。法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室使用質(zhì)譜分析法在查封藥片或粉末中識(shí)別已知人造毒品。但是，要弄清一種全新人造毒品的結(jié)構(gòu)，通常需要化學(xué)專家工作數(shù)周或數(shù)月，并且需要用到多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)研究人員邁克爾·斯金奈德及其同事，此次使用全球各地法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室眾包的保密數(shù)據(jù)，訓(xùn)練了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型。他們所使用的算法也被稱為深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其靈感來(lái)自于人腦的結(jié)構(gòu)和功能。機(jī)器學(xué)習(xí)產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都類似于近期人造毒品的分子。該模型隨后產(chǎn)生了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，包含十億種潛在新型精神藥物的結(jié)構(gòu)。用模型訓(xùn)練結(jié)束后新收集的數(shù)據(jù)測(cè)試該模型，發(fā)現(xiàn)這一方法可以僅用質(zhì)譜就確定未知人造毒品。在準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)難以精準(zhǔn)確定的實(shí)例中，該模型建議的結(jié)構(gòu)，與未知人造毒品非常相似。

研究人員發(fā)現(xiàn)，該模型還可幫助人們了解到哪些分子更有可能出現(xiàn)在市場(chǎng)上，哪些不太可能。研究人員總結(jié)說(shuō)，用其他數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的類似的生成方法，也可以幫助識(shí)別其他特定領(lǐng)域未知分子的結(jié)構(gòu)，例如識(shí)別新型興奮劑或者環(huán)境污染物。

研究資深作者、阿爾伯塔大學(xué)計(jì)算科學(xué)教授戴維·維斯哈特表示，這一模型意義有點(diǎn)類似2002年的科幻電影《少數(shù)派報(bào)告》，其可以對(duì)即將發(fā)生的犯罪活動(dòng)有所預(yù)知，從而幫助顯著減少犯罪，“從本質(zhì)上講，這一新成果為執(zhí)法機(jī)構(gòu)和公共衛(wèi)生計(jì)劃提供了一個(gè)所謂‘先機(jī)’，讓他們知道需注意什么?！?/p>

斯金奈德表示，該模型僅僅通過(guò)精確的質(zhì)譜測(cè)量就闡明整個(gè)化學(xué)結(jié)構(gòu)，而將數(shù)十億個(gè)結(jié)構(gòu)的列表縮小到10個(gè)候選結(jié)構(gòu)，大大加快了化學(xué)家識(shí)別新藥物的速度。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月16日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

人類基因組也曾“漂洋過(guò)海”

英國(guó)《自然》雜志近日發(fā)表的一篇人類學(xué)論文稱，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)21個(gè)太平洋島嶼人群的430名當(dāng)代人類的基因組，推斷了波利尼西亞人的定居時(shí)間和航行路線，同時(shí)揭示了這些曾“漂洋過(guò)海”的遺傳關(guān)聯(lián)。

波利尼西亞的各個(gè)島嶼分散在占地球1/3面積的一片浩瀚海面上。人類在這片廣闊地區(qū)的定居是人類遷徙史上的一大奇跡，但人類在波利尼西亞各島嶼的定居時(shí)間和順序一直存在爭(zhēng)議。

此次，包括墨西哥國(guó)立理工學(xué)院科研與高級(jí)研究中心科學(xué)家在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)，使用一個(gè)包括430名現(xiàn)今人類樣本的數(shù)據(jù)集，來(lái)揭示這些廣袤而分散的太平洋島嶼背后的詳細(xì)遺傳學(xué)歷史。歷史學(xué)家和波利尼西亞口頭傳統(tǒng)證明了規(guī)模在30人至200人的家庭群體，曾乘坐雙殼獨(dú)木舟穿越幾千公里的大洋，前往一個(gè)個(gè)新的波利尼西亞島嶼定居。而此次這些基因組分析顯示，整個(gè)遷徙始于薩摩亞，首先在公元9世紀(jì)擴(kuò)散至拉羅湯加島（庫(kù)克群島）；公元11世紀(jì)擴(kuò)散至名為社會(huì)群島的島嶼；公元12世紀(jì)抵達(dá)南方群島西部和“Tuāmotu”群島；最后抵達(dá)日后因巨石像而聞名的一些島嶼：北邊的馬克薩斯群島、南邊的賴瓦瓦埃島，以及波利尼西亞島最東邊的復(fù)活節(jié)島，并在公元1200年前后通過(guò)芒阿雷瓦群島完成了定居。

