科學微距

前沿

供稿/駐外記者李青

地震給人類和自然環境帶來的災害是巨大的：1906年發生在美國舊金山的大地震，引起了大火，使城市的80%毀于一旦；1976年發生在中國河北的唐山大地震，將整座城市瞬間夷為平地，死傷慘重；近十年來發生的有2008年的四川汶川大地震；2011年日本沿海強震引起的海嘯，造成福島核電站嚴重核泄漏；還有2017年9月發生的墨西哥大地震。如果我們能在震前及時準確地發布地震預警，留出足夠的時間做撤離準備，那么我們就能最大限度地減少人員和財產的損失。可問題來了，我們能預測地震嗎？答案是：目前還不能。不過，利用科學數據，我們可以估算出未來發生地震的概率，并在震后數秒內發出警告，為人員和牲畜的撤離爭取寶貴的時間。

雖然地震還不可預測，但是古往今來，世界各地的科學家們都沒有放棄對地震監測的研究。中國東漢時期的張衡，在公元132年發明了世界上最早的地動儀，開創了人類使用科學儀器測報地震的歷史。英國地理學家約翰·米爾恩于1880年發明了第一臺精確的地震儀。之后，隨著英國物理學家邁克爾·法拉第提出電磁感應原理，俄國王子鮑里斯·格里芩于1906年發明了第一臺電磁地震儀。第二次世界大戰之后，科學家們不斷改進地震儀，現代的探測系統已經能客觀、及時地監測和記錄地震波的波譜。

地震監測系統需要安裝很多的傳感器，而裝備這些傳感系統是很昂貴的。最近，斯坦福大學地球物理學教授比翁多·比昂迪（Biondo Biondi）和他的團隊發現了一種廉價的方法。他們在斯坦福大學校園里鋪設了4.8千米的光纜，利用光纜因地表振動會伸縮的原理，再排除其他產生振動的因素（比如路過的汽車），從2016年9月到現在記錄到了800次地震，包括最近發生的墨西哥地震。這意味著什么？意味著光纜不但能傳輸數據，還能用作地震傳感器。要知道，世界各地已經鋪設了成千上萬千米的通信光纜，所以材料是現成的。不可否認，光纜的監測效果目前還不如標準地震傳感器，但其造價便宜，敏感度也更高。比昂迪和他的團隊將于2018年展開另一項測試，試圖監測到那些傳統地震觀測臺監測不到的小地震。

給鋼板穿上防火的“油漆”大衣

供稿/朱崇愷

鋼結構房屋最大的問題是：一旦起火，高溫將迅速降低鋼材料的結構強度，使其面臨倒塌的危險。建筑物中現有的鋼結構通常涂有阻燃層，即使著火，它們也能保證給鋼材提供2小時的保護，從而確保屋內人員有足夠的安全撤離時間。但是，科學家們并不滿意其效果，因為要達到安全需求，涂層必須相當厚，價格也很高昂。近日，新加坡南洋理工大學和新加坡工業地產發展商裕廊集團（JTC）聯合發布了他們新研發的鋼材表面涂料，并將其命名為FiroShield。

新涂料的基材由合成樹脂制成，使用起來就像油漆一樣。為達到防火和耐腐蝕性能，團隊在其中增加了一些常見化學品的組合，當材料吸熱時它們會發生化學反應，使涂層牢固地黏附在鋼表面上。“雖然傳統的防火阻燃層也會形成燒焦層，但這些阻燃層是泡沫狀的，容易脫落，并將鋼暴露在火中。我們的目標與傳統的膨脹型涂料不同，它可以在高溫下長時間地黏在鋼表面上。此外，我們還可以添加顏料到混合物中，從而達到類似油漆的美觀功能。”研究團隊的材料科學與工程學院助理教授阿拉文德（Aravind Dasari）和土木與環境工程學院教授陳江海（Tan Kang Hai）這樣介紹他們的新涂料。

除了耐火性能和易用性外，FiroShield還可以保護鋼表面免受腐蝕，目前市場上還沒有其他防火涂料可以做到。由于顯著降低了防火層的厚度，FiroShield實現了降低材料價格的目的。同時，類似于油漆的性質使它能方便地涂覆到鋼材表面，從而降低施工成本。

科學家提高量子點太陽能電池的世界紀錄

供稿/朱崇愷

量子點是一種納米級別的半導體材料，由于其尺寸驚人的小（通常為3～20納米），原來連續的能帶因為量子限域效應而變得分立，在有外界激發時電子會表現出一些有意思的光學和電學性質。日前，美國國家可再生能源實驗室化學材料和納米科學組運用量子點材料，創造了太陽能電池轉化效率的新世界紀錄，達到13.4%。

量子點太陽能電池作為新技術出現在2010年。最初的量子點太陽能電池使用硫化鉛材料，效率為2.9%。之后經過不斷改善，使硫化鉛的效率突破2位數，2016年多倫多大學創下了12%的紀錄。

最新的技術發展來自于完全不同的材料——三碘銫化鉛（CsPbI3），它屬于最近出現的鹵化物鈣鈦礦材料家族。在量子點形式中，三碘銫化鉛在開路時產生特別大的電壓，約1.2伏特。科學家兼項目負責人約瑟夫·盧瑟（Joseph Luther）表示：“這種電壓與材料的帶隙相結合，使其成為多結太陽能電池頂層的理想選擇。”頂層的電池必須是高效的，且對較長波長的光是透明的，以允許這部分陽光到達下層。串聯工作的電池可以提供比傳統的硅太陽能電池板更高的效率。

