摘要：准确的天气预报对于个人、政府和组织的日常关键决策必不可少，比如决定是否带雨伞，评估风能产量，规划如何应对极端天气等。新一期《自然》杂志报道了谷歌深度思维团队推出的机器学习模型GenCast。该模型能根据当前和未来天气进行可靠的概率天气预报，表现超越了当前最好的
来源：环球科学、新华社、中国科学报等
深度思维AI模型表现超越现有天气预报
准确的天气预报对于个人、政府和组织的日常关键决策必不可少，比如决定是否带雨伞，评估风能产量，规划如何应对极端天气等。新一期《自然》杂志报道了谷歌深度思维团队推出的机器学习模型GenCast。该模型能根据当前和未来天气进行可靠的概率天气预报，表现超越了当前最好的传统中程天气预报方法。
传统天气预报采用数值法，这会产生大量潜在情景，通过结合这些情景就能进行天气预报。而GenCast通过机器学习，利用40年天气数据的训练，能在8分钟内对超过80个表面和大气变量进行以12小时为单位的15天全球预报。在1320个评估指标中，GenCast有97.2%的指标优于当前最好的欧洲中期天气预报中心集合预报（ENS）。此外，GenCast在预测极端天气、热带气旋路线和风能产量方面表现更佳。团队认为，GenCast或能提供更高效、准确的天气预报，支持实际规划。
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从微观上证明交变磁性
来源：Oliver Amin, University of Nottingham
传统观点认为有两种基本磁相，铁磁性和反铁磁性。传统的磁铁就是铁磁性材料，它的磁场由排列成同一方向的磁体电子的自旋引起。20世纪30年代，科学家发现了反铁磁性，反铁磁材料中的电子的自旋上下交替，不会产生外部磁场。但近年来实验发现，某些反铁磁性材料也会表现出铁磁体的特征。有理论解释认为，这可能是因为存在第三类基本磁相：交变磁性（altermagnetism）。
近日，一篇发表在《自然》（Nature）上的论文从微观观测的角度证明，交变磁性确实存在。研究人员使用同步辐射光源，在纳米级的尺度上测量了碲化锰（MnTe）的磁性。在微观角度上，碲化锰的磁性的基本单元是彼此反向平行的微小磁矩，但承载这些微小磁矩的晶体结构又会相对于相邻的晶体结构发生旋转。这让碲化锰具有了交变磁性。该研究还展示如何调控材料的交变磁性。交变磁性兼具铁磁性和反铁磁性的优势，为制造自旋电子器件带来了新突破口，有望将微电子元件和数字储存器的速度提升数个数量级。
全球超3/4土地比30年前更干旱
9日，在沙特阿拉伯利雅得举行的《联合国防治荒漠化公约》缔约方大会第十六届会议上，联合国发布了一份名为《全球干旱威胁：区域和全球干旱趋势及未来预测》的报告。报告称，尽管洪水和风暴等与水相关的灾害在世界一些地区愈演愈烈，但近几十年来，地球上超过3/4的土地却变得更干旱。
据报告，与上一个30年相比，在1990年至2020年的30年间，地球上约有77.6%的陆地经历了更为干燥的气候。同期，干旱地区增加430万平方公里，超出了印度国土面积（约328万平方公里）近1/3。
近几十年来，全球约有7.6%的陆地已跨越干旱阈值，即从非干旱地区变为干旱地区，或干旱程度加剧。这些地区大多从湿润地区转变为干旱地区，给农业、生态系统和当地人民带来严重后果。
报告还警告称，如果全球未能遏制温室气体排放，到本世纪末，全球另有3%的湿润地区将变成干旱地区。
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研究显示坚持力量训练或可让你“变年轻”
端粒位于染色体末端，作用类似于鞋带两头防止磨损的“保护帽”。随着细胞不断分裂和老化，端粒会慢慢变短。因此端粒长度被用作判断细胞衰老程度的重要标志，衰老越严重，端粒越短。
据英国《每日邮报》8日报道，科研人员通过分析4814名参加美国全国健康与营养调查的成年人的身体状况、锻炼习惯和血液样本，发现即使考虑到年龄、性别、种族、收入、吸烟史、体型以及参加力量训练以外的体育活动等诸多因素，经常进行力量训练的成年人的端粒明显比不进行力量训练的成年人更长，生物衰老程度更低。具体来说，每周进行90分钟的力量训练关联生物年龄平均比实际年龄小3.9岁。若是每周三次、每次一小时力量训练，则意味着生物年龄平均比实际年龄小7.8岁。
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新一代量子芯片纠错能力实现突破
量子计算有潜力在特定任务上提高计算速度，超越经典计算机。不过，量子计算机很容易出错，所以当前的原型机无法运行足够长的时间以实现实际输出。量子计算研究人员为此设计的解决策略依赖量子纠错，即将信息分布到许多量子比特（量子信息的单位，类似于经典计算机的比特）上，能在不破坏计算的情况下识别和补偿错误。但量子纠错需要的量子比特可能会引入更多的错误，因此实现“低于阈值”的运算一直存在挑战——未纠错率要低于一个关键值，这样才能按预期纠错并指数级地抑制错误。
根据《自然》杂志10日发表的一篇论文，谷歌最新一代量子芯片纠错能力实现突破，即将错误抑制在一个关键阈值以下。名为“Willow”的最新一代超导量子处理芯片架构能实现低于表面码关键阈值的量子纠错。表面码是一种特定的量子纠错技术。他们的系统能在数小时内运行最多100万个周期，同时实时解码错误并维持表现。
