11月12日外媒科學網站摘要：物理學家創造可以傳輸大量數據的“光颶風”

11月12日（星期二）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：

《自然》網站（www.nature.com）)

虛擬胚胎以精確的細節展示器官如何形成

美國斯坦福大學的一個研究團隊繪製了迄今爲止最詳細的小鼠胚胎3D細胞圖譜，將近800萬個細胞可視化。這張圖譜顯示了胚胎受孕後不到兩週內細胞是如何相互作用和遷移的，可以幫助研究人員確定先天性疾病的原因。

該圖譜揭示了胚胎中從大腦到心臟再到脊髓的每一個主要器官的結構，可以看到神經管（中樞神經系統的前身）中複雜的新結構，以及形成心臟生長的四個腔室的細胞的不對稱運動。

幹細胞生物學家表示，它捕捉到了大量細胞的複雜性，這對全世界探索小鼠發育機制的研究人員來說非常重要。

這項研究發表在《細胞》（Cell ）雜誌上。

爲了培育“虛擬”胚胎，研究人員建立了一個名爲Spateo的模型，將多種類型的數據拼接在一起。這包括在兩個時間點收集的約90個組織切片中胚胎切片中每個細胞的轉錄組——或參與蛋白質合成的全部RNA分子。研究人員能夠定位並記錄每個細胞跨越空間和時間的轉錄譜。

研究人員強調，Spateo可以用來繪製任何物種的圖譜，包括使用人類胚胎和器官的數據繪製圖譜。

《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）)

1、物理學家創造可以傳輸大量數據的“光颶風”

現代生活在很大程度上依賴於將信息編碼到傳遞工具中。一種常用的方法是用激光對數據進行編碼，然後通過光纜發送。對於不斷增長的信息容量需求，我們需要持續尋找更好的編碼方式。

芬蘭阿爾託大學（Aalto University）應用物理系的一個研究小組發現了一種新的方法來製造微小的光颶風——科學家們稱之爲漩渦——可以用它來攜帶信息。該方法基於操縱與電場相互作用的金屬納米顆粒。這種設計方法利用準晶體的幾何形狀。這一發現標誌着物理學的一次重大進步，可能帶來全新的信息傳輸方式。

以往的物理學研究已將漩渦結構的對稱性與漩渦類型聯繫起來。例如，如果納米級的粒子排列成正方形，產生的光就會有一個單一的漩渦；六邊形產生雙渦，以此類推。更復雜的漩渦至少需要八角形。

現在，研究小組發現了一種方法，可以創造在理論上支持任意類型渦旋的幾何形狀。

在他們的研究中，研究小組操縱了10萬個金屬納米粒子，每個納米粒子的大小大約是一根人類頭髮的百分之一，以創造出他們獨特的設計。這種方法的關鍵在於找到粒子與期望電場相互作用最小的位置，而非最大的位置。

這一發現在非常活躍的光拓撲研究領域開闢了豐富的未來研究。它還代表了在需要光進行編碼信息傳輸的領域（如電信）中，一個強大傳輸方式的初期階段。

研究人員解釋稱，我們可以通過光纖電纜傳送這些漩渦，並在目的地打開它們。這將使我們能夠將信息存儲在更小的空間中，並一次傳輸更多的信息。樂觀估計是，這種方法可以達到目前光纖傳輸信息量的8到16倍。

這項研究發表在11月初的《自然通訊》（Nature Communications）上。

2、研究人員正在製造適合氫時代的噴氣發動機

未來，氫動力飛機將在世界各地飛行。爲了實現這一目標，工程師們必須開發出爲它們提供動力的噴氣發動機。瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH）的研究團隊正在開展實驗，爲製造強大而耐用的發動機奠定了必要的基礎。

歐洲正在爲以可持續生產的氫氣爲動力的氣候中性飛行做準備。去年，歐盟啓動了一個項目，支持工業界和大學開發氫動力中程飛機。此外，噴氣發動機還必須適應氫氣這種新型燃料。今天的發動機是爲煤油而優化的。

