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保存在法国首都巴黎西郊一间地下储藏室内,这

发布时间:2019-12-29 07:05编辑:马后炮太湖钓叟字谜浏览(142)

    “1千克”多重?这一国际标准质量单位近130年来由一个小巧的铂铱合金圆柱体定义。这一“国际千克原器”保存在法国首都巴黎西郊一间地下储藏室内,挡不住岁月和污染导致的细微变化,难以适应现代精密测量要求。

    工程师和神经科学家具有启发意义,这种对比分析最早源于计算机时代初期,当时有一本简短而具有深刻意义的书——《计算机和人类大脑》,作者是博学家约翰冯 诺依曼(John von Neumann),诺依曼在上世纪40年代设计了一个计算机系统结构,至今该系统仍是大多数现代计算机的基础。 计算机在基本操作速度方面比人类大脑更具优势,现今个人计算机可以执行基本的操作运算,例如加法运算,速度是每秒100亿次。我们通过神经元传输信息处理过程以及彼此之间通信,能够评估计算出大脑基本信息处理的速度。例如:“激活”神经元的动作电位(action potentials)——神经元细胞附近启动的电信号峰值,并传输至轴突,与下游部分神经细胞相连。 神经元激活最高频率是每秒1000次,作为另一个实例,神经元主要在叫做突触的轴突末梢特殊结构上释放化学神经递质,将信息传输至伴侣神经元,同时,伴侣神经元在一个叫做突触传递的过程中,将结合的神经传导物质转化为电信号。最快的突触传递大约需要1毫秒时间,因此,无论是在峰值和突触传递方面,大脑每秒最多能执行大约1千次基本运算,也就是比计算机运算速度慢10万倍。 在基本操作精度方面,计算机比大脑有更多的优势。根据数位(二进制,或者0和1)指派的每个数字,计算机可以使用任何期望的精确度表达数量,例如:32位二进制等于40多亿的十进制。实验性证据表明,由于生物噪声,大部分神经系统存在几个百分点的可变性,最好的情况下精确度达到百分之一,相比之下,人类大脑神经系统的精确度仅是计算机百万分之一。 然而,大脑所进行的计算速度并不慢,例如:一个职业网球手能观察分析网球的运行轨迹,网球最高运行速度达到每小时160英里,他们根据网球运行位置,快速移动至球场最佳位置,摆动手臂,甩动球拍将网球击打至对方的场地,击打动作是几百毫秒之内完成。此外,大脑完成所有任务消耗的能量仅是个人计算机的十分之一。 大脑是如何做到这一点的呢?计算机和人类大脑的一个重要区别是每个系统的信息处理模式,计算机任务主要是串行步骤中执行完成的,这可以从工程师通过创建指令的顺序流程来实现,对于这种连续的级联操作,每个步骤必须要有高精确度,因为错误在连续步骤中会累积和放大。同时,大脑也使用连续信息处理模式,在击打网球的例子中,信息从眼睛反馈至大脑,之后再传递至脊髓,控制腿部、躯干、手臂和手腕的肌肉收缩。 但是人类大脑可以进行并行信息处理,在处理大量神经元和每个神经元建立连接方面占据优势,例如:网球快速移动将激活视网膜细胞——感光器,其工作是将光线转换成电子信号。这些信号之后并行传输至视网膜上不同类型的神经元。当源自感光器细胞的信号通过两至三个突触连接时,关于网球位置、方向和速度的信息,将被并行神经元电路所提取,之后并行传输至大脑。同样地,运动皮层(负责运动意识控制的大脑皮层部分)会发出指令控制腿部、躯干、手臂和手腕的肌肉收缩,身体和手臂能够充分协调,调整身体最佳位置击打网球。 这种大规模并行策略是可能实现的,因为每个神经元收集输入信息,并向外发送信息至其它神经元,对于哺乳类动物神经元,输入和输出信息的神经元平均有1000个。相比之下,计算机每个晶体管仅有3个节点,用于数据输入和输出。来自单个神经元的信息可以传递至许多并行下游路径,与此同时,许多处理相同信息的神经元,可以将它们的输入信息集中到相同的下游神经元。下游神经元对于提高信息处理精确度非常有用,例如:由单个神经元所代表的信息可能是“嘈杂”的,普通下游伴侣神经元能够更加精确地表达信息。 同时,计算机和人类大脑在基本单位信号模式中存在共性和差异,晶体管使用数字信号,它使用离散值来表示信息。神经元轴突的峰值也是一个数字信号,因为神经元在任何时间处于要么激活或不激活峰值状态,当神经元被激活时,所有峰值都差不多具有相同大小和外形,这一特性将有助于实现可靠远距离峰值传播。 然而,神经元也利用模拟信号,它使用连续数值表示信息。一些神经元(像视网膜上的大多数神经元)是非峰值状态,它们的输出是通过分级电信号传输的,这不同于峰值信号,它们的大小可以不断变化,比峰值信号传输更多的信息。神经元的接收末端也使用模拟信号整合数以千计的输入信息,使树突能够执行复杂的计算处理。 你的大脑比一台计算机运算速度慢1000万倍。大脑的另一个显著特征,可表现在网球运动中接发球动作,是神经元之间的连接强度,可在响应活跃性和体验过程中进行修改,这一过程被神经系统科学家普遍认为是学习和记忆的基础。重复训练可使神经回路更好地配置完成任务,从而大幅提高速度和精确度。 在过去几十年里,工程师从人类大脑结构中获得灵感来增强改进计算机设计。并行处理和连接强度的功能依赖性修改的原理,都被并入现代计算机应用中。例如:计算机增强并行性处理能力,在一台计算机上使用多个处理器,这是计算机设计的当前趋势。另一个例子是计算机“深度学习”能力,这是人工智能机器学习的一个重要能力,近年来计算机“深度学习”能力取得较大的成功,这得益于计算机和移动设备的目标和语音识别的快速发展,它受到哺乳类动物视觉系统的灵感启发。就像哺乳动物的视觉系统一样,深度学习能力使用多层次来代表日益增多的抽象特征(例如:视觉对象或者语言),同时,衡量不同层次之间的连接是通过学习而不是由工程师设计的。 这些最新进展已经拓展了计算机的任务执行能力,尽管如此,与最先进的计算机相比,大脑拥有更强的灵活性、普遍适用性和学习能力。伴随着神经科学家发现更多关于大脑的秘密(越来越多地辅助电脑应用),工程师可以从大脑工作中获得更多的灵感,进一步改善计算机的结构和性能。无论是人脑还是计算机,成为某项特殊任务的赢家,跨学科交融无疑会促进神经科学和计算机工程的发展。

