环球科技七天博览(2019年9月22日)

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【本期导读】

  • 谷歌实现“量子霸权”?能将耗时一万年运算缩至200秒
  • IBM将推出53量子比特可“商用”量子计算机
  • 过去50年北美鸟类减少逾四分之一
  • 2070年地球所有珊瑚礁或将消失
  • 中国阿尔茨海默患者约千万 哪些是危险因素
  • 经常锻炼有望延缓大脑退化进程
  • 巴西“绝育”基因编辑蚊子试验出现意外结果

 

谷歌实现“量子霸权”?能将耗时一万年运算缩至200秒

多家英媒20日披露,科技巨头谷歌(Google)一份内部研究报告显示,其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内,完成传统计算机需1万年时间处理的问题,并声称是全球首次实现“量子霸权”。

据报道,“量子霸权”即由量子计算机处理传统计算机无法进行的运算,或成为量子科学的重要里程碑。但也有人认为,公众误解了“量子霸权”概念,相信量子计算机无法取代传统计算机。谷歌研究报告最先由英国《金融时报》披露。此外,该报告于本周较早前,曾一度上载至美国宇航局(NASA)官网,但其后迅速被删除。谷歌及NASA均未有回应报道。

胜过最先进传统超级计算机

据报道,该报告指出,谷歌研究人员架设出53量子位的量子计算机,并以“悬铃木”为代号。“悬铃木”量子计算机所进行的运算,是要证明一个随机数字生成器符合“随机”的标准。按报告所指,即使是现存最先进的传统超级计算机“Summit”,对量子电路的一个实例取样100万次,亦需时1万年处理,但“悬铃木”仅需200秒便完成运算。

撰写报告的谷歌研究人员认为,虽然“悬铃木”处理的运算无实际意义,但实验结果证明,有运算工作只能够在量子计算机上进行,实现“量子霸权”(quantum supremacy),若研究报告其后可获学界认可,将成为量子科学的分水岭。

研究人员亦预测,量子计算机的运算能力会呈现“双指数速率增长”,超越“摩尔定律”所指,传统计算机运算能力约两年翻一倍的增长速度。

IMB新量子计算机将于10月供客户使用

按波士顿咨询公司于2018年11月发表的报告,若量子计算机可批量生产,将可打破传统计算机界限,使计算机运算能力俱增,改革密码学、化学、人工智能,甚至物流、金融、能源等领域的生态。

目前,除谷歌外,国际商业机器(IBM)、英特尔等不同企业均在研发量子计算机,其中IBM于9月较早前,亦成功创造出53量子位计算机,是IBM第14部量子计算机,亦是运算能力最高的一部,并计划由10月起,在网上提供53量子位计算机予客户使用。

谷歌过去曾预计,在2017年底实现“量子霸权”,并一度架设出72量子位计算机,但由于太难驾驭,改为研究53量子位。

量子软件初创公司Riverlane创办人布莱尔利认为,谷歌此次取得的成就是一个里程碑,首次有人证明量子计算机表现超越传统计算机。但IBM研究所主任吉尔认为,公众一直误解“量子霸权”概念,因为量子及传统计算机各有长处,相信量子计算机无法取代传统计算机,而是会由两者互相配合运作。(中国新闻网)

 

IBM将推出53量子比特可“商用”量子计算机

美国国际商用机器公司(IBM)18日宣布,将在下月推出53量子比特的可“商用”量子计算机,向外部用户开放使用。IBM说,这是该公司迄今开发的最强大的量子计算系统。

新的量子计算系统安装在IBM位于纽约州新的量子计算中心。目前该中心拥有5个20量子比特的系统、1个14量子比特的系统和4个5量子比特的系统。下月该中心将扩充到14个量子计算系统,其中包括这个新的53量子比特计算机。

IBM研究院院长达里奥·吉尔说,新的量子计算系统可以让用户运行“更加复杂的纠缠和连接设备”。

IBM说,该公司的系统可实现最先进的量子计算研究,95%的计算能力向用户开放。该公司称,其量子计算系统的用户包括美国摩根大通银行、日本三菱化学等。

该公司今年1月曾在美国拉斯维加斯消费电子展上展示了可操纵20个量子比特的“IBM Q系统1”。虽然其量子比特的数量不及业界此前发布的一些设备,但它具有表现稳定、结构紧凑等特性,实用性大为增强,被IBM称为可“商用”的量子计算机。

