人工智能可測(cè)血型；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不再“學(xué)新忘舊” | 每周科技播報(bào)
撰文 | 黃華、馮梟、惠家明
責(zé)編 | 葉水送
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No. 1 用人工智能來測(cè)血型
最近，國(guó)際著名雜志Science Translational Medicine的封面文章報(bào)道了中國(guó)科學(xué)家快速鑒定血型的研究成果。來自第三軍醫(yī)大學(xué)的羅陽團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種便捷精準(zhǔn)的血型測(cè)試試紙，該試紙可在半分鐘內(nèi)完成對(duì)ABO血型以及Rh血型的檢測(cè)，也可以在兩分鐘內(nèi)完成正反向定型。同時(shí)，他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)的原理，開發(fā)了一套自動(dòng)識(shí)別算法，能夠根據(jù)試紙的顏色變化判定血型，不僅提高了效率，而且消除了環(huán)境因素和直觀判斷帶來的影響，使得準(zhǔn)確率大大提升，超過了99.9%。研究人員表示，將會(huì)繼續(xù)完善這一鑒定方法，提高其應(yīng)用價(jià)值與可行性。
文章鏈接：http://stm.sciencemag.org/content/9/381/eaaf9209.full
圖片來源：sciencemag.org
No. 2 抗寨卡病毒研究取得新突破
近日，蘇州系統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究所與軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所等機(jī)構(gòu)研究人員聯(lián)合攻關(guān)，系統(tǒng)研究了膽固醇-25-羥化酶（CH25H）及其酶促反應(yīng)產(chǎn)物25-羥基膽固醇（25HC）參與機(jī)體抵御寨卡病毒感染的作用機(jī)制，首次報(bào)道了25-羥基膽固醇對(duì)寨卡病毒感染所致疾病具有明確的保護(hù)效果，相關(guān)研究成果發(fā)表在Immunity雜志上。該研究不僅促進(jìn)了科學(xué)界對(duì)于抗寨卡病毒免疫應(yīng)答反應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，還發(fā)現(xiàn)25-羥基膽固醇能抑制埃博拉病毒，艾滋病病毒等，具有廣譜抗病毒效果，從而能應(yīng)用到未來新發(fā)、突發(fā)病毒性傳染病的防治中。
文章來自：http://www.ismsz.cn/Index/PageL/1d9864fd-3bde-450f-9167-cfb5c2ba1e88
圖片來自CDC.CA
No. 3 首個(gè)3D基因組完成構(gòu)建
對(duì)于DNA，有人認(rèn)為它是一串字符編碼，有人認(rèn)為它是一個(gè)雙螺旋結(jié)構(gòu)，也有人認(rèn)為它擁有復(fù)雜的折疊。近日，國(guó)際科學(xué)雜志Nature發(fā)文稱，來自英國(guó)劍橋大學(xué)與英國(guó)醫(yī)學(xué)研究會(huì)的研究人員構(gòu)建了首個(gè)哺乳動(dòng)物3D基因組，揭示了細(xì)胞核內(nèi)染色體DNA環(huán)繞折疊的復(fù)雜模式。在該研究中，研究人員利用Hi-C與圖像組合技術(shù)，對(duì)小鼠的胚胎干細(xì)胞核DNA不同部位進(jìn)行測(cè)量。研究者根據(jù)獲得的一萬過個(gè)測(cè)量結(jié)果，構(gòu)建了3D基因組。在此基礎(chǔ)上，研究人員發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核染色體的活躍部位，以及如何相互作用形成完整的基因組，這很可能為干細(xì)胞的應(yīng)用，帶來關(guān)鍵性的突破。
圖片及文章來源：http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21429.html
No. 4 首個(gè)通用量子計(jì)算云服務(wù)投入使用
近日，IBM 宣布推出世界上首個(gè)商用通用量子計(jì)算系統(tǒng)“IBM Q”。這個(gè)系統(tǒng)基于 IBM 云平臺(tái)為科研和商業(yè)用戶提供服務(wù)。與之前的為解決某一類目的而設(shè)計(jì)的量子計(jì)算機(jī)不同，IBM 宣稱，IBM Q是一個(gè)通用目的的量子計(jì)算系統(tǒng)。IBM同時(shí)推出了相應(yīng)的量子計(jì)算 API，使得開發(fā)者可以構(gòu)建IBM云平臺(tái)上5量子比特系統(tǒng)與普通計(jì)算機(jī)之間的接口，并且不需要非常深厚的量子物理學(xué)背景。此外，IBM也升級(jí)了Quantum Experience模擬器，使其可以對(duì)20個(gè)量子比特進(jìn)行建模。這個(gè)模擬器自去年發(fā)布以來，已被近4萬名用戶使用，開展了超過27萬個(gè)實(shí)驗(yàn)，有5篇論文發(fā)表在相關(guān)領(lǐng)域頂級(jí)期刊上。在接下來的幾年里，IBM 還計(jì)劃將IBM Q擴(kuò)展至50量子比特，以全面超越現(xiàn)有的常規(guī)架構(gòu)系統(tǒng)。
圖片及文章來源：https://www.top500.org/news/ibm-sets-stages-for-quantum-computing-business/
No. 5 用單個(gè)原子存儲(chǔ)數(shù)據(jù)
