《环球科学》2月新刊 | 大脑中的GPS

作者: 梅-布里特·莫泽, 爱德华·I·莫泽, 冯雁, 迈赫迪·哈马希, 拉贾·夏蒂拉, 吉姆·科祖别科, 凯蒂·戴格尔, 戴维·别洛, 马修·肯沃西, 尤尔根·施杜勒, 霍利·邓斯沃思, 克拉拉·莫斯科维茨

来源: 《环球科学》

发布日期: 2016-01-29

《环球科学》2月新刊探讨了大脑中的GPS系统、机器人情感与意识、基因疗法、地下水砷污染、碳捕捉技术、系外行星环系统、量子光学商业化、猩猩性行为理解以及最美数学公式等多个科学前沿话题。

哺乳类动物的大脑中存在类似GPS的精密系统,能在错综复杂的环境中为我们指引方向。这套系统是如何工作的?2014年诺贝尔生理或医学奖得主莫泽夫妇将为我们揭开谜底。

莫泽教授表示,要搞清楚大脑导航系统里的各类细胞是如何相互协作,进而完成导航任务的,还有很多工作要做。

一旦机器人能够理解一段话的内容及这段话所潜藏的情绪,就意味着它们拥有了感情。为了让机器人能够更好地与人类协作,计算机科学家正在试图让机器人能够真正听懂人类的语言。

不少学者认为,人类终将获得高度发达的信息技术,研制出具有自我意识的机器人,这在理论上是不存在任何障碍的。那么,机器人到底会不会产生意识?现在,科学家正在尝试赋予机器人意识,让机器人更高效地与周边环境和人类互动。

基因疗法前景美好,但发展过程麻烦不断。部分原因是,科学家既无法精确地把某个或某些外源基因插入人体特定部位的细胞,也无法精确控制这些外源基因的活性,安全性自然就是一个问题。不过,局面即将改变:科学家设计了可以控制基因表达分子开关,有了它们,医生就可以根据病人情况,随时启动或终止外源基因的表达。

从印度到越南,从加拿大到美国,科学家至少在全球30个国家的地下水中发现了游离砷的踪迹。这种物质不仅能使皮肤发生角质化,还能导致脑损伤、心脏病或癌症。

为了减少空气中的温室气体,科学家试图捕捉二氧化碳,将其封存到地下。然而,类似项目成本高昂,运行费用惊人,大量项目运行不久就因资金问题被迫终止。资金雄厚的石油公司或许能为此买单,因为他们需要把捕捉到的二氧化碳注入地下,提高石油的产量。但问题是,用捕捉到的二氧化碳大量生产化石燃料,会不会使碳捕捉项目本末倒置?

一颗遥远恒星奇怪的亮度变化引发了天文学家的浓厚兴趣。在排除了各种可能原因后,他们意识到,只有一个带有巨大环系统的行星遮掩了恒星,才能导致这样的现象——这是人类在太阳系外发现的第一个行星环,而这颗系外行星的特殊之处还不止于此,在环的空隙中,还可能隐藏着一个火星大小的卫星。

随着人造激光的大规模商业化应用,量子光学早已在不知不觉中渗透到人们生活的每一个角落。除此之外,还有许多酷炫新奇的量子光学技术躲在实验室中,等着踏上商业之路:从量子计算机、光学原子时钟到原子干涉仪、测量微弱生物磁场的磁力计,它们将在未来的很多领域给人类社会带来深远影响。

在很多人眼中,动物显然知道繁殖是怎么回事:不然它们怎么生儿育女,做出种种有利于基因传播的举动?然而,科学家发现,即使是与人类最为接近的猩猩,也缺乏理解繁殖所必需的抽象思维,它们并不知道性行为的结果是什么。而这样的理解能力正是人类与动物的本质区别。

伽利略曾说:“宇宙是以数学为语言写成的。”数学公式在一部分人眼中或许是晦涩难懂的天书,但在数学家和一些科学家眼中,却蕴含着简洁与逻辑之美,甚至在视觉上也令人赏心悦目。本文就会向你介绍几位著名数学家与物理学家所选出的“最美数学公式”。

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