6月30日(星期一)消息,國外知名科學網站的主要內容如下:
《自然》網站(www.nature.com)
利用AI構建虛擬細胞,科學家競相模擬生命最小單元
科學家正致力于利用人工智能(AI)構建虛擬細胞,旨在顛覆傳統細胞生物學的研究模式。目前,該領域90%的工作依賴實驗,而未來的目標是將計算模型提升至主導地位,使實驗主要用于驗證預測結果。虛擬細胞模型能夠快速生成實驗需數周才能獲得的結果,例如預測腫瘤細胞對藥物的反應,從而加速疾病研究和藥物開發。
全球多個機構已投入這一領域。美國非盈利基金會陳·扎克伯格倡議(CZI)計劃未來十年投資數億美元,谷歌DeepMind也啟動了相關項目。瑞典生命科學實驗室的“Alpha Cell”項目將于2026年推出,旨在驗證虛擬細胞的可行性。
計算機模擬細胞行為并非新概念。2012年,科學家首次構建了完整細菌細胞的模型。如今,AI技術的進步使得數據驅動建模成為可能,尤其是單細胞測序數據的爆發式增長。CZI計劃構建包含10億細胞的數據集,美國Arc研究所(Arc Institute)則發布了1億個經藥物處理的癌細胞的測序數據,為訓練AI模型提供基礎。
盡管如此,現有模型仍存在局限性。例如,部分單細胞AI模型在新數據測試中表現不佳,難以推廣到未訓練的場景??茖W家指出,未來虛擬細胞需整合更多數據類型,如光學和電子顯微成像,以更全面地模擬細胞動態。
《科學通訊》網站(www.sciencenews.org)
比熱浪更可怕?科學家警告長期高溫的致命威脅
近幾周,極端熱浪席卷美國、中國和歐洲,但科學家警示,長期性高溫同樣危害嚴重。在一些地區,氣溫可能持續數月偏高卻未達熱浪標準,這種慢性高溫可能導致腎功能障礙、睡眠呼吸暫停和抑郁癥等健康問題。美國邁阿密大學的研究團隊指出,目前關于長期高溫累積影響的研究仍嚴重不足。
專家表示,氣候變化導致全球高溫天數增加,亟需加強相關研究。熱浪通常定義為日溫超過某閾值的時段,但在熱帶和亞熱帶地區,基準溫度本身可能已處于危險水平。美國邁阿密的熱指數(綜合濕度與氣溫的體感溫度)全年半數日子可達32°C(90°F)。
最直接的證據來自對中美洲農業工人研究,表明長期高溫工作環境與慢性腎病相關。提供飲水、遮陰和休息可延緩腎功能衰退,但其他健康風險的研究仍有限。華盛頓大學的學者分析季節性高溫地區數據后指出,尚無充分證據表明這些地區死亡率更高。
然而,長期高溫會加劇既有健康問題。美國亞利桑那州立大學的研究表明,高溫會改變血液分布,影響與炎癥和血液循環相關的疾病。某些藥物在高溫下可能失效,甚至加重熱應激反應,如利尿劑減少體液,部分抗精神病藥抑制排汗。
此外,城市夜間蓄熱會干擾睡眠。研究顯示,高溫夜晚增加睡眠呼吸暫停風險,全球變暖導致人均每年減少約44小時睡眠,且幾乎沒有季節性適應。長期睡眠問題可能引發心血管代謝疾病和整體健康下降。高溫還會影響認知能力,一項針對美國高中生的研究發現,高溫上課日會導致學習效率顯著降低。
弱勢群體受長期高溫影響最大,因其難以負擔降溫資源。邁阿密大學的研究團隊強調,目前研究不足的部分原因在于受影響人群常被忽視,而這些群體恰恰是長期高溫的主要受害者。隨著全球變暖加劇,這一問題將愈發嚴峻。
《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)
AI從普通胸片“揪出”隱藏脂肪肝,篩查成本直降
日本研究人員開發出一款人工智能(AI)系統,能夠通過常規胸部X光片檢測脂肪肝疾病。這一突破為全球范圍內更快速、經濟且便捷的脂肪肝篩查提供了新途徑。
脂肪肝疾病由肝臟脂肪過度堆積引起,全球約四分之一人群受其影響。若不及時干預,可能發展為肝硬化甚至肝癌,因此早期診斷至關重要。目前,脂肪肝的標準檢測依賴超聲波、CT或MRI,但這些檢查成本高且需專業設備。相比之下,胸部X光檢查更為普及、價格低廉且輻射量小,盡管其主要用于心肺評估,但圖像中也會包含部分肝臟信息。
日本大阪公立大學醫學研究科的團隊利用4414名患者的6599張胸部X光圖像,結合受控衰減參數(CAP)評分,訓練出一款高精度AI模型。 測試顯示,該模型準確度較高,受試者工作特征曲線下面積(AUC)達到0.82至0.83,表明其具備可靠的篩查能力。
研究人員表示,基于胸部X光的AI診斷方法有望大幅提升脂肪肝篩查效率,尤其適合醫療資源有限的地區。未來投入臨床應用,或將成為早期發現脂肪肝的重要工具。
《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)
科學家研發新型晶體驅動晶體管,性能碾壓傳統芯片
日本東京大學工業科學研究所的科學家近日取得突破性進展,成功研制出一種采用摻鎵氧化銦(InGaOx)晶體材料的新型晶體管,有望替代傳統硅基芯片。這種晶體管采用全環繞柵極結構設計,控制柵極完全包裹電流通道,顯著提升了電子遷移率和長期穩定性,為人工智能和大數據應用帶來性能飛躍,并可能延續摩爾定律的生命力。
晶體管作為現代電子設備的核心元件,其性能直接影響計算效率。但隨著設備微型化,硅基晶體管逐漸面臨物理極限。研究團隊另辟蹊徑,選擇具有高度有序晶體結構的摻鎵氧化銦作為材料,通過鎵摻雜抑制氧空位缺陷,從而減少載流子散射,提高器件可靠性。
制造過程中,團隊采用原子層沉積技術,將InGaOx薄膜逐原子層沉積在通道區域,再經熱處理形成理想晶體結構,最終制成全環繞柵極金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。測試結果顯示,該晶體管的電子遷移率達到44.5 cm2/Vs,并在施加應力下持續近三小時中保持穩定,性能優于同類產品。
這項研究不僅展示了新材料在晶體管領域的潛力,也為高算力需求的應用場景(如人工智能和大數據處理)提供了更高效的解決方案。未來,這種晶體驅動晶體管或將成為下一代電子設備的關鍵組件,推動技術革新。(劉春)