人工智能设计的合成骨骼有望变革未来的骨科手术

摘要：研究人员利用机器学习和三维打印技术开发出一种仿骨合成材料，旨在提高骨科治疗水平。这种新材料有可能取代传统手术方法，减少并发症并改善愈合。尽管骨骼和鸟类羽毛等天然材料的结构并不规则，但它们在物理应力分布方面却具有极高的效率。然而，长期以来，科学家们一直未能弄清应力调制与其结构之间的确切关系。 在最近的一项研究中，研究人员利用机器学习、优化、3D 打印和应力实验，开发出一种可复制人类骨骼功能的材料，用于骨科股骨修复，揭示了这种复杂关系的奥秘。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员展示了这种新型生物启发材料的三维打印树脂原型，图中的原型附着在人体股骨骨折的合成模型上。图片来源：Fred Zwicky股骨骨折修复的挑战股骨（上肢的长骨）骨折是一种常见的人体损伤，在老年人中十分普遍。断裂的边缘导致应力集中在裂缝尖端，增加了骨折延长的几率。修复股骨骨折的传统方法通常是通过外科手术，用螺钉将金属板固定在骨折处，这可能会导致松动、慢性疼痛和进一步损伤。研究生贾颖琦（左）和教授张雪莉利用机器学习和三维打印技术制造出一种新型生物启发材料，这种材料可能会改善骨折愈合的传统方法。图片来源：Fred Zwicky骨科修复的创新方法这项研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校土木与环境工程系教授谢利-张（Shelly Zhang）、研究生贾颖琦（音译）和北京大学教授刘克（音译）共同领导。他们的研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上，介绍了一种创新的骨科修复方法，该方法利用完全可控的计算框架来生产一种模仿骨骼的材料。"我们从材料数据库入手，使用虚拟生长刺激器和机器学习算法生成虚拟材料，然后学习其结构和物理性质之间的关系，"张说。"这项工作与以往研究的不同之处在于，我们更进一步，开发了一种计算优化算法，以最大限度地提高我们可以控制的结构和应力分布。"在实验室中，张的团队利用三维打印技术制造出了这种新型生物启发材料的全尺寸树脂原型，并将其附着在骨折人体股骨的合成模型上。尽管骨骼、鸟类羽毛和木材等天然材料的结构并不规则，但它们在物理应力分布方面具有智能。一项整合了机器学习、3D 打印和应力实验的新研究让工程师们得以深入了解这些自然奇观，开发出一种可复制人类骨骼功能的材料，用于骨科股骨修复。张说："有了切实可行的模型，我们就可以进行真实世界的测量，测试其功效，并确认有可能以类似于构建生物系统的方式生长合成材料。我们设想这项工作将有助于制造出通过提供优化的支持和保护以抵御外力作用来刺激骨骼修复的材料。""这种技术可以应用于各种生物植入物，只要需要进行应力操作。"她说："方法本身非常通用，可以应用于不同类型的材料，如金属、聚合物--几乎任何类型的材料。关键在于几何形状、局部结构和相应的机械特性，这使得应用几乎无穷无尽。"编译来源：ScitechDaily 原文：人工智能设计的合成骨骼有望变革未来的骨科手术

《三体》真人电影2025年开拍 导演不一般

摘要：近日，北京光线传媒有限公司董事长王长田表示， 电影《三体》将于2025年开机，此外，《大鱼海棠3》、《姜子牙2》、《茶啊二中2》等作品正在创作中。豆瓣词条显示，目前共有两部真人电影版《三体》，其中光线的《三体》将由十月文化担任电影的承制工作，《深海》《西游记之大圣归来》导演田晓鹏担任导演，原彩条屋影业创始人易巧和总制片人魏芸芸将任制片人。 需要注意的是，《三体》这个IP也很受国外用户的喜欢，之前网飞版《三体》宣布续订第二季。《三体》第一季开播18天后，累计观看时长2.586亿小时，累计观看人次3490万人，其还在全球92个国家和地区进入Top 10。评论家一致认为：“《三体》第一季以令人印象深刻的热情兴致对待原著素材，表现出了坚实的开端，科幻迷们对其充满期待。” 原文：《三体》真人电影2025年开拍 导演不一般

