!"#自主显微镜观察浮游生物的游动

收集分析数据拯救海洋科学家研制人工智能小显微镜

让冰淇淋慢慢融化

! ! ! !汤姆·齐默曼是 !"# 的发明研究大师，他的团队正在研制一种可以放在水体中的小型、自主显微镜，借助对浮游生物的观察，形成检测环境的传感器网络。专家称，我们的海洋现在很脏，

且日益恶化。他们认为到 $%$&年，世界一半以上人口将居住在面临水环境挑战的地区。

科学家一直在努力收集和分析关于海洋、湖泊和河流实时情况的基本数据。不过，实时的海洋数据却是难以捉摸的。你可以用传感器来检测水中的特定化学物质和条件，但它们可能只检测某些专项，也可能错过未预料事件的信息，例如入侵物种，或变化带来的新化学物质。汤姆·齐默曼的眼光投向了浮游

生物，他想利用它们作为水体健康的天然生物传感器，因为，即使是水质最细微的变化也会影响浮游生物的行为。它们还形成了海洋食物链的基础，是十亿多人的主要蛋白质来源。另一方面，我们对浮游生物在其

自然栖息地的行为知之甚少，因为这种研究通常需要收集样本，送到实验

室，受到成本、人力、规模等多方面因素的制约。

!"#研究人员正在研制的是小型、自主的显微镜，可放在水体中“守株待兔”，原位监测浮游生物，识别不同物种并跟踪它们的三维移动。这些显微镜不用透镜，不需要聚焦，而是依靠芯片成像，一旦有浮游生物游过，就会捕捉影像等信息，产生关于其健康状况的数字样本。该显微镜未来会配备高性能、低

功耗的人工智能，完成对本地数据的分析和解释，实时报告任何异常，以便立即采取行动。

他们希望在 &年里将小型的人工智能显微镜部署到各地，在云中联网，组成网络，持续收集实时水环境数据。研究结果可用来更好了解水体行为，如它们如何应对环境变化所造成的一切影响，从温度到石油泄漏到水体枯竭；以致能用来预测对我们水资源的威胁，比如赤潮。在 !"#最近提出的“&年中有望

改变我们生活的五项技术”中，人工智能机器人显微镜名列其中。凌启渝

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! ! ! ! 你可能想不出鱼鳞有什么用途，连打鱼的人也不知道。那些渔业公司每年都要处理数量巨大的鱼鳞废料，还真是个负担。新加坡南洋理工大学的科学家经过研究认为，鱼鳞可能有助于治疗人类的伤口。他们在新加坡一处

渔场获得鲈鱼、黑鱼、罗非鱼等的鱼鳞，然后从中提取胶原蛋白。这种胶原蛋白经过改性后加入伤口敷料，应用于实验小鼠的皮肤上，结果表明它能促进血管

和淋巴管的形成，这在促进组织修复和再生的过程中非常有用。

事实上，胶原蛋白早就被提取并用于伤口愈合敷料，但它通常是从牛、猪或羊的皮肤中获得的。科学家们认为使用这些动物作来源有一些缺点。

“由于文化和宗教等因素，采用来源于这些哺乳动物组织的材料在临床应用上有一定的限制。”副教授 '()* '+**,- 说，“此外，为规避哺乳动物向人类传播疾病的风险，我们不得不进行更多的检查和处理。”

而鱼鳞，则是易得易用的胶原蛋白来源，因为它只是一种废物，会被扔掉，还得花人力财力去处理。更重要的是，这种胶原蛋白的效果还更好些。这几位科学家在先前一项研究中曾发现，在血管形成方面，来自鱼鳞的胶原蛋白所诱导的人脐静脉内皮细胞，相当于牛源胶原培养内皮细胞的 ./&倍。小云

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! ! ! !如果问，给你的冰淇淋加些农业废料，怎么样？先不急着拒绝，事实上这可能是个好主意。哥伦比亚玻利瓦尔主教大学的科学家表示，这样做有助于保持冰淇淋不很快

融化，还有不少其他的好处。香蕉以成串的方式密集生长在

树上，众多的香蕉都连接在被称为假杆的粗茎上。当所有的香蕉串采摘完毕，剩余的假杆就成了农业废料，如何处理往往让种植园主伤透脑筋。哥伦比亚科学家与加拿大圭尔夫大学罗宾·加亚果博士领导的团队研究如何利用它们，变废为宝。