數字

2000噸

全球首艘2000噸級新能源純電動船在廣州南沙區龍穴島下水試航。該電動船實現了五個“第一”：世界上第一艘全部采用鋰電池作為全船動力的內河貨運船舶；世界上第一艘采用直翼舵槳推進系統的內河大型運輸船舶，直翼舵槳為國家發明專利產品；國內第一艘采用新型輕型移動式貨艙蓋的內河貨運船舶；國內第一艘采用封閉式卸煤運輸系統的自卸式運煤船；國內第一艘具有綠色…標志的內河大型運煤船。

該船安裝有重達26噸的超級電容+超大功率鋰電池，整船電池容量約為2400千瓦時，相當于40臺比亞迪E6汽車的電池容量，理論上2小時可以充滿電。船舶在滿載條件下，航速最高可達12.8千米/小時（約7節），續航力可達80千米。船舶在航行中全程不消耗燃油，實現碳、硫等廢氣污染物及PM2.5顆粒零排放，達到《內河綠色船舶規范》中的最高等級。endprint

7天

美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）日前宣布，將開始部署聯合極軌衛星系統（JPSS），該系統第一顆衛星JPSS-1已于11月10日發射升空。NOAA官員稱，JPSS-1衛星將極大地提升NOAA天氣預報的精準度，使氣象學家能夠提前7天預報極端天氣事件。

JPSS是美國最新一代氣象衛星系統，計劃包括4顆衛星。據JPSS首席項目科學家米奇·戈德堡介紹，JPSS-1衛星上將裝備多種先進儀器，包括先進技術微波探測儀、可見光紅外成像輻射儀套件、交叉跟蹤紅外探測器、臭氧監測和廓線裝置，以及云與地球輻射能量系統等。這些先進儀器將極大提升衛星的監控能力，為科學家提供全面的全球氣象觀測數據。

根據NOAA計劃，JPSS系統的另外3顆衛星JPSS-2、JPSS-3和JPSS-4將分別于2021年、2026年和2031年發射。

聲音

隨著人工智能、云計算、深度學習的崛起，大數據成為行業繞不開的話題，更有“數據是不是越大越好”的討論。面對爭論，中國工程院院士高文在“JDD-2017京東金融全球數據探索者大會”的演講中給出了否定的答案。

高文院士判斷，只要滿足上述三個條件，就不需要外部數據，系統本身產生的數據就足夠使用。可以想見，只要滿足上述三個條件，機器就一定會贏，不管是得克薩斯撲克，還是圍棋等類似的比賽。

高文院士還重點介紹了中國新一代人工智能的五項關鍵技術：第一個是大數據智能；第二個是群體智能；第三個是跨媒體智能，要把聲音、圖像、文字、自然語言等聯結在一起研究智能；第四個是人機混合增強智能，人和機器混合起來后怎樣讓智能能力更高更強；第五個是自主智能系統，其實就是無人機。

趣聞

視力缺乏不對稱性或是閱讀障礙主因

閱讀障礙是一種最常見的學習困難現象，全世界共有7億多人深受其苦。近日，法國雷恩大學科學家在《英國皇家學會學報B》上發表論文稱，缺乏人類視力中的一種基本不對稱性，或是閱讀障礙的主因，并據此提出克服閱讀障礙的方法。

研究人員解釋稱，因缺乏必要的不對稱性，閱讀障礙者無法讓主要圖片與鏡像圖片同時成像后傳送到大腦，久而久之就形成了發音與視力表現上的不足。這個基本不對稱性，是指兩只眼睛中只有一只會關注并記住所看到的內容。有閱讀障礙的學生，兩只眼睛的視錐細胞因不具有系統不對稱性，從而使視錐細胞與不同神經細胞的連接沒有偏好性。

他們認為，使用脈沖調制發光二極管，可讓兩種圖片到達大腦時出現些微延遲，從而能有效抑制閱讀障礙癥狀，未來有望成為克服閱讀障礙的新策略。

冒充黑洞吞噬光鮮的天體

在天文學家所有的觀測記錄中，會吞噬光線的只有一類天體——黑洞。黑洞之所以會吞噬光線，是因為黑洞的引力是所有已知天體中最大的，大到足以吞噬光線，使其無法逃逸。然而，在最近的天文觀測中，科學家們竟意外地觀測到一顆“冒充”黑洞的天體，它居然也會“吞食”光線。

這顆奇異的天體距離地球1100光年左右，是一顆圍繞著名叫WASP-12的恒星公轉的巨行星。它由氣體構成，體積是木星的2倍以上，表面溫度在2600℃，科學家將這類行星統稱為“熱木星”。但是真正神奇的是，它距離恒星這么近，恒星照射到它表面上的強烈光芒居然幾乎都被它“照單全收”。科學家經過測定發現，僅有不足6%的光線被它反射出去，其發射率低到0.064！因此，這顆行星看上去是黑乎乎的一團，仿佛就是一個“黑洞”。

吃恐龍的青蛙

澳大利亞阿德萊德大學國際生物學家研究團隊的科學家最近在《科學報告》上發表論文稱，生活在7000萬～6500萬年前恐龍時代的大型青蛙竟然以恐龍為食。

科學家將這種神秘的青蛙命名為“魔鬼蛙”，又叫“魔鬼蟾蜍”。早在2008年，科學家就懷疑這種“青蛙之王”可能以恐龍幼崽為食，現在這種假設得到了證實。科學家認為，魔鬼蛙會借助草叢、泥地等環境偽裝自己，一動不動地盯著周圍的狀況，假如看見大型動物路過，就會保持不動，如果碰見蜥蜴或小恐龍通過，便會迅速出擊。

根據對史前青蛙化石強有力的下顎和牙齒的分析，以及按青蛙體型大小比例推算，研究人員估計已經滅絕的魔鬼蛙的咬合力有2200牛頓，這樣的咬合力相當于50千克的水放在一根手指指尖上帶來的壓力。endprint