    马后炮太湖钓叟字谜,导语:每天的步行时间不少于半小时,距离不少于三公里。身体健康的中青年人步速可达至每秒两步;而慢性病患者及长者宜每秒钟一步或每分钟80步。步行运动忌穿紧身衣裤,忌在夜深、浓雾及空气欠佳的环境中进行。 世界卫生组织曾指出,走路步行是世界上最好的运动。因为人类进化了300万年,从猿到人,整个人的身体结构可以说是从爬行到行走的进化结果。在自然界里,人是唯一以两腿走路的动物,现代人的解剖和生理结构最适合步行,走路是人类最自然的运动。 我国的养生学家也提出“百练不如一走”,长期坚持步行运动,其健身养生之效绝不比苦练死打的习武功夫为差。有人轻视步行运动的功效,他们认为,只有让人汗流浃背、气喘不定的剧烈运动才有健身的效益。其实不然,过于剧烈的运动在医学上称谓“无氧代谢”运动,对生命体或多或少带来消耗和磨损,老年人尤其不宜。据研究报告,坚持长期的慢运动远比短时间的剧烈运动有实质效益。 走路比慢跑安全:曾几何时,慢跑被认为是绝佳的全身运动,但现在我们已然探寻到一种更安全、更简单、更有效,同时也更有利于身心的运动方式——行走! 行走比散步有效,比慢跑安全,尤其对于很少运动以及30岁以上的女性来说,贸然进行跑步锻炼,膝关节、肌腱等部位很容易受伤;心、肾、肝等脏器或新陈代谢系统有问题的人,会出现明显的血氧供应不足的状况。 而行走时,人的脚底所受的冲击大约是体重的1~2倍,仅为慢跑的1/3左右,行走时对身体的冲击能提高免疫,延缓衰老 走路是最平凡的行为,最经济的运动,却常常有不凡的效果。经常坚持行走锻炼,可以减少30%心脏病,50%糖尿病的几率,还可以防治精神忧郁,神经衰弱等疾病。 适量强度与时间,并能持之以恒的行走锻炼,可以促进机体免疫系统功能,推迟免疫器官的老化。 步行有助于强化心肌功能、帮助控制血糖、降低坏胆固醇、使硬化血管恢复弹性及促进新陈代谢和增强免疫力。常年坚持步行还有助于体内释放一种化学物质,不仅令人精神欢愉,而且可预防老年痴呆。 步行要领:每天的步行时间不少于半小时,距离不少于三公里。身体健康的中青年人步速可达至每秒两步;而慢性病患者及长者宜每秒钟一步或每分钟80步。步行运动忌穿紧身衣裤,忌在夜深、浓雾及空气欠佳的环境中进行。

    正在接合的两个细菌

    全球数百名科学家定于16日汇聚巴黎西郊凡尔赛宫,参加第26届国际计量大会,正式以一个物理常数定义“千克”,让那块外号“大K”的圆柱体退役。

    贴附在细菌身上的噬菌体可将自己的遗传物质注入到细菌身体里

    “大K”卸任

    人类正以前所未有的速度和规模改变着微生物的全球迁徙和分布。这种巨变以不可预估的方式改变着生活环境,例如大量抗生素抗性基因在细菌之间扩散,使细菌耐药性问题更难以控制

    “千克是最后一个仍以实物作为基准的计量单位,”法国国家计量与测试研究所所长托马斯·格勒农说,“问题是它历经沧桑,质量会变化。鉴于我们今天的精准度需求,这不够好。”

    据媒体报道,中国环境科学家领衔的国际团队最近系统阐述了微生物通过人与动物、污水及其他物质的流通在全球范围的迁徙及其环境与生态效应。科学家认为,近百年来,人们通过废弃物排放、旅游、全球运输等方式,将大量微生物及其基因带入新环境,人类正以前所未有的速度和规模改变着微生物的全球迁徙和分布。这种巨变以不可预估的方式改变着生活环境,例如大量抗生素抗性基因在细菌之间扩散,使细菌耐药性问题更难以控制。

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