甲虫犀金龟俗称“独角仙”。它拥有两对翅膀——一对厚实的鞘翅,作为前翅;和一对薄膜状的、可以像折纸一样折叠的后翅。
甲虫拥有昆虫界最复杂的振翅和收翼机制。
北京时间7月31日晚,一项在线发表在国际学术杂志《自然》(Nature)上的最新研究,揭开了甲虫“独角仙”犀金龟的振翅和收翼之谜,并启发了人们如何改进扑翼机。
相比固定翼或旋翼飞行器,扑翼机具有飞行效率更高、隐蔽性强、机动性强、适应性强等优点。扑翼机的机翼能像鸟或昆虫的翅膀那样上下扑动,进行适时调整。
过去十年中,科学家们开发出模仿昆虫的多种扑翼机器人,但是,它们都无法像昆虫一样收翼——在碰撞或休息时,收起柔软而强韧的翅膀。这些机器人都使用完全伸展的扑翼。
来自瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员黄武潘(Hoang-Vu Phan)及其同事通过高速摄像机,拍摄犀金龟振翅和收翼过程,并进行分析。
他们将最新的发现应用在微型扑翼机的设计上,实现了100毫秒内快速关闭其机翼,同时允许其在各种频率下在一个拍打周期内释放机翼。
Hoang-Vu Phan向澎湃科技介绍,这种微小的扑翼机器人可用于人类无法进入的狭小空间,例如在倒塌建筑物中执行搜救任务。在这种情况下,扑翼机器人可以在飞行后将脆弱的翅膀折叠存放在身体上,便于在狭窄的空间中移动,也降低了损坏的风险。它也可以帮助生物学家研究昆虫的飞行力学,探索森林中昆虫的野生行为。这是传统旋翼无人机无法实现的。
可以快速关闭机翼的微型扑翼机。
鸟类和蝙蝠因为拥有发达的胸肌等飞翔肌肉,能够在飞翔时伸展翼、翅,而在休息时,收起翼、翅,使之贴附身体。昆虫虽然也能这样振翅、收翼,但其细节机制一直是个谜。
甲虫犀金龟俗称“独角仙”。它拥有两对翅膀——一对厚实的鞘翅,作为前翅;和一对薄膜状的、可以像折纸一样折叠的后翅。
甲虫飞行时,需要先举起鞘翅,再展开相对“庞大”的后翅,并主要靠扇动后翅,来提供飞行动力,实现腾空、悬停等飞翔动作。停下来时,它的一对后翅能够折叠,藏在鞘翅底下。
Hoang-Vu Phan及其同事发现,甲虫展开翅膀需要经过两个过程,其中,其后翅动作的完成不需要肌肉控制。
他们发现,甲虫后翅的释放、展开是被动的,其折叠收起也是被动的。在没有鞘翅的情况下,其后翅会保持抬升状态。因此,在第一阶段,当甲虫打开鞘翅,它的后翅就会像弹簧一样,部分弹开,表现出欠阻尼弹簧-质量系统的特征。
研究人员发现,甲虫的后翅只有在开始拍打时才会展开。也就是说,在第二阶段,甲虫拍打后翅的同时,后翅基部提升,翼尖展开,进入飞行状态。
而甲虫收起后翅,需要鞘翅的推动,用一个前缘推动另一前缘。为了验证这一点,Hoang-Vu Phan及其同事将甲虫的一个鞘翅去掉,发现甲虫在没有鞘翅的情况下无法缩回后翅。
此前,人们对于甲虫的后翅如何提升到飞行位置,并重新恢复折叠的机制仍然知之甚少。有研究认为,甲虫的胸部肌肉驱动了其后翅基部运动,但缺乏支持这一理论的实验证据。而最新发表的研究证据显示,其后翅的释放与鞘翅有关,其折叠由鞘翅驱动。
受到前述观察结果的启发,Hoang-Vu Phan等研究人员制作了一个模仿甲虫翅膀被动展开与缩回的微型机器人,机器人成功地起飞并维持了飞行。
Hoang-Vu Phan在接受澎湃科技采访中表示,该微型机器人机翼的“腋窝”处配备了弹性腱,替代甲虫的鞘翅,以促进其在100毫秒内快速关闭机翼。这不仅使机器人更像昆虫,而且让它们可以在起飞时被动展开翅膀,稳定地悬停,并在着陆时或飞行中发生碰撞时快速收翼,而无需额外的装置。
2024年未来科学大奖获奖者:邓宏魁、张涛、李亚栋、孙斌勇。
8月16日,2024年未来科学大奖获奖者名单公布。
北京大学博雅讲席教授邓宏魁因开创了利用化学方法将体细胞重编程为多能干细胞,改变细胞命运和状态方面的杰出工作获得“生命科学奖”;中国科学院大连化学物理研究所研究员张涛、清华大学教授李亚栋因对“单原子催化”的发展和应用所作出的开创性贡献获得“物质科学奖”;浙江大学数学高等研究院教授孙斌勇因在李群表示论上作出的杰出贡献获得“数学与计算机科学奖”。
关注原创性的基础科学研究的未来科学大奖设立于2016年,由科学家和企业家群体共同发起,奖励在中国内地(大陆)、香港、澳门、台湾做出杰出科学成果的科学家(不限国籍)。2016年至今,未来科学大奖共评选出39位获奖者。
未来科学大奖目前设置“生命科学奖”、“物质科学奖”和“数学与计算机科学奖”三大奖项,单项奖金约720万元人民币(等值100万美元)。
2024未来科学大奖周将于10月30日-11月3日在香港举行。
生命科学奖获奖者邓宏魁:新方法诱导多能干细胞
邓宏魁,1963年出生于北京,北京大学博雅讲席教授、昌平实验室领衔科学家。1995年于美国加州大学洛杉矶分校获得博士学位,之后在纽约大学做博士后。
邓宏魁在细胞重编程领域作出了开创性的贡献。
2006年,山中伸弥及其同事发现,通过四种转录因子将成纤维细胞转化为诱导多能干细胞(iPSC),这一发现标志着再生医学的新时代。然而,转录因子过表达的方法很难精确操控重编程效果,并且可能导致随机的基因整合和潜在的致癌基因表达,从而限制了其应用。
邓宏魁率先发展了使用化学小分子将成纤维细胞转化为iPSC(化学诱导多能干细胞,即CiPSC)的方法。他证明了CiPSC可以成功用于产生具有生育能力的小鼠(2013),并揭示了产生CiPSC的分子途径(2015,2018)。邓宏魁还成功建立了人类CiPSC诱导技术(2022a,2023),并证明了由人类CiPSC衍生的胰岛可以改善非人灵长类动物的糖尿病(2022b),显示出CiPSC的巨大临床潜力。
邓宏魁的原创性工作为细胞重编程开辟了新的途径,并将对干细胞研究和再生医学的发展产生广泛而深远的影响。
物质科学奖获奖者张涛、李亚栋:单原子催化
张涛,1963年生于中国陕西,1989年在中国科学院大连化学物理研究所获得博士学位。现为中国科学院大连化学物理研究所研究员。
李亚栋,1964年生于中国安徽,1998年在中国科学技术大学获得博士学位。现为清华大学教授。
