科学家正致力于利用人工智能(AI)构建虚拟细胞,旨在颠覆传统细胞生物学的研究模式。目前,该领域90%的工作依赖实验,而未来的目标是将计算模型提升至主导地位,使实验主要用于验证预测结果。虚拟细胞模型能够快速生成实验需数周才能获得的结果,例如预测肿瘤细胞对药物的反应,从而加速疾病研究和药物开发。
全球多个机构已投入这一领域。美国非盈利基金会陈·扎克伯格倡议(CZI)计划未来十年投资数亿美元,谷歌DeepMind也启动了相关项目。瑞典生命科学实验室的“Alpha Cell”项目将于2026年推出,旨在验证虚拟细胞的可行性。
计算机模拟细胞行为并非新概念。2012年,科学家首次构建了完整细菌细胞的模型。如今,AI技术的进步使得数据驱动建模成为可能,尤其是单细胞测序数据的爆发式增长。CZI计划构建包含10亿细胞的数据集,美国Arc研究所(Arc Institute)则发布了1亿个经药物处理的癌细胞的测序数据,为训练AI模型提供基础。
尽管如此,现有模型仍存在局限性。例如,部分单细胞AI模型在新数据测试中表现不佳,难以推广到未训练的场景。科学家指出,未来虚拟细胞需整合更多数据类型,如光学和电子显微成像,以更全面地模拟细胞动态。
近几周,极端热浪席卷美国、中国和欧洲,但科学家警示,长期性高温同样危害严重。在一些地区,气温可能持续数月偏高却未达热浪标准,这种慢性高温可能导致肾功能障碍、睡眠呼吸暂停和抑郁症等健康问题。美国迈阿密大学的研究团队指出,目前关于长期高温累积影响的研究仍严重不足。
专家表示,气候变化导致全球高温天数增加,亟需加强相关研究。热浪通常定义为日温超过某阈值的时段,但在热带和亚热带地区,基准温度本身可能已处于危险水平。美国迈阿密的热指数(综合湿度与气温的体感温度)全年半数日子可达32°C(90°F)。
最直接的证据来自对中美洲农业工人研究,表明长期高温工作环境与慢性肾病相关。提供饮水、遮阴和休息可延缓肾功能衰退,但其他健康风险的研究仍有限。华盛顿大学的学者分析季节性高温地区数据后指出,尚无充分证据表明这些地区死亡率更高。
然而,长期高温会加剧既有健康问题。美国亚利桑那州立大学的研究表明,高温会改变血液分布,影响与炎症和血液循环相关的疾病。某些药物在高温下可能失效,甚至加重热应激反应,如利尿剂减少体液,部分抗精神病药抑制排汗。
此外,城市夜间蓄热会干扰睡眠。研究显示,高温夜晚增加睡眠呼吸暂停风险,全球变暖导致人均每年减少约44小时睡眠,且几乎没有季节性适应。长期睡眠问题可能引发心血管代谢疾病和整体健康下降。高温还会影响认知能力,一项针对美国高中生的研究发现,高温上课日会导致学习效率显著降低。
受长期高温影响最大,因其难以负担降温资源。迈阿密大学的研究团队强调,目前研究不足的部分原因在于受影响人群常被忽视,而这些群体恰恰是长期高温的主要受害者。随着全球变暖加剧,这一问题将愈发严峻。
日本研究人员开发出一款人工智能(AI)系统,能够通过常规胸部X光片检测脂肪肝疾病。这一突破为全球范围内更快速、经济且便捷的脂肪肝筛查提供了新途径。
脂肪肝疾病由肝脏脂肪过度堆积引起,全球约四分之一人群受其影响。若不及时干预,可能发展为肝硬化甚至肝癌,因此早期诊断至关重要。目前,脂肪肝的标准检测依赖超声波、CT或MRI,但这些检查成本高且需专业设备。相比之下,胸部X光检查更为普及、价格低廉且辐射量小,尽管其主要用于心肺评估,但图像中也会包含部分肝脏信息。
日本大阪公立大学医学研究科的团队利用4414名患者的6599张胸部X光图像,结合受控衰减参数(CAP)评分,训练出一款高精度AI模型。 测试显示,该模型准确度较高,受试者工作特征曲线,表明其具备可靠的筛查能力。
研究人员表示,基于胸部X光的AI诊断方法有望大幅提升脂肪肝筛查效率,尤其适合医疗资源有限的地区。未来投入临床应用,或将成为早期发现脂肪肝的重要工具。
日本东京大学工业科学研究所的科学家近日取得突破性进展,成功研制出一种采用掺镓氧化铟(InGaOx)晶体材料的新型晶体管,有望替代传统硅基芯片。这种晶体管采用全环绕栅极结构设计,控制栅极完全包裹电流通道,显著提升了电子迁移率和长期稳定性,为人工智能和大数据应用带来性能飞跃,并可能延续摩尔定律的生命力。
晶体管作为现代电子设备的核心元件,其性能直接影响计算效率。但随着设备微型化,硅基晶体管逐渐面临物理极限。研究团队另辟蹊径,选择具有高度有序晶体结构的掺镓氧化铟作为材料,通过镓掺杂抑制氧空位缺陷,从而减少载流子散射,提高器件可靠性。
制造过程中,团队采用原子层沉积技术,将InGaOx薄膜逐原子层沉积在通道区域,再经热处理形成理想晶体结构,最终制成全环绕栅极金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。测试结果显示,该晶体管的电子迁移率达到44.5 cm²/Vs,并在施加应力下持续近三小时中保持稳定,性能优于同类产品。
这项研究不仅展示了新材料在晶体管领域的潜力,也为高算力需求的应用场景(如人工智能和大数据处理)提供了更高效的解决方案。未来,这种晶体驱动晶体管或将成为下一代电子设备的关键组件,推动技术革新。(刘春)
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