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养娃到本科毕业平均花费68万；长新冠“脑雾”或因血脑屏障渗漏丨科技周览
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“一张顶一万张”的“超级光盘”
随着光驱淡出家用电脑，光盘也和我们的日常生活渐行渐远。可对有海量存储需求的数据中心而言，光盘依旧是不容忽视的重要存储方式。在Nature 2月21日发表的一项研究中，研究人员开发出一种新型三维纳米光盘存储器，单盘等效容量可达Pb量级，相当于10000张蓝光光盘或100个商用硬盘。
新研究基于双光束超分辨技术和聚集诱导发光存储介质，在信息写入和读出方面均突破了衍射极限限制，实现了点尺寸为54 nm、道间距为70 nm的超分辨数据存储，完成了100层的多层记录，单盘等效容量约1.6 Pb（相当于20万GB）。经老化加速测试，光盘介质寿命大于40年，加速重复读取后荧光对比度仍高达20.5:1。这是国际上首次实现Pb量级的超大容量光存储。此外，新介质材料与传统光盘的标准工艺流程兼容，应用前景广阔。
据IDC预测，全球数据总量将在2025年达到175 ZB (1 ZB≈1.1万亿GB)，海量数据的低成本、超长期存储已成为信息产业的重大需求。当前数据的存储和归档主要依赖半导体闪存设备和硬盘驱动器，存在高能耗（2022年我国数据中心总耗电量约2700亿千瓦时）、高成本和短寿命（磁盘5年，磁带10年）的缺点。光存储技术（Optical data storage，ODS）是用激光照射介质，使介质发生物理、化学变化，将信息存储下来的技术。其具有能耗低、可靠性高的优势，寿命可达50~100年，非常适合长期存储低操作频次的“冷”数据。然而由于光学衍射极限限制，相邻记录点的道间距须大于衍射极限尺寸，传统商用光盘的最大容量仅在百GB量级。
作者表示，下一步将开发面向产业化的纳米级光子存储技术，用于满足大数据时代的海量数据存储需求，其成本、能耗和空间占用将远低于目前的光盘库和HDD数据柜存储技术。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06980-y
私企着陆器首次成功登月
2月23日7时23分，美国直觉机器公司（Intuitive Machines）研发的月球着陆器“奥德修斯（Odysseus）”成功降落在月球南极附近，成为历史上首度登月的商业着陆器，这也是自1972年以来美国首次重返月球。
2月21日，“奥德修斯”进入月球轨道后从月球近侧上空掠过。| 来源：Intuitive Machines
“奥德修斯”原本预计在6时30分降落，但由于测定飞船高度和速度的激光测距仪出现故障，地面人员启用了美国航空航天局（NASA）实验性质的多普勒激光雷达，飞船也因此在轨道上额外绕行一周。着陆器降落在名为马拉珀特A（Malapert A）的小型陨石坑边缘，距月球南极约300公里，地形相对平坦。NASA表示，着陆点的选择是为了更多了解月球南极附近的地形和通讯情况。此前研究推测，月球南极可能有水冰存在。“奥德修斯”着陆时一度出现通讯问题，不过几分钟后就和地面取得了联系。Intuitive Machines已确认着陆器处于直立状态，目前正等待图像回传。
2月22日，“奥德修斯”捕捉到了月球上肖姆伯格环形山的宽视场图像。| 来源：Intuitive Machines
据介绍，“奥德修斯”将在月面工作大约7个地球日（一个月球白天），内置的散热器可以防止仪器过热，但着陆器很可能难以捱过寒冷的月球夜晚。（CNN，Space.com）
此前报道：月球着陆器“奥德修斯”发射升空
谷歌发布开源模型Gemma，笔记本电脑也能跑
2月21日，谷歌推出轻量级开放模型Gemma，分为70亿参数和20亿参数两个尺寸版本，甚至可直接在笔记本电脑上本地运行。谷歌声称，Gemma在多个基准中击败了Llama 2和Mistral等主要竞争对手，是同尺寸下“最先进”的开放模型。
据介绍，Gemma（在拉丁语中意为“宝石”）由谷歌旗下DeepMind等团队合作开发，专注于文本处理，其构建基础与谷歌旗舰AI模型Gemini一脉相承。Gemma（7B）在多个外部基准测试中表现优于Llama 2（13B）和Mistral（7B）。两种参数规模的Gemma均带有预训练和指令微调版本。借助Keras 3.0，Gemma无缝兼容主流AI框架JAX、PyTorch和TensorFlow，提供完整工具链，可灵活部署在笔记本电脑、台式机、物联网、移动设备和云端环境。谷歌还发布了快速入门指南，开发者可以在Google Cloud、Colab和Kaggle平台上快速入门。
值得注意的是，Gemma是“开放”而非“开源”模型，这意味着谷歌并不会分享Gemma包括源代码、训练数据在内的诸多技术细节。不过，其使用条款允许所有组织“负责任地进行商用和分发”。
新浪微博新技术研发负责人张俊林评论称，谷歌重返开源赛场是情势所迫；Gemma代表谷歌大模型策略的转变：兼顾开源和闭源，开源主打性能强大的小规模模型，希望战胜Meta和Mistral；闭源主打规模大、效果最好的大模型，希望尽快追上OpenAI。
Gemma技术报告：https://storage.googleapis.com/deepmind-media/gemma/gemma-report.pdf
长新冠“脑雾”或因血脑屏障渗漏
头痛、疲劳感、莫名不适、思维迟缓、健忘和注意力障碍……许多长新冠患者都饱受“脑雾”之苦。一项2月22日发表于Nature Neuroscience的研究显示，脑雾症状可能是由血脑屏障渗漏所致。
血脑屏障是血液与脑组织之间的毛细血管壁结构，具有选择性通透功能，能限制物质在血液和脑组织之间的自由交换，对于维持脑组织周围化学环境的稳定和防止有害物质侵入脑内具有重要意义。
