經常熬夜的人，認知功能更強 | 科技周覽_風聞
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聯合國：世界人口將在本世紀80年代中期達峯
當地時間7月11日，聯合國發佈的《2024年世界人口展望：結果摘要》報告指出，到2024年中期，全球人口達到近82億，預計在未來60年內還將增加20億，到本世紀80年代中期達到約103億的峯值。隨後人口數量將會緩慢下降，到本世紀末回落至約102億，較10年前的預期減少7億。聯合國10年前的預測認為，全球人口在本世紀內達峯的可能性僅為30%。
報告稱，截至2024年，包括中國、德國、日本和俄羅斯在內的63個國家和地區的人口數量已達到頂峯，預計在未來三十年內，這些國家和地區的總人口將減少14%。其中阿爾巴尼亞、波黑、立陶宛、波多黎各、摩爾多瓦人口數量將在2054年前迎來最大幅度下滑。
報告指出，世界總體生育率正在下降，全球女性平均生育子女數比上世紀90年代減少了1個。超過半數的國家和地區女性平均生育子女數少於2.1個，低於維持人口穩定的水平。與此同時，近1/5的國家和地區，包括中國、意大利、韓國和西班牙，現在面臨“超低生育率”，女性平均生育子女數少於1.4個。
此外，世界人口的平均年齡也在增加。2024年全球人均預期壽命達到73.3歲，比1995年提高8.4歲。到2054年，全球人均預期壽命預計達到77.4歲。到2070年代末，全球65歲及以上年齡段人口數量預計達到22億，超過18歲及以下年齡段人口數量。到2050年代末，全球超過一半的死亡將發生在80歲或以上的年齡段，比1995年的17%大幅增加。
經常熬夜的人，認知功能更強大？
你是習慣熬夜晚睡的“夜貓子”（night owls），還是早睡早起的“百靈鳥”（morning larks）？一項新研究顯示，與早睡早起的人相比，那些自稱“夜貓子”的人通常認知能力較強。此外，每晚睡眠時間在7到9小時的人認知表現最佳，睡眠時間過短或過長均與認知功能較低相關。
該橫斷面研究利用來自英國生物銀行（UK Biobank）的數據，納入26820名年齡在53~86歲之間的參與者，並將其分為兩個隊列：隊列1納入10067名參與者，需完成4項認知測試，包括流體智力/推理（Fluid Intelligence/reasoning）、配對（Pairs Matching）、反應時間（Reaction Time）和前瞻性記憶（Prospective Memory）；隊列2納入16753名參與者，僅完成配對和反應時間兩項評估。研究人員通過問卷形式收集了參與者的睡眠時間、質量和類型信息，據此分析睡眠因素和認知表現的關係。
結果顯示，與“早鳥”相比，“夜貓子”和中間型的認知能力得分更高。晚睡晚起的夜晚型（evening type）認知得分平均比早睡早起的早晨型（morning type）高13.5%（隊列1）和7.5%（隊列2）；中間型比早晨型得分平均高出10.6%（隊列1）和6.3%（隊列2）。研究還考慮了健康和生活方式因素，包括年齡、性別、慢性疾病狀況、吸煙和飲酒習慣等，發現年輕、無慢性疾病、生活方式健康與認知能力良好相關。
不過有專家指出，新研究存在侷限性：論文作者從未説明參與者是在一天中的哪個時間段參加認知測試，而這可能會對結果產生重要影響。其次，睡眠因素依賴於參與者的主觀報告，缺乏客觀標準。最後，這是一項相關性研究，無法説明因果關係——這意味着如果你已習慣早睡早起，刻意熬夜可能並不會讓你變聰明。
相關論文：https://doi.org/10.1136/bmjph-2024-001000
新工藝將舊衣服分解成有用分子
美國特拉華大學的工程師開發出一種化學處理工藝，能高效地將織物分解為可循環再利用的分子。研究人員指出，該技術有望顯著緩解服裝行業面臨的廢舊衣物堆積問題。
