科学家创造出用腹部控制的“第三只手臂”

科学家创造出用腹部控制的“第三只手臂” 为了进行这项研究，我们制作了一个装置，让用户坐在其中，同时抓住两个外骨骼式手臂上的把手，并佩戴一个配备传感器的腰带，以检测他们的图表运动。他们还戴着一个 VR 头盔，通过它来观看虚拟环境。通过移动外骨骼手臂，用户可以在 VR 世界中用虚拟版的真实手臂执行任务。此外，通过以特定方式移动横膈膜，用户还可以控制虚拟的第三只手臂。第三只手臂位于虚拟左臂和右臂之间，设计成对称的六指手两侧都有一个拇指这样就不会被认为属于某一侧或另一侧。在对 61 名志愿者进行的 150 次测试中，事实证明大多数人都能轻松掌握这种设置。重要的是，测试对象能够在控制左右手臂的同时控制第三只手臂有点像同时拍头和揉肚子。在操作第三只手臂时，参与者还能参与对话，并将视线从任务上转移开。在随后的研究阶段，志愿者的胸前绑上了一个实体机械臂。该装置实际上只是一根从底座伸进和伸出的杆，但使用者仍然可以移动它，让它的"手"按照指示悬停在给定的目标圆圈上。尽管如此，这项研究并不是专门为了开发实用的第三机械臂。"这种第三臂控制的主要动机是了解神经系统，"米塞拉说。"如果你挑战大脑做一些全新的事情，你就能了解大脑是否有能力做到这一点，以及是否有可能促进这种学习。然后，我们就可以将这些知识用于开发残疾人的辅助设备或中风后的康复方案等。"有关这项研究的论文最近发表在《科学机器人学》（Science Robotics）杂志上。您可以在下面的视频中看到虚拟和实体第三只手臂的动作。 ... PC版： 手机版：

大脑也能双拼？不同老鼠大脑被融在一起 创造出了“科学怪鼠”

大脑也能双拼？不同老鼠大脑被融在一起 创造出了“科学怪鼠” 现实中，将已经失去生命的尸体部位，重新变成一个“鲜活”的人，显然是不可能能的。但科学家最新公布的研究成果中，将两种不同种类的老鼠大脑融在了一起，创造出了RatMouse嵌合老鼠。不仅弥补了单一老鼠本身存在的缺点，而且各项指标正常，预计寿命可活2年。Rat和MouseRat和Mouse，虽然都可以翻译成老鼠，外形也大差不差，但本质上它俩属于不同的动物。一般来说，Rat是指大鼠，是啮齿目、鼠科、大鼠属的老鼠，而Mouse是指小鼠，是小鼠属的，种类不同。外形上，Rat体型更大，体长（不包括尾巴）一般在15-20厘米之间，而Mouse体长（不包括尾巴）只有5-10厘米，成年的Rat体重可达Mouse的10倍。除了大小有差异，身体的其他部位也有差异。例如Mouse尾巴细长，多毛且有鳞片，耳朵也显得很大很圆，而Rat尾巴短一点，粗一点，有鳞片但没毛，耳朵也相对小一点。两者的生活习惯也不同，Rat更喜欢偷吃肉类和奶酪一类的食物，而Mouse更喜欢蔬菜水果。虽然它们都会对人类带来不好的影响，但人类对它们的情感完全不同。体型更大的大鼠Rat被认为是害虫，而Mouse一般是指那些可爱的宠物或者老鼠形象，例如米老鼠和Jerry。不同种类的大脑融合了解完大鼠Rat和小鼠Mouse的区别后，再回来看科学家的大脑融合试验。整个研究，总共发了2篇论文。第一个论文中，研究人员事先将小鼠中负责前脑发育的基因给“去除”了，如果这个小鼠胚胎不作任何处理的话，是不可能发育出前脑的，而且在出生不久就会死亡。后期，研究人员给小鼠胚胎注入了大鼠的干细胞，意外的是，大鼠的干细胞居然修复了小鼠胚胎，让小鼠长出了前脑，这个前脑是由大鼠细胞构成。第二个论文中，研究人员往正在发育的小鼠囊胚注入细菌毒素，目标是破坏和嗅觉相关的脑部组织，此时小鼠失去嗅觉，发育成熟后是无法找到笼子里的饼干。随后，研究人员又将大鼠干细胞注入小鼠囊胚里，再将嵌合的囊胚植入小鼠母体。结果发现，胚胎的大鼠细胞和小鼠细胞同时发育，且大鼠细胞再次“弥补”了小鼠没有嗅觉的缺陷，出生后可以很快找到笼子里的饼干。两个试验，最后小鼠都正常生活，寿命也属于正常范围内。这意味着，用一种动物的大脑来帮助另一种动物，是可行的！这将对研究人类某些脑部疾病是非常有帮助的。最后其实，早在2022年，就有科学家成功将人类大脑组织注入大鼠的大脑中。两者结合的效果出奇的好，可以说是充分融合了，注入的人脑组织已经成为了大鼠的一部分，大鼠的某些特定行为，人脑组织会给出反馈。这说明，仅仅是不同物种大脑结合，并不难，难的是无法预估两者的融合有多深！这也是大多人反对不同物种嵌合试验的原因，因为不知道会造出什么生命。万一电影里出现的“怪物”，走进现实，又该怎么办？ ... PC版： 手机版：

