科学网 › 标签 › 松鼠会 › 相关日志

标签: 松鼠会

相关日志

[转载]科学松鼠会：人类百米奔跑极限速度之谜: xuxiujiang 2012-8-7 18:41; 2012-08-06 22:46:35 |分类：默认分类 |标签： | 字号大中小订阅在昨天，奥运会上最刺激、最令人激动人心的田径男子100米决赛落幕，牙买加飞人博尔特再次夺冠，成绩是9秒63，打破了奥运会的纪录，不过遗憾的是，这一次没有打破自己在2009年柏林世锦赛上创造的9秒58的世界纪录。人一百米最快能跑多快？相信每个人都有自己的估计，赛场上的运动员们可以用双腿来证明“没有最快，只有更快”，而科学界各路人士在这个有趣的问题上“八仙过海，各显神通”，无论是认真地研究，还是打酱油的计算，给出了各种版本的预测。出乎大家意料，对这个问题最热衷的并不是生物学家，而是数学和统计领域“玩弄数字”的人。人究竟能跑多快取决于很多个方面，不过在“数据控”们眼中，一切尽在数字中，唯一需要做的是事情就是收集到尽可能多的历史上人类创下的速度纪录，然后用一堆复杂的公式构建一个数学模型，使得自己的数学模型与这些已有的数据相吻合，同时也用这个模型预测未来的极限值。来自美国斯坦福大学的MarkDenny教授就是这样做的，在他的“狗，马和人类奔跑速度的极限”的研究论文里，用黑色点和空心点分别标记了百年历史上男女百米赛跑的最快速度，MarkDenny尝试着用自己的数学模型画出红色的曲线，把这些点连在一起，并且预测出未来的趋势。Denny认为，红色的曲线最终变平的时候，就意味着速度极限已经达到。可以看得出，女子百米赛跑的成绩已经接近稳定，难有大的突破，而男子速度还有上升的空间，MarkDenny预测男子百米赛跑的成绩极限会是9.48秒。; 3016 次阅读|0 个评论

[转载]废旧电池：回收的困境-来自科学松鼠会: baishuxing 2012-7-25 14:53; 废旧电池：回收的困境 Comments 田不野发表于 2012-07-16 06:32 | Tags 标签：原创 , 环境容量 , 电池回收【图片出处： http://earth911.com/ 】 “一块手机电池污染水量相当于3个标准游泳池”这句口号作为废旧电池回收活动的宣传由来已久，近十几年来，几乎成为了环保宣传的月经贴，比如这里。但是，这个宣传口号的真实性一直为人所质疑，甚至吐槽为“伪环保知识”，为什么会这么说呢？一篇长文，来分析“废旧电池回收”运动背后的种种科学问题。【图片来自：networkwaste.co.uk】电池的分类知识废旧电池回收历时二十年的宣传与行动，其影响涉及全国80％以上人口，几乎所有中小学校和各类高校都参与到其中。然而依然有不少人含糊地把所有电池都混为一谈，这并不科学。要了解废旧电池回收，分类是首先要学习的事情。生活中的电池常见有以下几种：锂电池，在电池表面能找到化学元素锂的符号Li；碱性电池，又名碱性锌锰电池，在电池表面可能有其英文名：Alkaline battery，某些会写上无汞碱性电池，它是早期锌锰电池的升级版；镍镉或者镍氢电池，在电池上的标识分别为Ni-Cd或Ni-MH，前者含有大量的重金属镉，后者不含镉，需要注意区分；铅蓄电池，经常在电动车里面能发现，英文名为lead battery。对环境影响最大的重金属有五种，分别是砷，铅，镉，铬和汞。在电池里面，主要含有其中三种，它们是铅蓄电池中的铅，镍镉电池中的镉，以及碱性锌锰电池中作为添加剂而存在的汞。另外几种常见的电池，如锂电池，镍氢电池，里面的有毒重金属含量几乎可以忽略不计。 “一块废旧手机电池的污染强度是普通碱性电池的100倍，可严重污染6万升水，相当于3个标准游泳池”，如果这句话指的是目前最常见的手机电池锂电池或者镍氢电池，这种污染描述显然是无稽之谈。废旧电池该不该回收之“得饶人处且饶人” 含有重金属的三种电池各有的特点。铅蓄电池的特点是能卖钱，一块旧铅蓄电池能卖100多块，随便丢弃的现象很少，回收再利用是做得最好的。当然它回收后存在大问题，这个暂且按下后表。镍镉电池的特点是没前途，因为含有大量的重金属镉，在很多领域已经被锂电池或者镍氢电池所代替，将逐步淘汰出市场。碱性锌锰电池的特点是危害小数量大。锌锰电池中含汞量的下降是二十多年废旧电池回收运动所得到的最让人欣喜的结果。随着技术的发展，低汞甚至无汞的锌锰电池正成为市场主体，通过汞减量化的手段降低了其环境危害。