【菜科解读】

　　科学家最新设计一套计算机软件，与大脑植入电极连接在一起，可以几毫秒之间读取人类大脑信息。

据英国每日邮报报道，目前，科学家最新研制一套计算机程序，能够实时解码人类大脑思考的内容，其精确率达到95%。

　　他们能够预测到大脑植入电极的电子信号，并且有助于"对变化不敏感"患者进行交流沟通，这一解码过程仅发生在人们看到图像的数毫秒之间，其精确率达到95%以上。

美国华盛顿大学计算神经系统科学家罗杰西-拉奥(Rajesh Rao)说："我们试着去理解，第一，人类大脑颞叶区域如何感知物体；

第二，人们如何使用计算机提取这些信息，并实时预测人们所看到的物体。

从临床诊断角度，你可以认为该研究结果是构建患者通讯交流机制的概念验证，这些患者包括瘫痪者、中风者以及完全对变化不敏感的人群。

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　　科学家对患者的两种类型视觉刺激(面部和房屋图像)的神经反应进行了分析，使科学家能够随后预测哪些图像是患者观看过的，以及观看的时间，结果显示其精确率达到95%。

目前，这项研究报告发表在近期出版的《公共科学图书馆——计算生物学》上。

　　这项研究结果是基于对美国港景医疗中心7位接受护理的癫痫患者观察分析获得的，华盛顿大学医学神经外科医师杰夫-奥杰曼(Jeff Ojemann)称，每位患者曾出现癫痫发作，并且药物治疗并未缓解，因此他们接受了临时性大脑颞叶植入电极手术，持续时间大约1个星期，电极能够定位癫痫发作的聚焦点。

　　颞叶负责处理感觉输入，与癫痫发作有关，该组织位于哺乳动物眼睛和耳朵之后，同时，它也与老人痴呆症相关，比其它大脑结构更易受到攻击形成头部创伤。

在这项实验中，植入颞叶的电极与强大的计算机软件建立连接，能够提取两种固有的大脑信号：事件相关电位和宽带光谱变化。

　　拉奥描述称，事件相关电位信号可能是人们最初看到图像时由数千个神经细胞共同激活的，宽带光谱变化信号是最初信息波之后的持续信息处理。

通过观看计算机显示器，将看到随机序列图像——人类面部和房屋的闪烁图像，我们获得不同植入电极位置的差别反应，一些电极对人类面孔非常敏感，一些电极对房屋非常敏感。

　　这个计算机软件每秒1000次采样和数字化大脑信号，从而提取相关特征，同时，该软件还能分析信号数据，从而将电极位置和信号类型结合在一起，分析出人们真实看到的每个图像。

统计结果显示，软件识别图像的精确率高达95%。

拉奥强调称，最新研制的计算机软件有助于实现对瘫痪患者的沟通交流

科学而非魔术："读脑术"或许很快就能实现

　据国外媒体报道，大脑内部的电流活动意味着什么？科学家称，这意味着我们的想法是可以读取并翻译出来的。

　　你或许会认为思想是无形无实，而且无法预测的，但实际上所有的大脑活动都是通过电脉冲信号的传递完成的。

随着对大脑的认识日益加深，我们有望在不久的将来成功解码大脑中的电信号，并将我们的想法转化成自动化设备的驱动力。

　　Stephen Sigurnjak是英国中央兰开夏大学的电子学高级讲师，他研制了一款基于玩家大脑活动的scalextric模型车玩具，这也是利用人体脑电波活动开发的最新产品。

据介绍，该玩具的动力取决于玩家的注意力水平。

"你的大脑会产生电流活动，有点类似一台电脑，" Sigurnjak说，"当你集中注意力在某件事情上的时候，电信号就会使大脑里的神经元活跃起来。

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　　这款scalextric玩具包括一个头戴设备，夹在前额上，能够测量大脑活动的水平。

大脑中的想法会被组织成不同频率的波段(举例来说，潜意识的活动水平就与有意识的思维不同)，这些电信号经过计算机处理后，传递到一个微处理器，在那里对玩具车的电压水平进行相应的控制。

