交通技术车祸中的“性别歧视”：女性更容易受伤
Traffic Technique
车祸中的“性别歧视”：女性更容易受伤
应用生物力学中心正在对一个符合行业标准的假人进行碰撞测试，这个假人代表着5英尺高，110磅重的成年女性。这些测试将有助于还原女性乘客在汽车碰撞时的真实场景 | 图片来源：University of Virginia
过去十年间，汽车的安全系数一直在提升，甚至对于最常见的正面撞击，乘客和驾驶员的安全也能尽可能地得到保障。然而，弗吉尼亚大学应用生物力学中心的研究人员进行的一项最新研究表明[1]，同样戴着安全带，女性乘客比男性乘客更容易受伤。
实验表明，与系安全带的男性相比，系安全带的女性乘客在正面碰撞的车祸中受重伤的几率要高73%（该实验严格控制了汽车碰撞损毁程度、乘客年龄、身高、体重指数和车型年份等参数）。其中，女性伤害风险最大的部位是下肢，即使在调整了年龄、身高等实验参数之后，女性也表现出更大的下肢损伤风险，这表明性别本身对伤害耐受性产生了影响。弗吉尼亚大学的研究人员从生物力学的角度分析了造成这种情况的原因，他们认为，可能导致伤害耐受性差异的生物力学因素包括骨矿物质密度（女性早期发作的骨质疏松症），局部骨骼和韧带几何形状的性别差异，以及骨骼和韧带材料特性的差异等。
该研究成果为深入了解汽车安全领域和乘客保护方面提供了数据支持。
[1] https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15389588.2019.1630825
生物物理学和计算生物学
Biophysics and Computationnal Biology
疾风与暗夜下比翼鸟的“飞行密码”
红外设备下的高速视频，解锁比翼鸟在黑暗与侧风环境下的飞行密码 | 视频来源：Lentink Lab，戳https://dwz.cn/TbxB2CPP可看视频
面对强大的侧风与黑暗的视觉环境，飞行员可以凭借无线电信号，利用先进的算法和仪器保持飞行器平稳的飞行。相比之下，毫无凭借的鸟类，同样可以在如此苛刻的自然环境中保持航向。即使在黑暗的环境下，侧风的风速和飞行速度相当，鸟类也能在飞往既定目标物的过程中实现平稳准确的航行。鸟类用什么信息来感知侧风，并如何对风速造成的干扰进行补偿，这在很大程度上是未知的。为了了解鸟类如何实现这一“飞行壮举”，斯坦福大学David Lentink课题组以比翼鸟为研究对象，剖析了人造风洞中比翼鸟的飞行秘密[2]。
研究发现，对于风洞中45°方向吹来的侧风，比翼鸟可以很好地实现飞行控制。进一步的模拟森林、湖泊和洞穴的视觉环境，比翼鸟同样能很好地驾驭45°的侧向阵风。尽管这些鸟是在白天活动并在笼中长大，且飞到目标栖息地时只有一个昏暗的点光源作为信标，但也仍然可以实现精准的飞行，这表明它们也许不需要依靠光流或视平线便可以操纵飞行。这一发现与几十年来在静止空气中进行的基于实验室的鸟类运动和神经科学研究背道而驰。
进一步的利用红外线设备拍摄比翼鸟在黑暗中飞行的高速视频，以及解释这种行为的比例偏航和速度控制模型显示，鸟类也许不需要依靠宽视场视野光流或视平线来控制飞行。针对此现象，斯坦福大学的研究人员认为，丰富的视觉信息（如果有的话）在鸟类飞行中仍然起着关键作用，但是当视觉信息稀疏时，鸟类便不需仅靠此进行飞行，因此，该研究修正了视觉信息在鸟类飞行中必不可少的观点。
[2] https://www.pnas.org/content/early/2019/07/08/1903422116
信息技术
Information Technology
新概念：分子液滴存储设备
一幅猫的画像以数字形式储存在“液滴”中，这些“液滴”可以用来“读取”并重建图像 | 图片来源：Brown University
为了应对数字信息惊人的增长速度，研究人员已经将目光从传统半导体存储设备投向了基于DNA的存储系统。相比于传统半导体设备，DNA存储系统的信息存储容量可能更加密集。近期，一项全新的研究为此提供了另外一种选择[3]：布朗大学Jacob Rosenstein课题组发现，更小的分子液滴，例如氨基酸和糖等，有望成为另一种高效的数据存储设备。
在该项研究中，研究人员首先将一个编码为0/1的数字图像文件“液滴化”，通过精密喷涂设备，将0/1数字编码信息转化为网格化钢板上的液滴。喷涂过程使得钢板变成了载有数字编码信息的分子混合物（如上述的氨基酸、糖等）液滴网格，且在每个液滴网格中，每一种物质的添加或剔除分别代表原始数字图像文件中的1或0。当液滴经过干燥后，分析仪器便可通过检索网格中成千上万个位置上的化学物质，恢复由1和0组成的原始数字图像。
虽然与发展成熟的半导体存储设备相比，基于分子液滴的数据存储设备只是一种“概念上的证明”，但是作为一种技术雏形，基于分子液滴的数据存储方法或为未来数据存储技术的发展带来巨大的革新。
[3] https://www.nature.com/articles/d41586-019-02070-0
医疗卫生
Health ＆Medical Community
