欢迎收看一周科技。本周冷知识:老鼠脸上其实也有丰富的表情,不过人们最近才终于读懂了它。在人工智能的帮助下,一项新技术可以更准确地读取人脑中的神经活动,把它翻译成句子——别担心,这有很多限定条件,你的小心思不会因此泄露。这项研究本周发表在《自然-神经科学》上。实验被试是四位癫痫患者,为了监测癫痫发作,他们此前在脑内植入了电极,正好可以提供皮层脑电图数据。
研究者们让被试朗读一些特定的句子,同时记录下他们的神经信号,然后训练循环神经网络对这些信号进行解码,从中还原词句信息。结果,AI的解码达到了超过以往的准确率,它们的错误率可低至3%——不过,这结果目前仅限于实验中数量有限的英文短句,共涉及约250个词。目前该技术解码使用的是朗读句子时的神经信号,而研究者的目标则是读取人们脑子里默念的句子——这样可以帮助那些无法说话、行动困难的人与外界交流。
论文作者约瑟夫·马金(Joseph Makin)表示:“我们还没到达那里,不过我们认为这可以成为‘语言义肢’的基础。”据《自然》新闻报道,北极圈上空近日出现了有记录以来最大的臭氧层空洞,面积大约是格陵兰岛的三倍,与南极圈每年形成的臭氧层空洞大小相当。臭氧层空洞形成的原因一般是冷空气使得高空聚集云层,来自制冷剂的氯和溴等化学物质在云层表面与臭氧发生反应,进而侵蚀了臭氧层。
南极在冬天经常会发生气温骤降,在高空形成云层,因此每年都会出现臭氧层空洞。与南极相比,北极温度变化较大,臭氧层一般不会被破坏,但今年北极的西风非常强劲,将冷空气困在了一种名为“极地涡旋”的气旋中,诱发了消耗臭氧的化学反应,最终出现了臭氧层空洞,并且打破了在2011年创下的臭氧层消耗记录。幸运的是,随着大气温度上升,北极的臭氧含量很可能会在几周内就恢复原样。
即使臭氧层空洞漂移到低纬度地区,人们也可以涂抹防晒霜减少紫外线照射,基本不用担心空洞会威胁到身体健康。和人类一样,小老鼠也有能反映不同情绪的面部表情变化。虽然这些表情在普通人看来大概难以辨认,但现在科学家们已经学会了解读它们。本周五,破解小鼠面部表情的研究成果在《科学》期刊上发表。研究人员固定了实验小鼠的头部,然后让它们接触各种不同的刺激,包括疼痛的电刺激、或甜或苦的液体以及会引起恶心的药物注射。
研究者用视频记录下小鼠们相应的面部变化,再用机器学习算法分析提取其中的表情特征。利用这种方法,研究者可以区分小鼠对应愉悦、恐惧、厌恶等基本情绪的表情,还可以测量它们的强度。同时,他们还锁定了小鼠脑中与这些面部表情相关的神经活动。解析小鼠表情对开展研究很有帮助,科学家们可以通过“察言观色”测量实验动物的情绪反应,并探究这些情绪如何在大脑中产生。
在自然界中,雌性往往是稀缺的生育资源;为了争取或保护潜在的伴侣,雄性会采取诸多措施。例如,之前的研究就发现,在交配季节,雄性宽吻海豚会组团移动,一起旋转、跳跃、浮出海面。而新的研究则表明,组团的宽吻海豚还会一同“合唱”,发出具有威胁性的声音。2016~2018年,研究者在西澳大利亚鲨鱼湾的水下放置麦克风,记录到了453次宽吻海豚的叫声,其中172次是由多只海豚一起发出的。
他们记录到了7组雄性海豚联盟,总共有59只,其中最大的联盟里有多达14只雄性。当联盟成员“合唱”时,它们有相同的频率,会一起开始,一起结束。研究者认为,这种联盟可以吸引和守护雌性,不让它们被竞争者夺走,但他们还不知道雌性海豚对此会作何回应。另外,雄性也以此维持社会连结,减缓彼此之间的紧张关系。1848年,法国物理学家埃德蒙·贝克勒(Edmond Becquerel)拍下了人类历史上最初的彩色照片。
这幅照片展示的是太阳的光谱,贝克勒将抛光的银板进行化学“敏化处理”,然后进行曝光,接触不同波长光照的部分产生了差异化的彩色。贝克勒制作的这种彩色图像被称为“photochromatic images”,因为曝光时间长、色彩难以固定,这种技术没有继续发展下去。这种并不实用的彩色成像术很快就被废弃了,在此后的一百多年里,人们一直不能确定这些银板上产生的色彩到底是从哪里来的。
而近期发表的一项研究终于对此给出了答案。研究者们在实验室复现了贝克勒的技术,并对产生不同色彩的区域进行了分析。结果显示,产生不同颜色的区域并没有化学组成上的差异,也没有像蝴蝶翅膀鳞片那样规律的微观结构来产生颜色。不过,这些彩色层都含有分散在氯化银基质中的银纳米颗粒,而且不同颜色区域颗粒的大小、数量分布不同。由此看来,在光照影响下发生变化的银纳米颗粒应该就是神秘色彩的源头。