電腦磁盤的容量得益于新工藝和技術(shù)的改進(jìn)，一直在不斷變大。然而，現(xiàn)在的技術(shù)每存儲(chǔ) 1 bit 數(shù)據(jù)（0或1）仍然需要占用大約10萬個(gè)原子的空間。3月9日，IBM 研究院宣布他們史無前例地在單個(gè)鈥（Ho，第67號(hào)元素）原子上實(shí)現(xiàn)了磁記錄。這一突破性的工作原理是，將一個(gè)鈥原子放在氧化鎂基底上，使用掃描隧道顯微鏡（STM）在原子上施加約150毫伏10微安的電流，改變鈥原子的自旋狀態(tài)。由于鈥原子在氧化鎂基底上有“磁雙穩(wěn)性”，因此可以在 STM 尖端施加一個(gè)很小的電壓來檢測(cè)鈥原子所處的狀態(tài)。雖然這個(gè)技術(shù)能將存儲(chǔ)密度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但研究人員表示這一技術(shù)暫時(shí)只能讓數(shù)據(jù)存儲(chǔ)幾個(gè)小時(shí)，并且需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)條件，距離商業(yè)化還有很長(zhǎng)的距離。
圖片及文章鏈接：https://techcrunch.com/2017/03/08/storing-data-in-a-single-atom-proved-possible-by-ibm-researchers/
No. 6 如何讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不再“學(xué)新忘舊”
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能領(lǐng)域最熱門和應(yīng)用最廣泛的計(jì)算模型，然而它也有一個(gè)缺點(diǎn)。一個(gè)已被訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)再被訓(xùn)練去處理另一項(xiàng)任務(wù)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)在適應(yīng)新任務(wù)的過程中改寫之前所獲得的知識(shí)。在認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域，這種現(xiàn)象被稱為“災(zāi)難性遺忘”。Google DeepMind 團(tuán)隊(duì)參考神經(jīng)科學(xué)對(duì)突觸和人類學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知，提出一種適用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新算法：彈性權(quán)重鞏固算法。這一算法會(huì)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)每一個(gè)任務(wù)以后，按重要程度為網(wǎng)絡(luò)連接加上保護(hù)，使得比較重要的網(wǎng)絡(luò)連接不會(huì)被輕易地修改。DeepMind 讓一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)一些游戲，測(cè)試顯示使用了彈性權(quán)重鞏固算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以一個(gè)接一個(gè)地學(xué)會(huì)新的游戲，而不像沒有使用彈性權(quán)重鞏固算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一樣，學(xué)了新的忘掉舊的。這一研究結(jié)果已在 PNAS 上發(fā)表。
圖片及文章鏈接：https://deepmind.com/blog/enabling-continual-learning-in-neural-networks/
No. 7 全球氣候變化加劇中國(guó)霾污染
最新一期的《科學(xué)進(jìn)展》雜志發(fā)表了關(guān)于中國(guó)霾污染的研究成果。研究人員著重關(guān)注了發(fā)生在2013年1月的一場(chǎng)嚴(yán)重霾污染，發(fā)現(xiàn)全球氣候變化與之存在關(guān)聯(lián)。在計(jì)算機(jī)氣候模型中，氣候變暖導(dǎo)致了北冰洋海冰減少，進(jìn)而影響到了中國(guó)內(nèi)地冬季大氣流通緩慢，霾長(zhǎng)期積聚在城市中無法散去。考慮到全球氣候變化現(xiàn)象仍未得到緩解，未來中國(guó)或許還會(huì)頻繁經(jīng)歷此類嚴(yán)重的霾污染天氣。
文章與圖片鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/3/3/e1602751
No. 8 新研究或可揭示尼安德特人的起源
尼安德特人是現(xiàn)代人的近親，曾在歐亞大陸上繁盛一時(shí)。盡管尼安德特人的形象為人所熟知，但是古人類學(xué)家仍不清楚這一人種起源的具體情況。最新一期的《美國(guó)科學(xué)院院刊》上，里斯本大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)發(fā)表了對(duì)葡萄牙新發(fā)現(xiàn)古人類顱骨的研究。該顱骨化石年代十分明確，距今40萬年左右，且出土?xí)r周邊還伴隨有手斧等阿舍利文化石器。有趣的是，該顱骨形態(tài)上既有較為原始的特征，也與當(dāng)時(shí)尚未出現(xiàn)的尼安德特人有很多相似之處，其粗壯的眉弓更是尼安德特人典型的特征之一。顯然，雖不能輕易斷定這一化石所代表的古人類是尼安德特人，但其應(yīng)與尼安德特人有緊密遺傳聯(lián)系。該研究現(xiàn)實(shí)了，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于揭示尼安德特人起源有著極為重要的意義。
文章鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2017/03/07/1619040114.full?tab=author-info
圖片鏈接：http://www.sciencemag.org/news/2017/03/new-portuguese-skull-may-be-early-relative-neandertals
