日本研究懸浮顯示技術：聲學勢場聚集粒子

http://digital.sina.com.hk/news/-7-1531177/1.html?l=2563486

新浪科技訊 香港時間7月14日消息，據國外媒體報導，懸浮螢幕聽上去似乎是科幻電影中的情節，但現在有一個研究小組正打算將其變成現實。他們計劃通過精心調整一個聲學勢場(acoustic-potential field)來聚集大量粒子，從而實現圖像顯示的效果。這個團隊名為“精靈之塵”(Pixie Dust)──很顯然這個名字取自《彼得潘》──他們的技術可以讓密度高達每立方釐米7克的粒子在半空中懸浮流動，從而讓原本由電子顯示的對象變得栩栩如生。而如果再加上 Kinect 感受器，那麼這個系統甚至可以對觀看者的動作做出相應反應。

　　當然，利用聲場技術實現像聚苯乙烯之類小球粒的懸浮並不是什麼新的想法，然而這個以東京大學的落合陽一為首的研究小組沿著這一思路往前更進了一步。為了達成這一目的，研究組使用4台發射器實現粒子在顯示區域的懸浮。這就造成了一個區域，在此區域內每個懸浮顆粒的位置都可以半毫米級的精度進行調節，並以每秒72釐米的速度進行流動。

　　這樣的結果是實現了對光柵圖形和矢量圖形的懸浮虛擬顯示，這種呈現方式幾乎是夢幻的。加上Kinect感受器之後──正如研製小組所做的那樣──你甚至可以在半空中與這些虛幻的圖像進行互動。由於這一技術領域發展的廣闊前景，同樣可以預見在未來可能會出現將一些較輕的物體實現懸浮的情況，如某些部件或模型。甚至它們都不一定非要是固體，落合陽一指出同樣的技術也可以實現對霧霾顆粒，小水滴或是肥皂泡泡的懸浮。

　　研究組計劃將在今年8月份召開的美國計算機協會計算機圖形專業組(SIGGRAPH)會議上報告他們的工作成果。儘管很顯然這項技術還遠沒有達到能夠投入商業應用的階段，但的確會讓人非常期待未來有一天我們能夠一邊看電影一邊讓爆米花懸浮起來，並自動飄進我們的嘴裡。(晨風)

狗眼看人慢

http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/www.sd.xinhuanet.com/sdws/2014-07/15/c_1111616584.htm

英國《每日郵報》網站7月9日發表題為《狗看我們行動都是慢動作：研究發現，動物腦部處理視覺信息比人類快》的報道。報道稱，動物的形狀和大小各種各樣，而目前科學家已經揭示了它們的外形對其感知移動物體有什麼影響。

    通過研究各種不同的動物，研究人員發現，動物的體重和代謝率決定它如何感知移動物體或人的速度。

    來自愛爾蘭都柏林三一學院自然科學學院、英國愛丁堡大學和英國聖安德魯斯大學的科學家們說，動物對速度的感知取決于其神經係統處理信息的速度，以便對所處環境作出反應。

    為了進行研究，他們向34種脊椎動物，包括魚、鳥、蜥蜴和一些哺乳動物，分別發出一道閃光。

    《科學美國人》報道稱，如果閃光足夠快，人和動物都會將其看成一道連續的光束。通過測量動物的腦部活動，他們檢測出了動物看到的閃光的最高頻率。

    根據英國《動物行為》雜志上發表的這項研究，對于能看到閃光速度更快的動物來說，動作和情景似乎展現得更慢。研究小組認為，對于需要快速躲避障礙或天敵的動物來說，這是很有利的。

    研究發現，能看到高速閃光的動物具有更快的新陳代謝功能，這證實了科學家的如下假設：能在高頻率閃光下看到物體移動的物種往往體型比較小。狗接受視覺信息與看到閃光的速度比人類快25%。所以，狗看人類行動都是慢動作。

    研究還表明，老鼠看世界和感受時間的方式與大象迥然不同。

    對時間的感知與動物體型大小及其新陳代謝的聯係表明，不同的神經係統是基于物種生存的環境及其在野外生存的方式進化而來的。科學家發現，狗和家蠅看到的動作比人類看到的要慢。

美研製出首個人造肌肉動力行走生物機器人

http://digital.sina.com.hk/news/-7-1530803/1.html

美國科學家研製的微型行走生物機器人，設計靈感來自於肌肉-腱-骨的複雜結構。這種生物機器人由實驗室培育的肌肉細胞構成的肌肉條提供動力，由電脈衝進行控制，賦予研究人員空前的控制能力。研究人員表示這項研究成果將孕育出新一代柔軟可彎曲生物機器人

　　在設計上，3D打印的水凝膠充當生物機器人的脊骨。這條脊骨擁有足夠的堅固度，賦予生物機器人結構，同時又能像關節一樣彎曲。兩個錨柱負責將肌肉條固定在脊骨上，就像腱將肌肉依附在骨骼上一樣。此外，錨柱還充當生物機器人的腳。它的速度可以通過調節電脈衝的頻率進行控制

