· 計算機 ·

構建高精度的數字孿生地球

為了確保由歐盟發起了兩項計劃——綠色協議（Green Deal，在2050年實現歐洲地區“碳中和”）和數字化戰略（DigitalStrategy）順利實現，氣候學家和計算機科學家發起了“目的地地球倡議”（Destination Earth initiative）專案。這一專案旨在建立一個全面和高精度的數學孿生地球，在空間和時間上精確監測和模擬氣候發展、人類活動和極端事件等，預計從今年中期開始執行，並執行長達10年時間。這一專案由歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）、歐洲航天局（ESA）和歐洲氣象衛星開發組織（EUMETSAT）聯合推動。近期發表於《自然·計算科學》的研究揭示了實施這一專案的具體措施、可能的挑戰和解決方法。由這一數字孿生地球構成的龐大資訊系統，將能開發和測試更可持續發展的情景，幫助更好地制定環境政策。

· 古生物 ·

隕石坑中的小行星塵埃支援恐龍“小行星滅絕論”

自1980年代以來，科學家在白堊紀地層中發現了大量小行星塵埃（含有標誌性的銥元素）。由於銥元素在地殼中很少見，在某些型別的小行星中含量較高，因此主流假設認為，恐龍滅絕是小行星撞擊，而非火山噴發或其他全球性災害造成的。上世紀90年代，墨西哥灣下方發現了直徑約200千米的希克蘇魯伯隕石坑（Chicxulub impact crater），加強了小行星撞擊和恐龍滅絕之間的聯絡。據一篇發表於《科學·進展》上的新研究，研究人員從海底的隕石坑中採集了近914米的岩心，在隕石坑環形峰頂部取回的岩心內發現了高含量的銥元素。這一結果證實隕石坑中存在大量小行星塵埃，並進一步確定在6600萬年前，一顆直徑10千米的小行星撞擊地球，導致了地球上75%生物的滅絕，包括所有的非鳥類恐龍。

· 天文學 ·

FAST望遠鏡捕獲三例新的高色散快速射電暴

快速射電暴（Fast Radio Burst，FRB）是一種持續約千分之一秒的神秘宇宙射電訊號，其宇宙學起源的確認至今不到5年。以國家天文臺牛晨輝博士為主的團隊在FAST海量資料中搜尋出3例新的高色散快速射電暴。結合去年發表的FAST首例新FRB，這些發現預示了在FAST高靈敏度下每天可探測的FRB多達12萬個。FAST探測到的這幾例FRB事件具有流量通量低，色散值高的特點，填補了FRB的Fluence-DME相圖中空白，補充驗證了Fluence-DME反相關的關係。結合模擬計算表明，FAST探測的FRB樣本可以延展到紅移z>3，並且其色散分佈將能約束FRB的本徵光度函式，從而幫助我們揭開此類暴發現象的神秘面紗。目前論文已經被《天體物理學快報》接受，並公開在預印本網站上。（國家天文臺）

· 物理學 ·

剖析石墨烯超導狀態電子行為

石墨烯是一種由碳組成的二維材料，與傳統三維材料不同，其高度方向降低到了原子的極限尺寸，類似於一個碳原子平面。當兩層石墨烯以1.1°疊加時會產生莫爾效應，同時，這一狀態下的雙層系統將出現驚人的超導電性，該角度被科學家們稱為“魔角”。近日，在發表於《自然》雜誌上的一項研究中，科學家深入剖析了“魔角”石墨烯超導狀態下的電子行為。他們利用奈米拉曼技術，結合原子模型構建，有效地對小扭轉角下，超晶格的電子和振動狀態的區域性密度進行了評估，並追蹤了與超導性出現相關的電子-聲子耦合行為的變化。這一工作提供了一種強有力的工具，未來可用於表徵或進一步研究扭角現象和其他原始石墨烯中所沒有的奇異現象，例如鐵磁性、反常量子霍爾效應等。

· 人工智慧 ·

能回溯過去並解決複雜任務的先進AI

強化學習（reinforcement learning）是近年較熱門的AI訓練方式之一，透過讓人工智慧探索環境，獲得獎勵，從而建立對外部環境的內部表徵（representation）。然而在日常的生活環境中，反饋（包括獎勵和懲罰）並不經常出現，讓AI在這種環境中進行強化學習會造成極低的訓練效率。在刊登於《自然》上的新論文中，OpenAI的研究人員設計了“Go-Explore”人工智慧演算法，能在全面探索環境的同時構建一個智慧“檔案庫”，高效“記住”探索過的區域，同時評估這些區域的“成功機率”。這樣，即使在沒有頻繁獎勵的情況下，Go-Explore也能規劃出最可能通往獎勵的路徑。在《瑪雅人的冒險》等遊戲中，Go-Explore的得分超過了人類均分，而此前的AI演算法在該遊戲中得分為0。

· 天文學 ·

天文學家首次發現超緻密恆星“胚胎”

天文學家使用麥克斯韋望遠鏡（JCMT）和阿塔卡瑪大型毫米及亞毫米波陣列（ALMA），首次在獵戶座巨分子云中發現了超緻密恆星“胚胎”及恆星“胚胎”的分裂。年輕新生恆星（如太陽）誕生於分子云中，分子云中最稠密的可能形成恆星的區域被稱為“星前雲核” （prestellar cores）。理論認為，“星前雲核”會凝聚出超緻密的結構，在1000天文單位尺度內粒子平均密度達107cm-3以上，即恆星的“胚胎”。從2018年起, 上海天文臺劉鐵博士領銜的ALMASOP團隊利用ALMA對獵戶座23個星前雲核進行了超高解析度（~100倍天文單位）的觀測，系統探測了它們的內部結構。ALMASOP專案組天文學家首次在其中5個星前雲核中發現了超緻密的“恆星胚胎”，並發現其中的一個“恆星胚胎”G205.46-14.56M3正在分裂形成一對“雙胞胎”恆星。該工作近日發表在《天體物理學快報》上。（上海天文臺）

· 細胞生物學 ·

運動有益於骨健康和免疫力的原因

骨髓微環境促進新骨生長和製造免疫細胞，但隨著年齡增長，骨髓微環境的改變會影響骨骼和免疫功能。據一項發表於《自然》的新研究，運動時的應力反應可有效維護骨髓微環境，增加骨強度和免疫功能。小鼠實驗顯示，行走或跑步時的應力可被成骨細胞表面的Piezo1受體感知，經成骨細胞及周邊小動脈傳導至骨髓。研究人員觀察到在骨髓小動脈血管周圍存在的、產生骨凝集素的LepR+細胞亞群能合成幹細胞因子（SCF），維持附近的淋巴祖細胞形成。當敲除Piezo1後，小鼠的免疫和成骨功能會明顯減弱。這一研究為運動對骨健康及免疫力的益處提供了明確闡釋。