科学

  【英国《泰晤士报》网站6月1日报道】题:科学家干扰蚊子嗅觉,为抗击疟疾带来新希望

  新一代强效驱蚊剂有望在控制疟疾的斗争中开辟一条新战线,因为科学家发现的一种方法能够干扰蚊虫测出人所处位置的能力。

  美国科学家发现,有3种化学品能够干扰蚊子感觉到人们呼出的二氧化碳的能力。人们呼出的二氧化碳正是蚊虫用来发现叮咬目标的信号。

  预计这一发现将促进研究人员研制出廉价新型驱虫剂,从而预防疟疾、黄热病和登革热等蚊媒疾病的传播。这类廉价新型驱虫剂可以喷洒在房间内而不是人身上。

  研究人员还发现了一组能够模仿二氧化碳气味的气味分子,可以用来制作将蚊子引开、使它们远离人的诱饵。

  蚊子对二氧化碳极为敏感,能够顺着人们在睡觉时呼出的二氧化碳找到可以饱餐一顿的地方。蚊子通过下颚须(嘴边一种微小的附器)测出二氧化碳,因为下颚须上有对二氧化碳反应灵敏的气味感受器。

  研究小组发现了3组能够影响这些感受器的化学品。第一组可以抑制感受器,从而导致蚊子对二氧化碳的反应灵敏度降低。第二组可以过度刺激感受器,从而导致蚊子失去判断力,感受不到二氧化碳的存在。第三组可以模仿二氧化碳,这样蚊子就不再能够确定真信号是来自二氧化碳还是来自诱饵。

  在发表于《自然》周刊上的研究报告中,研究人员测试了这些化学品对冈比亚按蚊(传播疟疾)、埃及伊蚊(传播登革热和黄热病)和热带家蚊(传播丝虫病和西尼罗河病毒)等3种蚊子的作用。

  结果显示,即便接触导致判断力丧失的化学品时间很短,蚊子也会在几分钟内无法感受到二氧化碳的存在。科学家在跟踪风洞中的蚊子时发现,化学品严重损害了它们发现二氧化碳源的能力。

  目前,各种化学品作为驱蚊剂结合使用还不合适,因为这有可能对人的身体健康造成危害,但是相关研究应该会促使研究人员成功研制出安全替代品。

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曾经的罗布泊(科学网-kexue.com配图)

  “我们的研究表明,在古代罗布泊,西湖是叠加在古东湖上的,而东湖面积超过1万平方公里。”中科院遥感所邵芸研究员告诉记者。

  邵芸带领团队承担的国家863计划“新型成像雷达地下目标探测与隐伏特征提取技术研究”课题日前通过了科技部组织的验收。3年多来,课题组共开展了5次野外调查,采集了大量野外样品,进行了实验室分析,探地雷达的探测验证,充分利用雷达遥感技术对干沙层、干燥盐壳层的穿透能力,探测了被埋藏的罗布泊古湖岸线,对罗布泊“大耳朵”的成因之谜提出了新的见解。

  罗布泊位于新疆维吾尔自治区若羌县境内。历史上,它曾是一个烟波浩渺的湖泊,物产丰富,景色秀美,养育了众多文明,包括楼兰、米兰、小河等文明,是丝绸之路的要冲,古代中西方文明交流、多民族交融的重要区域。今天的罗布泊已经彻底干涸,只剩下广袤无边的干涸湖盆,剧烈起伏的盐壳层、风成沉积物和沙漠,没有任何生命迹象,被称为“死亡之海”,地球“旱极”,是中国和亚洲大陆的干旱中心,塔里木盆地的积水积盐中心,其环境演变对于全球变化研究具有重要的指示性意义。上世纪70年代,科学家在遥感图像上发现干涸的罗布泊呈现神奇的耳朵形状,从此,罗布泊“大耳朵”就因其特殊的形态及成因不明而引起了地学界的广泛关注。

  邵芸团队通过多源雷达遥感图像解译以及极化雷达特征分析,取得三项重大科学发现:

