模仿大脑，制造下一代计算机丨《环球科学》新刊导读

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封面故事 COVER STORY

模仿大脑：下一代计算机

大脑之所以能表现出超高的能效，很大程度上是因为它存储数据和进行运算的过程都在同一个地方。科学家发现，如果可以利用电子自旋的量子特性，就能在储存信息的同时进行运算，以此模仿大脑神经元之间的连接方式。而这种过程的关键在于一种叫做磁隧道结的结构。

物理学 PHYSICS

120个量级的宇宙悖论

宇宙学常数来源于爱因斯坦场方程，曾被爱因斯坦认为是“自己一生中最大的错误”。但事实上，它比爱因斯坦当时的认知还要复杂得多。量子力学中的真空能涨落导致宇宙学常数出现，而后者又是暗能量的主要成因。但是在量子理论预测的数值与宇宙观测得到的数值之间，是无法忽视的120个量级的巨大鸿沟。这个问题的解答必然会为物理学带来革命性的影响。

动物学 ZOOLOGY

泥蜂：“僵尸”制造者

扁头泥蜂能对其猎物美洲大蠊展开可怕的精神控制，但这个故事的精彩程度还远不止如此。泥蜂除了依次在激烈反抗的大蠊腿部和脑部注射毒液，让其变成活体“僵尸”外，还会精准地进行第三次毒液注射，使得这个庞大的猎物最终注定走向悲剧结局——被扁头泥蜂的幼虫从内部慢慢蚕食，直至死亡。

航天 SPACE FLIGHT

被忽略的航天污染

如今，美国的大多数太空火箭和卫星都是由企业或是政府与企业合作发射的。整个航天工业呈现出爆发式的增长，但与之相伴的污染问题却被从业者忽略了。火箭不仅会在发射过程中，向平流层释放引起温室效应的气体和颗粒；还会在“再入大气层”实现报废的过程中释放更多复杂的颗粒。这些物质对大气层造成了严重的影响，而我们对此的了解依然十分有限。

生物学 BIOLOGY

透明化：揭示人体精细结构

要绘制人体器官的精细结构图谱，器官透明化是一条必经之路。但直到现在，透明化技术都受到了诸多物理学原理的限制。利用新开发的混合化学溶剂、强力的层光荧光显微镜和高效的数据处理计算机，科学家终于成功将人体组织和器官透明化，为治疗组织疾病和生产人造器官打下了坚实的基础。

天文学 ASTRONOMY

中子星的奇异核心

直至今日，中子星内部成分对我们来说依然是一个谜。它内部极端致密却又相对低温的物理环境，让地面模拟实验无从谈起。它的内部究竟是夸克海洋，还是玻色-爱因斯坦凝聚态，又或者是奇异物质？对于这个问题，我们只能将希望寄托于天文观测，而用X射线观测中子星的NICER就是为此而生的。通过这个项目以及其他观测手段，科学家正逐步揭开中子星内部的秘密。

运动 SPORT

被睾酮阻拦的奥运之旅

赛门娅是南非著名的田径运动员，她也是两届奥运会的女子800米冠军得主。但相比于斐然的成绩，人们对她的关注更多地集中在她争议性的身份上——这位拥有XY染色体的女性是否应该被允许参加女子组比赛？随着国际田径联合会确定通过睾酮水平来划分组别，赛门娅失去了在东京奥运会卫冕的机会。但天然睾酮水平与运动表现之间的关系，可能远比我们想象的复杂。

生物学 BIOLOGY

新冠病毒如何扰乱感官

自新冠肺炎大流行初始，就不断有失去嗅觉、味觉等化学感觉的新冠病例浮现。鉴于神经元在传输感官信息中的重要地位，科学家曾怀疑是神经元的死亡导致了新冠患者的感官失灵。然而，近期研究显示，维系神经元活动的支持细胞才是新冠病毒的“主要目标”，是这些细胞的死亡夺去了许多新冠患者的化学感觉。

环境 ENVIRONMENT

被洪水淹没的音乐

用沼泽梣木制作的吉他带有一种特殊且美妙的音质，许多音乐传奇都喜欢使用这种吉他进行演奏。但现在，由于盛产这种木材的洼地长期遭受洪水侵袭，梣木产量大减，木材商已经难以采伐到足量的沼泽梣木。未来这类吉他将可能会因木材短缺而逐渐消失，它们带来的具有特殊质感的音乐也将随着一波波洪水的到来而消逝，最终只能从刻录机中听到。

遗传学 GENETICS

GTEx：绘制人类基因地图

人类基因组中存在许多单碱基突变，它们占比很小，却能显著调控基因表达水平。10年前，美国国立卫生研究院发起了GTEx项目，致力于寻找这些突变位点在不同组织间的影响和作用方式。如今，GTEx已经发现了许多性质特殊的单碱基突变，它们不仅可能影响组织的类型，有的还与罕见病、端粒活性相关。有了这些信息，更完美的人类细胞图谱也近在咫尺。

科学史 HISTORY OF SCIENCE

18世纪的机器人热潮

当“机器人”在17世纪悄然诞生后，工程师都希望它们能像真人一样出现在大众视野中。为此，法国工程师沃康松在18世纪的一次博览会上展示了第一台实验哲学意义上的机器人。这台机器人能够像人类一样自如地吹奏笛子，它轻巧而自然的形象立即吸引了众人的目光。随后，无数的工程师陷入了对机器人的狂热中，他们不仅创造出了会“说话”的机器人，还创造出了会“排泄”的机器鸭，能够从事生产的织布机也随之出现……

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