我国颁布的《废电池污染防治技术政策》规定：2005 年 1 月 1 日起停止生产含汞量大于 0.0001%的碱性锌锰电池。根据中国化学与物理电源行业协会数据，2008年，我国生产锌锰电池270亿只，镍镉电池9.9亿只，镍氢电池12.9亿只，锂电池24.5亿只。不回收废旧电池的第一个理由就来自生产和使用量都最大的碱性锌锰电池。不回收废旧电池的理由之一——“得饶人处且饶人”：电池市场的主体——碱性锌锰电池，其含汞量已经通过技术手段得以控制，不会对环境和人体健康产生显著影响；除镍镉电池和铅蓄电池之外，其他电池对环境影响也很小，无需进行回收，可做为一般固体废弃物处理。废旧电池该不该回收之“众人拾柴火焰高” “一块电池可污染三个标准游泳池”其实说的是电池中的镍镉电池。我们来验算一下，假设是一块重24克的镍镉电池，其中有47%的是镉，也就是说总含镉11.3克。根据我国地表水环境质量标准，二类水中镉含量不得超过5微克每升。简单计算一下就可以得到，一块镍镉电池中的镉可以使得2260000升的水受到污染，换算成标准游泳池（25米宽，50米长，1.5米深）大概是1.2个。也就是说，在这种情况下这句话基本上是正确的。镍镉电池在上个世界八九十年代的时候，曾经广泛应用到手机等小型设备上，但是现在镍镉电池已经在手机上见不到了，代替镍镉电池的是更加好用的镍氢或者锂电池。所以现在说，一块手机电池可污染三个标准游泳池的水，已经是完全错误的了。那为什么如此毒性高的镍镉电池可以被允许使用，而且迄今为止未发现一例因日常电池使用而镉中毒的事件呢？原因有两个：第一，镍镉电池中的镉被限制在包装之中，很难泄露到环境中；第二，泄露到环境中的镉，被土壤或者水稀释，浓度没有达到会引起中毒的剂量。 2003年，在《环境导报》上刊登了这么一则故事：1939年11月9日，日本神奈川县某脑科医院收留了一名神智不清的男子，并最终医治无效去世。此后，与死者同村的人中又接二连三地出现了15名同样症状的“疯子”。这引起有关部门的注意，经调查发现，死者生前都饮用了某商店周围3口水井的水，并在距其中1口井5米内的地方挖出了380节已腐烂的废电池！原来是该商店把顾客丢下的废电池集中埋在了后院使周围井水污染，导致了这场悲剧。故事虽然惊心动魄，可惜查遍日文还是英文的资料，都没有正式的记载。显然，这个故事不太可能是史实，更可能是一个谣言，一个被文人墨客打造出来的都市传说。暂不追究故事是真是假。如果真的将成百上千的电池埋入地下，会发生类似的事吗？给出答案之前，让我们先学习一个概念——“ 环境容量 ”。在环境学中，面对世界上无数种物质，要区分好坏不是件简单的事情，比如说氮磷，是植物的好朋友，我们爱喝的可口可乐里面有大量的磷，爱吃的鸡蛋牛奶里面有大量的氮，但是因为人类的过量施用，在湖泊中引起富营养化现象，导致大量水生动植物死亡，一下子从人见人爱的肥料变成了处处摇手的污染物。其中原因，就是因为氮磷在湖泊中的量，超过了环境容量。环境容量好比是一个气球，如果气球被充气过多，就会涨破，这个时候就叫超过环境容量，而超过环境容量的东西就叫做污染物。氮和磷的环境容量是很大的，在很多时候并不被看成是污染物，但是在富营养化的湖泊里面，它们就是污染物。而有些物质，他们的环境容量非常小，他们就是我们常说的有毒物质了，比如重金属。重金属虽然被称作有毒物质，但是它们在浓度低的时候对我们的身体是没有危害的。大部分的人并不知道，重金属在我们的生活环境中是广泛存在的，土壤中天然就含有多种重金属，它们会通过植物或者空气进入到我们的身体的，而这些“有毒物质”没有让我们生病的原因就是数量太少了，没有超过环境容量。毒性再强的物质，会不会影响到环境质量，都必须看它的量是否超过了环境容量。一个理想的废旧电池回收系统应该是这样的：电池生产厂商把电池销售到民众手中，民众使用完之后放入回收箱中，回收箱中的电池进一步收集，汇总到电池回收企业，电池回收企业提取废旧电池中的有用材料，提供给电池生产厂商作为生产电池的原材料。这样就完成了一个漂亮的物质循环，没有废弃物产生并释放到环境中，形成潜在的污染。但是我国的废旧电池回收处于一个奇怪的局面，民众热情，企业观望，政府不作为。目前的回收体系基本上到回收箱就截止了，这使得储存在各地的废旧电池越来越多，量越来越大。量大到一定程度，就超过了环境容量，变成了环境污染事件。