化学工业对现代社会的各方面具有重要的影响,而催化是当今化工产业的核心科技。开发高效催化剂和相应可行的合成方法是化学及化工学科最重要的研究目标之一。固相金属催化剂,通常是纳米颗粒催化剂,广泛应用于工业生产。为了开发金属原子利用率最优且催化位点及模式均一的异相金属催化剂,自上世纪60年代起,探索将金属分散于载体表面以单个金属原子为异相催化中心的催化剂开发就时有文献报道,但是该领域一直未得到发展。究其原因,缺乏简易可行、广泛适用的单原子异相催化剂制备以及科学表征方法是制约该领域发展的关键因素。
张涛、李隽和刘景月于2011年报道了铂(Pt)以孤立金属单原子状态镶嵌于氧化铁(FeOx)中的异相催化剂。这项研究建立了以单原子铂为活性催化位点的简单易行的固相催化剂的合成与鉴定,并展示了该催化剂具有优越的催化活性和选择性。张涛和合作者将此类催化剂所促成的催化功能命名为“单原子催化(Single-Atom Catalysis, SAC)”。他们继而展示了“单原子催化”可延伸至多种金属、载体和催化反应。这项里程碑式的原创性研究触发了“单原子催化”的爆发式发展,使其迅速成长为活跃的新兴催化研究领域。
李亚栋和合作者们系统性地开发了可设计、可控且具有普适性的单原子催化剂的合成方法。这些方法可提供形貌和络合环境确定的单原子催化剂。这些方法促成了具有高载量中心金属和均一微观结构的单原子催化剂的大规模合成,为此类催化剂应用于工业生产奠定了基础。这些方法被广泛用于具有各种功能的催化剂合成,从而推动了单原子催化在化工、材料、能源和环境等领域的发展,使其具有更为广泛的影响力。
张涛和李亚栋的开创性工作为认知异相金属催化剂的活性位点开启了一道门,也为在原子精度上调控固相催化剂提供了有效途径。他们所引领的单原子催化研究已成为异相催化最前沿领域。他们的研究成果已促使氯乙烯、乙酸、丙醇等大宗化学品绿色环保又高效节能的工业化生产,从而显示了单原子催化助力于人类社会的可持续发展的潜力。
数学与计算机科学奖获奖者孙斌勇:李群表示论
孙斌勇,1976年出生于中国浙江省舟山市,于2004年获得香港科技大学的博士学位。在中国科学院数学与系统科学研究院工作多年,现为浙江大学数学高等研究院教授。
孙斌勇在李群表示论领域取得了重要成就,特别是在典型群单重性定理、θ对应理论以及Rankin-Selberg卷积中的非零假设等方向。
李群表示论是现代数学的基础之一。它起源于物理学,是朗兰兹纲领的基础,对数论中包括费马大定理证明在内的许多关键进展至关重要。
孙斌勇的第一个贡献在于建立典型李群表示的单重性质。在紧致情形下,这一问题最初由E. Cartan和H. Weyl研究。孙斌勇与合作者朱程波将其推广到非紧致情形,并将其归结为不变分布的研究。他们的创新方法解决了这一长期猜想,奠定了典型李群的相对表示论基础,并为Gan-Gross-Prasad的基本猜想提供了重要证据。
他的第二个主要贡献在于θ对应理论,这是研究不同群之间自守形式的重要方法之一。孙斌勇和朱程波证明了由Kudla和Rallis在1990年代提出的关于某些塔中θ提升首次非零的详细信息的猜想,显著推动了该领域的发展。
孙斌勇的第三个重要成就是证明了Rankin-Selberg卷积中上同调测试向量的周期积分不为零。这一结果最初由Kazhdan和Mazur在1970年代提出,孙斌勇的工作对其进行了详尽的研究,证明了其非零性并进行了具体计算,解决了该领域长期存在的问题。
全球第二批100个地质遗产地名录中的中国入选遗产地。
内蒙古自治区乌海市、四川省自贡市、广西壮族自治区桂林市各有一地入选第二批国际地质科学联合会100个地质遗产地名录。
9月3日上午,在中国科学院南京地质古生物研究所主办相关新闻发布会上,国际地质科学联合会(IUGS,国际地科联)国际地质遗迹委员会副主席、中国地质大学(北京)教授张建平宣布了上述消息。
“最高”科学相关性、“非凡”地质要素过程的“关键”地点、可作为“全球”参考、独一无二、“最佳”代表,并/或对历史上地质科学的发展作出“重大”贡献,这是国际地科联遗产地的筛选标准。
地质遗产是真实记录地球46亿年演化历史的不可再生的珍贵资料,是地质学家进行科学研究的野外基地。
第二批具体的中国入选遗产地分别是:《植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地》(内蒙古)、《自贡大山铺恐龙化石群遗址》(四川)和《桂林喀斯特》(广西)。它们涉及了古生物学、地貌和地质活动过程等领域。
发布会上,中国科学院南京地质古生物研究所所长王军、自贡恐龙博物馆馆长曾小芸、中国地质调查局岩溶地质研究所副总工程师陈伟海等三家地质遗产地提案人分别介绍了各自地质遗产地的情况。
全球第二批100个地质遗产地名录在8月25日至31日于韩国釜山召开的第37届国际地质大会上公布。
成立于1961年的国际地科联是目前世界上最大、最权威的地球科学团体,目前入会的国家和地区有121个,代表着全球100多万名地质科学家。它也是是联合国教科文组织的官方合作伙伴。
据澎湃新闻此前报道,2022年10月,全球首批100个地质遗产地名录公布,首批入选的7个中国地质遗产地分别是:珠峰奥陶纪岩石、浙江长兴煤山二叠纪/三叠纪生物大灭绝和“金钉子”、云南澄江寒武纪化石产地和化石库、香港早白垩世酸性火成岩柱状节理、藏南绒布峡谷滑脱构造体系、云南石林喀斯特、内蒙古巴丹吉林沙漠必鲁特高大沙山和湖泊。
附全球第二批100个地质遗产地名录中的中国入选遗产地:
其中,植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地的编号是134;
自贡大山铺恐龙化石群遗址的编号是137;
桂林喀斯特的编号是190。
1、“植物庞贝城——乌达二叠纪植被化石产地”——火山灰保存下的精美热带成煤沼泽森林
位于内蒙古自治区乌海市的乌达二叠纪植被化石产地是地史时期成煤森林的特异埋藏记录,也被称作“植物庞贝城”。
