2月28日(星期五)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:
《自然》網站(www.nature.com)
精準援助:人工智能如何改變傳統扶貧模式
全球約有7億人生活在極端貧困中(每天生活費低于2.15美元)。消除貧困是聯合國可持續發展目標之一,但衡量貧困一直是個挑戰,主要因數據收集成本高且耗時。人工智能(AI)不僅能快速分析數據,還能覆蓋更廣泛的人群,識別專家可能忽略的模式。世界銀行也在開發AI工具,用于預測糧食危機和暴力沖突,并從援助干預數據中提取見解。
然而,AI模型存在偏見問題,可能遺漏沒有數字數據記錄的最貧困人群。盡管如此,當前的貧困評估系統同樣不完善。傳統方法如家庭調查耗時且成本高,而AI結合衛星圖像和移動電話數據,能更高效地識別貧困地區和個人。例如,美國斯坦福大學的研究團隊利用AI分析衛星圖像,成功預測非洲村莊的貧困水平,其效果與實地調查相當,但成本大幅降低。
例如,西非國家多哥的“NOVISSI”社會保障計劃通過AI分析移動電話使用模式和衛星圖像,精準分配了3400萬美元的援助資金。類似項目也在非洲其他國家展開。盡管AI預測并非完全準確,但其快速響應能力在緊急情況下至關重要。
不過,盡管AI在扶貧中展現出潛力,專家提醒需謹慎使用。AI無法完全替代實地調查,尤其是在多維貧困測量方面。然而,在預算有限和經濟沖擊下,AI可能是將援助送到最需要人群手中的關鍵工具。未來,AI與實地調查的結合或將成為扶貧工作的新方向。
《科學通訊》網站(www.sciencenews.org)
從7倍到1.6倍:家務時間男女差距二十年間大縮水
歷史上,已婚女性承擔了家庭中大部分的洗衣、烹飪和清潔工作。但這種性別規范似乎正在發生變化,加拿大多倫多大學研究人員在最新一期的《社會》(Socius)雜志上報告稱,過去二十年間,已婚女性和男性在此類家務上花費的時間差距縮小了40%。
根據美國勞工統計局的《美國時間使用調查》(American Time Use Survey),2003年至2005年,已婚女性在烹飪、清潔等家務上花費的時間是男性的4.2倍,而到2022年至2023年,這一差距縮小至2.5倍。研究人員指出,男性正在承擔更多“女性工作”,這是一個積極的變化。
盡管如此,性別革命——即男女在就業和家務分工上的平等化——在過去二十年中進展緩慢。20世紀60年代,已婚女性做家務的時間是丈夫的7倍,到90年代中期降至2倍。2003年,女性每周投入18.5小時做家務,男性為10.1小時;二十年后,女性為17.7小時,男性為11.2小時,女性仍比男性多做約1.6倍的家務。
研究還發現,人口結構變化(如年輕、高學歷女性做家務更少)解釋了女性家務時間減少的原因,但無法完全解釋男性家務時間增加的現象。研究人員推測,這可能與人們對“女性工作”觀念的轉變有關。
盡管女性整體家務時間的下降幅度較小,但研究人員指出,細分家務類型后可以發現,傳統女性化任務的變化可能預示著更深層次的文化轉變,也可以被視為一種積極的趨勢。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
1、氣候變化的新威脅:極端高溫或加速老年人衰老
美國南加州大學倫納德·戴維斯老年學學院的一項新研究發現,暴露在極端高溫下可能加速老年人的生物衰老,引發了對氣候變化和熱浪如何影響長期健康的擔憂。研究表明,生活在高溫天數較多社區的居民,其生物衰老速度平均高于較涼爽地區的居民。生物年齡是衡量身體在分子、細胞和系統水平上功能的指標,與實際年齡不同;生物年齡大于實際年齡與更高的疾病和死亡風險相關。
研究團隊分析了3600多名56歲及以上的美國健康與退休研究(HRS)參與者的血液樣本,通過DNA甲基化變化評估生物年齡。他們使用表觀遺傳時鐘工具,將參與者的生物年齡變化與其所在地區的高溫天數進行比較。結果顯示,生活在高溫天數占全年一半的地區(如美國亞利桑那州鳳凰城)的參與者,與每年高溫天數少于10天的地區居民相比,其生物年齡比多增加了14個月。即使在消除了社會經濟、生活方式等因素的影響后,這種相關性仍然顯著。
研究還發現,高溫相關的表觀遺傳變化可能在短期內(如7天)發生,并隨時間累積。老年人尤其容易受到高溫和高濕度結合的影響,因為他們的出汗能力下降,皮膚冷卻效果減弱。
