北極首個(gè)“無冰”夏季或提前來臨，比預(yù)測早10年丨科技周覽

整理 | 周舒義

GPT-4最強(qiáng)對手：新一代AI模型Claude 3發(fā)布

3月4日，美國人工智能初創(chuàng)公司Anthropic發(fā)布AI大模型Claude 3，Claude 3按性能由低到高，分為3個(gè)版本：Haiku（俳句）、Sonnet（十四行詩）和Opus（鴻篇）。在MMLU、GPQA、GSM8K等多個(gè)主流基準(zhǔn)評估中，Opus擊敗了OpenAI的GPT-4和Google的Gemini。

來源：Anthropic

Claude 3支持與用戶即時(shí)聊天、自動(dòng)補(bǔ)全文本、處理和分析數(shù)據(jù)，還具備視覺功能，可接受圖表和照片等視覺輸入。據(jù)介紹，Haiku在同類模型中速度最快、成本最低，能在3秒內(nèi)讀完一篇包含圖表的復(fù)雜論文（約1萬tokens，tokens與字符換算關(guān)系參見
https://help.openai.com/en/articles/4936856-what-are-tokens-and-how-to-count-them），每百萬tokens的輸入成本低至0.25美元，輸出成本為1.25美元。此前的Claude模型由于上下文理解能力不足，經(jīng)常拒絕回答無害問題，Claude 3降低了錯(cuò)誤拒絕的概率。Claude 3還能提供更為可信的回答，Opus在回答復(fù)雜開放式問題時(shí)的準(zhǔn)確率是Claude 2.1的兩倍。Anthropic表示，Claude 3很快將會推出引文功能，在回答中注明引用來源，以便用戶核查回答的真實(shí)性。

Claude 3不同版本的成本和性能，注意橫軸為對數(shù)坐標(biāo)。| 來源：Anthropic

此外，Claude 3全系支持20萬tokens的上下文窗口 (context window，模型可同時(shí)“考慮”的最大上下文空間)，大約相當(dāng)于5萬個(gè)英文單詞。Anthropic表示，Claude 3可以在大規(guī)模數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確檢索細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)“近乎完美”的召回率，準(zhǔn)確率達(dá)99%。Claude 3現(xiàn)已面向159個(gè)國家/地區(qū)提供API，Sonnet可在官網(wǎng)claude.ai免費(fèi)體驗(yàn)，Opus則需付費(fèi)訂閱，價(jià)格為每月20美元，Haiku會在后續(xù)推出。

Anthropic由OpenAI前成員Daniela Amodei和Dario Amodei兄妹等人于2021年創(chuàng)立，后者曾任OpenAI 研究副總裁。2019年OpenAI與微軟達(dá)成合作后，逐漸趨向商業(yè)化，二人因發(fā)展理念分歧出走OpenAI。

頸動(dòng)脈斑塊檢出微塑料，死亡風(fēng)險(xiǎn)上升3.5倍

一項(xiàng)3月7日發(fā)表于NEJM的研究發(fā)現(xiàn)，在200多名接受了頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)（手術(shù)切除動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，以治療頸動(dòng)脈顱外段重度狹窄）的患者中，有六成患者的斑塊樣本檢出了微塑料和納米塑料。這些患者隨后發(fā)生心梗、卒中或全因死亡的風(fēng)險(xiǎn)大幅上升。

新研究納入了304名患者，其中257名完成了為期33.7±6.9個(gè)月的隨訪。研究發(fā)現(xiàn)，150名患者（58.4%）的頸動(dòng)脈斑塊樣本檢出了聚乙烯，平均水平為21.7±24.5 μg/mg；31名患者的樣本檢出了聚氯乙烯，平均水平為5.2±2.4 μg/mg。與樣本中未檢出微塑料或納米塑料的患者相比，這些患者在34個(gè)月的隨訪中發(fā)生心梗、卒中或全因死亡的風(fēng)險(xiǎn)上升3.53倍。此外，斑塊樣本中微塑料含量較高的患者，其炎癥標(biāo)志物水平往往也更高。