新研究揭示热浪引发全球死亡率上升 其中亚洲受影响最严重

摘要：首项绘制全球热浪相关死亡率地图的研究发现，1990-2019 年间，全球每季有 153000 多人死于热浪，其中亚洲受影响最严重。由莫纳什大学牵头进行的一项研究发现，每个温暖季节与热浪相关的死亡人数增加了 153,000 多人，其中近一半发生在亚洲。 与1850-1990年相比，2013-2022年全球地表温度上升了1.14℃，预计到2081-2100年还将上升0.41-3.41℃。随着气候变化的影响越来越大，热浪不仅出现的频率越来越高，其严重程度和规模也在不断增加。今天发表在《PLOS Medicine》上的这项研究由莫纳什大学的郭玉明教授领导，研究人员调查了 43 个国家或地区 750 个地点的每日死亡人数和气温数据。这项与山东大学、英国伦敦卫生与热带医学学院以及其他国家的大学/研究机构合作完成的研究发现，从 1990 年到 2019 年，热浪导致每千万居民在一年的暖季中死亡人数增加了 236 人。热浪导致死亡人数最多的地区是南欧和东欧极地和高山气候地区居民收入高的地区从 1990 年到 2019 年，热带气候或低收入地区与热浪相关的死亡率下降幅度最大。郭教授说，迄今为止，有关热浪导致死亡人数增加的研究，"证据主要来自有限的地点"。"我们的研究结果表明，在过去 30 年中，热浪与全球各地不同时空的大量死亡负担相关，这表明各级政府都应进行本地化的适应规划和风险管理。"该研究的作者指出，热浪会对人体造成巨大的热应力，引发多个器官的功能障碍以及热衰竭、热痉挛和中暑，从而增加死亡风险。热应激还可能加重原有的慢性疾病，导致过早死亡、精神失常和其他后果。编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1371/journal.pmed.1004364 原文：新研究揭示热浪引发全球死亡率上升 其中亚洲受影响最严重

