?養(yǎng)娃到本科畢業(yè)平均花費68萬；長新冠“腦霧”或因血腦屏障滲漏丨科技周覽

整理 | 周舒義

“一張頂一萬張”的“超級光盤”

隨著光驅(qū)淡出家用電腦，光盤也和我們的日常生活漸行漸遠?？蓪τ泻Ａ看鎯π枨蟮臄?shù)據(jù)中心而言，光盤依舊是不容忽視的重要存儲方式。在Nature 2月21日發(fā)表的一項研究中，研究人員開發(fā)出一種新型三維納米光盤存儲器，單盤等效容量可達Pb量級，相當(dāng)于10000張藍光光盤或100個商用硬盤。

“超級光盤”實物照片 | 來源：上海光學(xué)精密機械研究所

新研究基于雙光束超分辨技術(shù)和聚集誘導(dǎo)發(fā)光存儲介質(zhì)，在信息寫入和讀出方面均突破了衍射極限限制，實現(xiàn)了點尺寸為54 nm、道間距為70 nm的超分辨數(shù)據(jù)存儲，完成了100層的多層記錄，單盤等效容量約1.6 Pb（相當(dāng)于20萬GB）。經(jīng)老化加速測試，光盤介質(zhì)壽命大于40年，加速重復(fù)讀取后熒光對比度仍高達20.5:1。這是國際上首次實現(xiàn)Pb量級的超大容量光存儲。此外，新介質(zhì)材料與傳統(tǒng)光盤的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程兼容，應(yīng)用前景廣闊。

據(jù)IDC預(yù)測，全球數(shù)據(jù)總量將在2025年達到175 ZB (1 ZB≈1.1萬億GB)，海量數(shù)據(jù)的低成本、超長期存儲已成為信息產(chǎn)業(yè)的重大需求。當(dāng)前數(shù)據(jù)的存儲和歸檔主要依賴半導(dǎo)體閃存設(shè)備和硬盤驅(qū)動器，存在高能耗（2022年我國數(shù)據(jù)中心總耗電量約2700億千瓦時）、高成本和短壽命（磁盤5年，磁帶10年）的缺點。光存儲技術(shù)（Optical data storage，ODS）是用激光照射介質(zhì)，使介質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)變化，將信息存儲下來的技術(shù)。其具有能耗低、可靠性高的優(yōu)勢，壽命可達50~100年，非常適合長期存儲低操作頻次的“冷”數(shù)據(jù)。然而由于光學(xué)衍射極限限制，相鄰記錄點的道間距須大于衍射極限尺寸，傳統(tǒng)商用光盤的最大容量僅在百GB量級。

作者表示，下一步將開發(fā)面向產(chǎn)業(yè)化的納米級光子存儲技術(shù)，用于滿足大數(shù)據(jù)時代的海量數(shù)據(jù)存儲需求，其成本、能耗和空間占用將遠低于目前的光盤庫和HDD數(shù)據(jù)柜存儲技術(shù)。

論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06980-y

私企著陸器首次成功登月

2月23日7時23分，美國直覺機器公司（Intuitive Machines）研發(fā)的月球著陸器“奧德修斯（Odysseus）”成功降落在月球南極附近，成為歷史上首度登月的商業(yè)著陸器，這也是自1972年以來美國首次重返月球。

2月21日，“奧德修斯”進入月球軌道后從月球近側(cè)上空掠過。| 來源：Intuitive Machines

“奧德修斯”原本預(yù)計在6時30分降落，但由于測定飛船高度和速度的激光測距儀出現(xiàn)故障，地面人員啟用了美國航空航天局（NASA）實驗性質(zhì)的多普勒激光雷達，飛船也因此在軌道上額外繞行一周。著陸器降落在名為馬拉珀特A（Malapert A）的小型隕石坑邊緣，距月球南極約300公里，地形相對平坦。NASA表示，著陸點的選擇是為了更多了解月球南極附近的地形和通訊情況。此前研究推測，月球南極可能有水冰存在?！皧W德修斯”著陸時一度出現(xiàn)通訊問題，不過幾分鐘后就和地面取得了聯(lián)系。Intuitive Machines已確認(rèn)著陸器處于直立狀態(tài)，目前正等待圖像回傳。

2月22日，“奧德修斯”捕捉到了月球上肖姆伯格環(huán)形山的寬視場圖像。| 來源：Intuitive Machines

據(jù)介紹，“奧德修斯”將在月面工作大約7個地球日（一個月球白天），內(nèi)置的散熱器可以防止儀器過熱，但著陸器很可能難以捱過寒冷的月球夜晚。（CNN，Space.com）

谷歌發(fā)布開源模型Gemma，筆記本電腦也能跑

2月21日，谷歌推出輕量級開放模型Gemma，分為70億參數(shù)和20億參數(shù)兩個尺寸版本，甚至可直接在筆記本電腦上本地運行。谷歌聲稱，Gemma在多個基準(zhǔn)中擊敗了Llama 2和Mistral等主要競爭對手，是同尺寸下“最先進”的開放模型。

