前沿掃描六則

美國研究人員將腦信號直接轉(zhuǎn)化為語言

當人們聽別人說話甚至想象聽別人說話時，腦電波會呈現(xiàn)出特定模式。多年來，科學家一直在嘗試解讀這類腦電波，并努力將其轉(zhuǎn)化為聲音語言。近日，美國哥倫比亞大學研究人員利用語音合成技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡算法新開發(fā)出一種“聲碼器”，可將受試者傾聽數(shù)字時產(chǎn)生的腦電波還原為他們聽到的聲音。測試顯示，約75%的情況下，“聲碼器”能將人腦電波還原為可被人類理解的一串數(shù)字。研究人員說，這是開發(fā)腦機接口技術(shù)的一項關(guān)鍵性進展。未來他們計劃利用更加復雜的詞匯進行測試，最終目標是開發(fā)一款可植入設(shè)備，可將中風等說話能力受損的患者的想法轉(zhuǎn)化為語言，讓他們重獲交流能力。

改造母雞基因，可產(chǎn)含人體蛋白質(zhì)的蛋

目前基于蛋白質(zhì)的藥物，如抗體療法中使用的阿瓦斯汀和赫賽汀等，高質(zhì)量生產(chǎn)它們的唯一方法就是哺乳動物細胞培養(yǎng)技術(shù)，生產(chǎn)成本昂貴且產(chǎn)量低；其他方法則需要復雜的純化系統(tǒng)和額外的處理技術(shù)，成本也很高。愛丁堡大學研究人員通過對母雞基因進行改造，使其產(chǎn)下的雞蛋中含有某些人體蛋白質(zhì)，為生產(chǎn)人類健康所需的蛋白和治療疾病找到了非常廉價的途徑。到現(xiàn)在為止，經(jīng)過基因改造的母雞已能夠產(chǎn)生兩種類型的人體蛋白質(zhì)：一種是被稱為干擾素（IFNalpha2a）的人體蛋白質(zhì)，它具有強大的抗病毒和抗癌作用；另一種是名為巨噬細胞（CSF）的人類和豬類蛋白質(zhì)版本，其正被用于開發(fā)一種刺激受損組織自我修復的療法。

可見光工藝將甲烷轉(zhuǎn)乙烷和氫氣只需一步

傳統(tǒng)的甲烷變換反應需通過多個工序且消耗大量能源，研究人員一直期待開發(fā)出將甲烷直接變換為有用化學品的化學流程。最近，日本九州市立大學天野史章準教授領(lǐng)導的研究小組獨立開發(fā)了用于激活氣相分子的光電化學反應過程，利用可見光在低溫下將甲烷（CH4）轉(zhuǎn)換為乙烷（C2H6）和氫氣（H2）。在使用氧化鎢（WO3）電極時，在藍色可見光照射下進行甲烷的均質(zhì)偶聯(lián)反應，發(fā)現(xiàn)在所有產(chǎn)物中以50%以上的選擇率生成乙烷。通過施加電場，光激發(fā)電子和空穴的再結(jié)合被抑制，與傳統(tǒng)的光催化反應方法相比，量子效率大幅度提高。這是首次實現(xiàn)室溫下使用可見光能源制造氫氣。這種新工藝有望利用豐富的天然資源甲烷制造氫氣和化工產(chǎn)品原料，創(chuàng)造新的燃氣化學產(chǎn)業(yè)。

“第三只手”機械臂可用眼神和口令指揮

日本松下公司日前在東京展示了其機器人技術(shù)的最新研究成果，包括“第三只手”機械臂、機器人控制技術(shù)等。機械臂的用處非常廣，但這是一個復雜系統(tǒng)，要考慮參數(shù)攝動、外界干擾及未建模動態(tài)等不確定性。而對于不同的任務，都需要規(guī)劃機械臂關(guān)節(jié)空間的運動軌跡，才能建模成功。在最新的演示中，工程師佩戴了一種特殊傳感器眼鏡，并通過這種眼鏡，用眼神和口令指揮機械臂運作。這只機械臂被安裝在工程師身上，看似好像又長了一只臂膀，因而被稱為“第三只手”機械臂。該機械臂由松下公司和早稻田大學聯(lián)合研發(fā)，可完成人類雙手無法照顧到的工作和工程。演示中，當人類在安裝木板時，“第三只手”機械臂可以幫助穩(wěn)定目標物體，還能非常精確地抓取人類手中的螺絲刀。

新研究發(fā)現(xiàn)可用WiFi信號發(fā)電

WiFi在我們身邊無處不在，美國和西班牙科學家采用只有幾個原子厚的二維半導體制成了新型的整流天線，它可以捕獲WiFi信號，并將其轉(zhuǎn)化為電能，為電子設(shè)備提供電力。在實驗中，研究人員將這一設(shè)備暴露于WiFi信號中時，可以產(chǎn)生大約40微瓦的功率，足以點亮手機顯示器或硅芯片。目前，研究人員研發(fā)的這一設(shè)備能量轉(zhuǎn)化率約為30%，下一步他們還將進一步提高設(shè)備效率。由于這種新設(shè)備非常薄且具有柔性，未來擁有廣泛的應用前景，包括柔性手機、可穿戴電子設(shè)備、植入式醫(yī)療設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)傳感器等都將有其用武之地。除了可以利用WiFi之外，研究人員表示，我們身邊的4G、藍牙等射頻信號也都可以加以利用，轉(zhuǎn)化為電能。

俄新設(shè)備可用微生物處理空間站垃圾

俄羅斯科學院化學物理研究所科研人員日前開發(fā)出用微生物處理空間站垃圾的特殊設(shè)備，同時還可以用這些微生物發(fā)電，供空間站上的各種設(shè)備使用。這個微生物處理器原型機是一個重量大約2千克的小盒子，兩端分別連接陽極和陰極，盒子本身被薄膜分為兩個部分，微生物充當電化學反應的催化劑，太空垃圾在經(jīng)過處理后產(chǎn)生自由電子，它們在環(huán)路中移動到陰極，在那里與氧化劑相互作用，發(fā)生氧化還原反應之后，電力就生產(chǎn)出來了。氧氣等物質(zhì)可以作為氧化劑。處理器的燃料可以是餐巾紙，也可以是其他任何能生物降解的固體和液體廢料。研究人員指出，根據(jù)投入的垃圾類型，這種生物燃料原型機能夠獨立工作100小時至400小時，之后需要補充新的微生物群，但裝置可多次重復使用。