该成煤森林在生长时被倾泻而下的火山灰保存在现今的内蒙古乌达煤田两个煤层之间。火山灰内的高精度锆石定年结果表明,这个成煤森林的年龄为距今298.34±0.09百万年,与石炭-二叠纪之间的界线年龄十分接近,是已报道的最早的二叠纪成煤森林。
植物的各个部位以异常完整的形态被保存下来,部分结构矿化保留了植物内部的解剖特征。植物群由七大类植物构成,即石松类、有节类、蕨类、前裸子植物、种子蕨类、早期裸子植物和苏铁类植物,具备了现代植被类群中除被子植物以外的各大类群。许多化石还记录了昆虫与植物之间的相互作用(例如取食)以及植物之间的相互作用(例如攀爬),保存了地史时期热带雨林群落及其中不同生物之间相互作用的复杂细节。这一独特的“二叠纪成煤森林”提供了窥探晚古生代的地球生态窗口,被《Science》杂志以《火山灰中浮现远古陆地:被埋在煤层中的“植物庞贝”为二叠纪时期的生态系统结构和气候提供了新的解析》为标题进行了专题报道。
乌达二叠纪植被化石产地有着大量重建的化石植物,是真实重建的成煤森林景观,为了解地史时期群落生态提供了一个独特的窗口。乌达二叠纪植被化石产地首次发现于1998年,但直到2003年才被识别出是火山成因。随后,由来自英国、美国、捷克、德国和中国的约30名专家组成的国际研究小组累计发表了60多篇关于其分类学、生态学和地质学的论文,对其深度研究仍在继续。
截至目前的调查研究,乌海“植物庞贝城”现已囊括了5项世界之最:最大面积的远古森林实践复原、最丰富的同期成煤植物群化石标本收藏、最古老的苏铁植物、最丰富的瓢叶目植物群落,最多的化石植物整体重建,因而为古生物演化生命树增添了大量的新物种。
2、“自贡大山铺恐龙化石群遗址”——最密集的中侏罗世恐龙化石遗址,高度多样化的脊椎类动物群
四川自贡大山铺恐龙化石群遗址位于四川盆地的自流井背斜的东北端。四川盆地是中国南部上扬子地台著名的红色盆地,表面出露有一套晚三叠世至早白垩世的陆相地层。含有恐龙化石的地层厚约180米,为中侏罗世下沙溪庙组,由湖泊和河流碎屑沉积组成,主要为紫红色泥岩,夹黄灰色或灰绿色中至细粒长石石英砂岩或长石岩屑砂岩。恐龙化石集中在3-5米厚的灰绿色细粒长石岩屑砂岩中,分布于下沙溪庙组的下部。
到目前为止,已经发掘出200多具恐龙和其他脊椎类动物化石。其中,已鉴定出26属29种,包括蜥脚类、基干新鸟臀类、剑龙类、鱼类、两栖类、龟类、鳄类、蛇颈龙类、翼龙类和兽孔目类,由此组成了中侏罗世高度多样化的脊椎类动物群落。
这里有最为密集的中侏罗世恐龙化石,这里也是高度多样化的脊椎类动物群。除了身为蜀龙动物群的类型产地,许多基干类群,如真蜥脚类恐龙——李氏蜀龙,大鼻龙类——董氏大山铺龙,剑龙类——太白华阳龙,新鸟臀龙类——劳氏灵龙等,都是各自类别的典型代表。遗址内还发现了一些独特的恐龙骨骼结构,如蜥脚类恐龙的尾锤,剑龙的肩棘等,对于推断恐龙的行为至关重要。大山铺恐龙化石遗址填补了恐龙进化史上的某些空白,并为从各个方面研究恐龙及与其他脊椎类动物的关系提供了非常好的样本。
大山铺恐龙化石群遗址占地约7万平方米,于1972年首次发现。此后建立了遗址博物馆——自贡恐龙博物馆,是亚洲和国内首个专题恐龙博物馆。国内外的科学家对遗址进行了广泛和深入的研究,已出版专著10余部,特刊5期,科普专著5部以上,学术论文100余篇。
大山铺恐龙化石群遗址已于2008年入选自贡世界地质公园。
3、“桂林喀斯特”——大陆型塔状岩溶(峰林)的典范
广西桂林喀斯特位于南岭构造带中部,上泥盆系至下石炭系灰岩地区,灰岩地层厚达3000米,以秀美漓江及其支流周边的塔状及锥状岩溶地貌为主要特征,同时发育有许多洞穴。受古生代构造运动的影响,桂林喀斯特由背斜和向斜组成,形成了独特的岩溶发育盆地。
厚层碳酸盐岩、温暖湿润的气候及充沛的降雨,共同促进了强烈的岩溶发育。第四纪以来,该地区的差异性构造抬升塑造了地形地貌的多样性,主要形成两种岩溶地貌:塔状岩溶和锥状岩溶。塔状岩溶或“地表流岩溶”在低地占主导地位,外源水汇入产生侧向侵蚀。
而锥状岩溶或“垂直渗透岩溶”发生在地势较高处,地下水位较深,降水入渗产生垂向侵蚀。“桂林模式”是这种岩溶动态发育过程的典型代表,展示了岩溶特征的不断发展和演化。不同于抬升较快的云贵高原,桂林地区地层稳定,构造抬升相对缓慢,增强了其科学意义,使其成为全球岩溶研究的重要参考。
桂林喀斯特是大陆型塔状岩溶(峰林)的典型代表,是华南地区岩溶演化末期的地貌展现。它位于外源水盆地中,其地质背景塑造了独特的岩溶发育,使其成为开展岩溶过程及其环境影响研究的代表区域。“桂林模式”展现了峰林和峰丛岩溶形态的共存和相互作用,具有国际科学意义。
对桂林岩溶的研究可以追溯到17世纪,徐霞客探索了88个洞穴,创造了“峰林”和“峰丛”两个术语。当代研究侧重于进一步了解岩溶动力学,建立“峰丛”和“峰林”同时演化模型,以及其影响中国绘画和诗歌的美学价值。
桂林岩溶已于2007年入选中国南方喀斯特世界自然遗产。
记者30日获悉,“谛听”地震波大模型日前在国家超级计算成都中心发布,将于2024年底公测。据介绍,这是全球首个亿级参数量的专业地震数据处理大模型。
发布会现场 红星新闻 图
2023年9月,由成都产业集团、成都天投集团联合运营的国家超级计算成都中心,与中国地震局地球物理研究所共建“地震大模型创新应用联合实验室”。随后,中心与清华大学、中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队一同合作,启动“谛听”地震波大模型的训练。同时,大模型依托的“谛听”地震学数据集也落户该实验室。此数据集是国内首个,同时也是目前全球最大规模、最多样本类型、标注最为全面的地震学专业AI训练数据集之一。
成都数据集团党委副书记、超算运营公司董事长郭黎表示,“谛听”系列地震波大模型已有阶段性成果,目前已成为全球第一个亿级参数量的地震波大模型并具备投入使用的条件。同时,十亿参数量级的版本预计2024年8月完成预训练,将进一步为新时代防震减灾事业现代化提供科技支撑。
“谛听”如何为防震减灾事业现代化提供科技支撑?
