10月14日外媒科學網站摘要：新算法可以預測河流改道後路徑
10月14日（星期一）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
研究人員發現導致河流突然改道的兩個因素
改變方向是河流的天性。然而，當一條河流衝出河道，在土地上開闢新道路時，毀滅性的洪水可能會在毫無預警的情況下到來。
幾十年來，研究人員一直在試圖解釋河道如何準備好進行這種突然而劇烈的改道。最近發表在《自然》（Nature）雜誌上的一項研究可能終於平息了這一爭論，展示了兩個因素如何共同作用引發河流改道。基於這些發現，研究人員開發了一種有前景的算法，可以預測河流改道後的新路徑。
美國印第安納大學的研究人員發現，這兩個因素——坡度優勢和超高海拔——以相反方式共同作用。河流的海拔越高，所需的坡度優勢就越小，反之亦然。
研究人員發現，當這兩個因素的乘積超過某個閾值時，河道便會發生改道。只要對河道進行精確的地形測量，就可以利用這個閾值來確定河岸可能發生改道的位置。
他們開發了一種計算機算法，根據地形的陡峭程度和河流的動量，在地圖上突出顯示河流改道後的可能路徑。在預測河流過去10次改道的路徑時，該算法每次都正確地計算出了改道後的路徑。
研究人員強調，這項技術可用於爲全球或脆弱地區製作改道危險地圖，“現在有了這個度量標準，我們可以在全球範圍內對河流進行測量”。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、人們更傾向於推斷過去而不是未來
美國達特茅斯學院（Dartmouth College）領導的一項研究表明，如果你在不知道情節的情況下從中間開始看電影，你可能會更好地推斷出之前發生了什麼，而不是預測接下來會發生什麼。該研究最近發表在《自然通訊》（Nature Communications）上。
先前的研究發現，人類在猜測過去和未來通常同樣擅長。然而，這些研究依賴於非常簡單的數字、圖像或形狀序列，而不是更現實的場景。
在這項研究中，參與者觀看了兩部以角色爲主題的電視劇的一系列場景，分別是CBS電視臺的《女人爲什麼殺人》（Why Women Kill ）和奈飛（Netflix）電視臺的《椅子》（The Chair ）。他們被要求猜測每個場景之前發生了什麼，或者接下來會發生什麼。
研究人員發現，參與者的推理在很大程度上受到角色對話中提及特定過去和未來事件的影響。就像現實生活中的人一樣，兩部劇中的角色經常談論他們過去的經歷和未來的計劃。由於這兩部劇中的角色傾向於更多地談論他們的過去，參與者有更多的線索來推斷過去而不是未來的事件。
爲了確定這種談論過去的模式是否也會延伸到其他對話中，研究小組分析了小說、電影、電視節目等中的數百萬個對話。他們發現，虛構的人和真實的人都傾向於更多地談論他們的過去，而不是他們的未來。儘管我們可以爲未來制定計劃，但我們的記憶只告訴我們過去。據研究者稱，虛構的人物和真實的人一樣，記得他們以前的經歷，而不是未來的情景，這也許是作家爲了讓角色更真實而做的努力。
先前的研究將這種只記得過去、不記得未來的現象稱爲“心理時間之箭”。研究者強調：“這一現象也反映了一個人對過去的瞭解多於對未來的瞭解。我們的研究表明，一個人對自己生活的不對稱認識可能會傳染給他人。”
2、新方法可在原子水平上觀察材料變化，將釋放量子材料巨大潛力
美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）領導的一個研究小組發明了一種獨特的方法，可以在原子水平上觀察材料的變化。這項技術爲理解和開發用於量子計算和電子學的先進材料開闢了新的途徑。
這項新技術被稱爲快速物體檢測和行動系統（簡稱RODAS），它結合了成像、光譜學和顯微鏡方法，捕捉轉瞬即逝的原子結構形成時的特性，爲材料特性在最小尺度上的演變提供了前所未有的見解。
將掃描透射電子顯微鏡（STEM）與電子能量損失光譜（EELS）相結合的傳統方法受到限制，因爲電子束可以改變或降解被分析的材料。這種動態常常導致科學家測量改變的狀態，而不是預期的材料特性。RODAS克服了這一限制，並將系統與實時機器學習的動態計算機視覺成像相結合。
在分析標本時，RODAS只關注感興趣的區域。這種方法可以在幾秒鐘或幾毫秒內進行快速分析，而其它STEM-EELS方法有時需要幾分鐘。更重要的是，RODAS可以在不破壞樣品的情況下提取關鍵信息。