新研究分为两个独立队列。在第一组实验中，研究人员分析了2020年初因急性COVID-19住院的76名患者（平均年龄44.7岁）的血液样本，将其与另外25份对照样本（平均年龄44岁）进行比对。标记物筛查发现，脑雾患者的血清样本中炎症标志物水平上升，S100β蛋白水平显著较高。S100β蛋白又叫中枢神经特异蛋白，主要存在于神经胶质细胞，正常成人血清中含量极低（＜0.2ng/mL）。当血脑屏障受损时，S100β蛋白渗漏进入血液循环导致其水平升高，因此S100β蛋白可作为脑损伤的生化标志物。
在第二组实验中，研究人员向长新冠患者静脉注射造影剂，使用动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）扫描患者大脑。结果在出现脑雾症状的患者大脑中检出了鲜明的造影剂信号，这说明其血脑屏障通透性增加，造影剂由此渗漏进入大脑。
以上结果表明，持续性的全身炎症和血脑屏障功能障碍与长新冠脑雾高度相关。研究人员表示，虽然新研究着眼于长新冠，但结论也可能适用于其他疾病相关的脑雾患者，这一点尚待进一步研究证实。
有专家批评称，该研究纳入被试的数量较少，难以排除偶然因素；脑雾缺乏明确诊断标准，而是根据患者自述进行分组，因此结论具有一定局限性。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41593-024-01576-9
中国生育成本报告：养娃到本科毕业平均花费68万
2月21日，“育娲人口研究”发布《中国生育成本报告2024版》，主要采用《中国统计年鉴2023》的数据来估算各种育儿费用，探讨中国家庭养育孩子的经济成本及其影响因素。
报告显示，0岁至大学本科毕业的养育成本平均约为68万元。就从孩子0岁到17岁的平均养育成本而言：全国家庭为53.8万元，城镇为66.7万元，农村为36.5万元。其中上海和北京家庭分别为101万元和93.6万元，相比之下，西藏家庭平均只有34.9万元。高收入组家庭的平均养育成本（131.5万元）与低收入组家庭（12.6万元）差距明显。此外，一孩到三孩的平均养育成本逐次降低。据估计，中国家庭将孩子养育成年所花的成本相当于人均GDP的6.3倍，与德国（3.64倍）、美国（4.11倍）、日本（4.26倍）和澳大利亚（2.08倍）等国相比，几乎是全球最高的（低于韩国的7.79倍）。
报告指出，养育孩子会显著压缩家长（尤其是母亲）的闲暇时间，并导致女性有报酬工作时间减少。在孩子0岁至3岁时，女性平均每周工作时间分别减少15小时、12.5小时、5小时、7小时。女性照料孩子0~4岁减少的工作时间合计为2106小时。如果按每小时工资30元计算，孩子在4岁时，女性减少的工作时间的成本约为6.3万元。根据北京大学中国社会科学调查中心发布的《中国家庭追踪调查》，从2010年到2018年，小学生家长每周辅导作业时长从3.67小时增加到5.88小时；初中生家长每周辅导作业时长从1.56小时增加到了3.03小时。
报告强调，生育成本过高是影响育龄家庭生育意愿的最重要负面因素之一。为此，全国层面亟需尽快出台减轻育龄家庭生育成本的政策。（育娲人口研究）
血液检测早期阿尔兹海默症，准确率达96%
全球逾5000万人口正受到阿尔兹海默症（AD）困扰。AD主要由有毒的β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块在大脑中积聚，破坏脑细胞功能，导致渐进式的记忆力衰退和认知能力下降。早期诊断有利于AD患者得到有效治疗。目前AD诊断主要依赖临床观察症状，而Aβ水平的检测只能通过成本高昂的脑部影像或侵入性活检来实现。
在近日发表于Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association的一项研究中，研究人员开发出了一种新型血液检测技术，能及早检出阿尔兹海默症和轻度认知障碍，准确率分别超过96%和87%。这项血液测试适用于不同人群，可同时测量21种参与不同关键生理过程的血液蛋白水平，判断大脑Aβ蛋白水平是否升高，以此为受试者评估病情。目前该技术已授权初创公司Cognitact Limited，有望向大众提供相关血液检测服务。
论文链接：https://alz-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/alz.13676
中子星还是黑洞？新研究解开SN 1987A遗骸谜团
SN 1987A是最著名的超新星之一，它位于距离地球16.8万光年的大麦哲伦星云，在1987年2月23日首次被观测到，是自1604年开普勒超新星（SN 1604）以来观测到的最明亮的超新星爆发。对于SN 1987A的核心最终坍缩成了中子星还是黑洞，此前一直缺乏直接证据。
左图是NIRCam（近红外相机）捕获的SN 1987A图像，右上图是 MIRI成像，右下图是NIRSpec成像。| 来源：NASA
在2月22日发表于Science的一项研究中，研究人员使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）上的MIRI（中红外仪器）和NIRSpec（近红外光谱仪）观测SN 1987A，在超新星遗迹附近发现了来自高度电离的氩气和含硫气体的发射谱线。分析表明，观测到的气体成分和电离情况可能是由源自炽热中子星的紫外线和X射线产生的，也可能是由快速旋转的中子星（即脉冲星）强磁场中的高能粒子产生的。以上两种可能性均指向SN 1987A的遗骸是一颗中子星。研究团队计划利用JWST和地面望远镜进行更多观测，弄清楚SN 1987A遗迹的中心究竟发生了什么。这将有助于增进我们对核心坍缩超新星的了解。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj5796
本文受科普中国·星空计划项目扶持
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
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