因此，所谓的380节电池堆积导致的“1939年日本神奈川废电池事件”并非不可能出现。媒体就曾发现，成都一固废治理站400吨旧电池9年无法处理。这幸亏是在固废治理站，要是放在别的地方，保管不善，风吹日晒，肯定会造成环境污染事件。 2008年颁布的《国家危险废物》名录中规定“家庭日常生活中产生的废药品及其包装物、废杀虫剂和消毒剂及其包装物、废油漆和溶剂及其包装物、废矿物油及其包装物、废胶片及废像纸、废荧光灯管、废温度计、废血压计、废镍镉电池和氧化汞电池以及电子类危险废物等，可以不按照危险废物进行管理。”其依据的就是这些潜在污染物分散在环境中的时候，浓度低，一般不超过环境容量，危险程度很小。这并不是说“废镍镉电池不是危险废物”，而是“家庭日常生活产生的这些废弃物，不作为危险废物”。所以，在这一段话后面有个补充条款：“将前款所列废弃物从生活垃圾中分类收集后，其运输、贮存、利用或者处置，按照危险废物进行管理。”也就是说，一旦这些潜在污染物被集中起来，就必须作为危险废物管理。打个比方总结：一个镍镉电池是根火柴，一堆镍镉电池是堆火药。不提倡回收废旧电池的理由之二——“众人拾柴火焰高”：在没有找到下家之前，不要收集任何废旧电池，否则集中的污染物质很可能造成大的环境危害。废旧电池的未来，还是回收既然日常使用废旧电池不会造成环境污染问题，那么我们是不是就不要回收废旧电池呢？要回答这个问题，我们需要从头捋一捋电池是从哪里来的。粮食是从田里种出来的，电池当然是从超市买来的，不，从工厂生产出来的。工厂里面的原材料是从冶炼工厂来到，冶炼工厂需要的矿石是从矿厂运来的，而矿石们，是被埋在地底下的。 2011年，国家颁布《重金属污染防治“十二五”规划（2010-2020年）》，其中提到重点控制五种重金属砷，铅，镉，铬和汞和监管五个重点行业：有色金属采选业，有色金属冶炼业，铅蓄电池业，皮革及其制品业，化学原料及化学制品制造业。这五大行业中，铅蓄电池业显然主要是铅污染。皮革及其制品业是铬污染（参考：皮革中的铬危害有多大？）。剩下的三个行业就不能跟某种重金属一一对应了，用句行话说，产生的是复合污染。这三个行业为整个社会经济提供了各种各样的材料，其中一部分，就用来做电池。之前的分析，很多人肯定有意见，连镍镉电池都不算污染，那么什么才算污染？污染就在这些行业里，在电池工厂里。在网上搜索“电池厂污染”可以得大量的事故报道。这样的事故不仅发生在电池厂，还发生在为电池厂提供原料的化学工厂，为化学工厂提供材料的冶炼厂，为冶炼厂提供矿石的矿山。需要说明的是，重金属镉不仅仅来自镍镉电池的生产过程，锌锰电池和铅蓄电池等的生产过程也会产生重金属镉，这是因为金属矿产通常会有多种金属伴生。镉就是铅锌矿的一种副产物，我国著名的镉高污染区域多数在铅锌矿附近，比如广西河池的铅锌矿，浙江衢州古铅锌矿等。普通人没有遭受重金属毒害，凭借的就是我们的环境有巨大的环境容量，但是环境容量是有限的，在某些地方，大范围的污染已经出现，在南方的某些省份，重金属污染已经成为全省性的问题。要减少重金属污染，仅仅靠加强环境监督和管理是不够的。要解决这个问题，一般还有两个途径。第一，把重金属相关行业搬到其他地方。我国为电池生产大国，2009年产量 400 多亿只，占全世界 50%以上，其中出口量约 300亿只，出口比例为 70%，显然这个方法不适合中国。第二，回收利用，把从矿山到家庭的重金属单向迁移体系变成从产品到废弃品再到产品的循环体系，这是解决重金属污染的最佳途径。其实，不仅仅是电池，所有不可再生的物质都有循环利用的必要，只是按照难易程度需要循序渐进。废旧电池回收之“聚沙成塔” 循环利用是有难易之分的。回收的难易程度受到两个因素影响，一个是回收价值，一个是回收途径。既有回收价值又有回收途径的东西是最容易循环利用的，比如说汽车，这个不多解释；既缺乏经济价值又无回收途径的东西是最难循环利用的，比如说荧光灯管，荧光灯管大多含有重金属汞，因为易碎且难以再利用等原因，回收非常困难。有经济价值无回收途径的代表是铅蓄电池。对于铅蓄电池，据电池工业协会提供的数据，截止到2011年3月，全国有近3000家废旧电池回收处理企业，80%以个体户为主，在每年可回收的近200万吨铅酸蓄电池中，这些无资质、环保不达标的小冶炼厂又把持着80%的回收份额。无序的铅蓄电池回收是造成我国大面积血铅的原因之一。