宇宙第一批恒星留下的独特耀斑可以被新一代太空望远镜探测到

摘要：耶鲁大学和香港大学的天文学家提出了一种寻找宇宙第一批恒星的新策略，通过寻找它们最后炽热耀斑的迹象的方式，因为第一批恒星留下的独特耀斑有机会被新一代太空望远镜探测到。第一批恒星最初不含金属，主要由氢和氦组成。不过，它们最终开始在内核中产生金属，成为通往数十亿年后形成的恒星的桥梁。 多年来，科学家们一直在寻找"第三族群"恒星的直接证据，这些恒星是宇宙大爆炸后几亿年点亮宇宙的第一代恒星。这些第一代恒星由早期宇宙的原始气体形成，在宇宙演化和后代恒星的发展过程中发挥了至关重要的作用。据预测，"第三族群"恒星在其他方面也与众不同。预计它们比地球太阳和其他更年轻的恒星质量更大、温度更高；它们的寿命也更短。然而，这些首批恒星尚未被观测到。研究人员说，找到它们的关键在于寻找它们留下的耀斑。约瑟夫-S-和索菲亚-S-弗鲁顿（Joseph S. and Sophia S. Fruton）天文学讲座教授、耶鲁大学文理学院（FAS）物理学教授普里亚姆瓦达-纳塔拉詹（Priyamvada Natarajan）说："詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebb Space Telescope）最近探测到的第一批黑洞表明，它们也是与第一批恒星同时出现的。"纳塔拉詹说："我们意识到，距离黑洞太近的群体III恒星被撕裂时产生的焰火应该可以被探测到。"艺术家描绘的潮汐扰动事件。图片来源：Ralf Crawford/太空望远镜科学研究所在这项新研究中，研究人员提出，如果一颗"第三族群"恒星遭遇黑洞，由此产生的"潮汐破坏事件"（TDE）--黑洞将恒星撕裂--将产生一个特别明亮的耀斑--足够明亮和持久，足以跨越数十亿光年到达今天的地球。更重要的是，耀斑会有一个可识别的"特征"，天文学家可以辨别出来。"由于高能光子从非常遥远的距离发出，耀斑的时间尺度会因宇宙膨胀而被拉长，"研究小组首席研究员、香港大学天文学家戴瑾说。"这些TDE耀斑将在很长一段时间内升起并衰减，这使它们有别于附近宇宙中太阳型恒星的TDE"。该研究的第一作者、香港大学的 Rudrani Kar Chowdhury 说，重要的是，耀斑的光波长也被拉长了。她说："TDE发出的光学和紫外线在到达地球时会被转换成红外线波长。"这种红外光可以被探测到，美国国家航空航天局的两个旗舰任务 - 詹姆斯·韦伯太空望远镜和即将发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜--都有能力探测红外线发射--即使是在很远的地方。"罗曼具有同时观测大面积天空和窥探早期宇宙深处的独特能力，这使它成为探测这些波普III TDE耀斑的一个很有前途的探测器，"Natarajan说。"这可能是我们推断第三族群恒星存在的唯一方法"。研究人员说，这种发现在未来十年是有可能实现的。编译来源：ScitechDaily 原文：宇宙第一批恒星留下的独特耀斑可以被新一代太空望远镜探测到