今年3月,IBM提出一个专门表示量子计算机性能的新指标——“量子体积”,其影响因素包括量子比特数、测量误差、设备交叉通信及设备连接、电路软件编译效率等。量子体积越大,量子计算机性能就越强大,能解决的实际问题就越多。

据介绍,年初发布的“IBM Q系统1”的量子体积达到16,当时实现了“迄今最高的量子体积”。该公司尚未公布53量子比特系统的量子体积,但表示其量子计算设备的量子体积每年翻一番,其增长规律与摩尔定律类似。

量子计算机成为近年来各国竞相发展的热点。与传统计算机相比,量子计算机利用量子态的叠加等性质,可以实现计算能力的飞跃。但目前尚无机构开发出可通用于各种任务的量子计算机,已有的一些设备都只能专用于某种任务。(新华网)

 

过去50年北美鸟类减少逾四分之一

在线发表在新一期美国《科学》杂志上的一项研究说,自1970年至今,美国和加拿大鸟类数量已减少29%,约29亿只鸟类从北美大陆消失。从标志性鸣禽草地鹨,到长途迁徙的燕子,再到生活在后院的麻雀……北美大陆各种鸟类种群正以惊人速度减少。

在长达10年的研究中,来自美国康奈尔鸟类学实验室、美国鸟类保护协会等机构的研究人员收集了美国“下一代天气雷达计划”中143个遍布全美的雷达站鸟类迁徙监测数据,并结合过去50年多个地面监测项目数据分析得出上述结论。

北美大陆过去50年消失的约29亿只鸟类中90%集中在12个科,包括燕科、雀科、莺科等,很多鸟类对于播撒种子、害虫控制等生态系统功能意义重大。从栖息地来看,草原鸟类数量下降53%,减少数量超过7.2亿只;生活在海岸栖息地的滨鸟类数量下降超过三分之一。此外,春季迁徙的鸟类数量下降约14%。

鸟类是环境健康的指针。这项新研究表明,美国和加拿大的自然系统正受到人类活动严重影响,以至于无法支持像原来那样强健的野生动物种群。

参与研究的美国乔治敦大学“乔治敦环境倡议”负责人彼得·马拉说,这次的调查结果与对其他动物种群的研究结果一致。此前研究发现,昆虫、两栖动物等数量都出现了大幅下降。

研究人员认为,北美鸟类数量变化情况可以反映世界其他地区鸟类数量变化趋势,多种相互作用的因素降低了鸟类繁殖率,并增加了它们的死亡率。造成鸟类骤减最可能的因素是它们栖息地的减少和退化,而后者主要是城市化、农业集约化等人类活动导致的结果。(新华网)

 

2070年地球所有珊瑚礁或将消失

如果全球变暖以目前的速度继续,全世界的珊瑚礁到2070年可能会全部消失!英国《自然》杂志18日刊发数名科学家撰写的评论文章,敦促全人类采取一种新的更大胆的方式,解决导致珊瑚礁生态系统退化问题,从而在更大层面上让人们的环境和生活受益。

目前的珊瑚礁保护方式屡屡失败。这些方式倾向于关注当地的生物多样性,或是尝试将特定珊瑚礁或地区恢复到某种理想化的“先前状态”。在全球最大的珊瑚礁系统——大堡礁,半数珊瑚的死亡都集中在2016年和2017年。

澳大利亚研究理事会珊瑚礁研究卓越中心科学家建议,政策制定者应在大堡礁42.5万平方公里的流域内,用可再生能源代替煤电,发展陆基水产养殖,恢复或修复陆地植被和湿地。这些行动将能“减少全球排放,提高碳捕获,防止农业径流流向沿海珊瑚礁,改善人类生活和食品安全”。

科学家写道,“只要珊瑚礁拯救行动能正确开展,就能通过保护沿海流域并提供一种可以让类似方式应用于不同生态系统的模式,起到保护其它生态系统的作用”。他们表示,保护备受珍视的珊瑚礁还能“为世界树立榜样”——以哥斯达黎加、加利福尼亚州、哥本哈根为首的国家和地区,正在通过减缓与适应倡议,为全球其他地区起到有力的带头作用。

该评论是《自然》杂志“现在就报道气候”倡议所发表的一篇有关气候变化文章,此倡议从9月16日至23日对气候变化进行为期一周的专题报道。(《科技日报》)

 

中国阿尔茨海默患者约千万 哪些是危险因素

每年的9月21日是世界阿尔茨海默病日,也被称为“世界老年痴呆日”,关于这种疾病,你了解多少?