对于电子器件垃圾的处理也存在类似的问题，我们目前没有大规模的回收体系，反而是利用国外的回收体系。在我国某些地方，形成了电子垃圾拆解行业，这种我国所特有的现象打造了有“世界最大垃圾城”之称的广东贵屿。造成这种情况的原因之一就是无系统回收途径，支撑不起大规模的回收体系，使得个体户型的回收企业占据市场主体，难以纳入监管。这种伪回收体系是环境保护的大敌。缺乏经济价值而有回收体系的代表就是锌锰电池、镍镉电池、锂电池等各类电池。在两个影响循环利用因素中，回收途径的重要性要远大于经济价值。完全不存在回收途径的东西是存在的，但完全不存在经济价值的人类废弃物是不存在的。很多废弃物之所以经济价值不显著，是因为回收得到的量不够大，当有回收体系时，废弃物集中到一定数量，就会导致产业的形成，量变引起质变。足够数量的电池持续地被收集到一起，在政府的支持下，就能建立起电池回收的体系。经过二十余年环境人的努力，回收废旧电池的观念已经深入人心，但是因为下游处理环节的缺失，没能起到更大的作用。如果把这种闲散的民间回收行为变成系统的政府行为，很容易就能建立电池循环利用体系。结论最后总结一句话：对于个人，废旧电池不要去收集，尽量使用无汞电池，拒绝使用镍镉电池；但是为了更好的环境，每个人都应该支持和督促早日建成废旧电池回收体系。其实不仅仅是废旧电池回收体系，整个社会的垃圾分类回收体系都应该这样。个人观点：电池是用起来方便，处理起来麻烦。回收的话，应该建立一个体系或者机制才行，成功例子---像饮料瓶。回收饮料瓶有利润，才有人去做--------仅属个人观点，勿喷！谢谢; 2398 次阅读|0 个评论

[转载]石油没有了用什么？--来着科学松鼠会 --我想石油都没了还学什车: baishuxing 2012-7-25 14:47; 石油没有了用什么？ Comments 橡树村发表于 2012-07-18 15:19 | Tags 标签：原创 , 替代能源最近几年，新能源领域成了世界各国发展的重点领域。在几个主要的能源消耗大国，太阳能、风能以及其它各类新能源发展迅速。不过同样是新能源，用于发电的各种方法发展很快，几条主要技术路线都已经显示出比化石能源在环境上的好处，对电网的贡献比例越来越高，但是在替代石油的领域，情况就复杂多了。石油目前提供了人类运输使用能源的百分之九十多。人们选择石油作为运输用能源的主要形式，是有很多原因的。石油的储量巨大，人们到现在已经开采出了几千亿吨的石油，目前已知的储量按照现在每年四十亿吨左右的开采速度还能维持数十年。这样的数量，目前还是其他非化石能源所不能比拟的。石油属于物质能源，也就是说，能量是通过物质的形式来存在的，这样，与电相比，能量的存储、运输都非常方便，既可以很方便的越洋运输，也可以运送到各个偏远地方，不完全依赖固定的输送网络，还可以方便地被飞机、船舶、车辆携带。石油的能量密度也非常高，对于体积有限、载重量有限的运输器具来讲，这个特点非常重要，也是目前其他的能源形式无法比拟的。石油虽然比同是化石能源的煤炭清洁不少，但是在其开采、输送、加工和使用过程中，仍然会对环境造成不少影响。特别是在意外事故发生之后，造成的影响可能非常大，比如2010年美国墨西哥湾的漏油事件，对墨西哥湾海域以及周边的陆地地区都造成了不小影响。在一些欠发达的产油国，因为监管不严，治理不力，造成的损失甚至长时间被人们忽视。使用石油造成的温度气体排放问题也非常严重。化石能源都是碳基资源，使用后都需要排放二氧化碳，石油也不例外。巨量温室气体排放造成的气候变化问题，是整个国际社会都在努力解决的问题的问题，寻找石油的清洁替代品，是应对气候变化工作的重要组成部分。即使不考虑环境问题，人们也需要开始寻找石油替代品了，因为石油要不够用的了。最近几年，石油价格一直处于高位，即使全世界范围的经济萧条也没有让油价下降多少，一个重要原因就是廉价易开采的石油已经无法满足人类对石油的需求，越来越多的非常规石油资源被开采。这些非常规石油资源开采使用的技术复杂、能耗高、投资大，这些都增加了石油开采的成本，也就推高了石油的价格。从这个角度考虑，人们也需要寻找可以抑制石油价格上涨的替代燃料产品。当然，高昂的石油价格也使得一些原本被认为在经济上不划算的替代路线有了经济上推广的可能。与发电的能源来源的多样性相比，石油替代的选择有限。替代石油，需要寻找总量巨大、易于存储和运输、能量密度高的资源，而同时符合这几点的资源和技术途径很少。