科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人

科学家创造出世界上最小、最轻、最快的全功能微型水黾机器人 华盛顿州立大学的研究人员开发出了体积最小、速度最快的微型机器人，有望改变从人工授粉到外科手术的各个领域。这些机器人利用形状记忆合金进行运动，比以前的型号明显更轻、更快，通过模仿自然界昆虫的行为，有望实现更高的自主性和效率。图片来源：西悉尼大学图片社速度和微型化方面的突破机械与材料工程学院的博士生、这项研究的第一作者康纳-特里格斯塔德（Conor Trygstad）说："与这种规模的其他微型机器人相比，这是非常快的速度，尽管它仍然落后于它们的生物亲戚。一只蚂蚁通常重达五毫克，移动速度可达每秒近一米。"微型机器人的关键在于使机器人移动的微型致动器。特里格斯塔德利用一种新的制造技术，将致动器微型化到不足一毫克，这是目前已知最小的致动器。一个西悉尼大学创造的机器人被放在一个25美分硬币旁边，以显示其大小。资料来源：西悉尼大学领导该项目的西悉尼大学机械与材料工程学院工程学副教授 Néstor O. Pérez-Arancibia 说："这些致动器是迄今为止为微型机器人开发的最小、最快的致动器。"先进的致动器技术致动器使用一种称为形状记忆合金的材料，这种材料在加热时能够改变形状。之所以称之为"形状记忆"，是因为它能记住并恢复到原来的形状。与移动机器人的典型电机不同，这些合金没有任何活动部件或旋转组件。Trygstad 说："它们的机械性能非常好，轻型致动器的开发开辟了微型机器人技术的新领域。"形状记忆合金一般不用于大规模机器人运动，因为它们的速度太慢。但在西悉尼大学的机器人中，执行器是由两根直径为 1/1000 英寸的微小形状记忆合金线制成的。只需少量电流，这些金属丝就能轻松加热和冷却，使机器人能够以每秒 40 次的速度扇动鳍或移动脚。在初步测试中，致动器还能举起超过自身重量 150 倍的物体。与其他用于使机器人移动的技术相比，SMA 技术也只需要极少量的电力或热量就能使机器人移动。未来方向与改进Trygstad 说："SMA 系统对供电系统的要求要低得多。"他是一名狂热的钓鱼爱好者，长期以来一直在观察水黾，并希望进一步研究它们的动作。虽然西悉尼大学的水黾机器人是用扁平的拍打动作来移动自己，但自然界的昆虫会用腿做更有效率的划船动作，这也是真正的昆虫能移动得更快的原因之一。研究人员希望模仿另一种昆虫，开发出一种既能在水面上也能在水面下移动的水黾型机器人。他们还在努力利用微型电池或催化燃烧技术，使机器人完全自主，不受电源束缚。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家创造出的新材料兼具玻璃聚合物的硬度和凝胶的拉伸性