  首先,在遥感图像上呈现“大耳朵”形状的罗布泊是由于罗布泊古东湖的西半部分为西湖所覆盖,使得原来圈闭的湖岸线被部分切割和掩盖,因此在遥感图像上能看到古东湖的东半部分,故呈现“耳朵”形状。利用雷达遥感技术能够透视风成沉积层和极端干燥盐壳层的能力,发现了埋藏于西湖湖相沉积物之下的古东湖湖岸线,证实了古东湖连续向西延伸的湖岸线的存在,说明西湖(咸淡水混合)是叠加在古东湖(咸水)之上的。这一科学发现表明罗布泊古湖岸线原来是呈圈闭状态的,而不仅仅是“耳朵”状的。

  其次,在野外科学考察中,找到了罗布泊古东湖的北部和西部湖岸线,确认了罗布泊的边界,由此推测,罗布泊古东湖分布范围可能远远大于原来测量的5350平方公里,初步测算超过1万平方公里。

  第三,罗布泊古东湖的干涸过程可以划分为6期,在雷达图像上表现为明暗相间的6个条带。明条带为高含盐量湖相沉积层,代表了罗布泊较强烈的萎缩,湖面快速缩小,盐分快速结晶析出。暗条带为低含盐量湖相沉积层,代表了罗布泊的相对较弱的萎缩,湖面缩小,但是过程缓慢,依然有西侧的河水、山上的融雪水,进行一定的补给,故含盐量较低,掺杂着较多的泥沙质沉积物。上述过程重复出现与持续推进,是罗布泊古湖区越来越小的真实记录,说明在罗布泊逐渐萎缩、干涸的过程中出现了6个期次的湖相沉积环境变迁,代表了至少6个期次的干—湿气候变化,对于干旱地区环境演变研究具有重要意义。

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这里看起来就像是世界上最大的托儿所

  科学网(kexue.com)讯 北京时间6月3日消息,这些令人瞠目结舌的航拍图像拍摄于南乔治亚岛,向人们揭示了王企鹅父母们呵护幼仔的非凡场景。这里看起来就像是世界上最大的托儿所,成千上万的王企鹅本能的保护着小企鹅防止它们被冻死。

  据国外媒体报道,王企鹅父母们本能的尽量将幼鸟们集中在一起挤成一团保持体温,帮助它们阻挡来自南大西洋恶劣气候的影响。照片中,褐色区域便是企鹅幼鸟,王企鹅幼鸟们长的和父母并不一样,它们身上长的还是褐色柔和的绒毛。


成千上万的王企鹅本能的保护着小企鹅防止它们被冻死

  成年王企鹅身长80至100厘米,体重大约12至14公斤左右,是企鹅家族中体型第二大的属种,仅次于帝企鹅。栖息地主要分布于南极洲及其附近岛屿。这些岛屿主要分布在南极幅合带,是地极冷水和北部温水交汇的地方。


成年王企鹅是企鹅家族中体型第二大的属种

  王企鹅产卵期从11月开始,在低荒野地上繁殖,每次产卵一枚,大小为7×10cm左右,重约300克,孵化期约为54天。小王企鹅在成长过程中会长出一身褐色的羽毛,还长出一层厚脂肪以保证在未来数月冬季可以保暖。它们在冬季会拥挤在一起,靠父母喂养。小王企鹅通常需要10~13个月才能长大,这使得成年王企鹅只能隔一年才能繁殖。

  (科学网-kexue.com 大平)

