10月14日外媒科学网站摘要：新算法可以预测河流改道后路径

10月14日（星期一）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《科学通讯》网站（www.sciencenews.org）

研究人员发现导致河流突然改道的两个因素

改变方向是河流的天性。然而，当一条河流冲出河道，在土地上开辟新道路时，毁灭性的洪水可能会在毫无预警的情况下到来。

几十年来，研究人员一直在试图解释河道如何准备好进行这种突然而剧烈的改道。最近发表在《自然》（Nature）杂志上的一项研究可能终于平息了这一争论，展示了两个因素如何共同作用引发河流改道。基于这些发现，研究人员开发了一种有前景的算法，可以预测河流改道后的新路径。

美国印第安纳大学的研究人员发现，这两个因素——坡度优势和超高海拔——以相反方式共同作用。河流的海拔越高，所需的坡度优势就越小，反之亦然。

研究人员发现，当这两个因素的乘积超过某个阈值时，河道便会发生改道。只要对河道进行精确的地形测量，就可以利用这个阈值来确定河岸可能发生改道的位置。

他们开发了一种计算机算法，根据地形的陡峭程度和河流的动量，在地图上突出显示河流改道后的可能路径。在预测河流过去10次改道的路径时，该算法每次都正确地计算出了改道后的路径。

研究人员强调，这项技术可用于为全球或脆弱地区制作改道危险地图，“现在有了这个度量标准，我们可以在全球范围内对河流进行测量”。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、人们更倾向于推断过去而不是未来

美国达特茅斯学院（Dartmouth College）领导的一项研究表明，如果你在不知道情节的情况下从中间开始看电影，你可能会更好地推断出之前发生了什么，而不是预测接下来会发生什么。该研究最近发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。

先前的研究发现，人类在猜测过去和未来通常同样擅长。然而，这些研究依赖于非常简单的数字、图像或形状序列，而不是更现实的场景。

在这项研究中，参与者观看了两部以角色为主题的电视剧的一系列场景，分别是CBS电视台的《女人为什么杀人》（Why Women Kill ）和奈飞（Netflix）电视台的《椅子》（The Chair ）。他们被要求猜测每个场景之前发生了什么，或者接下来会发生什么。

研究人员发现，参与者的推理在很大程度上受到角色对话中提及特定过去和未来事件的影响。就像现实生活中的人一样，两部剧中的角色经常谈论他们过去的经历和未来的计划。由于这两部剧中的角色倾向于更多地谈论他们的过去，参与者有更多的线索来推断过去而不是未来的事件。

为了确定这种谈论过去的模式是否也会延伸到其他对话中，研究小组分析了小说、电影、电视节目等中的数百万个对话。他们发现，虚构的人和真实的人都倾向于更多地谈论他们的过去，而不是他们的未来。尽管我们可以为未来制定计划，但我们的记忆只告诉我们过去。据研究者称，虚构的人物和真实的人一样，记得他们以前的经历，而不是未来的情景，这也许是作家为了让角色更真实而做的努力。

先前的研究将这种只记得过去、不记得未来的现象称为“心理时间之箭”。研究者强调：“这一现象也反映了一个人对过去的了解多于对未来的了解。我们的研究表明，一个人对自己生活的不对称认识可能会传染给他人。”

2、新方法可在原子水平上观察材料变化，将释放量子材料巨大潜力

美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）领导的一个研究小组发明了一种独特的方法，可以在原子水平上观察材料的变化。这项技术为理解和开发用于量子计算和电子学的先进材料开辟了新的途径。

这项新技术被称为快速物体检测和行动系统（简称RODAS），它结合了成像、光谱学和显微镜方法，捕捉转瞬即逝的原子结构形成时的特性，为材料特性在最小尺度上的演变提供了前所未有的见解。

将扫描透射电子显微镜（STEM）与电子能量损失光谱（EELS）相结合的传统方法受到限制，因为电子束可以改变或降解被分析的材料。这种动态常常导致科学家测量改变的状态，而不是预期的材料特性。RODAS克服了这一限制，并将系统与实时机器学习的动态计算机视觉成像相结合。

在分析标本时，RODAS只关注感兴趣的区域。这种方法可以在几秒钟或几毫秒内进行快速分析，而其它STEM-EELS方法有时需要几分钟。更重要的是，RODAS可以在不破坏样品的情况下提取关键信息。