科学家创造出的新材料兼具玻璃聚合物的硬度和凝胶的拉伸性 研究人员创造了一种名为"玻璃凝胶"的新型材料，这种材料与玻璃聚合物一样坚硬，但如果施加足够的力，它可以拉伸到原长度的五倍，而不会断裂。玻璃态凝胶的一个关键特点是，它们的液体含量超过 50%，这使得它们比具有类似物理特性的普通塑料更能有效导电。资料来源：北卡罗来纳州立大学王美香科学家们发明了一种名为"玻璃凝胶"的新型材料，这种材料尽管含有 50% 以上的液体，但却非常坚硬且不易破裂。加上玻璃凝胶易于生产，这种材料有望应用于多种领域。凝胶体和玻璃态聚合物是历来被视为截然不同的两类材料。玻璃态聚合物质地坚硬，通常比较脆。它们用于制造水瓶或飞机窗户等物品。凝胶（如隐形眼镜）含有液体，柔软而有弹性。"我们创造了一类被称为玻璃凝胶的材料，这种材料和玻璃聚合物一样坚硬，但如果施加足够的力，它可以拉伸到原来长度的五倍，而不会断裂，"这项研究论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程系卡米尔和亨利-德雷福斯教授迈克尔-迪基（Michael Dickey）说。"更重要的是，一旦材料被拉伸，你就可以通过加热使其恢复原状。此外，玻璃凝胶的表面具有很强的粘性，这在硬质材料中并不多见。"该论文的共同第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员王美香说："玻璃凝胶的一个关键特点是，它们的液体含量超过 50%，这使得它们比物理特性相当的普通塑料更能高效导电。考虑到这些材料所具有的许多独特性质，我们对它们的用途感到乐观。"玻璃态凝胶，顾名思义，实际上是一种结合了玻璃态聚合物和凝胶最诱人特性的材料。为了制造玻璃态凝胶，研究人员首先将玻璃态聚合物的液态前体与离子液体混合。将这种混合液体倒入模具中，暴露在紫外线下，使材料"固化"。然后移除模具，留下玻璃状凝胶。"离子液体是一种溶剂，就像水一样，但完全由离子组成，"Dickey 说。"通常在聚合物中添加溶剂时，溶剂会推开聚合物链，使聚合物变得柔软、可伸展。这就是为什么湿隐形眼镜柔软，而干隐形眼镜不柔软的原因。在玻璃态凝胶中，溶剂会将聚合物分子链推开，使其像凝胶一样具有拉伸性。然而，溶剂中的离子会强烈吸引聚合物，从而阻止聚合物链移动。链条无法移动就使其成为玻璃状。最终的结果是，由于吸引力的作用，材料变得坚硬，但由于额外的间距，材料仍然能够拉伸。"研究人员发现，玻璃凝胶可以用各种不同的聚合物和离子液体制成，但并非所有类别的聚合物都能用于制造玻璃凝胶。Dickey说："带电或极性的聚合物有望用于玻璃凝胶，因为它们会被离子液体吸引。也许玻璃凝胶最吸引人的特点就是它们的粘性，因为虽然我们知道是什么让它们变得坚硬和可拉伸，但我们只能猜测是什么让它们如此具有粘性。"在测试中，研究人员发现，玻璃状凝胶即使含有 50-60% 的液体，也不会蒸发或变干。他们还认为，玻璃凝胶易于制造，因此有望得到实际应用。Dickey 说："制造玻璃态凝胶是一个简单的过程，可以通过在任何类型的模具中固化或 3D 打印来实现。大多数具有类似机械性能的塑料都要求制造商将聚合物作为原料进行生产，然后将聚合物运输到另一个工厂，在那里聚合物被熔化并形成最终产品。我们很高兴看到如何使用玻璃凝胶，并愿意与合作者一起确定这些材料的应用"。这篇题为"由溶剂增韧的玻璃凝胶"的论文于 6 月 19 日发表在《自然》杂志上。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