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为深入开展野生动物疫源疫病监测防控工作,积极应对如SARS、禽流感等突发疫情,配合国家公共卫生安全战略需求,国家林业局中国科学院野生动物疫病研究中心在京成立。
研究中心由国家林业局和中国科学院联合成立,标志着我国野生动物疫源疫病监测防控工作步入以科研为先导的轨道,将在解决我国野生动物源新发和重大传染病预防与控制、疫病早期预警等关键科学问题和技术瓶颈方面发挥重要作用。
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“我们的研究表明,在古代罗布泊,西湖是叠加在古东湖上的,而东湖面积超过1万平方公里。”中科院遥感所邵芸研究员告诉记者。
邵芸带领团队承担的国家863计划“新型成像雷达地下目标探测与隐伏特征提取技术研究”课题日前通过了科技部组织的验收。3年多来,课题组共开展了5次野外调查,采集了大量野外样品,进行了实验室分析,探地雷达的探测验证,充分利用雷达遥感技术对干沙层、干燥盐壳层的穿透能力,探测了被埋藏的罗布泊古湖岸线,对罗布泊“大耳朵”的成因之谜提出了新的见解。
罗布泊位于新疆维吾尔自治区若羌县境内。历史上,它曾是一个烟波浩渺的湖泊,物产丰富,景色秀美,养育了众多文明,包括楼兰、米兰、小河等文明,是丝绸之路的要冲,古代中西方文明交流、多民族交融的重要区域。今天的罗布泊已经彻底干涸,只剩下广袤无边的干涸湖盆,剧烈起伏的盐壳层、风成沉积物和沙漠,没有任何生命迹象,被称为“死亡之海”,地球“旱极”,是中国和亚洲大陆的干旱中心,塔里木盆地的积水积盐中心,其环境演变对于全球变化研究具有重要的指示性意义。上世纪70年代,科学家在遥感图像上发现干涸的罗布泊呈现神奇的耳朵形状,从此,罗布泊“大耳朵”就因其特殊的形态及成因不明而引起了地学界的广泛关注。
邵芸团队通过多源雷达遥感图像解译以及极化雷达特征分析,取得三项重大科学发现:
首先,在遥感图像上呈现“大耳朵”形状的罗布泊是由于罗布泊古东湖的西半部分为西湖所覆盖,使得原来圈闭的湖岸线被部分切割和掩盖,因此在遥感图像上能看到古东湖的东半部分,故呈现“耳朵”形状。利用雷达遥感技术能够透视风成沉积层和极端干燥盐壳层的能力,发现了埋藏于西湖湖相沉积物之下的古东湖湖岸线,证实了古东湖连续向西延伸的湖岸线的存在,说明西湖(咸淡水混合)是叠加在古东湖(咸水)之上的。这一科学发现表明罗布泊古湖岸线原来是呈圈闭状态的,而不仅仅是“耳朵”状的。
其次,在野外科学考察中,找到了罗布泊古东湖的北部和西部湖岸线,确认了罗布泊的边界,由此推测,罗布泊古东湖分布范围可能远远大于原来测量的5350平方公里,初步测算超过1万平方公里。
第三,罗布泊古东湖的干涸过程可以划分为6期,在雷达图像上表现为明暗相间的6个条带。明条带为高含盐量湖相沉积层,代表了罗布泊较强烈的萎缩,湖面快速缩小,盐分快速结晶析出。暗条带为低含盐量湖相沉积层,代表了罗布泊的相对较弱的萎缩,湖面缩小,但是过程缓慢,依然有西侧的河水、山上的融雪水,进行一定的补给,故含盐量较低,掺杂着较多的泥沙质沉积物。上述过程重复出现与持续推进,是罗布泊古湖区越来越小的真实记录,说明在罗布泊逐渐萎缩、干涸的过程中出现了6个期次的湖相沉积环境变迁,代表了至少6个期次的干—湿气候变化,对于干旱地区环境演变研究具有重要意义。
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正在攀登喜马拉雅山冰川的姚檀栋院士。(记者 赵亚辉摄)
洁白晶莹的冰塔林,连绵百里的大冰川,斑斓壮丽的大峡谷,蓝宝石一般的高山湖……在北京温暖的办公室里,刚从藏北冰原回来的中科院青藏高原研究所所长姚檀栋院士,无比想念他的青藏高原,想念他的冰川世界。
