您当前位置:云南经济管理学院 >> 图书馆 >> 学术动态 >> 浏览图书馆信息

学术动态2018年第06期 (总第67期 )(五)

更新时间:2018年10月18日 | 
阅读: | 
作者:tsg | 
[] | 
[关闭窗口]

最新科技动态

 

2018诺贝尔化学奖的道可道与非常道

◎张田勘

  北京时间103日下午545分,2018年度诺贝尔化学奖揭晓。今年该奖项的获得者是美国的弗朗西丝·阿诺德(Frances H. Arnoid)、美国的乔治·史密斯(George P. Smith)和英国的格雷戈里·温特(Sir Gregory P. Winter)。

  女性获此奖项非常少见,这次的阿诺德就给人们带来了惊喜,她也是诺贝尔化学奖历史上的第五位女性得主,这是诺贝尔奖历史上的一种突破。但2018年的诺贝尔化学奖更大的意义在于,充分体现了化学学科或其他学科的“道”与“非常道”。

  化学学科的主要内容当然是在分子、原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律。但是,对于化学的研究又并非只是局限于化学之道,而是可以用其他方式和技术来研究,如借助生物学和物理学的方法与内容,这种“非常道”的研究内容和方式决定了在一些时候,化学的成果需要以另外的方式来表达和体现,今年的诺贝尔化学奖就是如此。

  诺贝尔奖委员会认为,今年的化学奖得主受到进化力量的启发,并且利用了相同的原理——基因改变和选择能获得破解人类化学问题的蛋白质。阿诺德在1993年进行了第一次酶的定向进化,此后,她改进了现在用于开发新型催化剂的常规方法。因此,阿诺德被誉为“定向进化”方法的先驱。史密斯和温特爵士则是在“多肽和抗体噬菌体展示技术”方面做出了杰出贡献。

  把生物的定向进化方式用于解决化学之道只是“非常道”之一,更大的“非常道”是阿诺德本人甚至既不沾边生物,又与化学扯不上关系。她以前大学本科专业是机械与航空航天工程专业,只是在上硕士研究生的时候才转向蛋白质工程研究。在生物与化学交叉学科领域,阿诺德还另辟蹊径,不走别人的常路——利用遗传密码进行蛋白质工程改造,而是利用定向进化的方法研究蛋白质,从而获得按“常道”难以获得的成果。

  诺贝尔化学奖的“非常道”更是体现在中国人对其改名为“理综”,这不是玩笑而是事实,因为不止是生物和物理插手化学,就连没有诺贝尔奖名分的数学也要从化学那里分得一杯羹。

  美国物理学家瓦尔特·科恩(Walter Kohn)和美国西北大学的数学家约翰·波普尔(John Pople)就获得了1998年的诺贝尔化学奖,前者以密度泛函理论的数学方法来处理原子间构成化学键的理论,使得化学中的许多计算得以实现;波普尔则系统完整地建立了量子化学方法学,并应用于化学的各个分支。他们用数学方法来研究化学使得化学不再是纯实验的科学,从而开辟了化学的疆域。

  此外,生物学是最多地抢了化学地盘的学科,从1990年以来,有16次诺贝尔化学奖颁给了生物学方面的成就。物理学则是第二多地“入侵”化学领域的学科,从1900年以来诺贝尔化学奖的名单中,有13次颁给了物理学家。

  当然,从“道可道”的角度看,诺贝尔化学奖还是以化学的内容和化学家为主,从1901年至2018年,诺贝尔化学奖共颁发了110次,获奖者达180位,除去以上的生物、物理和数学抢夺化学奖外,大部分还是化学内容和化学家获奖。

 以本学科为主才会有“道可道”,结合和借助其他学科,才会有“非常道”,最终也会产生“名可名,非常名”的成果。交叉学科不仅会带来新的科学理念和方法,更重要的是,会带来学科的广阔发展和巨大成就,造福于人类社会。所以,化学和化学家不应当惧怕这一学科成为“理综”,综合和借助其他学科的力量往往会让化学走得更远,获得的成果更大!