自主AI机器人"MAMA BEAR"创造出世界上最耐冲击的形状

自主AI机器人"MAMA BEAR"创造出世界上最耐冲击的形状 MAMA BEAR 是"快速制造建筑贝叶斯实验自主研究力学"（Mechanics of Additively Manufactured Architectures Bayesian Experimental Autonomous Researcher）的缩写，它先用三维打印出小型结构，然后将其轻轻放入液压机中压碎。当它把每一个小结构压扁成小塑料薄饼时，它会测量它们的能量吸收情况。然后，MAMA BEAR 将这些数据存储在数据库中，记录下每一个设计及其缺陷或改进之处，然后再对设计稍作修改，并孜孜不倦地用 3D 打印机打印出另一个迭代版本在过去的连续三年中，MAMA BEAR 一直在这样做。迄今已超过 25 万次。为此，MAMA BEAR 创造了 75% 能量吸收的新效率世界纪录，打破了之前 71% 的纪录。这个机器人是ENG机械工程副教授基思-布朗（Keith Brown）和他在KABlab实验室的团队的心血结晶。他在 2018 年萌生了这个想法，到 2021 年，实验室建成，MAMA BEAR 也开始寻找恰到好处的设计。根据波士顿大学的文章，机器人"在相当于一匹成年阿拉伯马站在四分之一硬币上的压力下"粉碎其作品，成年阿拉伯马的体重中位数大约为 880 磅（400 千克）。美国 25 美分硬币的直径为 0.955 英寸（24 毫米）。换算后约为 1,253 psi（86 bar）。波士顿学院正在尝试制造最高效的机械吸能结构，以满足大量不同的潜在应用需求。美国国家科学基金会和美国陆军都参与了这个项目。陆军正在利用这些数据，为战场士兵设计一种新的头盔衬垫。在这种应用中，能量吸收效率提高 4% 就意味着生与死的区别。或者这些可能是新的包装花生。新的汽车保险杠设计。运动防护装备。潜在用途不胜枚举。这是一种微妙的平衡，既要努力创造一种形状和结构，使其不会太硬而损坏要保护的东西，又要足够坚固，能够吸收任何冲击力。据估计，在寻求最高效结构的过程中，可能出现的设计超过一万亿种，更不用说所使用的材料了。到目前为止，波士顿大学在设计中使用了 TPE、TPU-1、2 和 3、尼龙、PETG 和 PLA。我们期待 MAMA BEAR 在不断追求完美的过程中取得更多成就。研究小组在《自然-通讯》（Nature Communications）上发表了一篇详细的论文，其中包含支持他们新纪录的所有科学数据。 ... PC版： 手机版：