“我们多年的监测表明,青藏高原的冰川正在加速退缩,”谈起他魂牵梦绕的冰川,姚檀栋忧心忡忡。他拿出一份不久前的研究成果《21世纪中国冰川变化趋势估计》告诉记者:“如果保持现在的变暖趋势,到2100年,中国冰川面积将平均减少45%以上,其中山脉冰川的70%可能消失。”
姚檀栋对冰川一见钟情,之后35年,冰川成为他生活中唯一的主线。“干我们这一行离不开山,别人可以把山当风景,远远看着就行,但是我们不行,我们得爬上去。不管多难,都得爬上去”
过去的30多年里,到过青藏高原多少次,他已经数不清了。喜马拉雅山、喀喇昆仑山、念青唐古拉山……这些远远望着就让人头晕的雄伟山脉,对一般人遥不可及,对他来说,却是生命中不可分割的一部分。
“干我们这一行离不开山,别人可以把山当风景,远远看着就行,但是我们不行,我们得爬上去。不管多难,都得爬上去。”
虽然从未接受过登山的专业训练,也没有获得登山运动员的认证,但事实上,姚檀栋和他的同伴们,几乎每个人的经历都不亚于登山健将。
他们不仅在海拔超过6000米的珠穆朗玛峰冰川和纳木那尼冰川长期工作,还几度登上海拔超过7000米的慕士塔格峰冰川和希夏邦马峰冰川工作数月,成功钻取数百米长的记载着历史气候变化记录的冰芯。
正是因为这些经历,姚檀栋有了一个绰号——冰人(ICE MAN)。
这是个孩子首先叫响的。那次,他在美国看望一个同窗好友,同窗的女儿叫他“冰人(ICE MAN)叔叔”。当时,姚檀栋愣了一下,很久才回过味来。“冰人”,叫得没错啊!自己的前半辈子已经交给冰川和冰芯了,后半辈子恐怕也离不开了。
姚檀栋不后悔。
“从第一眼看到冰川的那一刻开始,我就被那种壮美和纯洁深深征服。”回忆起当年第一次见到冰川的情景,连续工作而略显疲惫的姚檀栋立刻神采飞扬起来。
那是1975年,在兰州大学读书的姚檀栋经过数次专业调配,进入冰川冻土专业学习。当时也不懂冰川是什么,学这个专业是偶然和被动的。但是,当他来到了祁连山“七一”冰川考察实习时,眼前洁白的冰川逶迤瑰丽,在太阳的照射下熠熠生辉,自然界壮美的画面,震撼了姚檀栋:“我那时对冰川是一见钟情!”之后的35年,冰川成为他生活中唯一的主线。
1978年,姚檀栋考取著名自然地理学家和冰川学家李吉均院士的硕士研究生;1983年,他又考取中科院兰州冰川冻土研究所攻读博士学位,师从被誉为“中国冰川之父”的著名冰川学家施雅风院士。
1984年,姚檀栋赴美国爱达荷大学深造。1987年,他来到法国格勒诺贝尔大学冰川与环境地球物理实验室作博士后,在世界冰芯研究权威、环境泰勒奖得主劳瑞斯教授的指导下,开始投身冰芯研究。
基础研究是一项长期的工作,急不得。姚檀栋在科学探索的征途中“抽丝剥茧”,在中国的青藏高原上追寻自己的“冰芯之梦”
冰芯,是冰川研究中一个新领域,作为记录地球环境变化的重要载体,冰芯以其保真性好(低温环境)、分辨率高(可达到年)、记录序列长(可达几十万年)和信息量大,受到世界科学家们的青睐。通过研究在北极和南极钻取的冰芯,科学家们不仅能测定冰川的年龄及其形成过程,还可以得到相应历史年代的气温和降水资料,以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量,从而开辟了恢复古气候和古环境的新的道路。对冰芯的研究,找到了揭开全球变化之谜的“新钥匙”,使冰川研究在当代科学中振作了生命。
姚檀栋如饥似渴地在这个新领域中学习和实验。一年半后,他出色地完成了博士后研究,又来到美国俄亥俄大学伯德极地研究中心,与著名的冰芯专家汤姆森教授一起工作。在那时,他下定决心,要在中国的青藏高原上追寻自己的“冰芯之梦”。
