一周科技

作者: 陆飞、黄宇翔、杨枭

来源: 知识分子

发布日期: 2019-06-09

本周科技新闻涵盖了人类耐力极限、能量饮料健康风险、人工智能筛查眼疾、触觉手套、海绵作为生物多样性监测器以及蜜蜂理解数学符号的能力等多个领域的研究进展。

喜欢运动的你,知道人类耐力极限是多少吗?

我们相信坚强意志力可以克服劳累,增强耐力。可是,人类的耐力即使再强大,也会有极限吗?本周,《科学进展》杂志发表的研究给出了肯定的答案。纽约大学亨特学院等机构的学者分析了铁人三项、环法自行车赛、马拉松等极限运动员以及怀孕妇女的运动情况。

他们得出结论认为,不论运动类型和运动时长怎样,当人体消耗能量的速度达到静止时新陈代谢速度的2.5倍时,人类的耐力就会达到极限。如果在此之后还要继续运动,那么人体仍将分解自身组织。可见,每个人耐力的极限取决于休息时的新陈代谢速度,而后者受性别、身高、体重和年龄等因素影响。

为了提神或者增强运动表现,现代人常常喝能量饮料,青少年尤其如此,而其背后的健康风险却一直以来被人们所忽视。

在美国,每年数以万计的病例和饮用能量饮料有关,2004至2014年间有34起死亡是由能量饮料导致。近日,《美国心脏协会期刊》发表的一项针对健康人群的试验显示,饮用能量饮料可造成短期的内心电活动异常和血压升高,而这进一步增加了心脏骤停、心肌梗死、房颤和癫痫发作等风险。研究人员指出,能量饮料中咖啡因含量其实并未超标,不足以引起心电活动异常,所以可能是其他成分导致了心血管活动异常现象。

每年,全球有超过一百万糖尿病患者因视网膜病变而失明。如果能早发现早治疗,这些患者其实不必遭受视力丧失的痛苦。然而,不发达地区缺少专业设备和医生,很难做到定期筛查。为此,爱荷华大学视网膜专家Michael Abràmoff开发了一个人工智能系统“IDx-DR”。只要有患者的眼底照片,这款AI软件就能检测出视网膜病变的早期迹象。而眼底照片的拍摄非常简单,甚至不需要职业医生操作,这非常适合贫困地区。

临床测试表明,该系统鉴定轻度以上糖尿病视网膜病变的正确率高达87%,完全能满足实用需求。因此,美国食品和药品监督管理局(FDA)批准将其用于早期筛查。业内人士认为,此举是医学AI研究的巨大突破。

带上手套,人的触觉灵敏度就会迟钝很多,这给生活工作带来了很多不便。那么,我们能否让手套也像皮肤一样具有触觉,并把信息传导给人类呢?

近期,麻省理工学院人工智能实验室的科学家就制作出一种名为“STAG”的触觉手套。这种手套含有548个微小的力学传感器,每个感受器都可以检测出30mN到0.5N的机械刺激。佩戴手套后,研究者触碰剪刀、杯子、网球等26种物体。通过深度学习的训练,此手套学会了准确识别所接触的物体,并对物体重量进行估计。更难能可贵的是,STAG手套造价十分低廉,商业量产以后每副手套成本只要10美元。

通过检测海水中的DNA,科学家们可以监控海洋生物多样性的情况。可是,水下收集DNA的装置造价高昂,而采集能力却有限。本周,英国索尔福德大学的团队在Current Biology杂志提出了一种新思路:要收集海水DNA,不如用天然的海绵?海底生长的海绵每天会过滤一万升海水,是目前人工样品收集装置的1000倍,理论上讲可以吸收大量的DNA。实验中,研究者们收集了地中海和南极海绵进行测试。

在海绵样本中,他们检测到了灰海豹、帽带企鹅等至少31种生物的DNA。这项研究表明,海绵可能在未来成为收集海洋环境DNA的好帮手,有潜力开发成廉价、高效的海洋生物多样性监测器。

要想把数字符号与它的含义相关联,需要复杂的认知能力。比如,我们人类就可以知道数字7和VII代表相同的含义,而很多智力不发达的动物就做不到。而最新实验表明,蜜蜂也同样具有理解数学符号的能力。

利用糖作为奖励,研究人员成功训练了蜜蜂识别符号图案,并把符号与数字联系起来,准确率到了75%。即使研究人员更换符号的颜色,蜜蜂也同样能“读懂”其中含义。这项研究不仅有助于我们理解认知大脑的学习过程,还可能为人类与蜜蜂之间的沟通架起桥梁。

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