這則新證據(jù)顯示，有史前巨石像遺存的幾個(gè)分散島嶼之間雖然隔著數(shù)千英里的大洋，但卻存在著遺傳關(guān)聯(lián)。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月17日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

“超級(jí)果凍”材料可抗汽車碾壓

英國(guó)劍橋大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種柔軟而堅(jiān)固的新材料，外觀和感覺(jué)就像軟軟的果凍，但其可承受相當(dāng)于大象站在上面的重量，在壓縮時(shí)就像一塊超硬、防碎的玻璃。其還可完全恢復(fù)到原來(lái)的形狀，即使其80%的成分是水。

無(wú)論是軟的還是硬的、脆的還是強(qiáng)的，材料的行為方式取決于其分子結(jié)構(gòu)。有彈性的橡膠狀水凝膠具有許多有趣的特性，如韌性和自愈能力，使其成為研究的熱門主題，但制造能夠承壓而不破碎的水凝膠是一個(gè)挑戰(zhàn)。

該新材料的非水部分是聚合物網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)控制材料機(jī)械性能的可逆開(kāi)/關(guān)相互作用保持在一起。這是第一次將如此顯著的抗壓性融入軟材料中。研究人員稱，玻璃狀水凝膠的成功研制，開(kāi)啟了高性能軟材料領(lǐng)域的新篇章。

該研究的第一作者、劍橋大學(xué)化學(xué)系黃澤歡（音譯）博士說(shuō)，為了制造具有所需機(jī)械性能的材料，研究人員使用了可逆交聯(lián)劑。

研究團(tuán)隊(duì)使用稱為葫蘆脲的桶狀分子來(lái)制造可以承受壓縮的水凝膠。葫蘆脲就是一種交聯(lián)分子，它將兩個(gè)客體分子固定在其空腔中，就像一個(gè)分子“手銬”。研究人員設(shè)計(jì)的客體分子在空腔內(nèi)停留的時(shí)間比正常情況長(zhǎng)，這使聚合物網(wǎng)絡(luò)保持緊密連接，使其能夠承受壓縮。

研究人員表示，在80%的水含量下，一般認(rèn)為它會(huì)像水氣球一樣破裂，但事實(shí)并非如此，它仍保持完整并承受巨大的壓力。研究還發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單地改變“手銬”內(nèi)客體分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，就可輕松控制抗壓強(qiáng)度。

為了制造類似玻璃的水凝膠，研究團(tuán)隊(duì)為“手銬”選擇了特定的客體分子。改變“手銬”內(nèi)客體分子的分子結(jié)構(gòu)使材料的動(dòng)力學(xué)顯著“減慢”，最終水凝膠的機(jī)械性能從橡膠狀變至玻璃狀。

“超級(jí)果凍”具有廣泛的潛在應(yīng)用，包括柔性機(jī)器人、生物電子學(xué)，甚至作為用于生物醫(yī)學(xué)的軟骨替代品。在演示中，這種“超級(jí)果凍”材料可在汽車碾壓后也幸存下來(lái)。研究人員還制作了一個(gè)水凝膠壓力傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)，包括站立、行走和跳躍。

目前，研究人員正在與工程和材料科學(xué)家合作，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這些材料以用于生物醫(yī)學(xué)和生物電子學(xué)。相關(guān)研究成果公布在《自然·材料》上。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月25日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

