《麻省理工科技評論 MIT Tech》8/1

* 【改善空氣污染能降低患阿茲海默症風險】

根據 7/26 日在美國丹佛舉行的 2021 年阿茲海默病協會國際會議上發佈的多項研究報告，改善空氣污染會改善認知功能，降低阿茲海默症風險。此前報告曾顯示，長期暴露於空氣污染與阿爾茨海默病相關腦斑有關。而此次會議是第一次累計證據表明，減少污染，特別是空氣中的細顆粒物和燃料燃燒產生的污染物，與降低全因失智症和阿茲海默症風險有關。

* 【MIT科學家研究了如何減少一次性口罩對環境的影響】

據估計，COVID-19大流行期間每天產生多達7200噸的醫療廢物，其中大部分是一次性口罩。近日，麻省理工學院（MIT）的一項新研究指出，通過採用可重復使用的口罩可以大大減少這一損失，該研究計算了幾種不同的口罩使用方案的財務和環境成本。研究人員表示，完全可重復使用的硅膠N95口罩能更大程度地減少浪費，而他們現在正致力於開發這種新型口罩。目前，這項研究已經刊登在《British Medical Journal》上。

* 【新發明的的尿液或血液測試方法可以發現腦腫瘤】

劍橋大學的醫學研究人員開發了兩種新的測試方法，能夠檢測最惡的腦癌膠質瘤。使用新開發的測試可以在病人的尿液或血漿中檢測到腫瘤，這也是世界上第一個此類測試方式。 ​​​

* 【歐洲科學家開發出可低成本製造發光材料的新技術】

劍橋大學和慕尼黑工業大學領導的研究人員發現，通過將一種材料的每 1000 個原子中的一個換成另一個，他們能夠將一種被稱為鹵化物鈣鈦礦的新材料類發光體的發光能力提高兩倍。該發現有益於製造更有效的低成本發光材料，這些材料具有柔性，並可使用噴墨技術列印。相關研究發表於《美國化學會志》。

* 【哈佛科學家發起伽利略項目，致力尋找宇宙中的外星科技文明】

哈佛帶領的一支科學家團隊，已經發起了一個旨在宇宙中尋找外星生命證據的伽利略項目（Galileo Project）。結合地面望遠鏡、人工智能等方案，這項研究將著重於外星智能的物理例證，而不是源自遙遠文明的電磁信號。 ​​​

* 【科學家發現潛在療法能提高人類免疫系統在體內搜索和消滅癌細胞的能力】

近日，南安普敦大學和米蘭國家分子遺傳學研究所的研究人員發現了一種潛在的治療方法，可以提高人類免疫系統在體內搜索和消滅癌細胞的能力。研究人員表示，他們已經確定了一種限制調節免疫系統的一組細胞的活動的方法，這反過來可以釋放其他免疫細胞來攻擊癌症患者的腫瘤。目前，這項研究已經發表於《PNAS》。

* 【美國研究團隊在太陽能制氫方面獲得新突破】

數十年來，世界各地的研究人員一直在尋找利用太陽能來制氫的關鍵反應方法，即如何將水分子分解成氫氣和氧氣。儘管大多數努力以失敗而告終，且少數成果也面臨著成本過高的尷尬。德克薩斯大學奧斯汀分校的一支研究團隊，還是設法找到了一種通過厚二氧化硅層來創建導電路徑的方法來有效從水中分離氧分子。該方案能夠低成本地運用，並擴展到大批量生產流程中。有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《Nature Communications》期刊上。

* 【現近 20% 的原始森林景觀與採礦、石油和天然氣等採掘業特許地相重疊】

國際野生生物保護學會(WCS)和世界自然基金會（WWF）的一項新研究顯示，近 20% 的熱帶原始森林景觀（IFLs）與採礦、石油和天然氣等採掘業的特許地相重疊。重疊的總面積約為97.5萬平方公里，大約相當於埃及的面積。採掘業特許地與熱帶國際森林公園重疊最多，佔總面積的 11.33%，而石油和天然氣特許地的重疊面積佔總面積的 7.85%。該研究發表在《森林與全球變化》上。

* 【MIT研究人員用紅外攝像機和人工智能來預測「沸騰危機」】

最近，麻省理工學院（MIT）核科學與工程系的研究人員，通過訓練一個神經網絡模型來預測「沸騰危機」。研究人員表示，該模型能夠從具有不同形態和潤濕性（或吸濕性）的表面上的氣泡動力學的高分辨率紅外測量中預測沸騰危機的餘量（即偏離核沸騰比，DNBR）。這項研究成果或將應用於冷卻計算機芯片和核反應堆。目前，該研究已經發表於《Applied Physics Letters》。