NASA的Psyche航天器的霍尔效应推进器正散发着蓝色光芒全速前往小行星带

摘要：美国国家航空航天局（NASA）的"Psyche"航天器正在利用创新的太阳能电力推进器进行深空旅行，计划在 2029 年之前探索一颗小行星。它已经超越了火星的距离，正在使用离子推进器加速驶向一颗富含金属的小行星，并在那里绕行和收集科学数据。 这幅艺术家的概念图描绘了美国国家航空航天局（NASA）的"Psyche"号航天器驶向火星和木星之间主小行星带中富含金属的小行星"Psyche"。飞船于2023年10月发射，将于2029年抵达目的地。资料来源：NASA/JPL-Caltech/ASU美国国家航空航天局（NASA）的"Psyche"号航天器通过了六个月的健康检查，随着轨道飞行器向更深的太空飞去，散发着蓝色光芒的未来派电动推进器尤为引人瞩目。2023年10月13日，这艘飞船搭载着SpaceX公司的猎鹰重型火箭，从美国宇航局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射升空。离开大气层后，"Psyche"号充分利用了火箭的助推力，向火星轨道之外飞去。在接下来的一年里，航天器将处于任务规划人员所说的"全速巡航"模式，此时它的电动推进器将接管工作，推动轨道器飞往小行星带。推进器的工作原理是排出带电的氙原子（或离子），发出耀眼的蓝色光芒，在航天器后面拖曳。它们是 Psyche 号效率极高的太阳能电力推进系统的一部分，该系统由太阳光提供动力。电离氙气产生的推力虽然很微弱，但却能完成任务。即使在全速巡航模式下，推进器施加的压力也和你手握四分之三硬币的感觉差不多。美国国家航空航天局的喷气推进实验室正在对一个电动霍尔推进器进行测试，该推进器与将用于推进美国国家航空航天局的"Psyche"号航天器的推进器完全相同。蓝色光芒是由氙推进剂产生的，氙是一种中性气体，用于汽车前大灯和等离子电视。图片来源：NASA/JPL-Caltech令人印象深刻的速度和目的地轨道飞行器现在距离地球超过1.9亿英里（3亿公里），以每秒23英里（37公里）的速度移动。这大约是每小时 84000 英里（135000 公里）。随着时间的推移，在没有大气阻力减速的情况下，Psyche 将加速到 124000 英里/小时（200000 公里/小时）。该航天器将于 2029 年抵达富含金属的小行星 Psyche，并在轨道上进行约两年的观测。它收集到的数据将帮助科学家更好地了解包括地球在内的具有金属内核的岩石行星的形成过程。科学家有证据表明，这颗最宽处约 173 英里（280 公里）的小行星可能是行星小体的部分核心，即早期行星的组成部分。系统检查和科学仪器飞行小组利用"Psyche"号进入太空的头 100 天对所有航天器系统进行了全面检查。所有的工程系统都在按照预期运行，三台科学仪器也一直在顺利运行。磁强计运行良好，能够探测到来自太阳的带电粒子爆发，伽马射线和中子光谱仪也是如此。今年 12 月，成像仪器上的双摄像头拍摄到了第一批图像。美国国家航空航天局南加州喷气推进实验室的"Psyche"项目经理亨利-斯通（Henry Stone）说："在此之前，我们一直在启动和检查完成任务所需的各种设备，我们可以报告说，它们工作得非常好。现在我们已经上路，期待着即将到来的近距离飞越火星"。这幅图描述了美国国家航空航天局的"Psyche"号航天器在前往小行星"Psyche"的过程中所遵循的路径。图中标注了主要任务的关键里程碑，包括 2026 年 5 月的火星重力辅助。图片来源：NASA/JPL-Caltech令人兴奋的未来邂逅这是因为飞船的运行轨迹将使它在 2026 年春季返回火星。飞船在驶向火星时将关闭推进器，利用火星引力将自己弹射出去。从那里开始，推进器将恢复到全速巡航模式。下一站：小行星 Psyche。与此同时，航天器上的深空光通信技术演示将继续测试其能力。今年 4 月，该实验以每秒 267 兆比特的速度从超过 1.4 亿英里（2.26 亿公里）外向地球上的下行链路站传输测试数据，比特率与宽带互联网下载速度相当，这已经超出了人们的预期。团队的管理和贡献Psyche任务由亚利桑那州立大学领导。位于帕萨迪纳的加州理工学院下属的JPL 负责飞行任务的总体管理、系统工程、集成和测试以及飞行任务的运行。位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的 Maxar Technologies 公司提供了大功率太阳能电力推进航天器底盘。JPL 为 NASA 空间技术任务局的技术示范任务计划和空间运行任务局的空间通信与导航计划管理 DSOC。Psyche是第14次被选中执行美国宇航局发现计划的任务，该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心管理。位于肯尼迪的美国宇航局发射服务计划负责管理发射服务。编译来源：ScitechDaily 原文：NASA的Psyche航天器的霍尔效应推进器正散发着蓝色光芒全速前往小行星带