“基础研究是一项长期的工作,急不得。”在这种理念的支撑下,姚檀栋忍住了寂寞,在冰芯研究中逐渐积累,带领一帮年轻人,在科学探索的征途中“抽丝剥茧”,先后完成了祁连山敦德冰芯研究、西昆仑山古里雅冰芯研究、喜马拉雅山达索普冰芯研究、普若岗日冰芯研究、慕士塔格冰芯研究和唐古拉山冬克玛底冰芯研究。达索普冰芯研究还被评为1997年中国十大科技进展。
姚檀栋和他的研究团队在冰芯与全球变化、冰川变化与寒区环境研究方面取得了具有国际水平的成果:他们建立了高亚洲地区降水中稳定氧同位素和降水时气温关系的定量模型,纠正了西方学者的理论模型推测;以高分辨率冰芯记录阐明了青藏高原过去10多万年来的气候变化特征,揭示了过去一系列重大气候突变事件;以年际变化的分辨率揭示了冰芯所记录的过去2000年来的气候变化;提出了人类活动对高海拔地区环境污染的高精度研究结果,发现青藏高原已有7200处受到人类活动的污染,其污染源是南亚、东南亚工业排放和海湾战争期间油井燃烧产生的烟尘扩散……
搞科研最忌讳单打独斗,不能像电线杆那样一个个插在那里,要形成一个团队。“冰川研究虽然艰苦,但攀登者无所畏惧,总是向往无限风光的险峰,总会笑迎新的挑战”
以青藏高原和喜马拉雅山脉为中心的超过500万平方公里的地区,被全球科研人员称之为“第三极地区”。由于特殊的地理位置(中纬度)和海拔高度(平均4.5千米),这里成为两极之外冰川科学家们最感兴趣的研究热点地区。这里拥有世界上除南北极之外最大的冰储量,其冰川数量超过4.6万条。
“青藏高原在中国的国土上,这里是‘第三极地区’的核心地带,对青藏高原冰芯的研究绝不能落在外国人的后面!”怀着这种信念,姚檀栋在异常艰苦的环境下进行了长达20多年的研究。
冰川研究离不开野外工作,在海拔超过5000米的青藏高原冰川上从事野外作业,艰苦程度常人难以想象:最低气温低于零下40摄氏度,氧气只有海平面的40%左右,热水烧不开,米饭蒸不透,鸡蛋煮不熟……苦寒、冽风、冷硬、呼吸困顿,不能洗澡不能看书,甚至你不能让自己轻易陷入思考,否则沉重的头疼和巨大的压力会让你难以承受。冰川研究需要的不仅是智慧,不可缺少的还有优良的体质和不畏艰险的意志。
“冰川事业是一项豪迈的事业,是勇敢者的事业。”导师施雅风先生的话激励着姚檀栋在恶劣的环境下艰苦奋战。20多年来,他累计在冰川上工作的时间超过60个月。即使遇到翻车、雪崩等危险事件,也不能阻挡他在青藏高原的每一处冰川上留下自己的足迹。“因为我热爱冰川,那种野外工作方式当然我就可以接受。”姚檀栋说。
无论是海拔6000米还是海拔7000米,他愿意忽略一切生理上的不舒适,他愿意克服重重困难和障碍,他愿意经历那些大自然的凶险考验,去寻找并钻取冰芯,以获知数千年来我们这个地球上,气候在发生着怎样微妙而又深刻的变化。
姚檀栋是个讲究方法和效率的人,从事冰川研究以来,他发表论著400多篇(册)。经检索,他与合作者发表的文章有126篇被SCI期刊收录,243篇被CSCD收录。已发表的SCI论文被引用1632次、CSCD论文被引用1974次。他的研究成果在国内外同行中也有重要影响,多次被邀请在相关国际学术大会作特约报告。他曾获得过很多科研奖项,2007年,他当选为中国科学院院士。
“搞地理科学研究,最忌讳的是单打独斗,不能像电线杆那样一个个插在那里,要形成一个团队,集体作战。”在自己迅速成长的过程中,姚檀栋所带领的冰川研究团队也取得了长足的发展,从当初的几个人发展成为包括数十名青年学者在内的梯队式研究群体。
面对过去的成就,姚檀栋没有驻足。就像在希夏邦马峰海拔7000米处鏖战60多天、成功钻取了总计480米长的冰芯后,他所说的那样:“冰川研究虽然艰苦,但攀登者无所畏惧,总是向往无限风光的险峰,总会笑迎新的挑战。”
经过多年的筹备,姚檀栋和中国科学家又把目标放到了整个第三极地区,发起了国际性的“第三极环境(Third Pole Environment, TPE)计划”,联合16个国家的科学家共同展开研究。