“‘谛听’大模型依托中国地震观测网的海量数据,通过人工智能技术,已显著提升地震信号识别的准确率和速度。”中国地震局地球物理研究所副所长陈石认为,长期来看,地震学是一门观测科学,重大的突破往往来自对观测数据的深刻理解。目前,传统方法和中小模型均无法充分利用千、万TB(百万兆字节)级别的地震观测数据,而这些数据蕴含许多重要的地震学问题,只有大模型才能深入挖掘这些“宝藏”。短期来看,“谛听”地震波大模型将应用于地震信号识别、地震活动监测、大地震快速响应等领域。
“‘谛听’地震波大模型的发布对于突破中小地震波模型性能瓶颈、提高地震大数据智能处理能力和信息挖掘水平具有重要意义。”国家超级计算成都中心常务副主任王建波表示,中心的算力支持是“谛听”地震波大模型得以开发的基础,相比过去的地震波小模型,“谛听”大模型的训练数据量和参数量都增加了两个量级以上,因此对算力的需求也呈现大幅增长。为此,中心采用国内先进技术为大模型开发提供支撑,同时在研发过程中为科研团队的代码运行效率优化提供了关键技术支持,使得“谛听”的研发过程更加顺畅高效。未来,该模型的应用场景还有望延伸到矿震监测、页岩气开采、城市地下空间结构探测、海底地震监测等多个领域。
北京时间8月16日凌晨,国际顶尖学术期刊《科学》(Science)发表最新论文,揭开疑似生物大灭绝事件“罪魁祸首”希克苏鲁伯陨石的来源和性质。
在最新发表的论文中,研究人员评估了从白垩纪-古近纪界线(K-Pg)采集的样品,确定6600万年前导致大规模灭绝的小行星的起源和组成,揭示了它是来自木星以外的罕见的碳质小行星。
同时,他们的研究成果显示,过去5.41亿年中其他五次小行星撞击事件中的陨石来自太阳系内部形成的S-型小行星,都为非碳质陨石。
这些发现有助于解决关于希克苏鲁伯陨石性质的长期争论,重塑我们对地球历史以及与地球相撞的外星岩石的理解。
论文的通讯作者、德国科隆大学马里奥·费舍尔-戈德博士表示:“我们今后的工作方向将是研究更早的小行星撞击事件中的钌同位素特征,这些事件可能是白垩纪-古近纪(K-Pg)界线出现之前发生的大灭绝事件的原因。”
生物大灭绝事件
在漫长的历史中,地球经历了数次大规模的生物灭绝事件。
最近一次生物大灭绝事件发生在6600万年前的白垩纪-古近纪界线,导致地球上大约60%的物种丧失,包括非禽类恐龙。
希克苏鲁伯陨石是一颗巨大的小行星,在现在的墨西哥湾与地球相撞,被认为在这次灭绝事件中发挥了关键作用。
希克苏鲁伯陨石撞击和同时期的德干玄武岩泛流喷发,谁才是灭绝的“罪魁祸首”?或者两者都促成了灭绝?这是一个有争议的问题。
马里奥·费舍尔-戈德(Mario Fischer-Gödde)在接受澎湃新闻采访时表示:“就我个人而言,我认为当一次大规模灭绝发生时,一颗巨大的小行星撞击地球,这很可能不是巧合。”
白垩纪-古近纪(K-Pg)界线黏土层中含有较高的铂族元素(PGE)浓度。这些元素在地壳岩石中十分罕见,但在某些类型的小行星中含量较高。
在以往研究中,PGE数据指明了希克苏鲁伯陨石是一颗小行星,其成分类似于球粒状陨石。但是,关于希克苏鲁伯陨石的性质——它的组成和外星起源——人们知之甚少。
铂族元素识别地外陨石
马里奥·费舍尔-戈德及其同事利用钌(Ru)——一种铂族元素——的同位素构成来研究地外撞击物的本质。为了进行比较,除了分析K-Pg界线的样本以外,他们还分析了来自过去5.41亿年中其他五次小行星撞击的样本、来自太古宙时期(3.5-3.2亿年前)与撞击有关的球粒层的样本,以及来自两块碳质陨石的样本。
之所以选择钌,是因为它在不同的陨石类型之间表现出差异,而这些陨石群的钌同位素组成也与地球不同,因此钌可以用来确定撞击岩中地外成分的来源。
陨石的钌同位素特征随其母体小行星在太阳系早期形成时的日心距离(与太阳的距离)而变化。根据各种元素同位素组成的差异,可将陨石分为两大类:碳质球粒(CC)陨石,以及非碳质(NC)陨石。相比之下,碳质球粒陨石来自碳质(C-型)小行星,它们形成于更大的日心距离,即木星轨道之外。非碳质陨石中很多是硅质(S-型)小行星的碎片,形成于太阳系内部。
马里奥·费舍尔-戈德及其同事发现,产生K-Pg界线的希克苏鲁伯陨石以及年代更久远的太古宙球粒层样本都具有不同于地球的钌同位素组成,并与碳质球粒陨石的钌同位素组成重叠。这意味着希克苏鲁伯陨石来自具有碳质球粒成分的天体,表明其起源于外太阳系。而对于太古宙球粒层来说,碳质球粒成分可能来自在地球作为行星积吸的最后阶段撞击地球的含碳小行星物质。
这排除了白垩纪-古近纪界线黏土层中铂族元素升高源于德干大火成岩省火山喷发的可能性,以及前人提出的希克苏鲁伯陨石的彗星起源的可能性。
9月5日,AI初创企业北京面壁智能科技有限责任公司(简称面壁智能)推出新一代端侧大模型——MiniCPM 3.0。
据了解,此次发布的MiniCPM 3.0是面壁智能“小钢炮”系列的最新产品。面壁智能CTO曾国洋在接受澎湃科技(www.thepaper.cn)采访时介绍,MiniCPM3.0在上下文处理长度、Function Calling等方面进行了全面升级。在性能上超越了如阿里的Qwen2-7B和智谱的GLM4-9B等知名模型,在包括自然语言理解、知识、代码、数学等多项能力上超越OpenAI的 GPT-3.5。
曾国洋介绍,在长文本技术上通过引入LLMxMapReduce长文本分帧处理技术,通过将长文本切分片段并行处理,再汇总答案,MiniCPM 3.0实现了无限长度的文本处理能力,使上下文长度从32K、128K拓展至512K甚至更高。
曾国洋表示,通过该项技术,可以打破大模型的记忆限制,使用户可以让模型一次性处理整本书籍、海量学术论文或是跨年聊天记录,提升端侧AI的实际应用能力。
据介绍,MiniCPM 3.0的Function Calling功能也得到了增强,能够调用端上的各种工具和函数,扩展了模型的应用边界,并配合RAG外挂知识库技术使端侧模型在实际应用中有多功能性。
面壁智能CEO李大海称,正积极推动端侧大模型商业落地,明年会有配备端侧模型的终端设备开始量产,包括手机和PC等设备。据了解,面壁智能已与多家企业展开合作,推动端侧大模型技术落地应用。在8月21日的世界机器人大会上,面壁智能与加速进化机器人合作,将MiniCPM模型植入人形机器人,作为机器人的“大脑”,接收人的指令并执行动作。面壁智能方认为,端侧模型进入机器人的挑战要高于手机和 PC,但却是面向最终极的应用。
面壁智能成立于2022年8月,专注大模型技术创新与应用转化。其创始团队主要来自于清华大学自然语言处理实验室(THUNLP),公司CEO李大海兼任知乎CTO(首席技术官);另一位公司联合创始人刘知远,则是清华大学计算机系副教授、博士生导师,研究方向为计算机自然语言处理。
今年4月,该公司完成新一轮数亿元融资,由春华创投、华为哈勃领投,北京市人工智能产业投资基金等跟投。
北京时间7月31日,在巴黎奥运会乒乓球男子单打比赛中,中国“头号种子”选手王楚钦2比4不敌瑞典选手莫雷加德,爆冷出局,无缘16强,引发公众热议。
7月31日,王楚钦在比赛中发球,新华社记者 王东震 摄
此前,王楚钦的球拍在混双金牌直播时,众目睽睽下被踩坏。这次爆冷出局,各社交媒体都出现了相关的讨论。
图片来源:微博截图
尽管王楚钦自己回应“换球拍不是输球的理由”,但站在一个心理学工作者的角度来看,哪怕副拍与主拍在物理上完全一样,换拍带来的心理影响因素都不应被忽视。
心理因素是如何影响运动员比赛的?