　　在真实体验中，当体验者戴上头戴设备时，玩具车保持静止。

Sigurnjak称，将字母表形象化或者思考数学问题有助于玩具车的启动，但此时体验者的脑电波信号还不够强烈，玩具车依然静止；

直到体验者听到Sigurnjak博士的解释之后，玩具车才开始移动。

一旦开始移动，玩具车就很难停下来。

体验者尝试不再思考，集中注意力在冥想呼吸上时，玩具车却移动得越来越快。

这意味着，当你试图停下思绪的时候，反而会使大脑的活动更为强烈。

　　Scalextric玩具车很有趣，但科学家希望将"思维控制"的技术应用在更加精细的地方。

"假如你遇到一场事故，或者不幸瘫痪，你的大脑工作正常，但身体却做不到。

在这方面已经有了大量的研究，即只通过大脑的想象就能控制其他东西，" Sigurnjak博士说，"我们的目标是，当你坐在轮椅上想要左转的时候，它就能自动左转。

未来你或许能够将想法翻译出来，当你想到什么东西，电脑就能自动把它打出来。

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　　这项技术或许还能用在压力的测量上。

在一些高压力职业中，比如飞行员们，当察觉他们处在超负荷状态，并有犯错的风险时，别人或许就能站出来帮助他们。

　　英国中央兰开夏大学的心理学高级讲师Sarita Robinson博士称，利用大脑作为能量来源将变得越来越可行，因为我们已经开始了解"思想"是如何运作的。

"如果你回到100年前，你只能看到大脑的内部结构，"她说，"现在我们有核磁共振、计算机辅助测试扫描等，我们能做出血液流动图象。

在未来，我们还可以看着大脑的扫描图像，观察其中正在想些什么。

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　目前，我们根据大脑扫描结果只能读出是否饥饿或口渴等简单信息，科学家的"读脑术"还处于相当原始的阶段。

不过，破解大脑密码的时刻可能不需要再等待太长时间

科学家发现荧光分子 可读取大脑死前3小时记忆

在科幻电影中，常有先进科技，人死了不久，还能从大脑中读取死前最后回忆，这种幻想科技虽然用处很大，但想来也让人毛骨悚然，但是，如今科学家却已经发明了效果类似的办法，先拿果蝇来开刀。

　　大脑记录资讯的方式，是神经电位讯号通过神经细胞彼此间形成的不同回路，原理上，只要能了解讯号经过哪条回路，就能知道大脑的主人体验过什么事，不过，这需要有办法一个一个神经元去探查，得先从比较简单的大脑开始研究起，果蝇的大脑只有10万个神经元，成为最好的研究目标。

　　美国西北大学(Northwestern University)温伯文理学院(Weinberg College of Arts and Sciences)研究团队，利用萤光分子来入侵果蝇大脑，取得资讯。

办法是这样，首先制造3种从水母身上发现的不同颜色的萤光分子，分别是绿色、黄色、蓝色，再将分子拆成两部份，必须重新结合起来，才会发光，然后，利用分子生物学的办法，将萤光分子的两半，分别送到突触，也就是神经元交界处的两边。

　当神经元传递讯号时，突触前的那一边，会分泌神经传导物质，这些神经传导物质越过突触间隙，结合到突触后那一边的受体上，产生电位，把讯号传给下一个神经元，在这个过程中，科学家分成两半的萤光分子，就顺便也越过了突触间隙，有如牛郎织女跨过鹊桥相会，双方结合后形成完整的萤光分子，就会发出萤光，如此一来，看何处发出萤光，就知道讯号经过哪些神经元。

　　科学家把3种颜色的萤光分子分别用于果蝇的三种主要生物系统上：嗅觉、温觉、视觉，然后先让果蝇到处体验不同的经验：闻不同的气味、放在不同温度，看不同东西，然后就是科幻恐怖片登场的时候了，可怜的果蝇将被抓来剖开头壳，挖出大脑，在显微镜下看那些地方出现萤光，由于萤光可持续1 ~ 3个小时，因此科学家可以在3小时之后都能读取果蝇的大脑最后的活动，就跟科幻恐怖片中能读取死前最后记忆一样。