* 【英國研究人員使用一種創新方法來「逆轉」與年齡有關的記憶衰退】

英國研究人員的一項新研究提出了一種創新的方法來治療與年齡有關的記憶衰退。臨床前研究顯示，通過「操縱」大腦中被稱為神經元周圍基質網絡(PNNs)的結構組成，可以逆轉衰老小鼠的記憶衰退。 ​​​

* 【中國科學家利用簡單的 RNA 微調讓馬鈴薯和水稻產量提高 50%】

北京大學的研究小組將一種叫做 FTO 的單一基因插入到馬鈴薯和水稻植株中。由此產生的植物是更有效的光合作用者，這意味著它們長得更大，產量也更高 —— 在實驗室中產量提高了 3 倍，在田間產量提高了 50%。它們還能長出更長的根系，這有助於它們更好地忍受乾旱。

* 【歐盟提出一攬子應對氣候變化方案】

歐盟委員會近日提出應對氣候變化的一攬子計劃提案，旨在實現到 2030 年歐盟溫室氣體淨排放量與 1990 年的水平相比至少減少 55%，進而到 2050 年實現碳中和的目標。這份提案涉及交通、能源、建築、農業和稅收政策等諸多領域，具體內容包括收緊現有碳排放交易體系，增加可再生能源的使用，提高能源效率，盡快推出低碳運輸方式及相關配套基礎設施和燃料，制定與脫碳目標相一致的稅收政策等。

* 時間晶體即將誕生？當地時間 7 月 28 日，谷歌在一篇預印本論文中表示，其首次使用 「懸鈴木」 （Sycamore）量子計算機創造出了 「真正的時間晶體」。
參與該研究的科學家超過 80 人，分別來自Stanford 大學、普林斯頓大學、MIT 和德國德累斯頓馬普固體化學物理學研究所（德累斯頓）等科研院所，論文標題為《在量子處理器上觀測時間晶體的本徵態序》（Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor ）。

* 【新分子圖譜揭示腦細胞發育軌跡】

瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）和瑞典卡羅林斯卡學院的研究人員首次繪制了胚胎大腦細胞在成熟過程中遵循的遺傳和發育軌跡。這份分子圖譜不僅可幫助人們識別與神經發育狀況有關的基因，確定腦癌中惡性細胞的來源，還可以作為評估實驗室中乾細胞產生的腦組織的參考，同時能改進神經退行性疾病的細胞替代療法。相關研究發表在近日的《自然》雜誌上。

* 【液體填充光纖設計可實現更可靠的數據傳輸】

瑞士 Empa 研究所的研究人員開發了一種光纖，該光纖由連續的液體甘油芯和透明含氟聚合物護套組成。這種光纖以光脈衝的形式傳輸數據的能力跟固體塑料光纖差不多，另外它還擁有更高的抗拉強度。

我們的下一代和美國pk科技，能贏在起跑線上嗎？

分享一篇我的好朋友談教育的文章，作者郝景芳是大陸知名新銳科幻作家、教育企業「童行學院」的聯合創始人，比較東西方在兒童基礎教育思維上的差異，探討我們的下一代需要什麼、而我們能為他們做什麼？

文章轉載自郝景芳的微信公眾號：晴媽說（id：qingmashuo），已獲作者轉載授權。

前一段時間，有一所學校招生的新聞悄無聲息佔據了很多關注教育的人目光C位，紛紛議論：如果是你，會送孩子去這所驚世駭俗的學校嗎？

▎從一所學校引發的討論

這是一所什麼樣的學校呢？原來是矽谷鋼鐵俠 Elon Musk 埃隆.馬斯克給自己孩子建立的私人小學，現在對外公開招生了。

消息一經發出，瞬間擠破頭。加州有1000個以上家庭遞交了申請。 （注意！這只是本校Ad Astra的分校Astra Nova，雖然課程和模式照搬了本校，但畢竟只是子品牌，就已經如此轟動了。）為什麼？

我們先來看一下這所學校入學考什麼：

試題一：首次殖民火星任務需要一位隊長。以下為六位候選人自評及他評的創造力、合作力、尋找資源力、定力、學習力、體力、意志力，七個方面的數值。

1.1 請問哪位候選人最適合擔任隊長來完成以下任務：

“存活並在火星建立基地，在兩年後返回地球。”

1.2 如果任務變成以下，誰又更適合：

“存活並在火星建立基地，使用火星的資源建立能源工廠。永久待在火星並等待三年後第二批殖民者。”

1.3 我們是否應該派人去殖民火星？為什麼？

試題二是一款自創的策略桌遊，讓孩子跟對手對戰二十次，摸清桌遊規律，並尋找出最佳策略。

哇哦，這樣的入學測試題，是不是耳目一新呢？你家小朋友會如何回答呢？

馬斯克原本建立的Ad Astra學校，只是給他的SpaceX員工家的少量小朋友辦的”子弟校“，也算是承襲了我們社會主義祖國”企業辦校“的優良傳統，有著濃濃的SpaceX企業風。那麼這所學校日常如何教學呢？

