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论文精选|机器学习发现小鼠的感情生活;解释冰川如何在软性地面上流动的新“定律”

ScienceAAAS • 4 年前 • 484 次点击  
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机器学习发现小鼠的感情生活


Nejc Dolensek和同事用一种机器学习算法来分析小鼠的面部表情,他们发现了情绪状态的神经学起源。Benoit GirardCamilla Bellone在相关的《视角》文章中说:他们的工作提供了一种客观的分析工具,它对于理解情绪的神经生物学机制,识别物种特异性情绪以及确定个体之间的变异性是至关重要的。


情绪的神经生物学起源对研究人员来说仍然神秘。科学家们仍然没有充分理解情绪是如何在人脑的复杂回路中出现的,而理解如小鼠等动物的情绪的尝试则由于缺乏精确的测定情绪状态的工具而受阻。


为了更好地了解我们长着茸茸细毛远亲的情绪状态,Dolensek等人用先进的机器视觉技术就小鼠对诱导情绪事件做出反应的脸部表情进行精确分类。研究人员记录了小鼠在接触诸如甜及苦味等感官刺激和恐惧事件时的情况,识别出了几种与诸如愉悦、厌恶和不适等情绪描述因子的反应始终相关的面部表情。


这些面部表情显示了诸如效价(引起正或负反应)等属性,并会随着刺激力度的大小而变化,提示它们与内心情感状态对应,而不只是本能反应。作者还用双光子钙成像对脑中的神经元进行了表征,它们的活性与小鼠中特定的面部表情相关。作者说,这项工作可能有助于朝着一种更加普遍且基于演化的情感定义及其跨物种的神经基础迈进。




南非曾经在同一时期中生活着包括最早直立人在内的3种人属动物


据对富含人属动物化石的Drimolen Paleocave复合体进行的新的地质年代学评估,在近两百万年前,三个人属动物(南方古猿属、傍人属和最早的直立人世系)同时生活在如今南非的喀斯特地貌带。


Andy Herries等作者在结合其它证据后提出,该遗址反映了南部非洲由气候变化驱动的一个过渡时期,该时期以本地物种(如南方古猿属)走向灭绝而其它新的迁徙物种(人属和傍人属)移入为标志。


Herries和同事在他们的研究中描述了近来从Drimolen发现的代表人属和傍人属的两种人属动物颅骨化石的地质背景和年代。通过结合电子自旋共振、古地磁和铀-铅定年法,Herries等人拼接出了Drimolen Main QuarryDMQ)的年表。


这些结果显示,从该地区发现的人属和傍人属化石的历史可追溯至2.04-1.95百万年前,奠定了这两个化石作为其各自物种(直立人和粗壮傍人)最早确例的地位。Susan Antón在相关的《视角》中写道:如果正确无误,Herries (等人的结果提供了南非年代最精确的人属动物遗骸至少将直立人首次出现的时间提前了10多万年。


作者提出,这些颅骨的年代还表明,在大约2百万年前,早期的人属和傍人属与比它们更古老的表亲南方古猿属生活在同一时期,提示该遗址处于过渡期,即本地物种(如南方古猿属)走向灭绝,而新的迁徙物种(人属和傍人属)则移入本地区。


据作者披露,更重要的是,由该新的地质年代学技术所揭示的 DMQ地质背景的相对简单性会挑战有着类似年代的其它南非古洞穴遗址所感知的复杂性,提示这些含有人属动物遗址的地层学中的许多已知内容可能需要进行重新评估。




解释冰川如何在软性地面上流动的新“定律”


据一项新的研究披露,为解决冰川-流动模型不确定性的一个主要来源,研究人员提出了一种冰川在软性、会变形材质上滑动的新滑移律。这些发现可能有助于解决制定通用滑移律时的一个长期的难题,后者可被用于制约可能对全球海平面上升产生最大潜在影响的冰川和冰盖模型。


冰川会在坚实的基岩(坚硬的地面)到松散如砾石状的沉积物(软性地面)等各种地域上滑脱、滑动和涌动。冰川下方处于冰-地面分界处的摩擦力、速度和水压都是众所周知的决定冰川运动的因素,它们被用于建立冰川-流动模型。


然而,在模型中解释这些因素与位于滑动冰之下物质的关系一直颇为困难。这对于在南极和格陵兰上的许多坐落于可变形冰碛上的快速流动且终止于海洋的冰川而言尤其如此。


因此,对许多软性地面上的冰川和冰盖的建模是不完善的,包括对南极西部冰盖的建模。结果,在估测未来海平面上升时,它们常常代表了不确定性的最大来源。因此,更好地了解冰川运动和将其参数化至关重要。


Lucas ZoetNeal Iverson设计了一个实验性物理模型来确定支配冰川在渗透水的冰碛上滑动的过程,旨在得出适用于软地面上冰川的新滑移律。ZoetIverson发现,尽管这些物理机制本身存在差异,但他们的软地面滑移律与用于描述硬地面上冰川的模型有着相同的参数设定过程。当合并使用时,这些结果为冰川-流动模型制定了一个普适性的滑移律。




向低碳能源加速转型的微技术


Charlie Wilson和同事在一篇《视角》中探索了颗粒状能源技术在加快我们全球能源系统向低碳转型方面的潜在优势。为实现国际气候变化和可持续性发展目标,需要朝着低碳能源技术做出快速且变革性的转变。据作者披露,在继续发展规模更大、价格更高技术的同时,对小规模、低单位成本的颗粒技术的政策支持可以帮助迅速加快这一转变。


在国际能源机构认为的对实现全球气候目标至关重要的45种技术中(其中包括许多耗资数百万美元的如生物炼制和聚光太阳能发电厂等碳中性解决方案),有38种技术需要在成本和性能得到重大改进后才能在接下来的几十年中得到部署。


Wilson等人反对主流的将技术与基础架构进行越大越好的升级。他们推出的新的数据和分析证明了颗粒状能源技术对加速脱碳和可持续性发展目标的益处。虽然作者指出,颗粒度并不是解决全球能源系统所面临挑战的通用解决方案,但凭经验,颗粒技术会与较快的传播、较低的投资风险、较快的学习、较公平的获取、较低的锁定风险和在某些条件下较大的社会合法性相关。因此,作者提出,颗粒度应该是一个决策者应考虑的必要技术特征。 



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