研究結果提示,政策制定者和城市規劃者應在基礎設施更新中考慮高溫緩解和適老化設計,例如增加遮陽設施和城市綠地。隨著全球變暖和人口老齡化加劇,制定更有效的高溫緩解策略變得尤為重要。
2、低功耗、高靈敏度:OECT開啟生物電子傳感新時代
美國萊斯大學的研究團隊開發了一種利用有機電化學晶體管(OECT)顯著提升酶和微生物燃料電池靈敏度的新方法,為生物電子傳感領域帶來突破性進展。相關研究發表在《Device》期刊上。該方法將電信號放大1000至7000倍,并大幅提高信噪比,為下一代高靈敏度、低功耗生物傳感器在健康和環境監測中的應用鋪平道路。
傳統生物傳感器依賴目標生物分子與傳感器的直接相互作用,但在不兼容的電解質環境中可能受限。新方法通過將OECT與燃料電池電子耦合,避免了這一問題。研究團隊將OECT與兩種生物燃料電池(酶燃料電池和微生物燃料電池)集成,發現OECT能顯著放大信號并降低背景噪聲,使測量更加精確。
這項技術最有前途的應用之一是亞砷酸鹽檢測,這是水安全的關鍵需求。該團隊設計了具有亞砷酸鹽反應的細胞外電子轉移途徑的大腸桿菌,使它們能夠檢測濃度低至每升0.1微摩爾的亞砷酸鹽的存在,并從OECT放大信號中獲得清晰,可測量的響應。
除了環境應用之外,該系統還可以徹底改變可穿戴式健康監測,其中節能和高靈敏度的生物傳感器需求量很大。例如,利用微生物燃料電池成功地證明了汗液中乳酸的感知,這是肌肉疲勞的一個指標。
研究團隊認為,這一方法將改變生物電子傳感的設計思路,為醫療診斷和環境監測等領域提供簡單、高效且可擴展的解決方案。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
1、人工光合作用新突破:將廢物轉化為燃料和藥物
日本名古屋大學的研究團隊開發了一種創新的人工光合作用技術,利用陽光和水從廢物中產生能量和有價值的有機化合物,包括藥物材料。這一突破為可持續能源和化學品生產開辟了新途徑,研究成果發表于《自然通訊》(Nature Communications)。
該技術被稱為“面向有機合成的人工光合作用”(APOS),其核心在于模仿植物將陽光、水和二氧化碳轉化為能量的過程,但不會產生廢物,而是生成能量和有用的化學品。APOS的獨特之處在于使用有機物和水作為原料,通過兩種無機半導體光催化劑的協同作用,分別促進有機物分解和水分解,從而合成有機化合物和“綠色”氫氣。
在實驗中,研究人員利用不同有機原料合成了超過25種醇和醚產品,包括抗抑郁藥和花粉癥藥物的類似物。此外,該技術還能修飾有機材料,例如用于治療高血脂的藥物。研究團隊還展示了如何將工業副產品乙腈轉化為有用產品,從而減少廢物。
這項技術不僅為醫藥和農業化學品生產提供了可持續解決方案,還展示了利用可再生能源(如陽光和水)的潛力。研究團隊認為,APOS標志著有機合成人工光合作用新領域的開端,有望推動綠色化學和循環經濟的發展。
2、硅材料新突破:介孔硅或成量子計算關鍵
德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心(HZB)的研究團隊開發了一種特殊蝕刻技術,制造出介孔硅——一種充滿納米級孔隙的薄層材料。通過研究其電導率和熱導率,團隊首次揭示了介孔硅中電荷傳輸的基本機制,為光伏、熱管理和納米電子學等領域的應用開辟了新途徑。
介孔硅的獨特結構使其具有巨大的內表面積和極低的熱導率,成為熱絕緣材料的理想候選。這一特性尤其適用于量子計算機中的量子比特,因為量子比特需要在極低溫(低于1開爾文)下運行,而介孔硅能有效防止熱量干擾,確保量子信息的穩定存儲。
研究團隊發現,介孔硅中的電荷傳輸主要由擴展波動態的電子主導,而非傳統認為的局域態電子跳躍。這一發現通過塞貝克效應測量得到驗證,表明晶格振動在電荷傳輸中不起作用。這一突破性理解為設計新型半導體材料提供了理論支持。
此外,介孔硅的生物相容性和高表面積特性使其在生物傳感器、電池陽極和電容器等領域也具有廣泛應用潛力。研究團隊認為,通過有針對性地調控介孔硅的無序性,可以開發出適用于光伏、熱管理甚至量子比特的新型半導體材料。
這項研究不僅推動了介孔硅在量子計算中的應用,還為半導體技術的未來發展提供了新的可能性。(劉春)