每3秒钟,全球就有一位痴呆症患者产生

阿尔茨海默病常常被叫成老年痴呆,由于名称带来的病耻感也让不少患者和家属排斥就医、不愿谈起阿尔茨海默病。但国际阿尔茨海默病协会(ADI)发布的《世界阿尔茨海默病2018年报告》显示,每3秒钟,全球就有一位痴呆症患者产生。全球目前至少有5000万的痴呆患者。到了2050年,这个数字预计将达到1.52亿。其中,有约60-70%为阿尔茨海默病患者。

在中国,这一群体数量也十分庞大。中国目前约有1000万阿尔茨海默病患者,预计到2050年,中国的阿尔茨海默病患者将超过4000万人,比加拿大的总人口还要多。

“老糊涂”是一种病

什么是阿尔茨海默病?其实,阿尔茨海默病是一种因脑部伤害或疾病所导致的渐进性认知功能退化,且此退化的幅度远高于正常老化的进展。

老年期认知障碍,即俗称的“痴呆”有多种分类,包括阿尔茨海默病、额颞叶痴呆、血管性痴呆、路易体痴呆、朊蛋白病等等,这其中阿尔茨海默病占了主要部分。上述几种痴呆所导致的认知功能退化都是不可逆的。

很多人认为阿尔茨海默病初期的记忆障碍等症状是衰老的自然结果,没必要看医生。但在阿尔茨海默病病情发展的数十年内,相继发生认知功能障碍、运动障碍、日常生活能力障碍,直至死亡,尽早诊断、尽早治疗非常重要。

“有些人认为‘老糊涂’是自然现象,这是一个误区,记忆力下降分为生理性和病理性的,后者需要引起注意。”北京大学第一医院神经内科主任医师孙永安说。孙永安强调,如果忘掉的事情经过提醒可以想起来,可以归为生理性记忆力下降,但如果经过反复提醒没办法回忆起来,就要警惕是病理性记忆力下降。

有哪些症状时要引起注意?

那么,阿尔茨海默病有什么特殊的症状呢?天津医科大学总医院神经内科教授张楠将其归结为以下几种:

·影响日常生活的记忆力改变

·计划事情或解决问题有困难

·在家中、工作场合或是休闲活动中完成熟悉的工作有困难

·对时间或地点感到困惑

·对了解视觉影像和空间关系有困难

·说话或写作的用字上出现新困难

·物件放错地方且失去回头寻找和重做的能力

·判断力变差或减弱

·退出工作或者社交活动

·情绪和个性的改变

医生建议,当出现上述症状时,应该引起注意,若反复发生,应当及时去医院进行检查。

阿尔茨海默病的危险因素有哪些?

哪些因素是阿尔茨海默病的危险因素呢?通常医生将其分为不可控因素和可控因素两类。其中,不可控因素包括年龄、基因、家族史等。“随着年龄的增长患病率就是越来越高。65岁以上人群患病率在百分之三多,国际上更高,总的来说大约在3%—7%左右。85岁以上的,大约是50%。”张楠介绍说。

可控因素包括糖尿病、中年期高血压、中年期肥胖、体力活动减少、抑郁、吸烟、低教育水平等。但这些都是可以预防的。

阿尔茨海默病是否能治疗?

