聊天记录中的秘密

计算机科学家开发出一种传输机密信息的新方法,这种方法极为隐蔽,其他人甚至无法察觉这些信息是否在被共享。这种将秘密隐藏在众目睽睽之下的技术叫做隐写术——与用途更加广泛的密码学不同,密码学强调对秘密本身进行隐藏,但并不会隐藏它正在被传递的事实。

可穿戴设备筛查乳腺癌

如果在早期发现乳腺癌,存活率会接近100%。但如果没能在早期发现,患者的存活率可能会迅速降低到25%左右。在美国,50岁以上的女性被建议每两年就做一次乳房X光检查,但最严重的肿瘤有时会在两次检查的间隔期出现并被诊断出来。这样发展起来的乳腺癌约占所有乳腺癌病例的四分之一。

无人机加速运送供体器官

随着器官移植科学不断进步,它开始面临更多来自物流方面的障碍——比如,要赶在脆弱的供体器官失去活力之前,通过航空和地面交通以足够快的速度运输器官。最近,在一篇发表于《科学·机器人》(Science Robotics)的文章中,研究人员记录了一项里程碑式的无人机应用案例。经过数百次的飞行练习之后,他们的无人机用5分钟就将一枚人类供体肺从加拿大多伦多西部医院的楼顶运送到了多伦多总医院,最终成功完成这台移植手术。如果使用地面交通,这段路程将花费25分钟。

绘制维生素 “地图”

微量营养素缺乏(micronutrientdeficiencies)危害着全球20多亿人,包括3.4亿儿童。缺乏维生素和矿物质会造成严重的健康后果。但是,要想及早诊断以便获得有效治疗,往往需要昂贵且耗时的抽血检查和实验室检测。现在,一项新的研究提供了-种更有效的方法。美国哈佛大学的计算机科学家伊丽莎白.邦迪(ElizabethBondi)和同事利用公开可用的卫星数据和人工智能(AI) 技术,可靠地确定了微量营养素缺乏的高发地区。这项分析结果或将有助于早期的公共卫生干预。

有多少宇宙尘埃落在地表?

每一天,太空垃圾和天体碎片都像雨点一样持续地落在我们的行星表面。其中很大一部分岩石和金属块都会经历最富戏剧性的过程,它们将化作一道肉眼可见的火焰撕裂大气层。但是其中只有极小一部分能够作为陨石抵达地表。事实上,大部分落在地表的天外来客都是亚毫米尺寸的尘埃粒子,被称为微小陨石(micrometeorites)它们非常难以追踪和量化。

沃特金斯眼中的“重返月球”

美国航空航天局(NASA)计划重返月球——但是,与半个世纪前的“阿波罗”计划不同,NASA的“阿耳忒弥斯”计划不仅希望将人类送上去,还要在那里实现持续时间更长的太空旅行。该计划准备在月球南极登陆,甚至有可能在那里建立基地并定居。“阿耳忒弥斯”计划最早将于2024年进行首次载人着陆。

被睾酮阻拦的奥运之旅

从性染色体类型到睾酮水平,数十年来,关于竞技体育中男女组别划分标准的争议从未停歇。生物学能否为此提供坚实的依据?2016年2月,杜蒂·昌德(Dutee Chand)成为印度成绩最好的女子短跑运动员。她创下了印度女子60米短跑纪录,并且很快成为几十年来第一名参加奥运会100米短跑的印度女性。然而,就在前一年,昌德还面临着被永久禁赛的风险。

让细胞走迷宫

细胞能完成令人难以置信的“旅行”,有时甚至可以穿越整个身体。一般情況下,细胞依靠趋化作用(chemotaxis)导航,这是一种根据特定化学物质的浓度变化定位目标区域的方法。但是浓度梯度不能跨越很长的距离,因此科学家想知道,是什么引导细胞在长距离的旅行中,经过化学物质浓度的“高峰低谷”后不偏离方向。对这一过程的了解,或许能帮助研究人员更好地预测癌症扩散至全身的方式,或解释细胞如何在发育的胚胎内到达正确的位置。

用大肠杆菌量产裸盖菇素

几十年来,对迷幻剂的研究一直是一种禁忌。近期,科学家在临床试验中有了新的进展,发现裸盖菇素(“神奇蘑菇”的活性成分)或许可以用于治疗抑郁症或尼古丁成瘾等病症。种植裸盖菇需要几个月的时间,并不适用于制药生产;用化学方法合成裸盖菇素,会变得既昂贵又繁杂。现在,科学家成功地改造了大肠杆菌,可以用微生物生产这种令人意乱神迷的药物。