樣本中巨噬細(xì)胞內(nèi)部（左）、外部（右）均發(fā)現(xiàn)了形狀高度不規(guī)則的微塑料顆粒（箭頭處）。| 來源：NEJM

研究人員表示，尚不清楚為何在檢測的11種塑料成分中，只檢測到聚乙烯和聚氯乙烯；需要開展更多工作來評估這兩種微塑料是否會在斑塊組織內(nèi)積聚，以及在這方面它們是否比其他種類的塑料更加危險(xiǎn)。他們強(qiáng)調(diào)，上述結(jié)果并不能證明微塑料和健康風(fēng)險(xiǎn)之間的因果關(guān)系，研究并未排除患者健康狀況、行為習(xí)慣、PM2.5和PM10暴露水平等混雜因素的影響。

對微塑料憂心忡忡？不妨試試多喝熱水吧。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1056%2FNEJMoa2309822

兩棲動(dòng)物也能“喂奶”

用營養(yǎng)豐富的乳汁哺育后代，素來被視為哺乳動(dòng)物的特征。而3月7日發(fā)表在Science上的一項(xiàng)研究顯示，環(huán)紋蚓螈（Siphonops annulatus，一種原產(chǎn)巴西的蚓螈）會通過輸卵管壁處的腺體，分泌富含脂質(zhì)和碳水化合物的“乳汁”，并在一天內(nèi)多次向幼體“喂奶”，這是首次在兩棲動(dòng)物中觀察到此類行為。

Siphonops annulatus | 來源：Carlos Jared

現(xiàn)存兩棲動(dòng)物分為三大類：無尾目（如青蛙和蟾蜍）、有尾目（如娃娃魚和蠑螈）、以及數(shù)量最為稀少的無足目（蚓螈）。蚓螈亦稱“盲裸蛇”，眼睛高度退化，體表周身有縊紋環(huán)繞，形成許多排環(huán)褶，形似蠕蟲或蛇。環(huán)紋蚓螈幼體長有高度特化的牙齒，可以吃掉母親的皮膚外層來獲取營養(yǎng)。但研究人員認(rèn)為，僅憑每周1~2次的進(jìn)食不足以支撐幼體的快速生長。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，在幼體出生的前幾個(gè)月里，它們頻繁聚集在母親尾部的泄殖腔開口處，攝取母體分泌的粘性物質(zhì)，這種物質(zhì)類似于哺乳動(dòng)物的乳汁。此外，幼體還會通過身體接觸、發(fā)出高亢的聲音來促進(jìn)母親泌乳。研究人員認(rèn)為，“喂奶”是一種趨同進(jìn)化現(xiàn)象，在其他卵生動(dòng)物中也可能存在類似行為。

論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2094

北極首個(gè)“無冰”夏季或提前來臨，比預(yù)測早10年

一項(xiàng)新研究顯示，北極地區(qū)首個(gè)“無冰”日可能會比之前的預(yù)測提前10多年到來，且在所有溫室氣體排放情景下，這一趨勢不變。

在科學(xué)研究中，“無冰”并不意味著水中沒有冰，而是當(dāng)海冰面積小于100萬平方公里時(shí)，就認(rèn)為北極是“無冰”的。近年來北冰洋海冰面積最小值出現(xiàn)在9月份，約為330萬平方公里。

該研究預(yù)測，在所有排放情景下，北冰洋可能會在2020年代至2030年代之間的某個(gè)8月底或9月初首次出現(xiàn)無冰狀態(tài)；到本世紀(jì)中葉，北極地區(qū)很可能在9月出現(xiàn)整整一個(gè)月無冰的情況；到本世紀(jì)末，無冰狀態(tài)可能每年持續(xù)數(shù)月，在高排放或保持現(xiàn)今排放速度的情況下，甚至在某些冬季月份北極也會持續(xù)無冰。

來源：wikipedia

研究人員認(rèn)為，溫室氣體排放是海冰消失的主要原因，冰雪覆蓋面積減小會增加海洋吸收的陽光熱量，加劇冰雪融化和北極變暖。而海冰減少會嚴(yán)重影響北極熊等依賴海冰生存的北極動(dòng)物。此外，隨著海洋變暖，非本地魚類可能進(jìn)入北冰洋，這些入侵物種對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的影響尚不清楚。