专家建议在降低AI风险方面进行大量投资 并制定更严格的全球法规以防止滥用

摘要：专家建议在降低人工智能风险方面进行大量投资，并制定更严格的全球法规，以防止滥用并指导人工智能的安全发展。研究人员已经警告过快速发展的人工智能（AI）技术所带来的极端风险，但对于如何管理这些危险还没有达成共识。在政策论坛上，世界领先的人工智能专家Yoshua Bengio及其同事分析了人工智能技术发展的风险。 这些风险包括社会和经济影响、恶意使用以及人类可能失去对自主人工智能系统的控制。他们提出了积极主动的适应性治理措施，以降低这些风险。作者敦促大型技术公司和公共资助者加大投入，至少将三分之一的预算用于评估和降低这些风险。他们还呼吁全球法律机构和政府执行防止滥用人工智能的标准。这些挑战包括以下方面：监督与诚信能力更强的人工智能系统可以更好地利用技术监督和测试方面的弱点，例如，产生虚假但令人信服的输出。鲁棒性人工智能系统在新情况下的表现难以预测。随着模型规模的扩大，鲁棒性的某些方面会得到改善，而其他方面则不会，甚至会变得更糟。可解释性和透明度人工智能决策是不透明的，规模更大、能力更强的模型解释起来更加复杂。到目前为止，我们只能通过试错来测试大型模型。我们需要学习了解它们的内部运作。包容性的人工智能发展人工智能的发展需要有方法来减少偏见，并整合其将影响的众多人群的价值观（见 SM）。应对新出现的挑战 未来的人工智能系统可能会出现我们迄今为止仅在理论或实验室实验中见过的失效模式，例如人工智能系统控制了训练奖励-提供渠道，或利用我们安全目标和关闭机制中的弱点来推进特定目标。第二类研发挑战需要取得进展，以实现有效的风险调整治理，或在安全和治理失效时减少危害。评估危险能力 随着人工智能开发人员对系统进行扩展，不可预见的能力会在没有明确编程的情况下自发出现（见 SM）。它们往往在部署后才被发现（见 SM）。我们需要严格的方法来激发和评估人工智能能力，并在训练前对其进行预测。这既包括在世界上实现宏伟目标的通用能力（如长期规划和执行），也包括基于威胁模型的特定危险能力（如社会操纵或黑客攻击）。目前对危险能力的人工智能前沿模型的评估是各种人工智能政策框架的关键，但这些评估仅限于抽查和在特定环境下的尝试性演示（见 SM）。这些评估有时可以展示危险能力，但无法可靠地排除危险能力：在测试中缺乏某些能力的人工智能系统，很可能在稍有不同的环境中或经过后期训练增强后显示出这些能力。因此，依赖于人工智能系统不跨越任何红线的决策需要很大的安全系数。改进评估工具可以降低遗漏危险能力的几率，从而允许更小的安全系数。评估人工智能调整 如果人工智能继续发展，人工智能系统最终将拥有高度危险的能力。在训练和部署这些系统之前，我们需要一些方法来评估它们使用这些能力的倾向。对于先进的人工智能系统来说，纯粹的行为评估可能会失败：与人类类似，它们可能会在评估中表现出不同的行为，伪造一致性。风险评估 我们不仅要学会评估危险的能力，还要学会评估社会背景下的风险，以及复杂的相互作用和脆弱性。对前沿人工智能系统进行严格的风险评估仍然是一个公开的挑战，因为这些系统具有广泛的能力，而且在不同的应用领域中普遍部署。复原力 不可避免的是，有些人会滥用或肆意使用人工智能。我们需要一些工具来检测和防御人工智能带来的威胁，如大规模影响行动、生物风险和网络攻击。然而，随着人工智能系统的能力越来越强，它们最终将能够规避人类制造的防御系统。为了实现更强大的基于人工智能的防御，我们首先需要学习如何使人工智能系统安全并保持一致。"为了引导人工智能取得积极成果，远离灾难，我们需要调整方向。有一条负责任的道路--只要我们有智慧去走它，"作者写道。它们突显了全球科技公司竞相开发通用人工智能系统的情况，这些系统在许多关键领域的能力可能与人类不相上下，甚至超过人类。然而，这种快速进步也带来了社会规模的风险，可能会加剧社会不公、破坏社会稳定，并导致大规模网络犯罪、自动化战争、定制化大规模操纵和无孔不入的监控。重点关注的问题之一是，自主人工智能系统有可能失去控制，这将使人类的干预变得无效。专家认为，人类尚未做好充分准备来应对这些潜在的人工智能风险。他们指出，与提高人工智能能力的努力相比，在确保安全和合乎道德地开发和部署这些技术方面投入的资源少之又少。为了弥补这一差距，作者概述了人工智能研究、开发和治理的当务之急。DOI: 10.1126/science.adn0117 原文：专家建议在降低AI风险方面进行大量投资 并制定更严格的全球法规以防止滥用