女生數學落後根源或在學校環境 | 科技周覽_風聞

整理 | 周舒義、平生

女生數學並非先天落後，問題可能出在學校

“女生數學不好。”——時至今日，這種刻板印象仍在許多老師、家長甚至學生的頭腦中根深蒂固。一項針對法國數百萬學童的大型研究指出，女孩並非先天不擅長數學，剛入學時她們的數學能力與男孩不相上下；但入學4個月後男孩就開始領先，並且差距隨教學進度逐漸擴大。研究認為這可能要歸咎於學校環境：性別刻板印象被學童內化，最終影響了她們的自我認知和學習表現。相關論文6月11日發表於Nature。

新研究涵蓋了法國2018-2021年所有當年入學的一年級學生，包括約265.3萬名5-7歲的學童。他們分別會在一年級入學時、入學4個月後、入學1年後接受一系列數學測試，包括數字比較、應用題、計算和幾何等項目。

結果顯示，一年級入學時男孩和女孩的數學能力在總體水平上沒有顯著差異（分數最高和最低兩端，男孩人數都略多於女孩）。但入學4個月後，男孩的數學優勢開始迅速顯現（效應值Cohen’s d=0.0468），並在1年後差距顯著擴大（Cohen’s d=0.2230）。這種性別差距普遍存在於法國各地區、各類學校以及各個社會經濟水平的人羣。

研究還表明，決定上述差距的主要因素是學校教育，而非生理年齡。作者比較了年齡僅相差數天，但入學時間不同的學生，發現接受了一年學校教育的羣體出現了顯著性別差距，與之年齡相仿的新入學羣體則沒有這種差距。這進一步支持了差距來自學校環境，而非生理因素的解釋。

這項研究無法分辨性別差距的具體原因，但作者提出了幾種可能的解釋。一是女孩比男孩更容易對數學感到焦慮，可能導致她們在時間緊張的數學考試中發揮不佳。二是“男孩比女孩數學好”的刻板印象可能會削弱女孩自信，有些教師將女孩的成功歸因於勤奮，將男孩的成功歸因於天賦，從而進一步加深這種刻板印象。劍橋大學心理學家吉莉安·勞爾表示：“可能存在一些我們尚未明確與數學或空間推理聯繫起來的生物學因素，但這篇論文表明，孩子們的後天經歷比任何其他因素都重要。”

相關論文：https://doi.org/10.1038%2Fs41586-025-09126-4

每個人的呼吸模式都是獨特的，還能反映身心狀態

6月12日發表於Current Biology的一項研究表明，每個人的呼吸模式就像指紋那樣獨特，能用來識別身份，甚至還能反映身體和心理狀態。

研究人員使用一個放置在頸後部的裝置，測量了參與者24小時內的呼吸模式。| Soroka et al., Current Biology

研究人員開發了一種可穿戴設備，可以記錄佩戴者每個鼻孔的氣流數據，追蹤日常生活中的呼吸情況。他們對97名健康參與者進行了24小時的呼吸測量，從氣流數據中提取了24個參數來描述呼吸模式，例如吸氣和呼氣的持續時間，左右鼻孔的氣流差異等。研究人員利用這些數據訓練機器學習算法，當參與者在幾周、幾個月甚至兩年後回到實驗室，再次進行呼吸測量時，經過訓練的算法可以根據呼吸模式識別出對應的參與者。呼吸模式參數從24個增加至100個，算法能以96.8%的準確率識別出對應個體。

研究還發現，呼吸模式甚至與體重指數（BMI）、抑鬱和焦慮症狀存在關聯。例如，抑鬱量表得分較高的參與者（仍在非臨牀範圍內）在清醒時表現出更高的平均吸氣流速峯值，並且呼氣暫停的佔空比也有所增加。焦慮量表得分較高的參與者在睡眠中的吸氣時間明顯較短。