　　过去对大脑的研究，受限于工具上的不足，往往有如在五里雾中，非侵入性的研究工具如fMRI只能让研究者知道哪个区域活跃，无法进行一个个神经元、一个个突触的研究，而若剖开大脑研究，脑细胞都死了，就无法找出回路如何运作，萤光技术能读取大脑死前活动的特性，或许未来可以帮助科学家更了解大脑的运作原理。

托卡马克：人造太阳的 “磁约束熔炉”

一、名字与起源名称含义：俄语缩写，全称 “环形真空室磁线圈装置”（环形 toroidal、真空室 kamera、磁 magnit、线圈 kotushka）。

诞生：1950 年代由苏联库尔恰托夫研究所发明，1954 年建成首个装置 T-1，1968 年 T-3 装置突破关键温度，奠定主流地位。

二、核心原理：磁场 “牢笼” 困住上亿度等离子体核聚变需要1 亿℃+高温，没有任何材料能直接接触，托卡马克用磁约束解决：环形真空室：形似 “轮胎”，内部抽成真空，注入氘氚燃料（氢同位素）。

三重磁场约束环向磁场：外部环形线圈通电，产生绕真空室的 “跑道型” 磁场，防止粒子径向逃逸。

极向磁场：中心螺线管线圈（变压器初级）感应出等离子体电流（变压器次级），电流产生垂直方向磁场，约束粒子纵向运动。

螺旋磁场：两种磁场叠加，形成螺旋形磁力线，让等离子体粒子沿磁力线螺旋运动，牢牢锁在中心，不碰内壁。

加热到聚变温度欧姆加热：等离子体电流自身电阻产热（类似电炉丝）。

辅助加热：微波、中性束注入（高速氢原子束），把等离子体从千万度加热到 1 亿℃以上，满足氘氚聚变条件。

聚变反应与能量输出氘 + 氚氦 + 高能中子 +17.6MeV 能量。

带点粒子（氦核）被磁场约束，维持高温；

不带电中子穿透磁场，撞击内壁 “包层”（锂材料），动能转化为热能，加热水成蒸汽，驱动发电机发电。

副产品：氦气（无放射性），锂受中子轰击还能再生氚，形成燃料闭环。

三、关键结构真空室：环形，耐高温、防杂质污染。

磁体系统：环向线圈、中心螺线管、极向线圈，多为超导材料（如铌钛合金），降低能耗。

包层：内壁核心部件，承担能量捕获 + 氚增殖双重任务。

偏滤器：排出杂质和废热，保护真空室。

四、代表装置EAST（东方超环，中国）：世界首个全超导托卡马克，2021 年实现1.2 亿℃维持 403 秒，稳态运行全球领先。

EAST东方超环托卡马克装置ITER（国际热核聚变实验堆，法国）：全球 7 方（中、欧、美、俄、日、韩、印）共建，人类最大托卡马克，目标 2035 年首次氘氚聚变，实现输出能量 > 输入能量（Q>10）。

ITER国际热核聚变实验堆JET（欧盟）：历史最久的大型托卡马克，1997 年创下Q=0.67（输出 / 输入）纪录。

五、核心挑战稳态约束难：上亿度等离子体易失控、逃逸，需长期稳定约束（目标数千秒）。

能量增益低：目前实验Q 输出），需突破Q>10才能商业化。

材料寿命短：中子轰击、高温等离子体冲击，内壁材料易损伤。

氚自持难：氚天然稀缺，需高效增殖技术实现燃料自给。

六、优势与前景优势：燃料（氘）取自海水，储量几乎无限；

无碳排放，放射性废料极少（远低于裂变），安全性高。

前景：若 2035 年 ITER 达成目标，2050 年前后有望建成首座商业聚变电站，彻底解决人类能源危机。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳

目前，全球已有多个科研机构正在加紧实施人造黑洞项目，黑洞吞噬地球，甚至黑洞吞噬太阳的可能性，都可能通过人造黑洞模拟来加以验证。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 据了解，人造黑洞的设想最早提出于20世纪80年代，由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉-昂鲁教授提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么就可以在该流体中建立一个人造黑洞。

美国加州大学物理学教授史蒂夫-吉汀斯是这方面的专家，他对人造黑洞进行了认真分析，他认为：人造黑洞毁灭地球的理论纯粹是小说和电影里的虚构，真正的粒子碰撞制造出的人造黑洞不可能吞噬地球。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 粒子加速器，也被称之为大型强子对撞机(LHC)。

位于法国和瑞士交界处的世界上最大的粒子物理研究中心欧洲核子研究中心(CERN)已经开始在一个将近17英里长的圆形隧道里面建造这个被人们称之为世界最大的"黑洞工厂"的装置。

吉汀斯教授在报告中称，欧洲的科学家很快就会利用粒子加速器制造出人造黑洞。

目前欧洲核子研究中心的蒙加诺教授与吉汀斯教授的科研小组进行合作正在建设建设世界上最大的粒子加速器(对撞机)，而这个粒子加速器(大型强子对撞机)是世界上最先进的粒子研究工具，项目耗资80亿美元，历时14年之久，汇集了世界各地最著名的物理学家。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 科学家们将在实验中撞击质子，模拟宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件，接着细致分析撞击产生的残骸，用以探求物质本质的线索和自然中新的力量和平衡。

吉汀斯认为，今年夏天如果人类首次制造出人造黑洞，也不会产生什么重大影响。

吉汀斯和蒙加诺两位教授在进行深入研究后得出结论：利用粒子碰撞产生的黑洞是无害的。

因为，所有的黑洞都要释放出宇宙射线，小的黑洞所释放的物质要远远多于其吸收的物质，因此，在它们吸收物质之前自己就早已瞬间蒸发了。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 事实上整个宇宙原本就是一个类似的粒子对撞机器，具有高能量的宇宙射线和粒子会经常碰撞在地球的大气表层、太阳或者是其它的白矮星和中子星的表面，每时每刻都在发生着这样的粒子碰撞。

如果这些粒子碰撞会产生危险的话，天文学家很早就会发现这一现象并对其展开研究。

其实一直以来地球就沐浴在足够可以形成黑洞的宇宙射线和粒子对撞之下，但地球一直也都没有被摧毁。

而且，几乎所有粒子加速器生成的黑洞都必须达到足够的速度才能逃脱地球的重力，即使一年生产出1000万个黑洞，也大约只能捕捉到其中的10个，让它们围绕加速器中心运转。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 而这些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假设让它穿过一块相当于地球到月球距离厚度的铁块，它也不会撞倒任何东西。

它们吞噬一个质子也需要大约100小时的时间。

一个这样的黑洞吞噬100个质子大约需要花费一年的时间，因此，要吞噬1毫克地球物质就需要花费比宇宙年龄还要长的时间。

科学家表示，假如大型强子对撞机(LHC)在今年生产出了黑洞，那么它就证明了宇宙确实存在除空间和时间以外的维度。

吉汀斯承认，地球的未来以及人类的生命安全和健康都令每位科学家非常担忧。

特别是关于人造黑洞风险的争论，现在已经是一个非常具有争议的物理话题。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 特别是已经有科学家指出，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生黑洞的风险足以吞噬地球，或者将产生一类名为"奇异微子"(Strangelet)的粒子，将地球变成一团沉寂、收缩的"奇异物质"。

还有很多政治家担心这种人造黑洞的技术被恐怖分子利用，成为继原子弹和氢弹之后人类最具有毁灭性的武器。

但是，吉汀斯肯定的说：现代物理学无法在地球上制造出具有破坏性的黑洞。

"欧洲建立大型强子对撞机(简称LHC)，是为了揭开宇宙大爆炸之谜，而不是制造黑洞毁灭地球。

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