研究人員表示，雖然北極無冰不可避免，但未來的排放水平仍將決定這種情況出現(xiàn)的頻率。在中度排放情況下（也就是當(dāng)前水平），北極可能只有在夏末秋初的8月到10月才會出現(xiàn)無冰狀態(tài)；但在最高排放情況下，到本世紀(jì)末，北極可能會每年有長達(dá)9個(gè)月的時(shí)間不結(jié)冰。

論文鏈接：
http://dx.doi.org/10.1038/s43017-023-00515-9

氣候惡化與中國古代社會動(dòng)亂的復(fù)雜關(guān)系

“江雨霏霏江草齊，六朝如夢鳥空啼。”中國農(nóng)業(yè)文明在約4000年前的“中原地區(qū)”出現(xiàn)，一路伴隨著反復(fù)出現(xiàn)的大規(guī)模社會動(dòng)蕩，屢經(jīng)農(nóng)民起義和游牧部落入侵，形成了獨(dú)特的社會結(jié)構(gòu)和民族性格。既往研究提出了氣候變化對社會動(dòng)亂的影響，但由于缺乏可靠的高分辨率干濕變化記錄，我們對古代社會動(dòng)亂中氣候變化作用的認(rèn)知存在局限。

研究人員基于我國黃土高原小型湖泊北蓮池的碳酸鹽氧同位素，分析湖水同位素組成，反推降水和蒸發(fā)之間的差異，重建了過去5000年的高分辨率干濕變化記錄。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過去5000年出現(xiàn)了3個(gè)濕潤時(shí)期和4個(gè)干旱時(shí)期；濕潤時(shí)期主要由高降水量因素控制，而干旱時(shí)期則受溫度、降水和風(fēng)速協(xié)同影響。這表明干旱時(shí)期可能發(fā)生在不同的降水幅度下，挑戰(zhàn)了干旱氣候只發(fā)生在低降水時(shí)期的傳統(tǒng)認(rèn)知。

研究人員利用干濕變化記錄和已有的溫度降水記錄，嘗試建立氣候變化與大規(guī)模社會動(dòng)蕩之間的聯(lián)系。中國古代有三個(gè)大規(guī)模社會動(dòng)蕩階段——春秋戰(zhàn)國、魏晉南北朝和五代十國。北方地區(qū)的戰(zhàn)爭頻率主要發(fā)生在冷干時(shí)期，表明氣候惡化降低土地生產(chǎn)力并加速生態(tài)惡化，可能導(dǎo)致反復(fù)出現(xiàn)糧食短缺，進(jìn)而引發(fā)內(nèi)戰(zhàn)。相比之下，氣候與大規(guī)模外部侵略之間的關(guān)系更為復(fù)雜，后者可發(fā)生在冷干和暖濕氣候條件下。因此，國內(nèi)社會動(dòng)蕩和外部入侵的氣候背景可能并不總是一致。

需要注意的是，不是所有冷干時(shí)期均會發(fā)生大規(guī)模的國內(nèi)社會動(dòng)蕩。只有在社會緊張局勢加劇時(shí)，冷干氣候才可能在促進(jìn)動(dòng)蕩過程中發(fā)揮實(shí)質(zhì)性作用。研究人員表示，新研究為探討中國古代社會的變革提供了新視角和關(guān)鍵證據(jù)，有助于更好地探究中國古代的歷史和社會結(jié)構(gòu)，并為全球氣候變化研究提供了價(jià)值。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.12.010

柳葉刀：全球肥胖人口已超10億

一項(xiàng)由非傳染性疾病風(fēng)險(xiǎn)因素合作組織（NCD-RisC）與世界衛(wèi)生組織（WHO）聯(lián)合開展的調(diào)查研究表明，全球的肥胖兒童、青少年和成人總數(shù)已超過10億，肥胖已經(jīng)成為大多數(shù)國家最常見的營養(yǎng)失調(diào)形式。

研究人員分析來自190多個(gè)國家超過2.2億人口（其中6300萬人為5~19歲，1.58億人為20歲及以上）的體重和身高數(shù)據(jù)，并通過身高體重指數(shù)（BMI）來了解1990年至2022年全世界人口肥胖和體重過輕的比率變化。對成年人而言，BMI≥30kg/m2為肥胖，BMI＜18.5kg/m2則體重過輕；兒童青少年是否肥胖或體重過輕的BMI標(biāo)準(zhǔn)取決于年齡和性別。