Gemma與同等規(guī)模下其他開放模型的性能比較。| 來源：Google

據(jù)介紹，Gemma（在拉丁語中意為“寶石”）由谷歌旗下DeepMind等團隊合作開發(fā)，專注于文本處理，其構(gòu)建基礎(chǔ)與谷歌旗艦AI模型Gemini一脈相承。Gemma（7B）在多個外部基準(zhǔn)測試中表現(xiàn)優(yōu)于Llama 2（13B）和Mistral（7B）。兩種參數(shù)規(guī)模的Gemma均帶有預(yù)訓(xùn)練和指令微調(diào)版本。借助Keras 3.0，Gemma無縫兼容主流AI框架JAX、PyTorch和TensorFlow，提供完整工具鏈，可靈活部署在筆記本電腦、臺式機、物聯(lián)網(wǎng)、移動設(shè)備和云端環(huán)境。谷歌還發(fā)布了快速入門指南，開發(fā)者可以在Google Cloud、Colab和Kaggle平臺上快速入門。

值得注意的是，Gemma是“開放”而非“開源”模型，這意味著谷歌并不會分享Gemma包括源代碼、訓(xùn)練數(shù)據(jù)在內(nèi)的諸多技術(shù)細(xì)節(jié)。不過，其使用條款允許所有組織“負(fù)責(zé)任地進行商用和分發(fā)”。

新浪微博新技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人張俊林評論稱，谷歌重返開源賽場是情勢所迫；Gemma代表谷歌大模型策略的轉(zhuǎn)變：兼顧開源和閉源，開源主打性能強大的小規(guī)模模型，希望戰(zhàn)勝Meta和Mistral；閉源主打規(guī)模大、效果最好的大模型，希望盡快追上OpenAI。

Gemma技術(shù)報告：

https://storage.googleapis.com/deepmind-media/gemma/gemma-report.pdf

長新冠“腦霧”或因血腦屏障滲漏

頭痛、疲勞感、莫名不適、思維遲緩、健忘和注意力障礙……許多長新冠患者都飽受“腦霧”之苦。一項2月22日發(fā)表于Nature Neuroscience的研究顯示，腦霧癥狀可能是由血腦屏障滲漏所致。

血腦屏障是血液與腦組織之間的毛細(xì)血管壁結(jié)構(gòu)，具有選擇性通透功能，能限制物質(zhì)在血液和腦組織之間的自由交換，對于維持腦組織周圍化學(xué)環(huán)境的穩(wěn)定和防止有害物質(zhì)侵入腦內(nèi)具有重要意義。

新研究分為兩個獨立隊列。在第一組實驗中，研究人員分析了2020年初因急性COVID-19住院的76名患者（平均年齡44.7歲）的血液樣本，將其與另外25份對照樣本（平均年齡44歲）進行比對。標(biāo)記物篩查發(fā)現(xiàn)，腦霧患者的血清樣本中炎癥標(biāo)志物水平上升，S100β蛋白水平顯著較高。S100β蛋白又叫中樞神經(jīng)特異蛋白，主要存在于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，正常成人血清中含量極低（＜0.2ng/mL）。當(dāng)血腦屏障受損時，S100β蛋白滲漏進入血液循環(huán)導(dǎo)致其水平升高，因此S100β蛋白可作為腦損傷的生化標(biāo)志物。

在第二組實驗中，研究人員向長新冠患者靜脈注射造影劑，使用動態(tài)對比增強磁共振成像（DCE-MRI）掃描患者大腦。結(jié)果在出現(xiàn)腦霧癥狀的患者大腦中檢出了鮮明的造影劑信號，這說明其血腦屏障通透性增加，造影劑由此滲漏進入大腦。

腦霧患者的血腦屏障通透性增強。| 來源：Greene, C. et al.

以上結(jié)果表明，持續(xù)性的全身炎癥和血腦屏障功能障礙與長新冠腦霧高度相關(guān)。研究人員表示，雖然新研究著眼于長新冠，但結(jié)論也可能適用于其他疾病相關(guān)的腦霧患者，這一點尚待進一步研究證實。

有專家批評稱，該研究納入被試的數(shù)量較少，難以排除偶然因素；腦霧缺乏明確診斷標(biāo)準(zhǔn)，而是根據(jù)患者自述進行分組，因此結(jié)論具有一定局限性。

論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41593-024-01576-9

中國生育成本報告：養(yǎng)娃到本科畢業(yè)平均花費68萬

2月21日，“育媧人口研究”發(fā)布《中國生育成本報告2024版》，主要采用《中國統(tǒng)計年鑒2023》的數(shù)據(jù)來估算各種育兒費用，探討中國家庭養(yǎng)育孩子的經(jīng)濟成本及其影響因素。