“第三极地区”被称为亚洲水塔,这一地区的冰川孕育着亚洲几大河流,成为维系十几个国家15亿人生活的重要水源。这些冰川正在快速消融,融水补给湖泊,导致湖泊水位上涨。然而,人们对环境变化在这里是如何演化的这一问题知之甚少。
作为TPE科学委员会主席,姚檀栋说:“研究这一区域的科学家每个人都在做着非常重要的研究工作,但目前最重要的是如何将大家的研究工作综合集成在一起。最好的办法就是国际社会的通力合作,来评估环境变化带来的风险。”
人物小传:姚檀栋,甘肃通渭人,1986年获中国科学院地理所博士学位,2007年当选中科院院士。首届“青藏高原青年科技奖”和“冰川冻土基础理论奖”获得者,我国冰芯研究的主要开拓者之一,带领研究团队在冰芯与全球变化、冰川变化与寒区环境研究方面取得具有国际水平的成果。先后担任过中国科学院兰州冰川冻土研究所所长,中科院寒区旱区环境与工程研究所副所长、所长职务,现任中科院青藏高原研究所所长。
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近日,在上海结束的IEEE世界机器人与自动化大会(2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation: ICRA2011)上,IEEE机器人与自动化学会(IEEE Robotics and Automation Society:IEEE RAS)公布了2011年IEEE机器人与自动化学会青年科学家奖(IEEE RAS Early Career Award)的获奖者名单,并举行了颁奖仪式。中科院沈阳自动化研究所机器人学研究室刘连庆研究员获此殊荣。据悉这是自IEEE RAS Early Career Award奖项1999年设立以来,我国内地学者首获此奖。
颁奖仪式于2011年5月12日在上海国际会议中心ICRA大会上举行,IEEE机器人与自动化学会主席Kazuhiro Kosuge、2011 IEEE世界机器人与自动化大会总主席李泽湘、机器人领域国际著名专家谈自忠教授,教育部、科技部的相关领导,以及来自世界各国的机器人与自动化领域的专家、学者近2000人参加了颁奖仪式,随同该仪式同时颁发了ICRA2011最佳大会论文,最佳自动化论文等奖项。
IEEE RAS是国际上最为重要的机器人与自动化研究专业组织之一,汇集着世界各国机器人与自动化领域的专家学者,引领着机器人和自动化学科的发展方向。IEEE RAS Early Career Award是IEEE机器人与自动化学会设立的重要奖项,用于奖励获得博士学位不满7年,并在自动化和机器人领域做出重要贡献的科研人员,每年在世界范围内评选不超过2人。2011年度该奖项授予了沈阳自动化研究所刘连庆研究员和日本名古屋大学的Hisataka Maruyama博士。
刘连庆研究员主要从事纳米操作机器人、以及与生命科学相交叉融合的相关研究,在国家自然科学基金、国家863和院重大课题的支持下,在机器人化纳米操控的理论体系和实现方法上取得了重要进展。
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“‘奋进号’航天飞机‘绝唱之旅’已然落幕,参与‘阿尔法磁谱仪’实验的科学家寻找反物质和暗物质的‘探索之旅’刚刚开启。”中科院高能物理研究所所长、中科院院士陈和生6月1日说。
太空粒子探测器“阿尔法磁谱仪2”(AMS-02)5月16日搭载美国“奋进号”航天飞机发射升空,19日安装到国际空间,开始了长期寻找反物质组成的宇宙、探寻暗物质的征程。