服裝行業每年產生數百萬噸廢舊衣物，其中只有大約不到1%能夠有效回收，近3/4的舊衣服最終被焚燒或填埋。流入海洋的微塑料有超過1/3來自廢舊衣物。因此開發新技術以妥善處理這些廢棄物至關重要。傳統回收方法多數依賴物理手段，並不適用於處理紡織品：織物往往由多種材料，如棉花、聚酯纖維等混紡而成，物理手段很難將其分離、回收。
新研究採用微波輔助糖酵解的化學反應方法，在熱量和催化劑的幫助下，可以將大分子鏈聚合物分解成更小的單元。
他們利用這一方法來處理不同面料的織物（包括100%聚酯，以及聚酯和棉各50%）。結果顯示，對於純聚酯織物，該方法能將90%的聚酯轉化為BHET分子，這種分子可以直接回收利用。而且新方法不會影響棉花纖維，因此在處理聚酯與棉的混合織物時，既可以分解聚酯，又可以回收棉花。此外，氨綸會被分解成MDA分子，而尼龍和棉花一樣，可以被完整提取出來。整個反應過程只需15分鐘，極具成本效益。
研究人員預期，通過技術優化，反應時間還可以進一步縮短。屆時，全球88%的廢棄衣物有望實現回收再利用。
相關論文：https://doi.org/10.1126%2Fsciadv.ado6827
開玩笑還是“來真的”？讀懂狼的微表情
如果狼與狼之間追逐、翻滾、啃咬、亮出獠牙，這可能意味着大戰一觸即發，也可能只是無傷大雅的嬉戲打鬧。那麼，狼又如何知道它的同伴是在開玩笑，還是“來真的”？一項新研究顯示，狼可以通過微妙的面部表情來傳達意圖。這種面部交流不僅僅是禮貌的表現——它也有助於維持狼羣團結。
此前關於狼面部表情的研究，大多還停留在幾十年前，而且是定性的觀察性研究。針對犬科動物表情的唯一定量分析來自狗——這是個“糟糕的替代品”，因為狗的表情遠不如狼豐富，在嬉戲時只有一種刻板而誇張的表情。
通過38只圈養的、年齡不等的灰狼（C. l. lupus）、北極狼（Canis lupus arctos）和馬更歇狼（C. l. occidentalis），研究人員錄製了長達135小時的視頻資料，捕捉到了379次打鬥和嬉戲互動。他們逐幀分析這些鏡頭，追蹤狼面部的肌肉運動。接下來，研究人員還觀察了其他線索，比如個體是否給對手反擊的機會，以此將每種互動分為友好或對抗兩種類型。
研究小組發現，狼會用五種不同的面部表情來表達不同程度的嬉戲和攻擊性。例如，在嬉戲互動中，狼會張開嘴巴，放鬆嘴唇。如果打鬧過了頭，狼可能會收起嘴唇，露出牙齦，並眯起眼睛。如果情況繼續升級，看起來要全面開打時，狼會露出牙齦頂端的一個點，這代表“勿謂言之不預”。在三種狼羣中均觀察到了上述表情。
研究人員表示，這些表情之間的差異雖然微妙但至關重要。“只有改動幾個關鍵元素才會改變其含義。”未來，他們希望進一步研究家犬的面部表情為何變得更加簡單。一種解釋認為，更少的表情降低了引起人類誤會的可能性。
相關論文：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003347224001489
刷白屋頂，為城市“退燒”
一項新研究表明，在英國倫敦這樣的城市，當熱浪襲來時，冷屋頂（cool roofs，指把屋頂刷成白色，或在其上覆蓋反光塗層，以提高陽光反射率，降低環境温度）可有效降低氣温。效果優於在地面種植樹木，也優於在屋頂覆蓋綠植（綠色屋頂，green roofs）或太陽能電池板。
研究人員通過三維城市氣候模型WRF BEP-BEM，模擬2018年夏季大倫敦地區最熱兩天（7月26日和27日），分析9項干預措施對2 m高處氣温的影響。結果顯示，冷屋頂的降温效果最好，如果全城普遍採用冷屋頂，平均室外氣温可降低1.2°C，某些地方最高可降低2°C。相比之下，大面積種植綠植只能使氣温降低0.3°C，鋪設太陽能電池板可使氣温降低0.5°C。普遍採用綠色屋頂在白天可以使城市氣温平均降低0.5°C，但夜間又會使氣温升高，淨温度效應為0。此外，空調的廣泛使用雖能保持室內涼爽，但會使室外氣温整體上升0.15℃，市中心部分地區的室外氣温上升1℃。