麻省理工学院工程师创造出先进铅检测设备 一滴水就能提供近乎即时的准确结果

麻省理工学院工程师创造出先进铅检测设备 一滴水就能提供近乎即时的准确结果 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 芯片表面的艺术效果图，显示芯片上用于检测铅存在的光干涉仪。插图显示了铅与冠醚的结合过程。资料来源：Jia Xu Brian Sia麻省理工学院、南洋理工大学和几家公司的工程师们开发出了一种用于检测和测量水中铅浓度的小巧而廉价的技术，有可能在解决这一长期存在的全球健康问题方面取得重大进展。据世界卫生组织估计，全世界有 2.4 亿人暴露在含有不安全有毒铅的饮用水中，铅会影响儿童的大脑发育，导致先天缺陷，并产生各种神经、心脏和其他破坏性影响。仅在美国，估计就有 1,000 万户家庭的饮用水仍然是通过铅管输送的。用于传输分析溶液的微流体室和侧面用于测量芯片光子响应的光导纤维 图片来源：研究人员提供 麻省理工学院博士后贾旭-布莱恩-西亚（Jia Xu Brian Sia）是介绍这项新技术的论文的资深作者，他说："这是一个尚未解决的公共卫生危机，每年导致超过 100 万人死亡。"然而，检测水中的铅需要昂贵、笨重的设备，通常需要数天才能得到结果。或者，使用简单的试纸，只能得出铅是否存在的答案，却无法得知铅的浓度。美国环保局的现行规定要求饮用水中的铅含量不得超过十亿分之十五，这个浓度非常低，很难检测出来。这一新系统可在两三年内投入商业应用，利用一个安装在手持设备中的基于芯片的简单检测器，可高精度地检测出低至十亿分之一的铅浓度。该技术几乎可以立即进行定量测量，而且只需要一滴水。5月14日，Sia、麻省理工学院研究生兼主要作者Luigi Ranno、胡觉俊教授以及麻省理工学院和其他学术界和工业界机构的其他12人在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上发表了一篇论文，对这些发现进行了描述。贾旭-布莱恩-西亚（左）和路易吉-兰诺（右）展示完全封装的传感器芯片和微流体室。图片来源：研究人员提供研究小组开始寻找一种基于光子芯片的简单检测方法，这种芯片利用光来进行测量。具有挑战性的部分是找到一种方法，将某些被称为冠醚的环形分子附着在光子芯片表面，冠醚可以捕捉特定的离子，如铅。经过多年努力，他们终于通过一种名为费歇尔酯化的化学过程实现了这种附着。"这是我们在这项技术上取得的重要突破之一。在对新芯片的测试中，研究人员发现它可以检测出水中低至十亿分之一浓度的铅。在更高浓度的情况下（可能与检测环境污染（如矿山尾矿）有关），其准确度在 4% 以内。多功能性和实际应用Sia 说："该装置可在酸度不同的水中工作，pH 值从 6 到 8 不等，涵盖了大多数环境样本。他们用海水和自来水对该装置进行了测试，并验证了测量的准确性。"为了达到这样的精确度，目前的测试需要一种叫做电感耦合等离子体质谱仪的设备。Sia说："这些装置可能很大，而且很昂贵。样品处理可能需要数天时间，而且需要经验丰富的技术人员。"兰诺说，虽然他们开发的新芯片系统是"创新的核心部分"，但要将其开发成一个集成的手持设备供实际使用，还需要进一步的工作。他解释说："要制造出实际产品，就需要将其封装成可用的外形尺寸。这就需要在光子芯片上耦合一个基于芯片的小型激光器。这是一个机械设计、光学设计、化学和供应链的问题。他说，虽然这需要时间，但基本概念是简单明了的。"该系统可用于检测水中其他类似的污染物，包括镉、铜、锂、钡、铯和镭。该设备可与简单的滤芯一起使用，这些滤芯可以更换，以检测不同的元素，每种元素使用的冠醚都略有不同，可以与特定的离子结合。对全球健康的影响"人们对水的测量不够，尤其是在发展中国家，这是一个问题，"兰诺说。"这是因为他们需要采集水、准备样本，然后把水带到这些极其昂贵的大型仪器前。相反，"有了这种手持式设备，即使是未经培训的人员也能以低廉的成本将其带到水源地进行现场监测"，就能使定期、持续的广泛检测变得可行。"身为材料科学与工程系约翰-F-埃利奥特（John F. Elliott）教授的 Hu 说："我希望这项技术能尽快得到应用，从而造福人类社会。这是一个很好的例子，说明来自实验室创新的技术可能真的会对社会产生非常切实的影响，这当然是非常有成就感的。"中国湖南大学环境科学与工程学院副教授王厚说："如果这项研究能够扩展到同时检测多种金属元素，尤其是目前涉及的放射性元素，那么它的潜力将是巨大的。"王补充说："这项研究设计出了一种能够即时检测水中铅浓度的传感器。这可用于实时监测电池制造和铅冶炼等工业废水中的铅污染浓度，从而促进工业废水监测系统的建立。我认为这项研究的创新性和发展潜力相当值得称赞。"新加坡材料研究所首席研究科学家王谦（Wang Qian）对此评论说："主要由于成本问题，对铅进行普遍、便携和定量检测的能力已被证明具有挑战性。这项工作展示了以高度集成的形式实现这一目标的潜力，并且与大规模、低成本制造兼容。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：