“阿尔法磁谱仪”实验上世纪90年代启动,是一项大型国际合作科学项目。它由诺贝尔物理学奖得主、华裔美国科学家丁肇中教授领导,美、中、法等16个国家和地区的数百名研究人员参与其中。陈和生是这个团队首批科学家。
“根据接收到的数据,我们检查了AMS-02的所有部件和单元,它们全部工作正常,运行状况好于预期。”陈和生对新华社记者说。
据悉,AMS-02的数据正源源不断地由中继卫星从太空站下载到新墨西哥州白沙基地,随即传输到欧洲核子研究中心。作为参与单位,中科院高能所可以分享这些数据。
“分析数据是今后研究中的最大挑战,我们一定要对自己的科学理念有充分信心。”丁肇中表示。未来这项实验的重大发现,将在经过整个团队的严格验证后,统一对外发布。
参加数据分析的高能所陈国明研究员说,截至目前,高能所已经获取了上亿个宇宙线的事例。中国科学家利用这些数据对AMS-02的重要部件电磁量能器进行了刻度,以便准确测量电子和γ的能量。
电子和γ是寻找暗物质的关键探针。安装于AMS-02上的电磁量能器由高能所和中国运载火箭技术研究院与法国、意大利专家联合研制而成。
此外,中国科学家对这些宇宙线事例进行了鉴别,利用磁谱仪测的动量给出了质子、氦、锂、铍、硼和电子的初步能谱。
“AMS-02有强大的接收度,很高的粒子识别能力和能量测量水平。探测到的宇宙线事例中,不乏高于1Tev(10万亿电子伏特)的电子。电子能量越高,流强越小,捕捉难度越大。”陈和生说。
陈和生表示,高能所计划进一步争取中科院和国家自然基金委的支持,增强对AMS-02物理分析的团队能力建设。
6月1日返回地面后,美国“奋进号”航天飞机将永久退役,其最终归宿为洛杉矶的加利福尼亚科学中心。鉴于成本过高,美国已决定终止运行了30多年的航天飞机项目。
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当你置身于天安门广场上,面对天安门时,左边是人民大会堂,右边是历史博物馆。你若转个身,右边成了人民大会堂,而历史博物馆则“转”到了左边。然而,当我们以大会堂为坐标来描述天安门广场时,“变数”就没这么多了。
人类的高级指挥部——“大脑”每天都在繁忙而高效地进行着,诸如:东南西北、左右上下等等很多不同的空间坐标系信息处理。科学界认为,在灵长类动物和人类大脑的半球额部有一块皮层,叫大脑前额叶,它与灵长类高度发达的智力有明显的关系,被称为“脑中之脑”。然而,关于前额叶的功能,尽管人们已进行了近一个世纪的研究,但对其功能仍然不十分清楚。虽然科学家对于前额叶与灵长类高度发育的智力、心理过程和认知功能关系密切,这一点毋庸置疑,但是这块皮层的具体功能,与其他皮层之间的关系等等细节问题,仍是一个未解之谜。
探秘“脑中之脑”
为了揭开这一谜团,中科院昆明动物研究所的研究人员2004年开始,在自然界与人类最相近的动物——猴子身上进行了研究。如今,该研究团队取得较大的进展,发现了灵长类大脑前额叶背侧部涉及到了以“自我”为中心的空间记忆相关信息的处理。而这可能是人类自我意识产生的神经基础。目前,该研究结果得到了国际相关研究领域的重视,最近,英国著名的神经科学杂志《神经科学与生物行为评论》特邀请该研究团队对其系列研究工作撰写了一篇综述文章,这篇论文现已经在网上正式发表。
中国科学院昆明动物研究所教授马原野是这一项目课题组的主要研究者。他告诉记者,被称为“脑中之脑”的大脑前额叶,占大脑皮质总表面积的比例是随动物的进化程度而逐渐增加的。在食肉目动物中,前额叶的面积仅占皮层表面积的5%~7%,在黑猩猩脑部,面积增加到17%左右。到了现代人类,其面积增加到33%。在个体发育中,前额叶成熟也是最晚的,要到25岁后才完成最后的发育。很可能,这块皮层会改变灵长类与环境的相互关系,使得灵长类神经系统的发育与环境的关系更密切,大脑的可塑性更强,从而让人不仅能主动适应环境,还能主动改造环境。因此,对这块皮层功能的探讨是脑科学研究的最重要领域之一。