　　在設計上，3D打印的水凝膠充當生物機器人的脊骨。這條脊骨擁有足夠的堅固度，賦予生物機器人結構，同時又能像關節一樣彎曲。兩個錨柱負責將肌肉條固定在脊骨上，就像腱將肌肉依附在骨骼上一樣。此外，錨柱還充當生物機器人的腳。它的速度可以通過調節電脈衝的頻率進行控制

　　新浪科技訊 香港時間7月13日消息，據物理學家組織網站報導，新一代的微型生物機器人開始擁有肌肉了。美國伊利諾伊大學的工程師們近日展示了一款“行走型”的“生物機器人”，其由肌肉細胞提供能量，並利用電脈衝實現操控，這將讓研究人員對它們的功能具有前所未有的控制力。研究組在本月出版的《美國國家科學院院報》上報告了他們的此項進展。

　　伊利諾伊大學生物工程學教授拉希德‧巴沙爾(Rashid Bashir)是此項研究的主管，他表示：“由細胞實現的生物驅動是任何生物機械體研發過程中必須具備的一項技術。”他說：“我們正嘗試將這些工程學原則與生物學相結合，並將其應用於生物機械與系統的設計與開發工作當中，從而造福環境與醫藥應用領域。生物學無比強大，如果我們能將其潛能部分應用於有用的方面，那將會帶來很多益處。”

　　巴沙爾的小組在設計與開發生物機器人方面處於領先地位，他們開發的微型機器人體長僅有不到一釐米，且由可伸縮3-D打印的水凝膠與活體細胞組成。此前這一研究組還展示了機器人自行行走的場面，其動能由取自老鼠心臟搏動的心臟細胞提供。然而，心臟細胞會時不時發生收縮，從而讓研究人員難以操控機器人的運動。這就讓開發人員很難利用心臟細胞構建可以自由開啟或關閉，加速或減速的生物機械體。

　　而這款新的生物機器人採用了身體肌肉細胞，並使用電脈衝實現控制。這就讓研究人員有了一種簡單的途徑來實現操控目的，並開啟了未來其他設計的可能性，因此工程師們可以藉此優化生物機械體的設計，使其可以應用於特定的用途。

　　巴沙爾表示：“身體肌肉的細胞非常具有吸引力，因為你可以利用電信號對其進行控制。”他說：“比如說，在你設計一款設備，其可以再檢測到某種化學品或是接收到某個信號時啟動，這時候你就會考慮使用身體肌肉細胞。對我們來說，這是整個工具箱的一部分。我們希望能有不同的選擇，以便工程師們在設計這些東西的時候可以採用。”這項設計的靈感來源於在自然界中觀察到的肌腱骨結構。在3D打印的水凝膠中加入了支架，使其強度足以支撐整個生物機械體，但同時又足夠柔韌靈活，可以實現關節的彎曲。每一條肌肉都使用兩根支柱固定在支架上，就像肌腱骨連接身體的肌肉一樣，但這兩根支柱同時還要充當機器人腳的作用。
　　這款機器人的速度可以通過調節電刺激的頻率萊實現控制。更高的頻率能讓肌肉更快收縮，從而也讓機器人的整體速度得以加速。

　　項目組的研究生，這篇論文的合著者之一卡洛琳‧凱特科維克(Caroline Cvetkovic)表示：“我們選擇仿生設計作為起點是很自然地做法，就像是原生的肌肉骨骼系統。這項工作標誌著我們朝著研製可以操控，訓練甚至進行任務編程的生物機器人的方向邁出的重要的第一步。我們很高興這一進展可能將會最終演化成為新一代的生物機器人，可以被廣泛應用於藥物分發，手術機器人，以及流動環境分析設備等等諸多領域。

　　下一步，研究人員們將繼續開展工作，實現對生物機器人運動狀態的更大程度操控，如為其植入神經系統，這樣生物機器人便能運用光或化學信號實現各種控制。從工程的角度出發，設計者希望能夠讓生物機器人能夠根據不同的信號做出不同的響應。感謝3D打印技術的發展，現在科學家們可以迅速嘗試各種不同的形態與設計方案。巴沙爾與他的同事們甚至計劃在本科生的課程中加入有關課程，以便讓學生們也可以參與嘗試設計不同的生物機器人。

　　項目組研究生，論文合著者里圖‧拉曼(Ritu Raman)表示：“生物設計已經不是什麼新鮮的概念，組織工程學研究人員早已在這一領域耕耘多年，而這在醫學領域將會具有重要意義。但我們為什麼要在這裏停下腳步呢？我們可以繼續循著這條路線往前走，借助細胞非凡的自組織能力以及對環境的響應能力，推進設計非自然的生物機械體和系統。”

　　巴沙爾表示：“基於細胞結構進一步推進工程進展是令人興奮的。我們的目標是讓這些機器人能夠使用自動感應器。比如我們希望它們可以感知某些特定的化學信號並向其接近，同時向目標施放化學劑來中和有毒物質。而此次實現電信號控制便是邁向這一目標的關鍵一步。”(晨風)

