在马克思看来，科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量。
——马克思
第295期
一
智能机器人助力探查地下管道堵塞
街道的下面是复杂的管道，对其进行定期检查或修复，通常需要将其挖出来，但这种方法成本高昂，还可能扰乱交通、滋扰居民、破坏环境。近日，英国研究人员在《机器人与人工智能前沿》杂志上发表的一项新研究表明，微型机器人可在最窄的管道网络中穿行，并将损坏部分或有障碍物存在的图像传给人类操作员。
利兹大学教授内塔·科恩博士团队展示的一种名为“乔伊”的微型机器人，可完全自主探索真实的地下管网，甚至无需相机导航。乔伊是第一个能够独自在直径仅为7.5厘米的迷宫管道中导航的机器人，它的重量只有70克，甚至小到可放在手掌中。
乔伊借助3D打印的“轮腿”行走，这种轮腿可在笔直的路段上滚动，也可在小障碍物上行走。它配备了一系列节能传感器，可测量它到墙壁、交叉口和角落的距离，还配备了导航工具、麦克风和摄像头，以及用于拍摄管网中的故障并保存图像的“聚光灯”，原型机的生产成本为300英镑。
团队展示了乔伊能够在没有任何人类操作员指示的情况下，通过一个实验管道网络找到方向，管道网络包括一个T形接头、一个左右角、一个死胡同、一个障碍物和三个笔直的部分。平均而言，乔伊仅用了45秒多一点的时间就探索了大约1米长的管网。研究人员还证实，机器人很容易地在泥泞和湿滑的斜坡上移动。
传感器可让乔伊在不需要打开摄像头或使用耗电的计算机视觉的情况下导航。这既节省了能源，又延长了乔伊的电池寿命。每当电池电量不足时，乔伊就会回到原点，“补充”能量。
研究人员表示，其目标是开发一群可交流和合作的“乔伊们”，并将通过一个名为“袋鼠妈妈”的母亲机器人进行部署。袋鼠妈妈将配备更复杂的传感器和机械臂等修复工具，并携带多个乔伊。最终，该系统能够检查和绘制管网的状况图，监控管道甚至执行维护任务。
作者：张佳欣 来源：科技日报
二
地球首次大规模灭绝事件有了新视角
氧气供应减少或是主因
近日，发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究，将首次已知的、约5.5亿年前埃迪卡拉纪末期出现的动物大规模灭绝的原因追溯到全球氧气供应减少。
弗吉尼亚理工大学-地球科学系博士后研究员斯科特·埃文斯牵头的研究表明，在这段时间里，大约80%的动物大规模灭绝，其中依赖大量氧气的动物似乎受到了特别严重的打击。这表明灭绝事件是受环境控制的，地质记录中的所有其他大规模灭绝事件也是如此。
环境变化，例如全球变暖和脱氧事件，可能导致动物的大规模灭绝以及生态系统的严重破坏和重组，这在地球历史的研究中得到了反复证明。因此，这项研究让人们了解了当前环境变化对生物圈的长期影响。
究竟是什么导致了全球氧气的下降？研究人员认为可能是火山喷发、板块运动、小行星撞击等的任意组合，但看到的结果是，灭绝的动物似乎是对全球氧气供应减少的反应。
在另一项研究中，科学家发现缺氧正在影响世界的淡水，原因是气候变化和土地使用造成的过量污染物径流导致水域变暖，变暖的水会降低淡水保持氧气的能力，而淡水微生物对径流中营养物质的分解会吞噬氧气。
埃文斯说：“我们的研究表明，与地球过去的所有其他大规模灭绝一样，第一次大规模动物灭绝是由重大气候变化引起的，这只是一长串警示故事中的一个，证明了我们当前气候危机对动物生命的危险。”
研究团队指出，大灭绝被公认为地球上生命进化轨迹的重要步骤。无论大灭绝的直接原因是什么，结果都是环境条件发生了多次重大变化。
作者：张梦然 来源：科技日报
三
新超导量子比特“独角兽”面世
以99.9%的置信度实现量子逻辑门
来自芬兰阿尔托大学、欧洲量子计算公司IQM和芬兰国家技术研究中心的科学家在近期《自然·通讯》杂志上发表论文称，他们研制出了一种新的超导量子比特“独角兽”，旨在提升量子计算的准确性，并以99.9%的置信度利用“独角兽”实现了量子逻辑门，这是构建商用量子计算机的重大里程碑，最新研究有望推动量子计算机的应用。
在构建量子计算机的所有不同方法中，超导量子比特处于领先地位，但目前使用的超导量子比特的设计方法和技术性能还不足以提供实际应用，研究人员一直在寻找更精确的量子比特，以使量子计算更好地解决实际问题。
在最新研究中，团队推出了一种新的超导量子比特“独角兽”，它继承了多项优势：非谐性增加、对直流电荷噪音完全不敏感、对磁噪声敏感度降低以及仅由谐振器中的单个约瑟夫逊结组成、结构简单。该团队在3个不同的“独角兽”量子比特上实现了13纳秒长的单量子比特门，置信度从99.8%到99.9%。