来源:《北京青年报》2018-10-08


2050年打个“飞的”上班不是梦

◎毕孝斌

  想象一下,下班前在手机上预约一架飞行汽车,然后从就近的楼顶上车,冲上云霄告别脚下的拥堵,不用搜寻畅通路段也无需为停车烦恼,就能快速抵达目的地。这一幕,是不是让你很动心?

  当然,这并非科幻电影的专属桥段,飞行汽车这一未来世界的“标配”,正在加速走进我们的生活。

  922日,在杭州举行的未来出行创新科技主题论坛上,长江学者特聘教授、清华大学汽车安全与节能国家重点实验室副主任张扬军说,飞行汽车将道路从地面拓展到低空,成为陆空一体的立体化交通,将颠覆传统交通出行和运输方式。预计2050年,飞行汽车将实现大众化应用。

  同时,中国吉利控股集团旗下美国太力飞行汽车公司CEO克里斯·贾兰(Chris Jaran)透露,全球首款量产飞行汽车Transition下月如期预售,2019年实现交付,首批用户对美国开放。下一代概念产品TF-2也将于10月公布。

  蓄势待发 飞行汽车处于孕育期

  “未来的飞行汽车不是飞机跑起来,是汽车飞起来,其具备三大基本特征——即时垂直起降、地面行驶为主、智能无人驾驶。”张扬军解释说,垂直起降才能融入未来立体交通体系;地面行驶能耗远低于空中飞行,未来飞行汽车以地面行驶为主;同时,飞行汽车涉及立体路径的规划管理,必然是智能无人驾驶。

  据不完全统计,2017年,全球大概有20多个团队在进行飞行汽车研发工作,如波音、空客、戴姆勒、吉利等。Uber希望在2020年开始飞行汽车商业测试,并在2023年正式商用……

  “Google、腾讯、吉利、Uber对飞行汽车的投资总额达到20多亿美元,资本进入对飞行汽车行业的创新发展起到重要支撑作用。”中国电动汽车百人会副秘书长王贺武说,少数国家放开了飞行汽车的测试,如美国对飞行汽车并没有限制,只需获得美国联邦航空管理局的飞行器许可证和高速公路安全管理局的汽车上路许可证。

  “当前的飞行汽车大部分处于孕育期,除了很少数有钱的玩家能拿出一些产品以外,大多数人还都是谈概念比较多一点。”王贺武直言,飞行汽车为缓解城市交通拥堵提供了新思路,科技创新和产业变革或许有机会让飞行汽车从概念走向量产,“但是要进行商业化运行,还有很长的路要走。”

  飞入百姓家 这么近却那么远

  此前,马斯克曾担忧飞行汽车很难大行其道,将其比作“被放大了1000倍而且噪音很大的无人机”。

  “飞行汽车正处在孕育期,到最后走向飞行汽车时代,我们需要经历三个发展阶段。”张扬军认为,近期发展以飞为主,主要解决根据需要随时垂直起降的问题;中期则以地面行驶为主,飞行汽车可能还只作为专业人员驾驶的军警用车和应急救援用车等;远期将真正实现智能无人驾驶,预计在2050年,飞行汽车可能实现大众化的应用。

  值得注意的是,未来飞行汽车要真正飞入寻常百姓家,安全性和空域管制等都是待解难题。

  “政府需要制定完善的空中空域监管法规和监管机制。”在王贺武看来,成本也是决定飞行汽车能否进入市场的制约因素,此外还有飞行汽车的噪音、续航和安全问题等。

  中国民航管理干部学院通用航空系主任吕人力表示,除却飞行汽车的安全、噪音等问题,基础设施建设以及如何融入城市空域,这些痛点亟待解决。比如,美国有19000个通用机场,使得航空通达点更向日常使用逼近。而中国正在规划500个通用机场,未来将实现县县通。

来源:《科技日报》2018-09-26


“万物互联”渐行渐近 数字技术加速落地

◎陈 静

  近日,在杭州举办的阿里巴巴2018云栖大会上,200多家全球企业带来了让人目不暇接的新科技。比如8K摄像机拍下的患者眼部超高清细节图像,可以通过5G网络实时远程传递;物流无人车在拥挤的人群中闪转腾挪,观众通过“刷脸”就能取出包裹……

  云栖大会如今已变成科技行业的一场盛会,成为反映数字中国前进的技术窗口。今年,又有怎样的新计算、数据资源与新技术在本届大会上亮相呢?