所有的材料都有缺陷，这些缺陷几乎可以直接影响材料的任何特性——例如，无论是电子、机械还是量子。缺陷可以在原子水平上以多种方式排列自己，既有内在的，也有对外部刺激（如电子束辐照）的响应。不幸的是，这些不同缺陷结构的局部特性并没有被很好地理解。尽管STEM-EELS方法可以通过实验测量这些结构，但在不改变它们的情况下研究特定的结构是极具挑战性的。

RODAS技术代表了材料表征的重大飞跃。它使研究人员能够在分析过程中动态探索结构-属性关系，在形成时针对特定原子或缺陷进行测量，有效地收集各种缺陷类型的数据，适应实时识别新的原子或缺陷类别，并在保持详细分析的同时最大限度地减少样品损坏。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、利用地热能量：地热突破将带来更多清洁能源

新的实验室数据证实了地热能源的巨大潜力：利用地球表面以下数公里的超高温、超深岩石，可以产生清洁、可再生的能源，能够替代大部分导致全球变暖的化石燃料。瑞士洛桑理工学院（EPFL）发表在《自然通讯》（Nature Communications）上的这一发现，是首次证明这种岩石可以形成裂缝并增加渗透率的研究之一。

这些裂缝是至关重要的，因为通过它们的水会变成超临界状态，这是一种大多数人都不熟悉的类似蒸汽的阶段（常见的相包括液态水、冰和蒸汽，就像形成云的那种）。根据2021年的一项报告，反过来，超临界水“可以更快、更容易地穿透裂缝，每个裂缝可以携带更多的能量到地表——大约是今天商业地热井产生的能量的5到10倍”。

数据还显示，在超高温条件下破裂的岩石的渗透性是在接近地球表面条件下破裂的岩石的十倍，而且更容易变形。这些因素可以使地热资源“更加经济”。

到目前为止，地质学家对这种超深、超热的资源是否可以开采存在分歧。岩石在如此高的压力和温度下——超过375摄氏度——是有韧性的，或者说粘稠的，而不是你家后院那种易碎的石头。因此，一些人认为裂缝是无法产生的。

瑞士洛桑理工学院一个研究小组领导的研究证实，裂缝确实可以在位于地壳脆性向延性转变附近的超热、超深岩石中形成。后者是坚硬、脆弱的岩石开始转变为延展性更强或更柔韧的材料的地方。

这项研究证实了今年早些时候在《地热能》（Geothermal Energy）杂志上报道的理论工作，即形成的裂缝在受影响的岩石中产生了密集的“渗透性云”。这与目前使用的工程地热系统（EGS）所引起的更大更少的宏观裂缝形成了鲜明对比，后者更接近地表，温度更低。

一项有关地热能工作的模拟预测，一个超热系统可以提供比目前EGS通常产生的能量多5到10倍的能量，并且可以持续20年。

2、磁遗传学突破为治疗神经和精神疾病带来新希望

研究人员已经开发出一种革命性的磁遗传学技术，可以使用磁场非侵入性地控制大脑回路。

这种新方法已经在老鼠身上成功测试，为治疗神经和精神疾病带来了希望，因为它可以在无需侵入性手术的情况下精确激活或抑制神经元。

美国威尔康奈尔医学院、洛克菲勒大学和西奈山伊坎医学院的研究人员进行的一项临床前研究显示，一种革命性的磁遗传学技术可以利用磁场非侵入性地控制大脑回路。这项技术显示出作为大脑研究工具的巨大潜力，并为未来治疗各种神经和精神疾病（包括帕金森病、抑郁症、肥胖症和复杂疼痛）奠定基础。

最近发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上的一篇论文，描述了这种新的基因治疗技术。研究人员在老鼠身上进行的实验表明，它可以打开或关闭选定的神经元群，对动物的运动有明显的影响。在一项实验中，研究人员用它来减少帕金森病小鼠模型的异常运动。

以一种允许动物或人类正常活动的方式实时控制大脑回路，一直是神经科学家的主要目标，但也是一个极具挑战性的目标。

磁遗传学技术通过基因治疗将工程离子通道蛋白传递到特定类型的神经元。离子通道蛋白本质上像一个开关，可以打开或关闭受影响的神经元。它对磁场敏感，因为它含有一种类似抗体的蛋白质，可以附着在一种叫铁蛋白的天然铁捕获蛋白上。当基因疗法通过微创手术传递到精确的大脑区域时，足够强的磁场可以对铁蛋白捕获的铁原子施加力，打开或关闭通道，从而激活或抑制神经元，这取决于设计，而无需植入设备或使用药物。

该团队计划进一步探索潜在的临床应用，包括治疗精神疾病，甚至周围神经的慢性疼痛。他们还将继续探索和优化磁成因技术本身。（刘春）