神秘之光何來？宇宙光源與觀察量差4倍

http://www.epochtimes.com/b5/14/7/13/n4199557.htm

【大紀元2014年07月13日訊】（大紀元記者沙莉編譯報導）宇宙中出了甚麼差錯？最新研究發現，目前已知的星系群和類星體發出的紫外光，遠遠不足以產生觀察到的星系間氫氣量，整整少了四倍。「就像你來到一間燈火通明的大房間裡，但你環顧四周，只看到幾隻40瓦的燈泡，光從哪裏來？我們找不到它的來源。」

這是美國卡內基科學研究所的科梅爾（Juna Kollmeier）的疑問，她是這項研究的主要作者。研究小組分析了彌合星系間空白空間的氫離子分佈。當氫原子被高能量紫外線擊中時，會從電中性的氫原子轉變成帶電氫離子，能把中性氫轉變成氫離子的光子稱為「電離光子」，主要來自類星體和最熱的年輕恆星。因此星系間氫離子可以作為精確的「計光器」。

當天文學家發現存在太多氫離子時很驚訝，因為超過了紫外線能夠生成的氫離子數量，而且這個差距是驚人的400％。奇怪的是，這種不匹配只出現在人類相對比較瞭解的附近宇宙中。
科學家將望遠鏡對準數十億光年之遠的星系，看到的是宇宙年輕時的情況，發現早期宇宙中紫外線的量符合電離氫原子需要的量，但在近處為何差距如此之大實在令科學家困惑不解。
研究人員對哈勃太空望遠鏡宇宙起源光譜儀的觀測數據進行了分析，並把分析結果和超級計算機模擬的星系間氫離子量進行了對比，從而發現了這種差異。

觀測表明，年輕恆星發出的電離光子幾乎都被其宿主星系氣體所吸收，幾乎不可能逃逸出來影響到星系間的氫氣。已知的類星體的數量也遠遠不夠產生足夠紫外線來產生觀測到氫離子的量。

論文合著者科羅拉多大學的奧本海默（Ben Oppenheimer）說：「模型完美地符合早期宇宙中的數據，如果我們可以假設這些額外的光真的存在，模型也極好地符合附近的宇宙」。「也可能模型沒有反映出真實情況，如果是這樣，也同樣讓我們驚訝，因為星系間氫氣是我們自認為我們最瞭解的宇宙成分。」

奧本海默說：「我們計算了已知來源的紫外線電離光子，發現少了四倍」。「80％的電離光子從何而來？很可能有新來源，不是類星體或光子逃逸的星系」。

把星系結合在一起的神秘暗物質可能與神秘之光有關聯，比如暗物質衰變併發光。論文合著者馬薩諸塞大學的卡茨說：「如果認真地考慮暗物質衰變，它是一場危機！」無論如何，天文學家將努力闡明神秘之光來源。研究結果發表在 《天文物理期刊通訊（Astrophysical Journal Letters）》上。
（責任編輯：畢儒宗）

英研製相機以光速拍攝：記錄光脈衝飛行過程

　http://digital.sina.com.hk/news/-7-1531003/1.html

科技日報訊 你怎樣拍攝一張快照，快到能看見光在空中飛行？你怎樣不用照相機也能拍出照片？你怎樣用技術看到四周角落里的物體？反過來，怎樣把物體隱藏起來讓人們在照片中看不到？這些有趣的問題是今年7月1日到6日召開的英國“皇家學會夏季科學展會”上，赫利奧特-瓦特大學和格拉斯哥大學的“創意相機”展覽團隊向前來參觀的人們提出的。

　　來自這兩所大學的一個研究團隊正在探索新的拍照策略。赫利奧特-瓦特大學物理科學與工程學院講師喬納森‧里奇解釋說，他們研究的相機能以光速拍攝，記錄下光脈衝在空中飛行的過程。

　　里奇說：“光由光子構成，速度為每秒鐘3億米，沒有什麼東西比光跑得更快。光子飛行的速度如此之快，普通相機是無法拍下它們的運動的。而我們的新相機極為靈敏而且極快，能拍攝單個的光子，當它們在空中旅行時，還能給光脈衝錄像。”

　　該相機由愛丁堡大學開發，其感光部件由單光子光敏像素陣列構成。據物理學家組織網7月6日報導，這些像素有兩種特性：一是對單個光子敏感的能力──每個像素的敏感性是人眼的10倍左右；二是它們的速度──每個像素被激活只要67皮秒(萬億分之一秒)，比人眨一下眼的時間要快10億倍。“這些特性讓我們能實現‘飛光成像’。”里奇說，當光在空中飛行，從物體上散射開來時，這種成像方法連光本身也能拍下來。

　　攝像機結合了脈衝激光源的工作原理。在錄像中，記錄了光脈衝里的光子在空中飛行。里奇說，人們可以看到光子在一系列鏡子上發生的反射。當光脈衝與空氣分子碰撞時，會隨機散射出光子，這些光子中有些會被攝像機拍下來。

　　根據皇家協會會展介紹，這些技術可以用於巡查環境角落。放在隱蔽角落處的物體也會散射光子，通過記錄這些散射光，就能顯示螢幕上看不到的物體。此外，該相機還可以用在需要精準計量時間信息的地方。(常麗君)　　(本文轉自《科技日報》)