  构建智慧城市“样板间”

  “现在主城区共有23.7万辆机动车在道路上行驶,主干道时速24.95公里,快速路时速48.98公里,周边高速公路时速80.34公里,拥堵和延误指数分别为2.61.54,共有234名交警在道路上开展管理和疏导。”杭州市公安局交警支队指挥中心指挥员范俊看着面前的大屏幕报出一连串数字。

  这些信息来源于杭州的“城市大脑”,在今年的云栖大会现场,杭州城市大脑2.0正式发布。这一集合大数据、云计算和人工智能等技术的城市管理平台目前已经覆盖了杭州420平方公里的主城区范围,成为杭州城市管理的新基础设施。

  在杭州,通过交警手持的移动终端,“大脑”实时指挥200多名交警。在它的帮助下,杭州交通拥堵率从2016年时的全国第5名降至2018年的全国第57名;在杭州,出门办事“最多跑一次”,全市59个政府部门368.32亿条信息汇聚在城市政务服务平台上,市民可凭身份证一证通办296项事务;在杭州,智慧医疗让近7000万人次在杭州市属医院看病时间平均缩短2小时以上……

  阿里云总裁胡晓明将这些数字化城市管理解决方案带来的变化称之为“新杭州故事”。杭州市西湖区人民法院的法官萧方训是故事中的角色,他应用智能系统与远在千里之外的被告在线“面对面”开庭,“书记员”也是机器人,同步记录着庭审中法官与当事人说的每一句话,“一个人的法庭”30分钟就完成了程序;杭州萧山机场也是故事里的角色,从今年6月份起,杭州机场T3航站楼的25个安检通道上线“航空大脑”的人脸识别技术:技术被接入机场原有的信息系统,每位旅客从递上身份证到完成甄别,整个时间缩短至3秒,比肉眼比对的速度快了3倍以上,上线一个多月内,成功查出5名冒用身份证的旅客。

  树立智慧物联“风向标”

  “过去几年,我国车联网发展迅速。如今上汽已经有70万辆互联网汽车,过去两年中,累计有3亿次车联网服务分发次数,发生了150万次空中下载。”阿里巴巴车联网系统AliOS总经理王矛告诉记者,作为物联网的“排头兵”,车联网的发展被视为是万物互联的“风向标”。

  同时,车联网并非只有无人驾驶,斑马网络宣布将发布全新的互联网汽车斑马智行3.0版,探索互联网如何帮助人与车更高效率地相处。斑马网络CEO郝飞介绍,该车的人工智能场景引擎基于车辆数据、用户数据、环境数据等深度融合,对消费者的下一步需求进行预判服务。“比如,用户在手机上成功预定电影票后便会触发观影场景引擎,车辆会直接推荐目标影院,系统还会推荐电影歌单或原声音乐,以场景来打破APP应用‘孤岛’。”郝飞说。

  博世则将目标指向了一个细分但实用的领域:自动代客泊车。该项技术可让车辆在没有驾驶员的情况下实现自动泊车。驾驶员在停车场入口下车,只需通过智能手机下达指令,车辆就可以自动停到指定地点,并且不需要驾驶员监控。“物联网正在从根本上改变人们点到点的交通出行方式。”博世智能网联事业部中国区总裁陈明介绍,自动代客泊车需要包括精准车辆定位、全方位监测车辆行驶路径等在内的多项智能技术支撑,但它的意义不仅在于为车主节省时间、提供方便,对于停车场运营者来说,采用自动代客泊车技术,同等大小的停车区域可比原来多容纳高达20%的车辆。