《柳叶刀》：中国发展30年之疾病变化
在过去的三十年间，中国经历了人口数量和流行病学的快速转变。伴随着中国经济的腾飞与繁荣，数以百万计的人脱离了贫困，在这个大环境下，以预期寿命、儿童死亡率、疾病概况和危险因素作为衡量标准的总体人口健康指标发生了根本性的变化。近期，中国疾病预防控制中心周脉耕博士牵头的一项研究[4]，揭示了中国在过去三十年间从传染性疾病到慢性病的巨大转变。
研究指出，在1990年至2017年间，中风和缺血性心脏病已经取代了传统的下呼吸道感染和新生儿疾病，成为造成中国人口疾病负担的最主要原因。除了中风、缺血性心脏病之外，导致国人过早死亡的前五大原因还包括肺癌、慢性阻塞性肺病（COPD）和肝癌等。
除此之外，文章还分析了造成中国人口死亡的各种其他风险因素以及各个省份之间不同的风险因素变化等。正如周脉耕博士所说：“与许多国家一样，中国在过去30年里也达到了一个临界点。”中国人口约占全球人口的五分之一，公共卫生安全更是重中之重，该研究跨越中国发展30年，并在一定程度上填补了中国地方卫生问题方面的空白，对公共卫生问题的研究与决策有着极其重要的现实意义。
[4] https://www.thelancet.com/action/showPdf?pii=S0140-6736%2819%2930427-1
纳米科学
Nanotechnology
超越“黑体极限（blackbody limit）”的热能回收装置
犹他大学Mathieu Francoeur助理教授，其发明的超越黑体极限的热能回收装置，可能会延长笔记本电脑和手机等设备的电池寿命，或使得太阳能电池板在将辐射热转化为能源方面的效率更高 | 图片来源：Dan Hixson
据估计，美国每年有三分之二的能量将以热能的形式浪费。例如，汽车发动机，笔记本电脑，手机，甚至冰箱，都会因过度使用而发热，这将带来极大的能量损耗。设想一下，如果这些被浪费的热能，能够得到有效的回收和转化，那么世界又会变成什么样子呢？
其实，热能回收装置早已有之。不过，热量通过回收并产生其他形式能量的方式存在理论上的“黑体极限”，因此热量回收效率一直存在着“瓶颈”。近期，犹他大学Mathieu Francoeur课题组利用两块相距极近的硅表面制造的热能回收装置，打破了这一“黑体极限”[5]。该团队制造了一个5mm×5mm的芯片，其间两个硅晶片的间隙仅为100纳米。通过实验发现，当芯片处于真空状态时，通过加热一个表面并冷却另一个表面，产生了热能转化后的电流。虽然以这种方式回收-转化能量的概念在理论上并不特殊，但是Mathieu Francoeur创造的方法，使得微观尺度上两个硅表面均匀地贴合在一起而又不相互接触，将这个理论概念赋予了突破“黑体极限”情况下全新的诠释。
正如Mathieu Francoeur所说：“没有人可以突破‘黑体极限’，但是当进入纳米尺度后，这一现象将发生质的改变。”
[5] https://www.nature.com/articles/s41565-019-0483-1
空间技术
Space Technology
一首《凉凉》，再次送给伽利略
2011年10月21日，一枚由联盟号火箭酬载的伽利略卫星在圭亚那航天中心发射 | 图片来源：Thilo Kranz/DLR
一首《凉凉》，再次送给伽利略。这指的并不是伟大的科学家伽利略·伽利雷，而是全球四大卫星导航系统之一的伽利略定位系统：2019年7月10日，伽利略定位系统再一次面临严重失灵。
伽利略定位系统由欧盟通过欧洲空间局和欧洲导航卫星系统管理局建造，总部设在捷克共和国的布拉格。该系统有两个地面操控站，分别位于德国慕尼黑附近的奥伯法芬霍芬和意大利的富齐诺。这个造价五十亿欧元的项目以意大利天文学家伽利略的名字命名的。2017年1月，伽利略定位系统就面临了一次大规模的严重故障，甚至已经到了危及系统安全的地步：在伽利略定位系统在轨运行的18颗卫星中，共有9台原子钟出现了故障并停止运行，发生故障的设备中有三台是传统的铷原子钟，另外六台则是精度更高的氢原子钟。直到2017年7月，欧委会（EC）才宣布查明了伽利略卫星导航系统上原子钟故障的原因。
今年7月，伽利略定位系统再一次面临严重失灵。该事件在国内由公众号“监测评估中心”首先爆出，随后公众号“北斗办”进行了进一步报道[6]：伽利略系统在UTC时间2019年7月10日14-15和17时（北京时间7月10日22-23和7月11日01时）出现3个小时的异常，其卫星导航信号的广播星历没有更新。
该次故障与上次不同，此次故障覆盖伽利略系统的全部卫星。目前，具体故障原因尚未有官方的信息放出，期待后续的故障调查。
[6] https://mp.weixin.qq.com/s/FiTBoOuZSoMaBOBmF0BwiQ
特 别 提 示
《返朴》，一群大科学家领航的好科普。国际著名物理学家文小刚与生物学家颜宁共同出任总编辑，与数十位不同领域一流学者组成的编委会一起，与你共同求索。二次转载或合作请联系fanpu2019@outlook.com。
编辑 | 陈航