一个重要候选，在技术上也相对成熟的，是煤炭液化技术。煤炭的储量要比石油多上不少，转化为燃料油以后，可以拥有石油燃料的全部优点。在技术上，煤炭液化技术已经有将近九十年的历史，二次世界大战期间在德国工业化，现在这条技术路线为南非提供将近四分之一的燃油供应。不过煤炭本身也是化石能源，总储量虽然比石油丰富很多，但是仍然是有限的，即使在一些地方成为替代石油的主力，也不是一个长期的解决方案。同时目前的煤炭液化技术对环境的危害还明显高于传统石油路线，要克服这些环境危害，人们还需要付出巨大资金代价，一些技术也还不成熟。使用天然气液化工艺生产油类产品也有类似问题。使用一种化石能源来替代另外一种化石能源，肯定不是问题的长期解决办法，要寻找长期的石油替代品解决方案，需要依靠可再生能源。石油易于保存运输的物质性能源特性使得可以替代石油的可再生能源品种很少。实际上，可再生能源里面只有生物质能源是物质性能源，其他可再生能源是很难被转化成为物质形式的。从这个角度来看，生物质的应用应该尽可能去考虑替代石油的方向，充分发挥生物质物质能源的好处。简单的发电应用，无法发挥生物质能源的这个特长。不过实际上实施起来困难很多。当前成熟的将生物质转化为生物燃料的技术并不多，技术上最成熟的就是糖、淀粉类乙醇和植物油为原料的生物柴油，推广的最广泛的也是这两种生物燃料，目前已经占到世界燃油供应的将近3%。这里面，乙醇以美国的玉米乙醇与巴西的甘蔗乙醇为主，加在一起占了全世界燃料乙醇供应的90%；生物柴油则以欧盟为主，生产了全世界生物柴油产量的一半。但是这两类生物燃料使用的是与人类食品直接相关的淀粉、糖类、油料作物，占用了大量的农业资源，一开始扩大种植就担上了与人争粮与人争地的名声，在世界其他地方推广明显受阻，对于世界上很多粮食安全还不能保证的国家，这两类生物燃料是没有推广条件的，甚至在欧美，这两条石油替代路线也备受指责。很显然，要实现国际能源组织预测的到2050年生物燃料占到世界燃料供应四分之一的比例，依靠这两个技术路线是行不通的。实际上，从整个生命周期的温室气体减排方面来考察，这两条路线的表现也都不算好。生命周期评价是一种综合性的评价方法，考察某个工艺路线的各个环节对材料的消耗和对环境的影响，包括原料以及重要辅助材料的收集、运输，各个加工处理环节，以及成品的运送，废品的处理等等，把一个产品从原料到成品再到废品的整个阶段的材料消耗以及环境影响通盘考虑。通过这样的详细考察，可以了解到不同的工艺路线究竟孰优孰劣，当对不同的技术路线进行筛选的时候，可以了解到各个不同技术路线的实际消耗资源情况，实际环境影响情况等，为技术路线的选择提供一个重要参考。对于同一条技术路线，也可以通过这样的分析来了解是什么步骤影响了整体的效果，为工艺改进提供方向。在考虑石油替代品的众多候选的时候，进行这样的分析，就可以了解到所选用的替代方法究竟有没有所预期的诸多好处。比如评价一个生物燃料路线究竟相对石油有什么优势，就需要从作物种植阶段开始考察，考察各个种植、播种、收割阶段的能源和材料消耗，环境影响，不仅仅包括直接在田间消耗的，还需要包括所使用的化肥、农药等物品在生产、运送过程中的能原材料消耗以及环境影响。在作物收割之后，需要考察各个初加工步骤，产品运输等环节。进入到燃料生产线之后，还需要考察整个工艺各个环节以及所使用的各种原料辅料的消耗和影响。得到产品之后，还需要考虑产品的配送试用过程。如果有需要处理的副产品或者排放，那么这些副产品，排放物的需要考虑进去。因为考察的是一个非常繁琐详细的过程，这样的考察，地域性的特色就非常强，即使是同一个工艺路线，不同的地区得到的结果也会有区别，看这些考查结果的时候需要非常小心。欧盟在2007年公布了一份以欧盟为背景的车用燃料替代方案的生命周期评价。在这份报告里面，欧盟结合自己的情况考察的乙醇生产原料是甜菜和小麦，得出的结论是这样的路线可以比传统汽油的生命周期减少27%的化石能源消耗，同时温室气体减排30%。当使用油菜来生产生物柴油的时候，化石能源消耗与传统柴油相比要节省64%，温室气体减排要降低53%。单从这个报告里面可以看出，在欧盟环境下，乙醇和生物柴油路线对于降低化石能源消耗，减少温室气体排放都是有价值的。但是中国的情况就很不同了。2008年清华大学的一份博士论文考察了国内实际情况的乙醇生产的生命周期情况，得到的结论是使用玉米、木薯、红薯、甜高粱、甘蔗等为原料生产乙醇燃料，生命周期所消耗的化石能源均远高于生产汽油所消耗的化石能源，这些路线的温室气体排放量也高于汽油路线。