  抢占人工智能“制高点”

  “工业时代考验的是生产一样的东西的能力,数据时代考验的是生产不一样东西的能力。新制造的核心是数据,以前制造业靠电,未来的制造业靠数据,数据是制造业必不可少的生产资料。‘新制造’正是企业面临的新机遇。那些用了新思想、新理念、新技术的企业,一定会成为未来的赢家。”马云在此次云栖大会上全面阐释了自己对“新制造”的思考。

  “万物互联”不仅改变着普通人的生活,也开始直接作用于传统制造领域。中策橡胶副总经理张利民对数据带来的“能量”感慨万千。“以轮胎生产为例,‘混炼胶’始终是一个生产难题,但最近我们利用‘工业大脑’解决了这个生产问题。通过人工智能算法,工业大脑能在短时间内处理分析每一块橡胶的出身,匹配最优的合成方案,使得混炼胶的平均合格率在半年时间里提升了3%5%。”张利民表示,工业大脑让工业生产线上庞大的钢铁躯体拥有了智能大脑,在制造流程的数据化控制、生产线的升级换代等方面起到了关键作用。未来,工业大脑的目标是做到更具普适性和可复制性,最终从行业突破,成为面向整个制造业的人工智能解决平台。

  得益于工业互联网的并非仅有大型企业,通过数字化,小企业同样可以获得巨大的提升。“比如今年世界杯前,位于安徽、湖南、广东等超过10个省份的30多家制造商就是通过这样的平台整合起来,在30天内赶制出了100多万个大大小小的世界杯吉祥物。如果不靠数字化带来的任务分割和智能排产,这样的任务不可能完成。”阿里云IoT(物联网)事业部总经理库伟表示。

来源:《经济日报》2018-10-11


全球首个陶瓷4D打印系统“出炉”

窗体顶端

窗体底端

据物理学家组织网日报道,香港城市大学的研究团队成功开发出全球首个陶瓷4D打印系统,打印出来的陶瓷坚固且拥有复杂的形状,有望在电子和航空航天领域大展拳脚。

陶瓷的熔点很高,因此难用传统的激光打印技术制造;现有的3D印刷陶瓷前体通常很难变形,让制造复杂形状的陶瓷困难重重。为应对这些挑战,机械工程系主任吕坚(音译)教授领导的团队开发出了一种新型“陶瓷墨水”,它是聚合物和陶瓷纳米粒子的混合物。用这种新型陶瓷墨水打印出来的3D陶瓷前体非常柔软,可拉伸到初始长度的3倍。这些柔韧且可拉伸的陶瓷前体通过适当的热处理,就可制造出拥有复杂形状的陶瓷。而且,在此基础上,研究团队开发出了两种陶瓷4D打印方法。

4D打印是传统3D打印加上第四维度——时间,在第四维度中,打印物体可在外部环境(例如机械力、温度或磁场)的刺激下,随着时间的推移重新成形或自我组装。在最新研究中,该团队利用存储在拉伸的陶瓷前体中的弹性能量让陶瓷变形。当拉伸过的陶瓷前体被释放时,它经历自我重整,热处理后,前体变成陶瓷,得到的陶瓷坚固且拥有高压缩强度—密度比。另外,与其他打印陶瓷相比,它们可以形成拥有高强度的大尺寸结构。

吕坚说:“凭借印刷陶瓷前体的变形能力,其应用可能非常大。一个有希望的应用是制造电子产品。”在传输电磁信号方面,陶瓷材料比金属材料性能更优异。此外,陶瓷的艺术特性及其形成复杂形状的能力也为消费者提供了获得定制陶瓷手机背板的潜力。

这项创新还可应用于航空航天领域。吕坚解释说:“由于陶瓷是一种能承受高温的机械强度高的材料,因此4D打印陶瓷有很大潜力用作航空航天领域的推进部件。”吕坚表示,下一步是提高材料的力学性能,例如降低其脆性。                  来源:《科技日报》2018-08-21


标签:
0
在线留言