Ad Astra的學生：
- 不分年級：8-14歲的孩子一起上課
- 側重科技：學習的科目主要是編程、AI、倫理和工程
- 練習創業：每人都會建一家虛擬公司，使用學校的虛擬貨幣進行創業和交易
- 接受複雜性挑戰：模擬、案例研究、製造和設計項目、Astra Nova開發的實驗室和企業合作夥伴；學生被複雜性和解決未知問題的能力所吸引。
- 每年更新：每年根據學生和每個項目、實驗室、討論或戰略計劃的經驗教訓來重新設計。
- 讓孩子們喜歡上學：如果學生被認真對待，他們的時間被充分利用，會怎麼樣呢?

哈哈，就是赤裸裸地培養科技創業企業家啊！說不准其中就有SpaceX的繼承人，或是下一代矽谷獨角獸公司創始人。

很想了解一下，這樣直奔主題、前沿酷炫、自由創新、前途未卜、不走尋常路、偏科嚴重的學校，如果是你，會給孩子報名嗎？

▎從科技之爭引發的思考

Ad Astra對科技的重視，讓我們想到近期另一​​個持續火爆的話題：中國大陸的科技和西方發達國家之間到底有多大差距？

我們都知道，自從去年華為被美國針對性封鎖以來，中國科技面臨著前所未有的挑戰：敵人像窮凶極惡的野狼一樣圍追堵截，而我們在關鍵性技術——尤其是芯片上——受到了極大掣肘。美國進入了麥卡錫主義，對所有與科研有關的華人採取排擠和封鎖政策。這讓人議論紛紛、憂心忡忡、怒氣沖衝。

這引發了很多討論：大陸和發達國家的科技差距，最主要的來源是什麼？

對這個問題，我曾經寫過兩篇文章，從資金投入、資金結構、產業結構角度進行了分析：《創新中國仍然缺失的必要環節》和《特朗普貿易戰，為什麼是個教育問題》，在此不多展開。

在此只想分析一種說法：“中國科研起步晚、投入少，暫時落後很正常，只要持續花錢投入，假以時日，一定能全方位超越歐美髮達國家。”

這種說法聽起來很有道理，但是深入分析就會發現問題：如果認為中國20年後科研水平將全方位超越歐美發達國家，那就意味著，20年後，中國的科研主力軍實力水平要全面超越於歐美髮達國家科研主力軍之上，進一步推論，這就意味著，今天10歲的中國孩子，未來的科研能力要全面超越於今天10歲的歐美孩子。

是這樣嗎？我們的少年真能贏在科研的起跑線上嗎？

我向大家推荐一本書：《Cycles of Invention and Discovery——Rethinking the Endless Frontier》，是一本深入回顧科學和科技創新的研究，有不少紮實的工作和洞見（尤其推薦其中講貝爾實驗室的部分）。

這本書裡詳細回顧了現代半導體和通信工業的發展歷程，其中重大的成果節點包括：
- 1956年諾貝爾獎（1947/48年成果）：晶體管的發現/發明；
- 1964年諾貝爾獎（1954/58年成果）：量子電子學的發展引發激光的發現/發明；
- 1985年諾貝爾獎（1980年成果）：量子霍爾效應的發現；
- 1998年諾貝爾獎（1982年成果）：帶有分數電荷的新型量子流體的發現；
- 2000年諾貝爾獎（1957/63/70年成果）：半導體異質結構的發明；
- 2009年諾貝爾獎（1966年成果）：光纖波導的發明；

可以看得出來，這裡面有兩個非常明顯的現象：
1）發達的信息工業背後，是強大的基礎研究作為水下冰山；
2）發現和發明往往先於工業應用很多年。

晶體管的發現/發明（1948年）先於英特爾公司成立20年（1968年），更早於286芯片上市（80年代）。再往前追溯，晶體管的前身電子管，是1884年的想法，1904年的專利。是100多年持續不間斷的強大的基礎研究才導向今天發達的工業應用。那是什麼力量帶來了這樣強大的基礎研究？

基礎研究不同於應用研究。應用研究通常是把所有能獲取的科學成果整合在一起。結果是可控的、時間是可控的、成本是可控的、方向是可控的。但是基礎研究不是這樣。基礎研究方向是完全不確定的，它的目標就是發現和理解，是向未知前行。站在歷史節點上，我們會發現：

