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研究综述:我们差点错过的六个很酷的科学故事
2026-03-02 14:45:05 · 英文原文

研究综述:我们差点错过的六个很酷的科学故事

智能内衣测量放屁,脑细胞发挥作用厄运,人工智能发现了古老游戏的规则。

恒星坍缩形成黑洞的插图。信用:Keith Miller,加州理工学院/IPAC - SELab

令人遗憾的现实是,我们永远没有足够的时间来报道我们每个月遇到的所有有趣的科学故事。因此,每个月我们都会重点介绍一些差点被遗漏的最佳故事。二月份的名单包括托马斯·爱迪生被遗忘的电池设计的复兴,该设计可能是可再生能源存储的理想选择;一个卡扣装置,可以将这些平角内裤变成“智能内衣”,以测量我们放屁的频率;和一盘神经元在玩耍厄运等亮点。

复兴爱迪生的电池设计

An illustration symbolizes new battery technology: Proteins (red) hold tiny clusters of metal (silver). Each yellow ball in the structures at center represents a single atom of nickel or iron.

信用:马赫·埃尔-卡迪/加州大学洛杉矶分校信用:马赫·埃尔-卡迪/加州大学洛杉矶分校

20世纪初,铅酸电池驱动的电动汽车数量超过了汽油驱动汽车。

内燃机最终获胜,部分原因是这些电池的续航里程仅为 30 英里。但托马斯·爱迪生相信镍铁电池可以将续航里程延长至 100 英里,同时使用寿命长,充电时间为 7 小时。据介绍,一个国际科学家团队复兴了爱迪生的镍铁电池概念,并创建了他们自己的版本一张纸发表在《小》杂志上。

该团队从大自然中汲取灵感,特别是贝类如何形成坚硬的外壳以及动物如何形成骨骼:蛋白质创建了一个支架,钙化合物聚集在其上。对于电池支架,作者使用牛肉副产品蛋白质与氧化石墨烯结合,然后生长镍簇作为正电子,铁簇作为负电子。该团队将所有原料在水中过热,然后在非常高的温度下烘烤。蛋白质被烧焦成碳,剥离氧化石墨烯中的氧原子,并将镍和铁簇嵌入支架中。本质上,它变成了气凝胶。

折叠结构将团簇限制在 5 纳米以下,从而为电池发生化学反应提供了更大的表面积。由此产生的原型机只需几秒钟即可充电,并可持续循环超过 12,000 次,相当于每天充电约 30 年。然而,它们的电池存储容量仍然远低于当前的锂离子电池,因此为电动汽车供电可能不是最有前途的应用。作者认为,它可能是储存太阳能发电场或其他可再生能源产生的多余电力的理想选择。

小,2026。DOI:10.1002/小.202507934关于 DOI)。

消失的恒星变成了黑洞

2014 年,NASA 的 NEOWISE 项目发现仙女座星系中一颗大质量恒星发出的红外光逐渐变亮,这一观察结果得到了其他几台地面和太空望远镜的证实。天文学家一直在监测这颗恒星,因此他们也注意到它在 2016 年迅速变暗。它曾经是该星系中最亮的恒星之一,但实际上从视线中“消失”了;它曾经是该星系中最亮的恒星之一。就像参宿四突然消失一样。现在只能在中红外范围内检测到它。

显而易见的解释是,这颗恒星正在消亡并坍缩成黑洞,但如果是这样,它就没有经历超新星阶段,这种阶段通常发生在这种大小的恒星上。这使其成为进一步研究的有趣对象。据介绍,在分析了 NEOWISE 的档案数据后,天文学家团队得出结论,这确实是直接坍塌的情况。一张纸发表在《科学》杂志上。

20 世纪 70 年代的理论工作提供了可能的解释。当引力开始使恒星塌陷时,核心首先形成一颗致密的中子星,随之而来的中微子爆发通常会产生强大的冲击波,其强度足以撕裂核心和外层,从而形成超新星。但一些理论家认为,冲击波可能并不总是强大到足以驱逐所有恒星物质,而是向内落下,而婴儿中子星直接塌缩成黑洞,而不会变成超新星。

对流似乎是关键。发生这种情况是因为恒星中心附近的物质比外部区域更热,因此气体从较热的区域移动到较冷的区域。这篇最新论文的作者提出,当地核塌陷时,外层的气体正在快速移动,这阻止了它们落入地核。内层在新黑洞外绕轨道运行,并喷射出外层,外层冷却并形成尘埃,以隐藏仍在绕黑洞运行的热气体。尘埃会随着中红外波长的变化而变暖,使物体发出轻微的光芒,可持续数十年。

这项工作已经使团队重新评估了十年前首次观测到的一颗类似恒星,因此这可能构成一类新的天体,这些天体更难探测,因为它们不会变成超新星,而且余辉也很微弱。至少现在天文学家知道要寻找那个独特的特征。

科学,2026。DOI: 10.1126/科学.adt4853关于 DOI)。

智能内衣测量您排出的气体

research team demos a prototype of the Smart Underwear.