研究人员解释称，由于“独角兽”量子比特的非谐性或非线性比近年来广受关注的“传输子”量子比特更高，因此可更快地操作从而减少每次操作的错误。为演示“独角兽”，团队设计并制造了芯片，每个芯片由3个“独角兽”量子比特组成。他们使用铌作为超导材料，除了约瑟夫逊结，其中超导引线用铝制造而成。
第一个“独角兽”量子比特表现优异，为进一步优化和重大突破提供了很大的空间，接下来的目标是进一步改进其设计、制造材料和栅极时间，以突破99.99%的保真度目标，在有噪声的系统内实现有用的量子优势和有效的量子纠错，并演示由两个量子比特组成的逻辑门。
作者：刘霞 来源：科技日报
四
凝胶根除癌细胞动物试验展开
有助肉瘤新免疫疗法研究
目前，西澳大学和泰拉松儿童研究所正在领导一项针对宠物犬的独特临床试验，该试验可能为针对最常见的儿童癌症之一——肉瘤的新免疫疗法铺平道路。
该疗法是一种聚合物填充的凝胶，其中装有免疫治疗药物，当患者切除肉瘤时，可将其涂抹在手术伤口内。
肉瘤是一种骨骼和软组织癌症，是儿童中第三大最常见癌症。传统治疗中，副作用可能会伴随肉瘤患者终生，包括学习困难、不孕症、言语及视力问题，且治疗本身还会导致新的癌症发展。
泰拉松儿童研究所-癌症中心负责人-玖斯特·莱斯特霍伊斯副教授说，几乎所有肉瘤患者诊断后的第一步都是手术切除，“外科医生会尝试尽可能多地切除组织，但通常会留下一些癌细胞，然后癌症就会复发。”
使用免疫治疗凝胶，医生会像往常一样，在闭合伤口之前去除肿瘤并涂抹凝胶。随着时间的推移，免疫治疗药物开始发挥作用，从全身吸收免疫细胞并在肿瘤部位激活它们，以清除任何剩余的癌细胞。
该凝胶已在实验室模型中显示出积极的结果，现正被澳大利亚珀斯兽医专家用于治疗患有肉瘤的宠物犬。到目前为止，已有7只宠物犬在手术中接受了凝胶治疗，效果非常明显。
肉瘤也是宠物犬中最常见的癌症之一，它的表现与儿童肉瘤患者的表现完全相同，治疗方法也是手术切除。通常，与儿童一样，宠物犬中的一些癌细胞会保留下来继而复发。
该凝胶由被身体分解的天然聚合物制成，免疫治疗药物附着在长聚合物上，然后通过身体缓慢释放，聚合物本身就会被分解。
据称，在过去30年中，肉瘤治疗几乎没有什么进展，免疫疗法是癌症治疗中最令人兴奋的进展之一，“我们的梦想是最终以这些免疫疗法取代化疗和放疗。但在目前阶段，它可作为一种补充治疗手段”。
作者：张梦然 来源：科技日报
五
我国专家找到急性心肌梗死救治优化方案
急性心肌梗死患者通过急诊，经皮冠状动脉介入（PCI）围术期抗凝治疗是减少血栓事件的关键。近日，由北部战区总医院-韩雅玲院士牵头开展的研究证实，采用术后高剂量延长注射比伐芦定2-4小时，可显著降低30天急性心梗患者死亡或大出血复合事件风险，有望改变急性心肌梗死救治指南和临床实践。该成果已在《柳叶刀》发表，影响因子高达202.73，创全军心血管领域医学研究最高纪录。
据了解，关于比伐芦定和应用了数十年的传统药物肝素两种抗凝治疗方案孰优孰劣的问题一直存在较大争议，以往的循证医学证据存在很多矛盾之处，国内外指南的推荐也大相径庭。
为了解决这一非常重要又充满争议的临床问题，韩雅玲牵头发起了“急性ST段抬高心肌梗死（STEMI）急诊经皮冠状动脉介入术后比伐芦定高剂量延长注射与肝素单药对比的随机对照临床研究”。
该研究历时近5年，期间，团队克服了新冠肺炎疫情的不利影响和严峻挑战，在全国87家心脏中心共计入选6016例发病48小时内，拟行急诊PCI的STEMI患者，随机对比了比伐芦定+介入术后高剂量延长注射2-4小时与肝素单药两种抗凝方案的疗效和安全性。
研究证实，在接受急诊PCI的STEMI患者中，采用比伐芦定+PCI术后高剂量延长注射的治疗方案与传统的肝素单药治疗方案相比，可使30天主要终点事件的相对风险降低31%，其中全因死亡相对风险降低25%，大出血相对风险降低79%。同时，比伐芦定治疗使急性/亚急性支架血栓相对风险降低67%，具有显著的疗效和更好的安全性。
相关专家指出，这项研究为STEMI急诊PCI的优化抗凝治疗的选择提供了高质量的临床证据，对改变急性心肌梗死救治指南和临床实践将起到重要作用。
作者：张强 孙先鹏 赵佳庆 来源：科技日报
转自：“建强伟业科研服务”微信公众号
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