科学家先砍下部分假杆，从中提取纤维素纳米纤维（'01），这些

细小纤维的直径比人头发丝小千倍。随后，将这些本身无味的纳米纤维添加到冰淇淋中，浓度控制在每 2%%克冰淇淋 %/.克以下。

他们发现，加入纳米碳纤维后，低脂冰淇淋的粘度更高，润滑度改善，口感更佳。他们认为这是纳米碳纤维帮助稳定了冰淇淋脂肪结构的结果。如果果真如此，那么添加的纳米纤维就能取代冰淇淋中的部分脂肪，从而降低人摄入

的热量。更重要的是，添加纳米碳纤维

的冰淇淋会比传统冰淇淋融化得慢。所以在炎热的天气里，人们可以更悠闲、更长时间地品尝；同时，这也意味着冰淇淋对冰箱里的温度变化不那么敏感，会延长其在冰箱中的保质期。

他们的研究最近在美国化学学会第 $&& 届全国会议和博览会上展示。 比尔

! ! ! !刚刚过去的寒冬，一些英国人往自家壁炉里加的不是木柴燃料，而是一种装在纸袋里的短圆棒，它们深咖啡色，还真就是用泡过的咖啡粉制成的。这些咖啡柴（'*33))4*-5），由一家称为生物豆（67*86)9,）的公司生产，专门用于房屋和建筑物的取暖。

阿瑟·凯创始的生物豆公司从事回收咖啡渣已有好几年了，生产基于咖啡的生物燃料一直是它的目标。它在壳牌石油和混合燃料混合公司银色能量的支持下，生产了一种生物柴油混合燃料“"$%”。他们首先从废弃的咖啡渣提取

出油，咖啡油和其他油脂再与矿物柴油混合，形成生物组分 $%:的燃

料。这种燃料无需调整即可直接使用，项目第一阶段生产的 ;%%%升生物柴油能供伦敦标志性公共汽车中的一辆行驶一年。公司称，巴士使用这种燃料驱动，将使其二氧化碳排放量减少 2%:到 2&:。至于生产规模，公司表示自己

在剑桥郡的设施工厂年处理能力约为 &万吨，相当于伦敦每年产生咖啡渣的四分之一。公司计划进一步会采用咖啡油与矿物柴油“纯混合”

的方式生产，即不再添加其他油脂。利用废弃咖啡渣，首先要做的

当然是收集。生物豆公司的做法是不论规模大小，尽量收集各种废弃咖啡渣，从独立到连锁咖啡店，从大学到小区，还有速溶咖啡的生产厂。他们邀请废物管理机构作为合

作伙伴，代为分离、收集咖啡垃圾。为此会向伙伴企业提供启动收集所需的一切，如小盒、垃圾桶、垃圾袋、推车，还提供收集服务。这样来尽量减

少浪费里程，利用现有的废物管理基础设施和专业知识，组织收集路线。咖啡废料交生物豆回收，能减少

企业处理废物的成本。湿重的咖啡渣通常作为一般废物被填埋。在英国，垃圾填埋场被征的税约为每吨 <&英镑，场主再以更高些的费率向客户分摊。从废物流中除去沉重的废咖啡渣能为企业带来可观的节省。

回收废咖啡渣也有利于环境，否则的话，这些废物通常是填埋、厌

氧消化或焚烧。大部分废咖啡渣所去的垃圾

场，由于有机物质分解，甲烷排放量占英国的 $$:。而甲烷的温室气体效应可是比二氧化碳强了几十倍。生物豆的生命周期评估表明，由其处理废咖啡渣产生的二氧化碳排放量，比送到垃圾填埋场减少 ;%:。

而厌氧消化其实也不适合废咖啡渣，它性状坚硬，难以处理；而其化学成分又对沼气池内的微生物有毒性，可能抑制厌氧消化厂生物甲烷的生产速率。生物豆估计，由其处理产生的二氧化碳排放量，比送去厌氧消化减少 .%:。因此连英国领先的厌氧消化运营商 "7*-),也联手合作，鼓励企业把废弃咖啡渣从食物垃圾中分开，送到生物豆的处理厂。听起来不错，但和其他生物燃

料系统一样，也有人怀疑其环境净收益。运输全城咖啡馆餐馆的咖啡渣到工厂加工，会产生更多的浪费和污染吗？当然，整个过程还是朝正确方

向迈出的一步，当其他环保措施配套跟上———如运输卡车是电动的、工厂采取措施减少自己的排放量———环境红利可能再被放大。

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责任编辑∶丹长江 视觉设计∶邵晓艳

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/新智

回收利用咖啡渣 用作燃料开巴士

! 用于家庭取暖的咖啡柴

!

咖啡渣收集车

用鱼鳞帮助伤口愈合

香蕉园废料有妙用

" 能放在水中的

小型自主显微镜

"

汤姆&

齐默曼在实验室