論文作者表示，下一步研究將致力於尋找與壓力和焦慮水平較低相關的呼吸模式，嘗試設計“呼吸療法”，有望通過調整呼吸來緩解壓力和焦慮。

相關論文：https://doi.org/10.1016%2Fj.cub.2025.05.008

用健康人糞便製藥對抗超級細菌

英國一個醫療團隊嘗試將健康人的糞便加工成凍乾粉，讓感染了超級細菌的患者服用，以藉助糞便中大量有益細菌消滅患者腸道中耐藥性極強的超級細菌。研究人員説，試驗結果顯示這一療法“大有希望”。相關論文近日發表於Journal of Infection。

據BBC報道，倫敦蓋氏與聖托馬斯醫院醫生布萊爾·梅里克領導的醫療團隊對健康人捐獻的糞便進行加工，確保裏面不含任何有害細菌。他們除去糞便中未消化的食物，將糞便製成凍乾粉，放入膠囊，讓感染了超級細菌的患者服用。

41名參與試驗的患者被隨機分成兩組，其中20人服用了含糞便凍乾粉的膠囊，21人服用的是安慰劑。

梅里克説，腸道是超級細菌“最大的”聚集地。試驗結果顯示，服用上述凍乾粉膠囊可以完全消滅腸道中的超級細菌，或使其數量減少到“不會引發問題的水平”。

試驗顯示，患者服藥一個月後，腸道中仍可檢測到來自捐獻糞便者的細菌。這種療法可以讓腸道細菌變得更多樣化。梅里克認為，這是健康的標誌，有助於防止新的傳染性細菌進入身體。

英國藥品與保健品監管局研究微生物羣系的專家赫裏西·塞爾加奇認為，將來或許很有希望用微生物羣系療法取代抗生素療法。（新華社）

相關論文：https://doi.org/10.1016/j.jinf.2025.106504

大模型能像人類一樣“理解”事物嗎？

6月9日發表於Nature Machine Intelligence的一項研究顯示，多模態大語言模型能在訓練過程中自發學會“理解”事物，而且這種理解方式和人類高度相似。

人類能夠對物體進行概念化，這一認知能力長期以來被視為智能的核心。當我們看到“狗”“汽車”或“蘋果”時，不僅能識別它們的物理特徵（尺寸、顏色、形狀等），還能理解其功能、情感價值和文化意義。那麼，ChatGPT、Gemini等大語言模型是否也具有這樣的概念表徵能力？

研究採用認知心理學經典的“三選一異類識別任務”（triplet odd-one-out），要求大模型與人類從物體概念三元組（來自1854種日常概念的任意組合）中選出最不相似的選項。通過分析470萬次行為判斷數據，團隊構建了AI大模型的“概念地圖”，從行為數據中提取出66個“心智維度”，併為這些維度賦予了語義標籤。分析發現，這些維度是高度可解釋的，且與大腦類別選擇區域（如處理面孔的FFA、處理場景的PPA、處理軀體的EBA）的神經活動模式顯著相關。

研究還對比了多個模型在行為選擇模式上與人類的一致性。結果顯示，能同時“看懂”文字和圖片的多模態大模型在一致性方面表現更優，“思考”和做選擇的方式比其他模型更接近人類。此外，研究還揭示了人類在做決策時更傾向於結合視覺特徵和語義信息進行判斷，而大模型則傾向於依賴語義標籤和抽象概念。作者表示，這表明大語言模型並非“隨機鸚鵡”，其內部存在着類似人類對現實世界概念的理解。

相關論文：https://www.nature.com/articles/s42256-025-01049-z

自然指數2025：中國繼續保持第一

6月11日，施普林格·自然集團發佈自然指數2025科研領導者榜單，中國繼續保持第一，並且擴大了科研產出的領先優勢。

這份榜單基於2024年全年數據，數據集包括來自145個自然和健康科學期刊的大量主要研究論文。份額（Share）是自然指數顯示作者對高質量科研所做貢獻的關鍵指標。中國的份額達32122，較2023年增長了17%。緊隨其後的是美國（份額為22083）、德國、英國、日本和法國。