報告顯示，0歲至大學(xué)本科畢業(yè)的養(yǎng)育成本平均約為68萬元。就從孩子0歲到17歲的平均養(yǎng)育成本而言：全國家庭為53.8萬元，城鎮(zhèn)為66.7萬元，農(nóng)村為36.5萬元。其中上海和北京家庭分別為101萬元和93.6萬元，相比之下，西藏家庭平均只有34.9萬元。高收入組家庭的平均養(yǎng)育成本（131.5萬元）與低收入組家庭（12.6萬元）差距明顯。此外，一孩到三孩的平均養(yǎng)育成本逐次降低。據(jù)估計，中國家庭將孩子養(yǎng)育成年所花的成本相當(dāng)于人均GDP的6.3倍，與德國（3.64倍）、美國（4.11倍）、日本（4.26倍）和澳大利亞（2.08倍）等國相比，幾乎是全球最高的（低于韓國的7.79倍）。

報告指出，養(yǎng)育孩子會顯著壓縮家長（尤其是母親）的閑暇時間，并導(dǎo)致女性有報酬工作時間減少。在孩子0歲至3歲時，女性平均每周工作時間分別減少15小時、12.5小時、5小時、7小時。女性照料孩子0~4歲減少的工作時間合計為2106小時。如果按每小時工資30元計算，孩子在4歲時，女性減少的工作時間的成本約為6.3萬元。根據(jù)北京大學(xué)中國社會科學(xué)調(diào)查中心發(fā)布的《中國家庭追蹤調(diào)查》，從2010年到2018年，小學(xué)生家長每周輔導(dǎo)作業(yè)時長從3.67小時增加到5.88小時；初中生家長每周輔導(dǎo)作業(yè)時長從1.56小時增加到了3.03小時。

報告強調(diào)，生育成本過高是影響育齡家庭生育意愿的最重要負(fù)面因素之一。為此，全國層面亟需盡快出臺減輕育齡家庭生育成本的政策。（育媧人口研究）

血液檢測早期阿爾茲海默癥，準(zhǔn)確率達96%

全球逾5000萬人口正受到阿爾茲海默癥（AD）困擾。AD主要由有毒的β-淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊在大腦中積聚，破壞腦細(xì)胞功能，導(dǎo)致漸進式的記憶力衰退和認(rèn)知能力下降。早期診斷有利于AD患者得到有效治療。目前AD診斷主要依賴臨床觀察癥狀，而Aβ水平的檢測只能通過成本高昂的腦部影像或侵入性活檢來實現(xiàn)。

新檢測技術(shù)可同時測量21種參與不同關(guān)鍵生理過程的血液蛋白濃度，并以此為受試者評分來評估病情。| 來源：HKUST

在近日發(fā)表于Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association的一項研究中，研究人員開發(fā)出了一種新型血液檢測技術(shù)，能及早檢出阿爾茲海默癥和輕度認(rèn)知障礙，準(zhǔn)確率分別超過96%和87%。這項血液測試適用于不同人群，可同時測量21種參與不同關(guān)鍵生理過程的血液蛋白水平，判斷大腦Aβ蛋白水平是否升高，以此為受試者評估病情。目前該技術(shù)已授權(quán)初創(chuàng)公司Cognitact Limited，有望向大眾提供相關(guān)血液檢測服務(wù)。

論文鏈接：
https://alz-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/alz.13676

中子星還是黑洞？新研究解開SN 1987A遺骸謎團

SN 1987A是最著名的超新星之一，它位于距離地球16.8萬光年的大麥哲倫星云，在1987年2月23日首次被觀測到，是自1604年開普勒超新星（SN 1604）以來觀測到的最明亮的超新星爆發(fā)。對于SN 1987A的核心最終坍縮成了中子星還是黑洞，此前一直缺乏直接證據(jù)。

左圖是NIRCam（近紅外相機）捕獲的SN 1987A圖像，右上圖是 MIRI成像，右下圖是NIRSpec成像。| 來源：NASA

在2月22日發(fā)表于Science的一項研究中，研究人員使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）上的MIRI（中紅外儀器）和NIRSpec（近紅外光譜儀）觀測SN 1987A，在超新星遺跡附近發(fā)現(xiàn)了來自高度電離的氬氣和含硫氣體的發(fā)射譜線。分析表明，觀測到的氣體成分和電離情況可能是由源自熾熱中子星的紫外線和X射線產(chǎn)生的，也可能是由快速旋轉(zhuǎn)的中子星（即脈沖星）強磁場中的高能粒子產(chǎn)生的。以上兩種可能性均指向SN 1987A的遺骸是一顆中子星。研究團隊計劃利用JWST和地面望遠鏡進行更多觀測，弄清楚SN 1987A遺跡的中心究竟發(fā)生了什么。這將有助于增進我們對核心坍縮超新星的了解。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj5796

本文受科普中國·星空計劃項目扶持

出品：中國科協(xié)科普部

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