研究人員解釋稱，氫的燃燒速度比煤油快得多，因此火焰更緻密，因此在設計氫發動機時必須加以考慮。該研究團隊的實驗爲這一觀點提供了重要的基礎。他們剛剛在《燃燒與火焰》（Combustion and Flame）雜誌上發表了研究結果。

另外一個問題是振動，工程師們試圖將其最小化。當工程師們開發今天的煤油發動機時，他們必須控制這些振動。他們通過優化火焰的形狀以及燃燒室的幾何形狀和聲學效果來實現這一目標。然而，燃料的類型對聲音和火焰之間的相互作用有很大的影響。這意味着工程師和研究人員現在必須確保它們不會出現在新的氫發動機中。

在他們的實驗中，研究人員使用了一個噴射噴嘴，然後模擬了噴嘴集合的聲學行爲，因爲它將被安排在未來的氫發動機中。這項研究將幫助航空航天公司的工程師優化噴射噴嘴，併爲高性能氫發動機鋪平道路。幾年後，這種發動機應該可以在地面上進行初步測試，未來，這種發動機有望推動第一架氫燃料飛機。

3、和人類一樣，黑猩猩的表現也會受到觀衆影響

對於我們人來說，當有觀衆觀看時，我們的表演會變得更好或更糟。現在，日本京都大學的研究人員在《細胞》（Cell）的子刊iScience上發表報告稱，黑猩猩完成電腦任務的表現會受到觀看人數的影響。研究人員表示，研究結果表明，這種“觀衆效應（audience effect）”早於以聲譽爲基礎的人類社會的發展。

我們會注意誰在看着我們，有時甚至是下意識地注意，這會影響我們的表現。研究人員想要弄清楚，通常被認爲人類獨有的觀衆效應，是否也存在於非人類靈長類動物身上。

雖然黑猩猩生活在等級社會中，但尚不清楚它們在多大程度上會受到人類觀察的影響。

研究人員在六年時間裡分析了黑猩猩完成數千次觸摸屏任務的過程，最終得出了結論。

他們發現，在三個不同的數字任務中，黑猩猩在最困難的任務中表現更好，而這與觀察它們的實驗者數量增加有關。相比之下，他們還發現，對於最簡單的任務，當被更多的實驗者或其他熟悉的人觀察時，黑猩猩的表現更差。

研究人員指出，目前尚不清楚這些與觀衆相關的影響背後的具體機制，即使對人類也是如此。

研究人員認爲，進一步對非人類猿類的研究可能會幫助我們深入瞭解這種特徵的進化過程及其發展原因。

《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）)

研究揭示童年時的認知能力影響老年智力

一項具有里程碑意義的長達25年的研究項目，揭示了有關大腦衰老和影響一生認知能力的因素的重要見解。這項研究發表在最新一期的《基因組精神病學》（Genomic Psychiatry）雜誌上，該研究對參與者從童年到80多歲的認知能力進行了獨特的監測。

英國愛丁堡大學（The University of Edinburgh）的研究表明，老年人智力測試分數的差異大約有一半可以追溯到童年的認知能力——這一發現引發了關於認知發展中先天與後天之爭的有趣問題。

他們的主要發現包括：大腦衰老在相同年齡的個體之間差異很大；DNA甲基化模式可以預測死亡風險；較高的兒童智力與較高的存活率相關；基因對兒童和老年智力的影響是不同的。

一些最有趣的發現與大腦結構和功能有關。利用先進的成像技術，研究人員展示了相同年齡的人在大腦健康方面的巨大差異。這就提出了一個重要的問題：是什麼因素導致了這些差異，以及它們是否可以通過生活方式干預來改變。

這項研究也挑戰了一些關於認知衰老的先入之見。研究人員指出，我們已經瞭解到，我們通常認爲的老年認知能力下降的“原因”有時實際上是早期認知差異的“結果”，這從根本上改變了我們對大腦健康干預的看法。（劉春）