2024年整體科研產出10強國家 單位：份額 | 自然指數

亞洲國家整體上強化了優勢地位，新加坡由第18位升至第16位，調整後份額增幅達7%，是二十強國家中增幅第二高的國家，僅次於中國。日本則是例外，其調整後份額下降了9%。此前居優勢地位的西方國家，其調整後份額出現連續第二年下降，加拿大、法國、瑞士、英國和美國的降幅都超過7%，澳大利亞和德國的降幅不到3%。

在機構層面，全球機構十強中除了哈佛大學（位居第2）和德國馬普協會（第9）外，其餘8家都是中國機構。中國科學院繼續保持第1，中國科學技術大學第3，浙江大學則由第10躍升至第4位。其他十強機構為北京大學（第5）、中國科學院大學（第6）、清華大學（第7）、南京大學（第8）和上海交通大學（第10）。

與2023年相比，更多中國機構躋身機構五十強，由22家增至25家；美國在2024年則出現了下降，由18家減少到16家。

“這些數據反映了全球科研格局的深刻轉變，”自然指數主編Simon Baker（西蒙·貝克）説，“中國對科技的持續投入正轉化為高質量科研產出的快速持續增長，在物理和化學等領域，目前已遠超此前居於首要地位的西方國家，包括美國。”

自然指數科研領導者榜單每年基於上一年的數據發佈一次。它屬於自然指數數據庫的一部分，該數據庫追蹤的是對於發表在145種高質量自然科學和健康科學期刊上的科研論文的貢獻情況。這些期刊來自不同的出版機構，由獨立的科研人員集體選定。（施普林格自然集團）

自然指數：https://www.nature.com/nature-index/research-leaders/2025/

人類首次拍到太陽南極清晰圖像

6月11日，歐洲航天局（ESA）發佈了“太陽軌道飛行器”拍攝的首批太陽南極高清圖像和視頻，這也是人類首次拍攝到太陽兩極的清晰圖像。

此前其他探測器均在黃道面上運行，與太陽赤道的傾角在7°以內，受視角限制難以直接觀測太陽兩極區域。唯一的例外“尤利西斯”號探測器飛越了太陽兩極，但沒有攜帶任何成像儀器。此次的太陽軌道飛行器多次藉助金星引力調整軌道傾角，最終於3月下旬從太陽赤道面下傾17°方向成功拍到太陽南極。

圖像由偏振和日震成像儀（PHI）、極紫外成像儀（EUI）以及日冕環境光譜成像儀（SPICE）拍攝，PHI用可見光成像（左上），並繪製太陽表面磁場分佈（中上）。EUI用紫外波段成像（右上），揭示了太陽外層大氣中温度高達百萬度的等離子體——日冕。SPICE（下排）捕捉來自太陽表面不同温度特定化學元素（包括氫、碳、氧、氖和鎂）的譜線，從而揭示太陽大氣的不同層次。

上圖顯示了PHI對磁場的觀測結果，紅色/藍色越深，從探測器到太陽視線方向上的磁場越強。觀測顯示，太陽磁場在小尺度上的結構複雜且不斷變化，太陽南極同時存在N/S極磁場，這種情況只會在太陽活動極大期內發生，此時磁極會發生翻轉。5-6年後，太陽將進入下一個活動極小期，屆時其磁場將處於最有序的狀態，太陽活動水平也將降至最低。

這些圖像清晰展現了太陽大氣層相關特徵及磁場細節，相關數據將推動對太陽風形成機制等方面的研究。探測器後續仍將持續收集數據，並通過調整軌道傾角進一步拓展觀測範圍。

相關來源：https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter/Solar_Orbiter_gets_world-first_views_of_the_Sun_s_poles

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