信用:马里兰大学。信用:马里兰大学。

让我们面对现实吧,每个人都会放屁,而那些患有产生过多气体的疾病的人放屁的次数比大多数人都要多。

但医生没有可靠的方法来量化人们每天产生的气体量。换句话说,他们缺乏正常的基线——就像我们对血糖或胆固醇的基线一样——这使得很难确定在任何特定情况下放屁是否过度。为了解决这个问题,马里兰大学的科学家们设计了“智能内衣”来测量穿着者的胀气情况。一张纸发表在《生物传感器和生物电子学》杂志上。

布兰特利·霍尔(Brantley Hall)和他的团队开发了一种带有电化学传感器的小型设备,可以扣在内衣上;这些传感器全天候追踪任何放出的屁,包括佩戴者睡觉时的放屁。过去,放屁频率依赖于使用侵入性方法的小型研究或不可靠的自我报告。因此,霍尔等人也许并不奇怪。他们的研究中记录了更高的放屁次数:健康成年人平均每天放屁 32 次,而过去的研究报告的每天放屁次数仅为 14 次。

个体之间的放屁率也存在很大差异,最低的为每天 4 次,最高的为每天 59 次。这是确定健康基线的第一步,该团队希望通过他们的人类肠胃气图谱计划来实现这一目标。人们可以自愿穿上智能内衣(24/7),希望在更大的样本量中将肠胃气胀模式与饮食和微生物组成联系起来。您可以注册人类肠胃气图谱这里;您必须居住在美国并且年满 18 岁才能参加。(有趣的额外事实:著名胃肠病学家迈克尔·莱维特显然已知被誉为“放屁之王”,因为他对该主题进行了广泛的研究。)

生物传感器和生物电子学,2026。DOI: 10.1016/j.biosx.2025.100699关于 DOI)。

你想堆雪人吗?

This image was taken by NASA's New Horizons spacecraft on Jan. 1, 2019 during a flyby of Kuiper Belt object 2014 MU69, informally known as Ultima Thule. It is the clearest view yet of this remarkable, ancient object in the far reaches of the solar system – and the first small "KBO" ever explored by a spacecraft.

信用:美国宇航局/公共领域信用:美国宇航局/公共领域

海王星的正对面是柯伊伯带,这条带散布着银河系早期形成时期的遗迹,包括矮行星和被称为星子的较小天体。

这些星子中大约有 10% 由两个相连的球体组成,类似于一个基本的雪人,称为接触双星。在一张纸密歇根州立大学的研究人员发表在《皇家天文学会月刊》上,报告了这些接触双星可能形成过程的证据。

星子是尘埃和卵石在重力作用下逐渐聚集成聚集体的结果,就像形成雪球一样。这些新生物体时不时地被旋转的云撕成两半,形成两个相互绕轨道运行的独立星子。大多数关于不寻常的雪人形接触双星如何形成的理论都依赖于罕见事件或奇异现象,这无法解释我们观察到的大量接触双星。

先前的计算模拟将柯伊伯带中的碰撞物体建模为合并成球体的流体状斑点,但这并没有产生有利于形成雪人结构的条件。这些新的模拟保留了碰撞物体的强度,并允许它们相互靠在一起。这表明,在两个碰撞的星子开始相互绕轨道运行后,重力使它们向内螺旋,直到它们最终接触并融合。由于柯伊伯带相对空旷,接触双星很少碰撞到另一个天体,因此它们分裂的可能性较小。

英国皇家天文学会月度通知,2026 年。DOI:10.1073/pnas.1802831115�(关于 DOI)。

这块石刻是罗马棋盘游戏吗?

image of a carved rock, he possible game board with pencil marks highlighting the incised lines