按照这个计算，可以说中国目前阶段所推广的乙醇燃料项目，既没有起到节能作用，也没有实现减少温室气体排放，并没有正面的环境意义。虽然在提供石油替代品的角度上仍然具有积极意义，但是这样的高耗能高排放的替代方案要继续享受国家补贴就有些说不过去了。在国际上的类似研究中，中国的乙醇路线的数字最差，但是也不是不能理解。造成这个结果的原因主要有个方面。首先是中国目前农业生产管理粗放，滥用化肥和农药的现象严重，而化肥和农药的生产运送都是需要消耗能源，造成温室气体排放的。特别是当氮肥不适当使用后，还会增加土地氮氧化物的排放，而氮氧化物是比二氧化碳的温室效应严重将近三百倍的气体，少量的排放就足以抵消植物生长所吸收的二氧化碳。然后就是国内目前使用的燃料乙醇生产工艺的问题。燃料乙醇对乙醇的纯度要求很高，所以需要通过一定工艺来提纯，最常见的方法就是乙醇精馏。乙醇精馏是一个非常消耗能源的工艺过程。国内这些生产线多采用小型自备热电联产机组来满足生产所需要的能量，这些机组又往往使用未经过洗选的原煤，造成机组效率低等问题。这样也就增加了燃料生产过程中的能耗和温室气体排放。也就是说，并不是说中国进行燃料乙醇生产就肯定没有环境好处，有针对性地解决这两个主要问题后，中国的燃料乙醇行业同样可以与世界其他同行一样实现真正的节能减排。这种有针对性的技术改进应该是政府政策的鼓励方向。国内的生物柴油生产也有类似问题。上面提到的博士论文的考察结果，是国内实际情况下，使用大豆、油菜籽、棉籽、麻风果、黄连木、光皮树甚至餐饮废油生产的生物柴油，生命周期过程所消耗的化石能源都高于生产柴油所消耗的化石能源；在温室气体减排方面，也只有使用进口大豆以及含有林木果实为原料的路线可以实现与柴油相比的温室气体减排，使用其他的原料都起不到减碳排的效果。造成这个数字也不大好看的原因，同样在种植和产品加工两个阶段，与乙醇的情况类似。没有明显的环境好处，本身还威胁粮食安全，这可能是国内最近在生物燃料领域步伐放缓的原因之一。不过，这不等于说生物燃料在中国没有前景。实际上中国遇到的问题并不是中国独有的。使用粮油为原料的粮食乙醇与生物柴油在国际上被称作第一代生物燃料，目前国际上生物燃料的研究兴趣，已经集中在第二代生物燃料上。第二代与第一代的不同在于，第二代生物燃料可以使用各种生物废料，或者作物的全部或者大部分，而不再像第一代生物燃料一样，只能是用作物最有价值的部分。这样，在种植阶段所消耗的能量就可以得到更佳有效的回收。此外，在植物的大部分都可以作为能源原料以后，生物燃料的潜在供应量也有很大增加。因为相关技术的研发起步很晚，第二代生物燃料目前还没有进入到产业化阶段，不过第二代生物燃料的原料范围非常广泛，燃料本身也就有很多选择。在前面提到的欧盟的报告里面，就考察了沼气、非粮乙醇、氢气、二甲醚以及合成柴油几条可能的路径。因为第二代生物燃料可以使用生物废料作为原料，而作物种植过程中的能源消耗是不会摊到废料的头上的，这样这些路径的生命周期能耗以及温室气体排放就有了优势。欧盟这份报告里面，沼气路线在节省化石能源方面并不突出，比汽油路线仍然消耗更多的化石能源，但是在温室气体减排方面成绩显著。乙醇路线里面，使用木质素来生产乙醇在这两个方面都优于粮食乙醇路线。利用生物质气化路线生产二甲醚和合成柴油路线以及制氢路线在能耗方面表现不佳，但是在降低温室气体减排方面成绩突出，几乎可以降低百分之九十几的温室气体排放。这里面合成柴油与传统柴油以任意比例混合，不需要对配送体系，发动机进行任何改动，对于燃料的推广来讲，是一个重要优势。中国的情况在第二代生物燃料方面与欧盟类似。前面引用的清华大学的研究结果指出，从生命周期温室气体排放方面来看，二甲醚、合成柴油、氢气路线的减碳排效果显著，生物甲醇，生物乙醇等路线则因为使用的发动机不同在减碳排方面略差，但是仍然优于汽油路线，都可以起到减排作用。这份研究还指出不同原料、路线的生物燃料的实际减排节能效果差异很大，并且这个差异具有很明显的地区性，不同的地区可能有适合自己具体情况的解决方案。第二代生物燃料的多样选择，也给了人们足够的挑选余地，可以因地制宜找到合适本地区的发展办法。第二代生物燃料毕竟还没有进入商业推广阶段，这些计算根据的往往是一些理论模型和推算，结论的准确性当然不如从实际生产所测量的数据。