美国社会心理学家扎永茨(Zajonc)认为,在社会场景下,他人的“在场”可能会唤起个体被他人评价的意识。
换句话说,运动员在很多观众围观比赛的情况下,会意识到别人在审查自己,不自觉注意自己的行为和表现,具体表现为两种不同的效应:一种是“社会抑制”,一种是“社会促进”。
1、“分心”是引起社会抑制效应的一个重要原因
分心,即注意力的分散对于短跑、长跑这一类相比较而言更依赖于选手的身体素质而非注意力资源的比赛影响相对较小,比如短跑名将博尔特在冲刺的时候还能转头看别人。
奥运会男子百米决赛博尔特回头望月制造“回头望月”名场面,图源:网络
但乒乓球就不一样了。它对精细动作、战术博弈要求更高,需要快速准确地判断和决策。在乒乓球比赛,对“旁观”的在意就会带来较大的负面影响。因为分心可能导致认知资源不足,从而降低了决策的质量,比如面对来球应该是拉球还是应该削球,应该摆短还是打后台,技术动作变形可能也就在所难免了。
举一个大家比较容易代入的例子,当我们考试的时候,如果监考老师站在身后看着,我们就会觉得思考被干扰了,很影响作答,有的人甚至一个字都写不出来,被老师误会成“做贼心虚”想作弊。这其实就是“社会抑制”的一种典型案例。
虽然对奥运会级别的运动员来说,观众的关注他们早就习惯了,但是“全世界围观球拍被踩坏”这件事,运动员大概还是第一次遇到——这是没有心理准备的。从某种意义上说,越是想着“我不能被球拍左右发挥”“我不能让对手觉得我被影响”,就越容易受到这些负面想法的心理暗示。
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在讨论该事件时,有些人会举出张怡宁的案例,认为完全可以在被迫临时换球拍的情况下赢得比赛。不过,在“被关注”这一点上,两次事件完全不同:在之前的案例中,无论是张怡宁的对手,还是观众,都不知道“换球拍”这件事。张怡宁自己也表示,“我不能让对手看出来,我对这块球拍特别不满意”。
所以,从心态和气势上来讲,张怡宁并没有被“压倒”。但王楚钦的球拍是在面向全世界直播的时候被踩坏的,这个是想伪装都伪装不了的,很难保证心态不受其影响。
2、对于“胜利的在意”和“失利的担心”,也更有可能导致“社会抑制”效应
2019年,来自乌克兰的几位运动科学家对高水平运动员进行了访谈,结果发现影响运动员表现的首要因素包含了动机和意志力两个方面。
图源:参考文献 [1]
动机很好理解,你是否有强烈的获胜的欲望。意志力则代表了个体是否能够突破自己、克服困难、控制情绪等。
运动员要有胜负欲,这个是必需的,要不还竞技个啥呢。但如果持有过于强烈的“想赢怕输”的心态,其实也是非常占用认知资源和心理能量的。
美国心理学家罗伯特·耶克斯(Robert M. Yerkes)和约翰·多德森(John Dillingham Dodson)于1908年提出了耶克斯-多德森曲线。该曲线指出:在适度的压力或兴奋水平下,人的表现会最优,而随着压力或兴奋水平的增加,表现会先提高,达到最佳点后再逐渐下降。
换句话说,想要出好成绩,完全没有压力,即获胜的动机是不可能的,但如果动机水平过于强烈,却也会对行为和表现造成阻碍。
图源:参考文献 [2]
由于动机水平过高而导致发挥失常,在体育领域最典型的案例就是“詹森效应”。运动员詹森( Dan Jansen )在平时训练中表现非常出色,但一到重要比赛就频频失利——就是因为高压力和高期望值导致的表现欠佳。
我们在生活中肯定也感受过,在重大事件面前因为太想好好表现,反复提示自己“不要被外来因素干扰”,却反而会头脑空白,思绪混乱,心慌手抖的情况。其实这就是情绪所导致的生理上的改变——压力导致 HPA 轴过度被激活,血流流向四肢,四肢肌张力就会增加,大脑缺血。
这也是为啥国家射击队现在队员们都要做正念训练来进行赛前和比赛中的情绪调节了。因为对精细动作要求高,所以更不能被情绪和心态影响手部状态,比如手抖等情况。
说到这里,是不是想到了很多乒乓球运动员在发球之前都会对着乒乓球吹气、去角落摸球桌、转球拍的现象。
很多网友调侃说“这是在吹仙气”“布魔法结界”,其实,从心理学角度来看,这也是在进行一种正念训练,将思绪从“旁观者”眼中拽回当下,投入到打球的心流状态中去。
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高水平运动员之间的竞争,心理因素是取胜的关键
很多时候我们总是线性地将比赛成绩和实力(竞技水平、能力等)挂钩,但在大赛中我们却看到了太多的“黑马”涌现,也有世界排名前几名的马失前蹄——心理学上,称之为“choking 现象”。
其中,令人印象最深刻的莫过于两次错过奥运射击金牌的美国名将埃蒙斯,这背后其实就是心理因素在作祟。
2016年8月14日,埃蒙斯在里约奥运会射击男子50米步枪三姿预赛中排名第19,无缘决赛;新华社记者曹灿摄
早在上个世纪70年代,管理心理学者们就意识到了员工表现中的“Can do”和“Will do”的差异——“Can do”是能力问题,“Will do”是态度问题,并由此提出了公式:
Performance = ability x motivation。
即员工的工作绩效与其实际能力以及工作态度(动机)都有关。而这个公式放到运动场景下依旧成立,竞技体育既是能力的比拼,也是心态的比拼,尤其是在高水平运动员身上。
美国心理学家 Korari 也曾指出初级运动员在比赛中获胜,80% 取决于生理因素,20% 取决于心理因素。而高级运动员则恰好相反,当运动员的训练水平、身体素质等生理条件都非常接近时,心理因素就成为了取胜的关键。
能参加奥运会的必然是各国在不同运动领域的佼佼者,能力大多在伯仲之间(抛开博尔特那种断崖式领先的不算),在竞技场上真正比拼的可能就是态度、动机、情绪稳定性,比如如何应对焦虑、担心、愤怒、绝望等。
Orlick(2002)对加拿大奥运选手的研究表明,奥林匹克决赛阶段的运动员在技术与身体因素上的差异未达显著水平,然而在心理状态上,却存在显著差异,这些差异将会对运动员参赛产生重要影响。
而乒乓球比赛每局的球数不同,比分变化又很复杂,比如可能出现大比分领先、大比分落后、连续得分、连续失分、大比分领先后出现连续失分、大比分落后之后出现连续得分等等情况,对运动员的心态挑战更为严峻。
总结