半導體的發現不是為了電腦，是法拉第發現了異常電阻現象；電磁波的發現不是為了手機，是麥克斯韋從數學上整合電現象和磁現象；流體力學方程不是為了飛機，是伯努利為了解釋水流速不同的現象；激光的預言不是為了光纖和武器，是愛因斯坦發現的光電效應和量子力學能級理論的推演。

所有這些帶來劃時代改變的重大發現，都是為了解釋自然現象、探索基本規律，背後是抽象思想帶來的快感，是科學家對自然不斷追問的樂趣。

▎教育系統需要作出的改革和困難

從前面的梳理我們可以看到，真正劃時代的重大發現，都是去解決未知問題。但是我們目前的教育，讓學生練習的都是“解決已知答案的問題”，而不是“解決未知答案的問題”。我們練就了孩子們猜測出題人心思的能力，但是真正面對複雜未知的自然，該如何思考和探索，孩子們是毫無概念的。

真正好的基礎教育，是讓孩子學習探索未知問題。這種教育需要教孩子的是探索問題的方法，而不是直接記住答案。

馬斯克在接受采訪時說過，如果你想教別人如何使用引擎，你應該把引擎給他們，讓他們自己動手拆卸，而不是簡單地在教科書上閱讀螺絲刀和汽車的知識。如果一個孩子把引擎拆開，他們會明白所有的部分是如何一起工作的，他們會明白整體，而不是部分。

我們的傳統教育是告訴孩子電磁感應定律是什麼，然後讓孩子通過左右手定則做練習題，而真正培養創新者的教育，應該反過來：讓孩子理解法拉第到底在探索什麼問題，他觀察到什麼，他是怎樣想問題的，是怎樣提出理論猜想，怎樣做實驗驗證，遇到什麼挫折，又是怎樣找到答案，最後得出電磁感應定律。

也就是說，傳統教育是從知識出發，培養創新者的教育是從探索出發，讓知識作為結果。

我們有多少課堂帶孩子了解過科學定律的發現過程？我們有多少學生知道，胡克是為什麼研究彈簧？伽利略是為什麼研究慣性？如果不知道科學探索背後的思維邏輯，就很難做出未來的創新。可是引領孩子探索知識的發現過程太花時間了，沒有哪個課堂有這樣的耐心。

對比中美教育創新，會發現，我們的基礎教育改革實在是太慢了、太難了，不要說一所像Ad Astra這樣顛覆式創新的學校，就連做一些教材和教學法方面的改革，都舉步維艱。

制度政策先不說，人才培養方面，能夠做“以問題為引導”“探究式教學”設計的老師就十分稀缺；考核方式方面，目前之所以只強調應試，是因為其他教學方式缺乏統一評價標準，給舞弊開了口子；教育出路方面，現在仍然只有高考一條路能導向好的職場發展，缺乏和新興職場發展的鏈接；社會環境方面，現在整個大環境都急功近利，讓父母也充滿焦慮。這些方面都讓真正開創性的教育探索困難重重。

▎致力培養下個時代的革新者

我之所以創辦童行學院，就是希望在中國也能做一些面向下個時代培養創新者的事情。辦學校不容易，我們就辦課外學校。

童行學院採取線上課的方式，給孩子項目制的實踐機會，培養孩子知識、視野、思維，並讓孩子感受並學習科學、人文、藝術背後的思維方法。童行學院的所有課程和引導理念，都是以問題為出發，問題驅動的學習。我們在時空之旅課程裡，帶孩子探訪科學家，回到科學發現的現場，跟科學家一起發現知識。這種“問題驅動——激發好奇——引導思考——培養思維——學習知識”的教學思路，是一種從根本出發的教學方式。

在童行學院的“火星探索”項目制學習營中，有一個環節是讓孩子探索“如何讓火星車減速，安全抵達火星”。我們讓孩子準備一個煮雞蛋，用生活中各種能想到的材料，想辦法讓煮雞蛋從高空中落下而不摔碎。孩子通過動手，再和老師討論，會真正理解火星探索過程中的挑戰，也會對重力/空氣阻力/緩衝等等物理概念充滿好奇，熱情發問。

我們希望有更多同路人參與，我們會積極尋找志同道合的合作者，也希望更多家庭和孩子加入我們。

#國二理化大挑戰 #溫故知新　人類發明了各種光源點亮夜晚、發射衛星捕捉星光、用光纖網路串起全世界，短短一百多年的時間，光學科技改造了人類的文明與生活。
　
不僅如此，嘗試駕馭太陽能量的人們，致力於太陽能發電技術的突破。如今太陽能的應用雖然還沒成為主流，但在氣候變遷的影響下，也帶動了替代能源的發展。
　
來考考大家：根據上文，關於未來能源的發展，哪個才是對的呢？
1. 太陽能可以 100% 轉換成電能 → 請按笑臉
2. 太陽能的開發已成趨勢 → 請按愛心
　
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