所有的材料都有缺陷，這些缺陷幾乎可以直接影響材料的任何特性——例如，無論是電子、機械還是量子。缺陷可以在原子水平上以多種方式排列自己，既有內在的，也有對外部刺激（如電子束輻照）的響應。不幸的是，這些不同缺陷結構的局部特性並沒有被很好地理解。儘管STEM-EELS方法可以通過實驗測量這些結構，但在不改變它們的情況下研究特定的結構是極具挑戰性的。
RODAS技術代表了材料表徵的重大飛躍。它使研究人員能夠在分析過程中動態探索結構-屬性關係，在形成時針對特定原子或缺陷進行測量，有效地收集各種缺陷類型的數據，適應實時識別新的原子或缺陷類別，並在保持詳細分析的同時最大限度地減少樣品損壞。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、利用地熱能量：地熱突破將帶來更多清潔能源
新的實驗室數據證實了地熱能源的巨大潛力：利用地球表面以下數公里的超高溫、超深岩石，可以產生清潔、可再生的能源，能夠替代大部分導致全球變暖的化石燃料。瑞士洛桑理工學院（EPFL）發表在《自然通訊》（Nature Communications）上的這一發現，是首次證明這種岩石可以形成裂縫並增加滲透率的研究之一。
這些裂縫是至關重要的，因爲通過它們的水會變成超臨界狀態，這是一種大多數人都不熟悉的類似蒸汽的階段（常見的相包括液態水、冰和蒸汽，就像形成雲的那種）。根據2021年的一項報告，反過來，超臨界水“可以更快、更容易地穿透裂縫，每個裂縫可以攜帶更多的能量到地表——大約是今天商業地熱井產生的能量的5到10倍”。
數據還顯示，在超高溫條件下破裂的岩石的滲透性是在接近地球表面條件下破裂的岩石的十倍，而且更容易變形。這些因素可以使地熱資源“更加經濟”。
到目前爲止，地質學家對這種超深、超熱的資源是否可以開採存在分歧。岩石在如此高的壓力和溫度下——超過375攝氏度——是有韌性的，或者說粘稠的，而不是你家後院那種易碎的石頭。因此，一些人認爲裂縫是無法產生的。
瑞士洛桑理工學院一個研究小組領導的研究證實，裂縫確實可以在位於地殼脆性向延性轉變附近的超熱、超深岩石中形成。後者是堅硬、脆弱的岩石開始轉變爲延展性更強或更柔韌的材料的地方。
這項研究證實了今年早些時候在《地熱能》（Geothermal Energy）雜誌上報道的理論工作，即形成的裂縫在受影響的岩石中產生了密集的“滲透性雲”。這與目前使用的工程地熱系統（EGS）所引起的更大更少的宏觀裂縫形成了鮮明對比，後者更接近地表，溫度更低。
一項有關地熱能工作的模擬預測，一個超熱系統可以提供比目前EGS通常產生的能量多5到10倍的能量，並且可以持續20年。
2、磁遺傳學突破爲治療神經和精神疾病帶來新希望
研究人員已經開發出一種革命性的磁遺傳學技術，可以使用磁場非侵入性地控制大腦回路。
這種新方法已經在老鼠身上成功測試，爲治療神經和精神疾病帶來了希望，因爲它可以在無需侵入性手術的情況下精確激活或抑制神經元。
美國威爾康奈爾醫學院、洛克菲勒大學和西奈山伊坎醫學院的研究人員進行的一項臨牀前研究顯示，一種革命性的磁遺傳學技術可以利用磁場非侵入性地控制大腦回路。這項技術顯示出作爲大腦研究工具的巨大潛力，併爲未來治療各種神經和精神疾病（包括帕金森病、抑鬱症、肥胖症和複雜疼痛）奠定基礎。
最近發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上的一篇論文，描述了這種新的基因治療技術。研究人員在老鼠身上進行的實驗表明，它可以打開或關閉選定的神經元羣，對動物的運動有明顯的影響。在一項實驗中，研究人員用它來減少帕金森病小鼠模型的異常運動。
以一種允許動物或人類正常活動的方式實時控制大腦回路，一直是神經科學家的主要目標，但也是一個極具挑戰性的目標。
磁遺傳學技術通過基因治療將工程離子通道蛋白傳遞到特定類型的神經元。離子通道蛋白本質上像一個開關，可以打開或關閉受影響的神經元。它對磁場敏感，因爲它含有一種類似抗體的蛋白質，可以附着在一種叫鐵蛋白的天然鐵捕獲蛋白上。當基因療法通過微創手術傳遞到精確的大腦區域時，足夠強的磁場可以對鐵蛋白捕獲的鐵原子施加力，打開或關閉通道，從而激活或抑制神經元，這取決於設計，而無需植入設備或使用藥物。
該團隊計劃進一步探索潛在的臨牀應用，包括治療精神疾病，甚至周圍神經的慢性疼痛。他們還將繼續探索和優化磁成因技術本身。（劉春）