數(shù)據(jù)表明，從1990年到2022年，女童肥胖率從1.7%增長到6.9%，男童肥胖率從2.1%增長到9.3%。2022年，受肥胖影響的兒童青少年總數(shù)接近1.6億（6500萬女童，9400萬男童），1990年的這一數(shù)據(jù)僅為3100萬。相比之下，2022年體重過輕的女童有7700萬，男童有1.08億，相較1990年體重過輕的8100萬女童和1.38億男童有所減少。中國女童肥胖率從0.6%增至7.7%，男童肥胖率從1.3%增至15.2%。2022年，中國女童肥胖率在全球排名第102位，男童肥胖率在全球排名第70位。

在成年人中，女性肥胖率從8.8%增長到18.5%，男性肥胖率從4.8%增長到14.0%。2022年，患有肥胖癥的成年人總數(shù)近8.8億（5.04億女性，3.74億男性），是1990年記錄數(shù)據(jù)（總數(shù)1.95億，1.28億女性，6700萬男性）的4.5倍。加上2022年的1.59億肥胖兒童，2022年受肥胖影響的人口總數(shù)超過了10億。中國女性肥胖率從2.0%增至7.8%，男性肥胖率從0.8%增至8.9%。2022年，中國女性肥胖率在全球排名倒數(shù)第11位（正數(shù)第190位），男性肥胖率在全球排名倒數(shù)第52位（正數(shù)第149位）。

作者也指出研究存在局限性：BMI不是衡量身體脂肪含量和分布的完美指標(biāo)；部分國家的數(shù)據(jù)很少，導(dǎo)致對這些國家的估計(jì)結(jié)果不確定性更高。各年齡段的可及數(shù)據(jù)也存在差異，5~9歲年齡段和65歲以上年齡段的數(shù)據(jù)較少，增加了這些年齡段估計(jì)值的不確定性。

“這項(xiàng)新研究強(qiáng)調(diào)了從幼年期到成年期，通過按需飲食、鍛煉和合理照護(hù)對肥胖加以預(yù)防和控制的重要性”，WHO總干事譚德塞（Tedros Adhanom Ghebreyesus）表示，“若要重新回到實(shí)現(xiàn)全球遏制肥胖目標(biāo)的軌道上，就需要各國政府和協(xié)會在世衛(wèi)組織和各國公共衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的循證政策支持下開展工作。重要的是，私營機(jī)構(gòu)也需要協(xié)力合作，必須對其產(chǎn)品的健康影響負(fù)責(zé)?！?/p>

論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/S0140-6736(23)02750-2

超低溫下的大體積磁熵變

基于磁熱效應(yīng)的絕熱去磁制冷技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)超低溫的有效途徑之一。由于磁熱材料的體積直接決定設(shè)備的磁系統(tǒng)和屏蔽設(shè)計(jì)，因此研發(fā)具有大體積冷卻能力的磁熱材料至關(guān)重要。雖然提高磁離子密度可以增強(qiáng)體積制冷能力，但也會導(dǎo)致更強(qiáng)的磁相互作用，使得長程磁關(guān)聯(lián)出現(xiàn)在較高的溫度。因此，目前極少有材料能在超低溫（< 1 K）下表現(xiàn)出較大的體積磁熵變。

研究人員提出了一種以強(qiáng)關(guān)聯(lián)自旋無序來實(shí)現(xiàn)低溫下大體積磁熵變的方法，并在釓硅酸鹽Gd9.33[SiO4]6O2體系中進(jìn)行了驗(yàn)證。該材料具有非常高的磁離子密度（1.78 × 1022 cm-3），即使在極低的50 mK溫度下，仍未出現(xiàn)長程磁有序。這些特性使其展現(xiàn)出巨大的體積單位磁熱響應(yīng)，遠(yuǎn)高于商業(yè)化順磁鹽制冷工質(zhì)釓鎵石榴石（Gd3Ga5O12），并超越了大部分已報(bào)導(dǎo)的材料體系。新研究為尋找和開發(fā)具有更高體積密度表現(xiàn)的超低溫磁熱材料提供了新思路。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/advs.202306842

本文受科普中國·星空計(jì)劃項(xiàng)目扶持

出品：中國科協(xié)科普部

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