随着这个领域越来越多的工业尝试，人们对这些技术路线会有越来越多的了解，评价指标会越来越真实地反映实际情况。不过，这些考察已经可以看出第二代生物燃料的确是生物燃料发展的方向。可以说由于第二代生物燃料的原材料比第一代更加广泛，其所能提供的能源总量也更多，应该会在替代石油领域起到很大作用。要让生物燃料在替代石油的领域起到重要作用，单纯依靠农林业废弃物是不够的，需要种植培养专门的能源作物。为了避免与人争粮与人争地的帽子，这些能源作物就需要尽可能不占用已有耕地，尽可能使用那些并不适合商业农业开发的地方。这就对种植的能源作物品种提出了更高要求。不过，目前研究中的一些能源作物还是可以满足这些要求的。除了草本木本的能源作物，人工养殖的藻类也是一个非常有前景的生物质原料。藻类进行光合作用的效率很高，在外界条件合适的情况下，藻类的生长速度要普遍高于草本和木本的作物。这个特点，就使得藻类成为能源作物的最佳候选。藻类的利用方法也可以有多种选择，既可以筛选专门的品种提高藻类中的油含量，最终生产生物柴油，也可以以生产生物质为目的，为下游燃料生产提供碳和能源。国际上有人已经把以藻类为源头的燃料生产列为第三代生物燃料，就是看到了这个良好前景。不过目前阶段的藻类能源利用水平距离实际应用还有很多距离。不仅目前藻类的种植培养收获需要依赖不少机械，消耗不少能量，藻类生长的质量平衡就决定了目前水平的藻类还不能是能源问题的可靠依靠。藻类的生长不仅仅需要阳光喝二氧化碳，还需要各种其他元素，特别是氮。而目前氮的提供主要是以化肥的形式提供的。实际上，在给足了充分的阳光和二氧化碳的前提下，藻类的生长速度取决于氮肥的供应量。目前氮肥的生产依赖的都是化石能源，这也就增加了藻类路线的化石能源消耗，增加了生命周期的二氧化碳排放。并且，氮肥的使用也会造成种植区域氮氧化物排放的问题。要实现藻类的大规模能源利用，需要发展生物直接的固氮技术。这方面，也许要依赖很先进的生物工程技术。其他能源作物也同样。如果氮肥的清洁供应可以得到解决，生物燃料的产量就可能大幅度增高，也就可以更大比例地替代石油。在研究生物燃料的同时，人们也在尝试使用另外的途径替代石油，就是改变目前严重依赖内然发动机的运输业，将电能用于运输。电已经在运输业中起了不少作用，在铁路系统，电力牵引的机车已经非常普及。在民用汽车领域，电动汽车也作为新能源汽车在最近几年成为热门。电动汽车的优势在于可以使用电力，而电力的来源非常广泛，即可以是传统的火力发电，也可以是各种新能源。这样，推广电动汽车就可以摆脱对石油的依赖，对于石油进口大国来讲，这个有时还是非常重要的。此外，电动汽车在用户端并没有污染，也就可以消除汽车在用户端的污染，对于人口密度高，车辆拥挤的大城市来讲，提高电动汽车的拥有率也对于清洁城市空气非常重要。实际上，在终端环境影响方面，电动汽车要比生物碳基燃料有很大的优势，可能只有生物制氢能与之比较。不过电动汽车要真正替代目前的内燃机汽车，也还有很长的路要走。关键的问题就在于车辆所携带的电力太少。电的存储一直是个麻烦事，虽然目前电池技术发展很快，但是距离电池所能够携带的能量密度，仍然比液体燃料差着数量级。虽然电动汽车的能量转化效率要比内燃发动机高上不少，但是目前技术的电动汽车的单次充电行驶里程仍然无法满足人们的使用要求。这方面，还需要等待技术的进步。使用电力驱动，但是仍然携带液体燃料应付长途需求的插入式混合动力汽车为解决这个问题提供了新的思路，不过相关技术仍然在开发中，什么时候能够进入市场还是个问题。此外目前阶段普及电动汽车，也有转移污染之嫌。由于目前的电力主要来源是火电，火电本身的环境影响很大。生命周期的研究表明，在煤炭占能源比例比较高的美国和中国，目前阶段使用电动汽车提到内燃发动机汽车，在二氧化碳减排方面效果不显著，但是在二氧化硫，二氧化氮排放方面，实际上增加了污染。当然不能因此就否定电动汽车的发展方向，不过在宣传电动汽车以及进行推广的时候，的确应该考虑这方面的影响。总之，人们目前替代石油还真的没有什么好的办法，至少在可预期的二三十年时间内，石油仍然将是运输行业使用的主要能源，不过也应该看到，随着相关替代技术的发展，石油在运输行业里面所占的比例也会越来越低的。; 2287 次阅读|0 个评论