新算法追踪海面漂浮物

当海上有船只沉没或失踪时,搜救队往往需要利用计算机模型来反推应该从哪里开始寻找幸存者。目前的常用模型综合了来自卫星和离岸传感器的数据,可以预测漂浮物的移动路径,从而绘制出最有可能发现目标物的区域地图。如果前几次搜索不成功,模型还会综合失败的经验更新之后的预测结果。

用人工智能设计化学分子

想设计新型太阳能材料、抗癌药物或是用于农作物的抗病毒化合物?首先,你必须解决两个难题:找到正确的化学结构,并确定哪些化学反应能将合适的原子连接到所需的分子上。如果使用传统方法,以上问题的答案往往来自复杂的猜测和意外的发现。这一过程非常耗时,并日需喜绎历许多次失败的尝试。

用笔尖采集检测样本

简单的棉签和小瓶在医学实验室检测过程中发挥着至关重要的作用,它们常常用于运输血液、唾液和其他液体样本。然而,棉签上的样本很快就会干透,而使用小瓶会在分析之前增加额外的转移步骤一将棉签上的样本转移到小瓶内。如今,研究人员发现,其实马克笔的纤维状笔尖就可以作为一种有效且耐用的采样器。

寻找环境古DNA

从骨骼和牙齿化石的记录情况可以推断出,加拿大育空地区最后的猛犸象在大约12000年前就已经灭绝了。但是,使用新的基因取样技术得出的结果却表明:它们与野牛和麋鹿在北极苔原上共同跋涉的时间,比我们预期的多出数千年。它们的故事就埋藏在土壤中。骨骼化石能提供丰富的史前遗传信息,但它们并不是唯一的信息源。从冰河时代脱落的皮肤细胞到松针,都可能成为储存在土壤中的基因记录。长期以来,古生物遗传学家一直在从土壤中提取和分析“环境DNA”,但如何在不破坏这些脆弱线索的前提下去除其中的非DNA物质,—直是一项令人生畏的任务。

假阳性预警

为了遏制新冠病毒大流行,科学家开发岀了一种检测方法,这种方法可以在新冠病毒感染者的血液中检测到对应的抗体。而血清检测的结果为推测新冠病毒在人群中的传播情况提供了非常重要的数据。此外,科学家还发现,如果存在特定的抗体,患者在面临下一次新冠病毒感染时,可能会具有免疫力。

2019年全球十大新兴技术

《科学美国人》联合世界经济论坛,评选出了2019年全球十大新兴技术。这些新兴技术正蓄势待发,它们有望改变现状,在生物技术、环境能源、工程机械等领域引发变革。在新兴技术不断涌现的今天,有哪些新生力量将在未来几年脱颖而出,革新我们的生活方式?

黏菌也很智能

当巴里·韦布(Barry Webb)拿着手电筒在树林的地上爬来爬去时,路人当然会投来奇怪的目光。这位英国摄影师正在寻找一些其他人可能很难看到的东西:不到2.5毫米高的黏菌。对于科学家来说,为黏菌归类就像它的名字一样令人难以捉摸。它们曾经被认为是植物、真菌,甚至动物,但实际上它们属于一种鲜为人所知的生物体一原生生物。黏菌生长在潮湿和腐烂的表面,例如枯树、落叶和粪便。它们常常表现得像一个拥有多个细胞核的单细胞生物。在死亡之前,它们会形成子实体以进行繁殖。韦布用摄像机拍下了这一幕。

变化多端的丽鱼

达尔文的山雀也许是展示“适应辐射”的最著名的案例了。适应辐射是一种演化现象,它描述了单一祖先物种迅速演化为一系列多样化的新物种的现象。这些新物种都演化出了独特的适应性,能够很好地适应自身所处的环境。但东非的丽鱼完全不同于加拉帕戈斯群岛上的鸟儿。同样是在200万〜300万年间。

全球科技热点

美国在夏威夷大岛上,一位徒步的旅行者在莫纳罗亚火山附近发现了两枚尚未引爆的炸弹。这些炸弹是1935年埋下的,现已生锈。当初埋下这些炸弹的原因是,希望在火山喷发时改变熔岩的流动方向。

器官保存的一次飞跃

2018年,超过1000名美国人在等待肝脏移植的过程中死去。之所以会出现这样的问题,部分原因在于标准的体外保存方法只能让肝脏存活24个小时。现在,科学家研制出了一种新设备,使肝脏在体外存活的时间延长至一周以上。虽然这项技术还没有直接用于人体器官移植,但它代表了器官保存领域的一次飞跃。

全球科技热点

墨西哥总统消减了联邦机构的预算(包括国家科学技术委员会的相关机构),其中某些项目甚至砍掉了30%?50%的预算。为此,研究人员开始限量供电,并缩减临时雇员的规模。