“阿尔茨海默病其实是可以预防的,通过预防高血压、腹型肥胖、听力下降、糖尿病等疾病,并多进行有氧运动等措施,可以减少1/3的痴呆患者发病。”孙永安说,很多人由于不知道、不了解,耽于了早诊早治的时机。

在治疗方面,阿尔茨海默病的治疗包括药物治疗和非药物治疗。药物治疗包括胆碱酯酶抑制剂、NMDA受体拮抗剂等,非药物治疗中又包括认知训练、有氧运动、光照疗法、电/磁刺激疗法等等。“目前药物没办法根治阿尔茨海默病,但是服用药物可以有效帮助延缓病情进展,从很大程度提高患者生活质量,越早诊治,效果越好。”孙永安说。

他们需要更多关注与理解

截至2018年,中国60岁以上的老龄人口已占全国总人口的17.9%,而未来,65岁及以上人口将成为增长最快的年龄组。然而,65岁以后也是阿尔茨海默病的发病高峰期,快速增长的老龄人口和沉重的照护负担,是当下社会不得不面对的紧迫问题。

但在中国,阿尔茨海默病仍面临“三个低”——认知程度低、就诊率低、接受治疗的比例更低,阿尔茨海默病患者也常常被社会遗忘、忽视、误解。此外,由于受传统“孝道”观念影响,目前,中国还是以家庭式养老为主。《国际阿尔茨海默病协会报告》中指出:以家庭为主的养老模式在一定程度上掩盖了国内阿尔茨海默病的严重性,而家庭照护者疲于24小时不间断看护,身心长期承受巨大压力,社会支持资源短缺,标准化、规范化的临床诊疗和人性化的照护康复需求远远未被满足。

有人说,比死亡更加可怕的,莫过于被亲爱的人忘却。虽然现有的医疗技术没有办法完全根治这种疾病,但是,对于那些阿尔茨海默病患者和他们的家庭来说,如何能更加客观地认识这种疾病,给予他们理解与支持,或许更加重要。(中国新闻网)

 

经常锻炼有望延缓大脑退化进程

美国得克萨斯大学达拉斯西南医学中心17日发布的一项新研究指出,每周锻炼身体数次,特别是进行有氧运动,可能有助于延缓阿尔茨海默病高风险人群的大脑退化进程。

此前有研究显示,不爱运动的人,其大脑白质的神经纤维退化更快。阿尔茨海默病的一大成因是贝塔淀粉样蛋白在脑中积聚形成斑块,导致脑细胞死亡,目前尚无有效疗法。

得克萨斯大学达拉斯西南医学中心研究人员领衔的研究团队对70名年龄55岁及以上、存在记忆问题的参与者进行了一项临床试验,他们被分为两组,一组每周进行4到5次、每次持续至少半个小时的有氧运动,另一组只进行拉伸训练。

结果显示,两组参与者在试验期间的记忆和解决问题等认知能力基本相同,但大脑扫描显示,有氧运动组大脑海马体体积减小的速度更慢。海马体是大脑中主要负责记忆的部位,会随着痴呆症的发展而逐步退化。

研究人员指出,与其他类型的锻炼相比,大脑中存在淀粉样蛋白的受试对象对有氧运动更为敏感。不过,尽管有氧运动无法避免海马体变小,但是通过运动降低萎缩速度仍然很有意义。

研究报告发表在《阿尔茨海默病杂志》上。研究人员认为,还需进一步研究以确定海马体萎缩放缓是否以及如何影响大脑认知能力。(新华网)

 

巴西“绝育”基因编辑蚊子试验出现意外结果

近 10 年来,巴西使用基因编辑的埃及伊蚊(Aedes aegypti)进行蚊媒传染病控制。最近一项研究显示,这些被释放的基因编辑蚊子的基因组片段已经进入本地种群,目前尚不清楚这些杂交后代的危害程度。研究论文于 9 月 10 日在 Scientific Reports 发表。

这些基因编辑蚊子来自美国生物技术公司 Intrexon 下属公司 Oxitec 进行的一项试验,目标是阻止寨卡病毒和登革热的传播。经过基因编辑的雄性埃及伊蚊被释放到环境中,它们不进行叮咬,但它们携带的一个基因能够使绝大多数后代在成年之前死亡,理论上这能够缩小当地埃及伊蚊种群数量。但是本研究显示,其中一部分蚊子后代仍然达到了性成熟,并与本地蚊子发生杂交。

然而,论文研究团队与 Oxitec 均表示没有证据显示这种防控方式已经失效,也没有证据表明这种杂交蚊子比野生蚊子对人类危害更大。(Science)

(选编:洪田 博士)

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