金牌作为竞技体育中的最高荣誉,对运动员来说具有极高的象征意义和激励作用,但对竞技体育来说,不确定性是其魅力的重要组成部分。
正是这种比赛结果、比赛过程、运动员状态,甚至裁判判罚、天气、场地和观众状态的不确定性,不仅增加了比赛的观赏性和吸引力,也促进了运动员的全面发展和竞技水平的提高。
我们祝愿王楚钦能迅速调整好状态,投入到接下来的比赛。也祝愿每一位面临“被关注”困境的运动员调整状态,赛出水平。
参考文献
[1] Vysochina, Nadiia & Vorobiova, Anastasiia. (2019). Basic Psychological Factors Affecting Athletes’ Training. Polish Journal of Sport and Tourism. 26. 21-26. 10.2478/pjst-2019-0010.
[2] Bali, Ashwani. Psychological Factors Affecting Sports Performance. International journal of physical education, sports and health 1 (2015): 92-95.
[3] Jerry Orlick. Excelling in the Olympic context. Journal of Excellence, 2002(6):5-14.
[4] 基于比分的我国顶级乒乓球运动员赛中也理分析.施之晦,2015年10月20日
(本文作者:张昕 北京大学心理与认知科学学院副教授)
利用三维电子衍射等技术研究稀有气体化合物不同尺寸晶体结构的研究过程示意图。
在首次合成出来60多年后,人类合成的第一个稀有气体化合物六氟合铂酸氙(XePtF6)的结构终于有望被揭开。
8月14日,美国化学会出版综合性旗舰期刊《ACS中心科学》(ACS Central Science)在线发表论文称,成功开发了一种对高度空气敏感性和强氧化性样品进行三维电子衍射(3D ED,3D电子衍射)分析的方法,并检测了稀有气体化合物的微小晶体,报道了多种氙化合物的结构。
这是三维电子衍射技术首次应用在稀有气体化合物结构的表征上。
该研究由来自斯洛文尼亚和捷克的研究人员共同完成。
8月14日,斯洛文尼亚约瑟夫·斯蒂芬研究所的研究员马蒂奇·洛津谢克(Matic Lozinšek)告诉澎湃科技,他们将充分利用三维电子衍射技术来确定相关化合物的结构。目前,许多氙和氪化合物的晶体结构尚未确定,这主要是由于晶体生长方面的挑战。他相信,三维电子衍射不仅能克服这些挑战,还能为发现新的稀有气体化合物铺平道路,并将用于探索稀有气体元素新的化学反应。
60多年来悬而未决的难题
前述论文的标题是《探索含氙晶体的结构》(Exploring the structures of xenon-containing crystallites)。
据中国科学院大连化学物理研究所官网介绍,电子衍射是指当电子束穿过样品时,样品内部的原子会被激发出散射波,这些波相互干涉所产生的现象。传统的电子衍射技术通常只能获取二维的图谱,但三维电子衍射技术则能够收集不同角度下的二维图谱,并通过对这些图谱进行重构,从而得到三维电子衍射数据;另外,相对于传统的X射线单晶衍射仅能解析至少20微米尺寸的晶体结构,三维电子衍射技术能够深入探究亚微米乃至纳米尺度晶体的微观结构。
稀有元素的气体单质被称为稀有气体。它们在常温常压下是无色无味的单原子气体。
元素周期表的最右一列元素被称为稀有元素,包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等。
直到20世纪,化学家们都认为,稀有气体化合物并不存在。
第一种稀有气体化合物六氟合铂酸氙(XePtF6)却是一个显著的例外。它于 1962 年由化学家尼尔·巴特利特(Neil Bartlett)在一次具有里程碑意义的实验中首次合成,最终推翻了稀有气体无法形成真正化学化合物的教条假设。
稀有气体化合物主要被用作氧化剂。因其所参与的化学反应中,最终还原产物是稀有气体,不会干扰反应,且易于分离,所以被称为“绿色氧化剂”。这一类型的化合物包括氙酸、高氙酸盐、三氧化氙等。
目前,氙的化学性质是所有稀有气体中研究最深入、成分最丰富的,已报道的含氙化合物晶体结构超过150种。
但是,尽管已发现 60多年,第一种稀有气体化合物六氟合铂酸氙的结构仍不清楚。
与X射线单晶衍射技术互补的技术
结构表征方法在化学、材料科学和相关领域的发展中发挥着关键作用。X 射线晶体学,尤其是单晶 X 射线衍射 (SCXRD),因其提供有关样品的大量信息而在结构解析中发挥着核心作用。
然而,SCXRD表征的主要障碍是缺乏合适尺寸和质量的单晶。
最近,三维电子衍射已成为一种颇具吸引力的技术,它能够测定纳米级晶体的结构。
为了深入了解XePtF6的结构特征,研究人员利用三维电子衍射技术对相关化合物进行了研究。
研究人员合成了三种四氟化锰-二氟化氙配合物,获得了单独的红色晶体和粉红色晶体粉末。
团队使用三维电子衍射技术测量了粉红色晶体粉末中纳米级晶体的氟氙化合物(Xe-F)和氟锰化合物(Mn-F)键长和角度。然后将这些结构与该团队通过X射线单晶衍射技术获得的更大的微米大小的红色晶体的结果进行比较。
这两种方法的观察结果非常一致,尽管存在微小的差异。
研究人员表示,三维电子衍射技术对氙化合物的成功表征显示,该技术可进一步用于表征六氟合铂酸氙和其他稀有气体化合物的结构。
二四氟化锰-三二氟化氙配合物(左)、四氟化锰-二氟化氙配合物(中)、二四氟化锰-二氟化氙配合物(右)的结构。
马蒂奇·洛津谢克向澎湃科技表示,“我们相信,我们开发的样品处理程序将引起当前和未来的三维电子衍射技术从业者,特别是那些在基础和应用研究中研究敏感和不稳定样品的从业者,的重大兴趣。该处理程序适用于广泛的样品研究,包括无机、有机和有机金属化合物,以及配位化合物。它也适用于广泛的材料,多孔材料如金属有机框架、沸石和载有不稳定宿主的共价有机框架;空气敏感电池材料,包括原始状态和循环状态下的插入式阴极、电解质、添加剂和阳极材料;以及混合钙钛矿太阳能电池材料等。”