实验证明:大脑前额叶是自我意识形成的神经基础
为了证明前额叶的作用,马原野设计了两个游戏。
游戏一:当猴子用手去按操作按钮时,在位于其前方的计算机屏幕的左边或右边便闪现出一个小圆点,这个小圆点呈现时间约为500毫秒。小圆点消失后,暂停1秒左右,为猴子的记忆延缓期。1秒后,小圆点再次出现,如果还在相同的位置,猴子就要继续压按操作按钮2秒钟。而如果小圆在相反位置,那么猴子需要立即释放操作按钮。如果猴子做对了这个游戏,它就可以得到糖水作为奖励。
另一个游戏类似,但是在屏幕上多了一个大圆形,而小圆点会出现在大圆形的某个位置。在重复动作时,如果小圆点出现在相同位置,猴子要继续按压操作按钮2秒钟,反之则要立即放开按钮。
马原野说,通过这两组实验,课题组发现,切除了前额叶主沟区的猴子都无法完成第一个任务,但却能完成第二个任务,而且能达到90%的正确率。这是因为在第一个任务中,动物只能用它自己作为参照物。而在第二个任务中,猴子可以用大圆作为参照物。这一结论清楚地表明,前额叶背侧部在以“自我”为中心的空间过程中扮演了重要的作用。
你如何认出镜子中的自己
这么做的意义是什么呢?马原野表示,我们知道,在动物界数千种动物中,只有人、大猿、海豚、大象和鸽子少数几种动物能认识自己的镜像,这种能力被认为是自我意识产生的萌芽。而在自我意识的形成过程中,前额叶在其中扮演了重要角色。
马原野举例说,如果一个人从头到脚,除了眼睛外,都用相同的布盖住。当站在镜子前,他怎么判别镜子里的就是他自己呢?显然,他可以挥挥手,晃晃头,看镜子里的谁和他做同样的动作。这实际上是一个自我感觉信息和视觉信息的整合过程。显然,小脑和前额叶共同参与了这个整合过程。而他们的研究表明,在前额叶背侧部,一些神经元可能与动物的体态语言和“精神”有关,而语言和“精神”则在自我意识的产生中有着十分重要的作用。
这样看来,前额叶背侧部以自我为中心的空间功能可能不仅仅同工作记忆有关,而更可能与“自我意识”的产生有着相当密切的关系。在临床研究中也有证据,比如:一些前额叶损伤的病人让其完成从两根水平杆之间穿过,这样的任务就很困难。
马原野说,有了这一研究,我们就可以勾画出背侧前额叶与以自我为中心的空间过程的关系。并且由于自我意识是人的意识的最高形式,自我意识的成熟是人的意识的本质特征,它对人的认识活动起着监控作用,能实现大脑对信息的输入、加工、储存、输出的自动控制系统的控制,这样,人就能通过控制自己的意识而相应地调节自己的思维和行为。未来,希望通过进一步深入研究,能治愈一些前额叶损伤的病人,并且能搞清楚人类“自我意识”的起源。
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我国著名地震工程专家,中国科学院院士,国家级有突出贡献专家,享受政府特殊津贴专家,中国建筑科学研究院顾问总工程师、研究员、博士生导师,北京工业大学教授、博士生导师周锡元因病医治无效,于2011年5月29日16时01分在北京逝世,享年73岁。
周锡元院士1938年5月24日出生于江苏省无锡县。1956年毕业于苏州建筑工程学校,曾先后在中国科学院土木建筑研究所和北京市地震队工作。1978年后一直在中国建筑科学研究院工作,历任工程抗震研究所室主任、副所长、院顾问总工程师、研究员、博士生导师,1997年当选为中国科学院院士。2000年后同时受聘北京工业大学建筑工程学院教授、博士生导师。
周锡元院士遗体告别仪式定于2011年6月4日上午10:30在八宝山殡仪馆东礼堂举行。
 
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