對(duì)目標(biāo)接收者清晰 對(duì)其他人是噪音 新芯片將挫敗5G無(wú)線傳輸竊聽(tīng)者

據(jù)最新一期《自然·電子學(xué)》雜志發(fā)表的論文，美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的毫米波無(wú)線微芯片，該芯片實(shí)現(xiàn)了一種可防止攔截的安全無(wú)線傳輸方式，同時(shí)又不會(huì)降低5G網(wǎng)絡(luò)的效率和速度。該技術(shù)將使竊聽(tīng)5G等高頻無(wú)線傳輸變得非常具有挑戰(zhàn)性。

現(xiàn)有通信加密方法可能難以擴(kuò)展到5G等高速和超低延遲系統(tǒng)。這是因?yàn)榧用艿谋举|(zhì)要求發(fā)送方和接收方之間交換信息以加密和解密消息。這種交換使鏈接容易受到攻擊，它還需要增加延遲的計(jì)算。對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車、機(jī)器人和其他網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)而言，最大限度地縮短行動(dòng)時(shí)間至關(guān)重要。

為了彌補(bǔ)這一安全差距，普林斯頓大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種方法，將安全性納入信號(hào)的物理性質(zhì)。該方法不依賴于加密，而是通過(guò)使竊聽(tīng)者所在位置的信號(hào)看起來(lái)幾乎像噪音來(lái)挫敗其企圖。研究人員通過(guò)隨機(jī)分割消息并將消息的不同部分分配給陣列中的天線子集來(lái)做到這一點(diǎn)。研究人員能夠協(xié)調(diào)傳輸，以便只有在預(yù)期方向上的接收器才能以正確的順序組合信號(hào)。在其他任何地方，分割后的信號(hào)都以類似噪聲的方式到達(dá)。

研究人員稱，原則上，這就是傳輸安全背后的秘密武器——通過(guò)對(duì)這些高頻電磁場(chǎng)進(jìn)行精確的空間和時(shí)間調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果竊聽(tīng)者試圖通過(guò)干擾主傳輸來(lái)截取消息，則會(huì)導(dǎo)致傳輸出現(xiàn)問(wèn)題并被預(yù)期用戶檢測(cè)到。盡管理論上，有可能多個(gè)竊聽(tīng)者一起工作來(lái)收集類似噪聲的信號(hào)并嘗試將它們重新組合成相干傳輸，但這樣做所需的接收器數(shù)量將“非常大”。

萊斯大學(xué)教授愛(ài)德華·奈特利表示，該項(xiàng)工作第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示了如何利用從多個(gè)同步觀察點(diǎn)收集的機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)來(lái)戰(zhàn)勝一個(gè)復(fù)雜的對(duì)手，是確保未來(lái)網(wǎng)絡(luò)安全的“一個(gè)重要里程碑”。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月29日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

新研究稱地球水源或來(lái)自太陽(yáng)

據(jù)29日發(fā)表在《自然-天文學(xué)》雜志上的論文，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究小組發(fā)現(xiàn)，地上的水可能來(lái)自“天上”——太陽(yáng)。太陽(yáng)風(fēng)由來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子（主要是氫離子）組成，在太陽(yáng)系早期撞擊地球的小行星所攜帶的塵埃顆粒表面產(chǎn)生了水。

澳大利亞科廷大學(xué)空間科學(xué)技術(shù)中心主任菲爾·布蘭德表示，與太陽(yáng)系中的其他巖質(zhì)行星相比，地球上的水資源非常豐富，海洋覆蓋了地球上約70%的表面積。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家一直對(duì)水的確切來(lái)源感到困惑。

布蘭德說(shuō)：“現(xiàn)有理論認(rèn)為，水是在C型小行星（含碳的小行星）形成的最后階段被帶到地球上的。然而，之前對(duì)這些小行星的同位素‘指紋’測(cè)試發(fā)現(xiàn)，平均而言，它們與地球上發(fā)現(xiàn)的水不匹配，這意味著至少還有另一個(gè)未知的來(lái)源。”