此外,马蒂奇·洛津谢克表示,他认为,三维电子衍射和X射线单晶衍射技术是高度互补的。当可以制出足够大小和质量的晶体时,X射线单晶衍射通常是首选的方法。因为它提供了最精确的分子几何形状,包括精确的键长和角度。然而,当只有具有微小的纳米级大小的晶体粉末时,三维电子衍射对于结构的解释就变得必不可少。“我们相信,3D电子衍射,一种强大的分析方法,将很快在化学家和材料科学家的工具包中占据中心位置,与已经广泛采用的X射线单晶衍射,核磁共振和电子显微镜技术一起发挥作用。”
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.4c00815
·我们需要深入思考“人工智能+”到底是什么,而不是简单地加上一个行业。事实上,这样的做法是在庸俗化人工智能。
·技术在革新,机制在革新,基础设施也在革新。三大革新同时发生是非常令人激动的,这些革新正在创造未来。
在9月5日举行的外滩大会主论坛上,中国工程院院士、之江实验室主任、阿里云创始人王坚发表题为《AI,AI+ and AI infrustructure》(《AI,AI+和AI基础设施》)主旨演讲。王坚表示,人工智能可以追溯至悠久的历史基础,但真正的技术革新历史却非常短暂。ChatGPT的诞生反映了比尔·盖茨的愿景——让计算机能够听和说。“AI+”关键不在于“加”什么,而是如何通过机制创新实现“加”。AI的未来不仅取决于技术突破,还依赖于AI基础设施的构建与创新机制的变革。
王坚现场演讲截图
以下是王坚在外滩大会上的实录演讲(稍有删减) :
谷歌很行,谷歌也很不行
非常感谢有这次机会,把过去几年甚至几十年的想法、经验和教训分享给大家。今天我自己找了三个关键词:AI、AI+跟AI基础设施。
人工智能有很长的过去,但只有非常短的历史。1950年,图灵写了篇文章叫《计算机与智能》(《Computing Machinery and Intelligence》),这篇文章第一次探讨了关于机器跟智能之间的关系。当时,计算机这个词还没有完全出来,大家还习惯把它叫做computer machinery。这篇文章的深远意义,很多概念都是从这里延伸而来的。
上世纪80年代初,赫伯特·亚历山大·西蒙以美国心理学会的名义到了中国来,那时我在大学读三年级,他到我们系讲了关于人工智能。大家设想一下,一个大三的学生,有人对他说,人工智能在未来10年会有一次天翻地覆的变化,那时的我有多么的激动?但事实上等了10年,什么都没有发生,直到2017年谷歌提出了Transformer,以及OpenAI的成立,为此,人工智能今天重回大家的视野也只有7年的历史。
OpenAI的出现以及ChatGPT的推出让我们重新思考创新的机制是什么。这两件事情结合在一起,我总觉得一件很怪的事情,即“谷歌很行,谷歌也很不行“。“谷歌很行“是什么?大家都会讲0到1的创新,谷歌是100%的完成了0到1的创新,甚至还要多一点;但为什么谷歌不行呢?因为它没有像OpenAI那样创造出对社会那么有价值的东西。
创新的机制到底是什么,它不是一个简单的从0到1创新,不是你有一个好的想法。我觉得这中间的机制是远远超出今天学界甚至产业界可以来理解的。这也是我认为的最大挑战。
微软很不行,但它也很行
“人工智能+”倍频繁提及,但我们需要深入思考“人工智能+”到底是什么,而不是简单地加上一个行业。事实上,这样的做法是在庸俗化人工智能。
如果我们在“人工智能+”的逻辑下讨论ChatGPT,会发现它是GPT+Chat,Chat是一个应用,但并非是简单的应用场景。马斯克与OpenAI合作时讨论了很多应用场景,最终只有ChatGPT是革命性的,并变成了产品。ChatGPT的诞生反映了比尔·盖茨的愿景——让计算机能够听和说。今天,随着GPT的发展,这一愿景已经实现。我想可能没有人比OpenAI公司的人对Chat本身有更深的了解。
要想做出更好的产品至少要突破两个约束:一是技术的成熟度,二是对问题的深度理解。很多时候我们误以为有了GPT就能解决所有问题,但真正的挑战是找到应用领域内的核心问题。
关键不在于“加”什么,而是如何通过机制创新实现“加”。OpenAI本身显示了一种机制创新,它既包含非盈利的AI机构,也有商业的部分。这样一个复杂的机构,传统的投资方法无法支持这样的创新。没有OpenAI,就不会有今天的ChatGPT。
基础设施是技术渗透的最终形式。任何对人类产生长期影响的技术,最终都会成为基础设施。今天,随着数据、模型和算力规模的急剧扩大,必须引入新的基础设施来应对这些变化。帕斯卡的发明人曾说过,当某一事物的规模增加1000倍时,它会发生颠覆性的变化。AI的数据、模型和算力规模都已经超过了1000倍,这就是为什么我们现在必须关注AI基础设施。
在AI时代,基础设施就是云计算,基础设施的差异揭示了产业差距。美国6个AI独角兽气也背后站着的是全球排名前六的云计算服务商。这让我想起了另外一句话:微软很不行,但它也很行。微软没有在模型或算法上取得巨大突破,但它依靠云计算和基础设施,与OpenAI一起创造了今天的成果。从这个角度来看,微软似乎不行,但它也非常强大。
我相信今天大家都在谈论数据、计算和算法,数据是基础设施的核心组成部分,数据不仅是模型的附属品,也不仅是计算的附属品。只有当所有这些元素形成一个完整的基础设施时,我们才能迎来一次更令人激动的创新。
最后总结一下,当你看AI+和AI基础设施时,你会发现,不仅技术在革新,机制在革新,基础设施也在革新。这三大革新同时发生,是非常令人激动的。这些革新正在创造未来。
·“这似乎是一个悖论。如果你患上对侧乳腺癌,死亡风险会上升。但(使用双侧乳房切除术)预防它,也并不能提高你的存活率。”
当地时间2024年7月25日,一项发表于《美国医学会杂志:肿瘤学》(JAMA Oncology)的研究分析了乳腺癌三种手术方式后复发率和死亡率的数据。结果表明,接受双侧乳房切除术的女性患者的对侧乳腺癌风险显著降低,但其死亡率与其他手术方式相近;另一侧乳房患上乳腺癌(复发转移)的女性死亡风险提高了四倍,但尚不清楚导致这一结果的原因。
作为全球女性癌症发病率最高的疾病,乳腺癌几乎占据了女性癌症病例的四分之一和癌症死亡人数的六分之一。根据美国疾病控制与预防中心(CDC)的数据,2021年美国女性乳腺癌新发病例达到272454例,而2022年有42211名女性死于乳腺癌。在中国,乳腺癌同样是女性最常见的癌症之一。2019年,中国乳腺癌新发病例数为375484例,死亡病例数为96306例,其中女性占比分别为98.11%和97.08%。