研究人員表示，冷屋頂是一種相對容易且低成本的氣候適應方法，可能會成為城市管理者日益關注的政策重點。
相關論文：https://doi.org/10.1029/2024GL109634
多吃大豆能提高兒童注意力
一項新研究發現，學齡兒童食用更多含異黃酮的大豆食品後，思維能力和注意力會得到提升。研究團隊在近日舉行的2024年美國營養學會年會上展示了這一成果。
異黃酮天然存在於各種植物中，尤以大豆和豆製品含量為多。研究小組回顧了先前橫斷面研究的數據，納入128名7歲至13歲的兒童。根據這些兒童為期7天的飲食記錄信息，團隊計算了每個孩子包括異黃酮在內各類營養物質的平均飲食攝入量。隨後，團隊使用一套專門的紙面測試來評估孩子們的整體智力水平，還利用一項名為“側翼任務”的計算機測試來評估注意力，同時記錄孩子們的腦電波活動，以衡量信息處理速度和注意力集中度。
分析顯示，那些攝入更多豆類食品的兒童，在注意力評估中表現出更快的反應速度和處理速度，但研究並未發現大豆異黃酮攝入量與整體智力水平之間存在顯著關聯。
研究人員表示，一份大約230克的豆漿含有約28毫克異黃酮。為了增加異黃酮的攝入量，大豆或豆漿是不錯的選擇，豆豉、豆腐也是推薦的食品。
來源：https://nutrition2024.eventscribe.net/index.asp?presTarget=2742355
求解費米子哈伯德模型，超越經典計算機的量子模擬器來了
潘建偉、陳宇翱、姚星燦、鄧友金等人成功構建了求解費米子哈伯德模型的超冷原子量子模擬器“天元”，以超越經典計算機的模擬能力首次驗證了該體系中的反鐵磁相變，朝向獲得費米子哈伯德模型的低温相圖、理解量子磁性在高温超導機理中的作用邁出了重要的第一步。相關研究成果於7月10日發表在Nature上。
費米子哈伯德模型是描述晶格中電子運動規律的最簡化模型，被認為是可能描述高温超導材料的代表性模型之一，但其研究一直面臨挑戰：一方面，該模型在二維和三維下沒有嚴格解析解；另一方面，計算複雜度非常高，即使是超級計算機也無法進行有效的數值模擬。
光晶格中的超冷原子具有系統純淨、原子間相互作用強度、隧穿速率及摻雜濃度可精確調控等諸多優勢，是最有希望構建專用量子模擬機以求解費米子哈伯德模型的體系之一。為了驗證反鐵磁相變，超冷原子量子模擬器必須滿足兩個關鍵條件：首先，需要建立空間強度分佈均勻的光晶格系統，確保費米子哈伯德模型的參數在大尺度上保持一致；其次，系統温度必須顯著低於奈爾温度（即反鐵磁相變温度），這樣反鐵磁相變才可能出現。然而，以往實驗中光晶格強度的非均勻性和費米原子製冷存在的困難，使得上述兩個關鍵條件一直無法得到滿足。因此，反鐵磁相變一直無法實現。
為了解決這些難題，研究團隊在前期實現盒型光勢阱中的均勻費米超流的基礎上，進一步降低了盒型光勢阱的強度噪聲，並結合機器學習優化技術實現了最低温度的均勻費米簡併氣體制備，滿足了實現反鐵磁相變所需要的低温。進一步，研究團隊創造性地將盒型光勢阱和平頂光晶格技術相結合，實現了空間均勻的費米子哈伯德體系的絕熱製備。該體系包含大約80萬個格點，比目前主流實驗的幾十個格點規模提高了約4個數量級，且體系具有一致的哈密頓量參數，温度顯著低於奈爾温度。在此基礎上，研究團隊通過精確調控相互作用強度、温度和摻雜濃度，直接觀察到了反鐵磁相變的確鑿證據——自旋結構因子在相變點附近呈現冪律的臨界發散現象，從而首次驗證了費米子哈伯德模型包括摻雜條件下的反鐵磁相變。
該工作推進了對費米子哈伯德模型的理解，為進一步求解該模型、獲取其低温相圖奠定了基礎，也首次展現了量子模擬在解決經典計算機無法勝任的重要科學問題上的巨大優勢。
相關論文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07689-2
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