此次研究表明，太陽(yáng)風(fēng)在微小的塵埃顆粒表面產(chǎn)生了水，這種同位素較輕的水很可能為地球提供了水源。

S型小行星是以硅為主要成分的小行星，是繼C型小行星之后第二大的星群。通過(guò)對(duì)S型近地小行星“絲川”的微小碎片進(jìn)行逐個(gè)原子分析，研究人員得出了這一新的“太陽(yáng)風(fēng)理論”。碎片樣本由日本隼鳥(niǎo)號(hào)小行星探測(cè)器收集，于2010年帶回地球。

位于澳大利亞科廷大學(xué)的世界級(jí)原子探針斷層掃描系統(tǒng)讓研究人員能夠非常詳細(xì)地觀察“絲川”小行星表面的納米級(jí)塵埃顆粒。他們發(fā)現(xiàn)，這些顆粒含有足夠的水，如果將其按比例放大，大約等于每立方米巖石含20升水。

格拉斯哥大學(xué)盧克·戴利博士表示，這項(xiàng)研究不僅讓科學(xué)家們對(duì)地球水資源的來(lái)源有了了解，還有助于未來(lái)的太空任務(wù)。

“宇航員如何在不攜帶補(bǔ)給的情況下獲得足夠的水，是未來(lái)太空探索的障礙之一?！贝骼f(shuō)，“研究表明，‘絲川’小行星上產(chǎn)生水的太空風(fēng)化過(guò)程，很可能也發(fā)生在其他沒(méi)有空氣的行星上，這意味著宇航員或可直接從行星表面的塵埃中制取新鮮的水源，比如在月球上?！?/p>

發(fā)布時(shí)間：2021年11月30日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）

洞察號(hào)“洞察”到火星地下200米 進(jìn)一步揭露紅色星球深處地質(zhì)歷史

根據(jù)英國(guó)《自然·通訊》雜志近日發(fā)表的一項(xiàng)行星科學(xué)分析，美國(guó)國(guó)家航空航天局洞察號(hào)探測(cè)器正在采集火星地震數(shù)據(jù)，此次獲得了火星埃律西昂平原地下約200米深處的次表層影像，可知熔巖流之間夾著一層淺淺的沉積層。研究結(jié)果增進(jìn)了人們對(duì)火星地質(zhì)歷史的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

洞察號(hào)火星探測(cè)器可被視為先前大獲成功的鳳凰號(hào)探測(cè)器的升級(jí)版，其著陸器于2018年11月26日降落在紅色星球的埃律西昂平原地區(qū)?；鹦菬o(wú)疑是大量行星科學(xué)任務(wù)的目的地，但洞察號(hào)是首個(gè)專門利用地震技術(shù)測(cè)量火星次表層的探測(cè)器。

此次，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)利用地震數(shù)據(jù)，分析了埃律西昂平原的構(gòu)成。團(tuán)隊(duì)通過(guò)這些數(shù)據(jù)分析了深度達(dá)200米的淺次表層。他們發(fā)現(xiàn)該地區(qū)有一個(gè)浮土層，主要為沙質(zhì)，約3米厚，它的下面有一層約15米厚的粗糙塊狀噴出物（隕石撞擊后被噴出又落回表面的巖石塊）。在這些表層之下，他們發(fā)現(xiàn)了約150米厚的熔巖流，與預(yù)期的次表層結(jié)構(gòu)基本一致。

研究人員利用當(dāng)前文獻(xiàn)中的撞擊坑計(jì)數(shù)進(jìn)行了測(cè)年，發(fā)現(xiàn)淺層可追溯至17億年前的亞馬遜紀(jì)，更深的熔巖流可追溯到36億年前的西方紀(jì)。團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)30—40米厚的地層，其地震速度較低，提示其中沉積物質(zhì)的硬度不如更硬的玄武巖層。

研究人員認(rèn)為，這個(gè)地層可能由夾在西方紀(jì)和亞馬遜紀(jì)玄武巖之間的沉積物組成，或是由亞馬遜紀(jì)玄武巖本身的沉積物組成。

發(fā)布時(shí)間：2021年11月29日

（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）