乳腺癌是一种起源于乳腺组织的恶性肿瘤,主要分为导管癌和小叶癌,可以通过淋巴系统和血液扩散到身体的其他部位。其发病机制涉及多种因素,包括遗传因素(如BRCA1和BRCA2基因突变)、激素水平(如雌激素和孕激素)、生活方式因素(如饮食和体重)等。在临床表现方面,乳腺癌可能包括乳房肿块、乳头溢液、皮肤凹陷或变厚、乳房疼痛等现象,早期乳腺癌可能没有明显症状,通常通过筛查发现。
针对这一疾病,医学界有三种常见的手术方式:部分乳房切除术(只移除肿瘤及部分周围组织的简单手术)、单侧乳房切除术(只移除受影响的乳房,其目的是防止癌症在同一乳房复发)、双侧乳房切除术(防止癌症在任一乳房再次发生)。
非营利性网站Cancer Commons在2015年的一篇文章显示,部分乳房切除术一直是乳腺癌的常规手术治疗方法,在1990年代中期成为主流。在1990-1995年间,约60%的I期乳腺癌患者选择了这种手术。与此同时,单侧乳房切除术的使用率也有所上升,而双侧乳房切除术的选择也从1998年的2%增加到2011年的12.3%。这种变化反映了患者对手术选择的不同偏好和心理需求,例如对癌症复发的担忧和减少随访检查的焦虑。
由于长期以来的数据表明,完全切除双侧乳房并不能提高生存率,因此外科医生并不倾向于推广双侧乳房切除术。然而有研究显示,接受部分乳房切除术或单侧乳房切除术后,部分患者的另一侧乳房发展出乳腺癌,这些患者有更高的死亡风险。
上述研究共纳入661270名单侧乳腺癌女性,根据手术选择,匹配为各有36028名女性的3个治疗组。在20年的随访中,部分乳房切除术组观察到766例对侧乳腺癌,单侧乳房切除术组观察到728例对侧乳腺癌,双侧乳房切除术组观察到97例对侧乳腺癌。部分乳房切除术组乳腺癌死亡人数共计3077人(8.54%),单侧乳房切除术组乳腺癌死亡人数共计3269人(9.07%),双侧乳房切除术组乳腺癌死亡人数共计3062人(8.50%)。
“这似乎是一个悖论。”据生物医药行业媒体STAT报道,这项研究的主要作者,加拿大多伦多女子学院医院(Women's College Hospital)乳腺癌研究员史蒂文·纳罗德(Steven Narod)说,“如果你患上对侧乳腺癌,死亡风险会上升。但(使用双侧乳房切除术)预防它,也并不能提高你的存活率。”
尽管如此,纳罗德认为,这些数据不应该改变手术选择。这项研究提出了关于对侧乳腺癌以及乳腺癌如何转移和致命的关键问题。
对比部分乳房切除术和单侧乳房切除术的预后,也有相似的情况发生:尽管同一乳房的复发与更差的预后相关,但接受部分乳房切除术和单侧乳房切除术的生存率并无差异。这主要是因为乳房切除术并没有降低转移性复发的风险。纳罗德说,“这是一个信号,表明某些事情正在系统性地进行,肺、肝、脑和骨骼也可能受到影响。这也可能表明对侧乳腺癌是第一次乳腺癌的转移。”
美国西北大学范伯格医学院(Northwestern University Feinberg School of Medicine)的乳腺外科医生西玛·汗(Seema Khan)认为这一解释存在潜在问题,因为许多被诊断出对侧乳腺癌的女性是在疾病已经无法治愈的晚期阶段发现的。部分增加的死亡风险是因为第二次发病时所处的阶段更糟。她还补充说,这并不是第一次有研究指出对侧乳腺癌可能导致更差的预后,但这一发现仍可能是实验技术或数据中某个尚未确定的缺陷造成的“人工发现”。
另一种观点是,第二个肿瘤的出现可能会促使从第一个肿瘤扩散到全身的恶性细胞更具侵袭性。美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院(Albert Einstein College of Medicine)的癌症研究员胡利奥·阿吉雷-吉索(Julio Aguirre-Ghiso)解释道,第一次癌症治疗后,这些早期的远处转移细胞处于休眠状态,如果没有发生其他变化,它们形成转移的可能性很低。但是,如果在另一侧乳房出现第二个肿瘤,并且该肿瘤将自身细胞扩散到全身,就可能会加速原本会从第一次癌症中形成的转移。“这一研究的好处可能在于,能够找到更好的方法来预防乳腺癌幸存者的转移性复发。”阿吉雷-吉索说。
美国加州大学旧金山分校(University of California)的乳腺外科医生和癌症研究员劳拉·艾瑟曼(Laura Esserman)表示,对于乳腺癌患者来说,选择哪种手术的因素仍然没有改变。许多患者仍然选择进行较为繁重的双侧乳房切除术,原因可能包括缓解焦虑、减少乳腺癌监测的不便、保留乳房可能携带增加癌症风险的BRCA1突变等。艾瑟曼认为,只要患者被充分告知手术选择不会改变他们的生存率,这些理由都是可以理解的。
参考资料:
1.https://www.statnews.com/2024/07/25/breast-cancer-study-reveals-double-mastectomy-paradox/
2.Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209–49.
3.https://www.cdc.gov/united-states-cancer-statistics/publications/breast-cancer-stat-bite.html
4.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667005424000061#tbl0001
5.https://link.springer.com/article/10.1186/s12885-022-09923-4
6.https://cancercommons.org/latest-insights/lumpectomy-versus-mastectomy-for-early-stage-breast-cancer/
7.https://jamanetwork.com/journals/jamaoncology/article-abstract/2821596?utm_campaign=articlePDF&utm_medium=articlePDFlink&utm_source=articlePDF&utm_content=jamaoncol.2024.2212