研究人员在一个72量子比特的处理器和一个105量子比特的处理器上运行了表面码。每次码距从3增加到5再到7，逻辑错误率减半。研究人员表示，这种对逻辑错误的潜在抑制为运行有纠错的大规模量子算法奠定了基础。
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科学家在牙科诊所扫描巨大冰雹
西班牙加泰罗尼亚地区的研究人员利用牙科诊所的CT扫描仪，实现了对大冰雹内部结构的高分辨率3D成像，为风暴中冰雹的形成机制提供了新的见解。这一技术突破发生在2022年一场强烈风暴之后，该风暴在西班牙东北部造成一名儿童死亡，数十人受伤，损失达数百万美元。其中最大的冰雹直径达到12厘米。
研究人员收集了14块直径达8.5厘米的冰雹样本，并借助牙科诊所的CT扫描仪，成功揭示了冰雹的内部结构。他们发现，虽然冰雹是球形的，但它们的核位于远离中心的地方，这表明冰雹是在下落过程中形成了最厚的部分。这一发现有助于研究人员更好地理解冰雹如何在雷暴中增长到如此惊人的规模。
通过对冰雹内部结构的深入了解，可以帮助研究人员更好地预测哪些风暴会产生这些破坏性冰块，提高未来对风暴中形成冰雹大小预测的准确性。未来，研究人员计划继续收集更多冰雹样本，进一步探索冰雹的形成和增长机制。
到2100年，三分之一的物种可能将灭绝
人类活动导致的温室气体排放正在导致地球变暖，而这也将带来更多极端天气，给许多物种带来灾难。最近，一项发表于《科学》（Science）的研究指出，如果不能缓解或停止温室气体的排放，到2100年可能将有多达三分之一的物种灭绝。
研究者统计了过去30年来485项有关不同物种对气候变化适应能力的研究，并将这些数据与未来升温情景进行了比较，从而根据特定物种的生活地点、迁徙能力和适应能力等信息，评估了物种从气候变化中存活的可能性。研究者指出，如果到本世纪末全球气温上升约5.4摄氏度（最坏的情景），可能会导致如今所有物种中约三分之一灭绝。他还表示，可能会发生一些连锁灭绝的情况，其中一种小动物灭绝，然后以它为食的较大动物也随之灭绝。另外，研究者也提醒，某些物种群体或类型比其他物种面临更高的风险，例如两栖动物，以及生活在山区、岛屿和淡水生态系统的物种。
“萤光”闪烁揭示早期星系形成
据《自然》最新发表的一篇天文学论文显示，在宇宙约6亿年时形成的小质量星系“萤火虫闪烁”（Firefly Sparkle）的详细观测数据为早期星系形成提供了新知。这一研究结果基于韦布空间望远镜（JWST）的观测数据，或增进人们对银河系演化的理解。
该论文介绍，目前人类能探测到的最遥远的星系来自宇宙只有当前年龄约5%的时候。不过，这些星系的质量只有银河系的约万分之一，且这么小的质量使它们很难被观测到。研究人员对最早由哈勃空间望远镜发现“萤火虫闪烁”星系，利用JWST观测到的新细节，带来了对该星系形成过程的新认知。他们利用光谱学和引力透镜（大质量前景天体让来自遥远距离的光线发生弯曲的现象），该星系的红移值据估为8.3，诞生于宇宙生命最初的6亿年。
论文作者还观测到两个相邻星系，并命名为“萤火虫的好友”（Firefly-Best Friend）以及“萤火虫的新好友”（Firefly-New Best Friend），这两个星系分别距离“萤火虫闪烁”6000光年和4万光年，比当前的银河系要小。他们研究推断，“萤火虫闪烁”在其早期形成阶段或许是一个年轻、有大量气体的星系。
论文作者总结指出，“萤火虫闪烁”的质量集中在10个恒星簇，其总质量大约是太阳质量的1000万倍。这使得“萤火虫闪烁”成为在宇宙早期（星系刚开始形成的时期）观测到的分解成恒星簇的最小质量星系之一，其质量与原生银河系相似。
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长期大热天人体老得快
高温会对心脏和肾脏造成压力，并影响认知能力。但极端高温还可能带来一些看不见的影响。美国老年学学会（GSA）年度科学会议近日公布的一项研究，分析了2016年至2017年间约3800名56岁及以上人群的相关标记数据。他们将这些数据与美国的温度地图进行交叉对照，研究了分子标记的状态与参与者所在位置在不同时间段内热指数超过26.7°C或32.2°C的天数的关系。热指数是一种同时考虑热量和湿度的体感温度衡量指标。此外，研究人员还考虑了种族与民族身份、吸烟状况、地理位置和收入等因素。
结果发现，根据分子标记，那些长期生活在高温天数较多地区的人比生活在凉爽地区的人“显得更老”。根据一项指标，高温天气比例每增加10%，参与者的分子年龄就增加约0.12岁。另一组分子标记显示，长期生活在高温地区的人的衰老速度增加了0.6%。然而，数天或数月的短期高温暴露，则与这些标记的变化无关。
https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2024/12/382375.shtm?id=382375
检测癌症分子“指纹”可改进早期诊断
《分子细胞》杂志11日发布了一项研究，指出不同类型的癌症拥有独特的分子“指纹”，这些特征可以在疾病早期被检测到。这项由巴塞罗那基因组调控中心进行的研究发现，利用小型便携式扫描仪只需几个小时，就能以极高的精度获取这些“指纹”，为开发新的非侵入性诊断测试铺平了道路。这种测试能够比现有方法更快、更早地识别出各种类型的癌症。
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