信用:海特·罗曼博物馆信用:海特·罗曼博物馆

有考古证据表明各种

来自世界各地的棋盘游戏追溯到几千年前:塞尼特梅亨例如,在古埃及;一款名为的策略游戏(“雇佣兵游戏”)受到罗马军团的青睐;一块有4000年历史的石板2022年发现这可能是一种古老的中东游戏的前身乌尔皇家游戏;或一个青铜时代棋盘游戏这可能是最早的形式猎犬和豺狼起源于亚洲,这挑战了长期以来该游戏起源于埃及的假设。

考古学家可能仍然不知道其他古代游戏,他们也不总是能够弄清楚游戏规则可能是什么。人工智能正在兴起一个有用的工具用于确定后者。最近,研究人员使用人工智能工具制定了他们认为可能是另一种古罗马游戏板的规则。一张纸发表在《古代》杂志上。所讨论的物体是荷兰海尔伦罗马博物馆中的一块扁平石头,一侧刻有独特的几何图案。莱顿大学的沃尔特·克里斯特(Walter Crist)注意到一些明显的不均匀磨损,这与将石头游戏棋子推过表面一致,其中沿着特定对角线的磨损最严重。

克里斯特认为这可能是一个罗马游戏板,并决定让两个人工智能代理在数千场“游戏”中相互对抗,以测试可能规则的不同变化,这些规则是从世界各地已知的古代棋盘游戏中收集的。克里斯特和他的合著者确定了九种可能性,所有这些都是所谓的阻挡游戏,其中拥有更多棋子的玩家试图阻止对手移动。他们将这款潜在的新游戏称为卢多斯·科里奥瓦利。目前还没有任何方法可以确定,因为没有发现其他具有这种特定图案的雕刻板,但根据克里斯特的说法,这可能是一个原型游戏。

古代,2026 年。DOI: 10.15184/aqy.2025.10264关于 DOI)。

脑细胞在盘子里玩耍厄运

2022年一家名为 Cortical Labs 的公司成功地在培养皿中培养了脑细胞,该培养皿被称为菜脑– 以电刺激的方式创建有用的反馈循环,使它们能够“学习”乒乓球,虽然很糟糕。这提供了有趣的证据,证明由实际神经元形成的神经网络会自发地发展出学习能力。现在该公司回来了,并发布了一段显示 DishBrain 播放的视频(见上文)厄运– 从技术上讲是开源的自由,它缺乏一些受版权保护的恶魔和武器元素。

就像四年前一样,我们正在谈论一个地板上有一组电极的盘子。当神经元在培养皿中生长时,这些电极可以做两件事:感知它们上方神经元的活动或刺激这些电极。但该团队添加了一个新的界面,使系统更容易使用 Python 进行编程。教 DishBrain 玩乒乓球花费了多年的心血;让它播放自由只花了一周的时间,就取得了显着的进步。

DishBrain 的性能仍然无法与最好的产品相媲美厄运玩家,但它比传统的基于硅的机器学习学习得更快。但它也无法与人脑相比。“是的,它是活的,是的,它是生物的,但它实际上是一种可以以非常特殊的方式处理信息的材料,而我们无法在硅中重新创建,”Cortical Labs 的 Brett Kagan告诉新科学家。事实上,2024年,科学家教导水凝胶“柔软、有弹性的双相材料,可膨胀但不溶于水”来玩耍乒乓球,受到该公司早期研究的启发。(水凝胶还可以“学习”与外部起搏器一起按节奏跳动,就像活细胞一样。)

Photo of Jennifer Ouellette

Jennifer 是 Ars Technica 的资深作家,特别关注科学与文化的交汇,内容涵盖从物理学和相关跨学科主题到她最喜欢的电影和电视剧等各个领域。詹妮弗与她的配偶物理学家肖恩·M·卡罗尔以及他们的两只猫阿里尔和卡利班住在巴尔的摩。

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摘要

二月份的科学亮点包括托马斯·爱迪生用于可再生能源存储的镍铁电池设计的复兴、测量胀气频率的“智能内衣”设备,以及使用人工智能破译古罗马棋盘游戏的规则。此外,研究人员在仙女座星系中观察到一颗恒星在没有发生超新星爆发的情况下直接塌缩成黑洞,这挑战了之前关于恒星塌缩的理论。另一项研究揭示了柯伊伯带中的接触双星如何通过引力相互作用形成,而在培养皿中培养的脑细胞则学会了使用先进的电刺激技术玩《毁灭战士》。