进化之鉴: 热度 1 Lewind 2012-7-16 15:33; 今年夏初的时候，湛庐文化通过松鼠会找到我，希望我来给一本进化论的书做审校。《 Evolution for Everyone 》是本很不错的科普书。这与作者的经历有很大关系。这不是一本纯粹的生物学图书，而是一本能够扩展你的视野，甚至触动你的心灵的科普书。当初交到我手里的是台湾译本《物竞天择》。说实话，译文的水平相当糟糕。很多复杂的抽象的段落，我敢说译者根本就没看懂。真不敢相信这样的东西竟然能够出版。本来想拒绝这个吃力不讨好的苦差事，但湛庐方面很诚心，很想把这本书做好的意愿打动了我。我也觉得不应该让一个糟糕的译本毁了一本好书。最终，我用光了好几根红色的圆珠笔（还是粗芯的那种），才把整本书校完。很多段落几乎是重写了。湛庐出品的版本叫《进化论与生活》。虽然由于文字的原因，有些人可能会觉得读起来不太顺畅，但只要你读过，就无法否认这本书内容的精彩。下面奉上我为这本书写的导读。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 中国人喜欢读史，并有“以史为鉴”之说。学习历史不仅仅为了博古，更为了通今。进化论在我们的观念中，似乎就是一种研究历史的科学，只不过不是人类的历史，而是地球生命的历史。谈及进化，我们总是不可避免地与化石扯上关系，似乎只有那些毫无生气的骨架才讲述着进化的故事。然而，我们的社会更关心的是人的问题，更关心的是当下的人的问题，这令进化论尤其显得可有可无。但是，事实果真如此吗？如果你对进化论有所了解，你或许知道抗生素与病原体抗药性的故事，又或许知道人类的进化起源。然而，进化论与我们的联系，远远要比这些问题更深邃，更本质。回溯到 150 多年前，达尔文坐在马车里顿悟了进化真谛的那一刻，他脑中产生的不仅仅是一种理论，更是一种思想，一种哲学。其实，我们很多人并不清楚什么是进化论。它简单到可以用两句话说清楚：一、差异在环境中导致不同的后果，而不同的后果导致不同的命运——存续或是毁灭；二、如果这种差异能够被传承，那么导致存续的哪一种差异就有机会不断传承下去。这就是进化论的精髓。但这一定与生物有关吗？不一定。当然，存在差异的可以是基因，但也可以是某种道德观念、某种文化传统、甚至可以是某种足球战术、某种流行曲风。所以说，这难道不是一种哲学吗？如果把这样的哲学运用到人类的世界，包括人类的文化、人类的宗教、人类的道德、人类的国家，那么我们会收获什么？我不能再剧透了。这些问题的答案，你都能在阅读这本书的过程中获得。当然，这是一本关于进化的书，但书中没有出现一块化石。这是关于生物进化的书，但人类才是这本书的主角，书中不停进化着的是人类的思想、文化、道德，以及宗教。最重要的是，读过这本书，我们可以了解到如何通过进化来了解我们自己的改变，以及如何改变我们自己，以创造更美好的未来。美好的未来，这才是进化之鉴对于今日之人类的真正意义所在。最后，我不得不说，审阅这本书的过程是我所经历过的最美妙的心灵旅程之一。如果你是一位学者或者专业技术人员，无论你的领域是什么，无论你是否对进化论乃至生物学感兴趣，我都强烈建议你读一读这本书。你可以不赞同作者的观点——其实我也不完全赞同书中的所有观点——但你不应该错过一次开辟思想新大陆的绝好机会。; 个人分类: 付梓拙作|2652 次阅读|0 个评论

[转载]死理性派恋爱法：拒绝掉前面37%的人--转自科学松鼠会: zhxiaoyu11 2012-5-15 17:06; 死理性派恋爱法：拒绝掉前面37%的人 Comments Albert_JIAO 发表于 2011-08-06 10:37 | Tags 标签：原创 , 恋爱 , 数学 , 最优解在每期《非诚勿扰》节目上，面对一位位男嘉宾，24 位单身女生要做出不止一次“艰难的决定”：到底要不要继续亮灯？把灯灭掉意味着放弃了这一次机会，继续亮灯则有可能结束节目之旅，放弃了未来更多的选择。在现实中，面对男生们前仆后继的表白，MM 们也少不了这样的纠结。如果遇到了一个优秀的男生，应该接受还是拒绝呢？如果接受了他，万一下一个更好的话那可就亏大了；可如果为此而拒绝掉一个又一个好男人，也会面对着“过了这个村就没这个店”的风险。说不定白马王子们都已经擦肩而过，到最后就只剩下了猥琐男了，当初的拒绝明显得不偿失。由于没人能知道真正的缘分何时到来，没人能知道下一个来求爱的男生会是什么样子，接受表白的时机早晚实在很难决定。怎么办？去向《非诚勿扰》的黄菡老师和乐嘉老师请教一下？其实你还可以向欧拉老师请教一下。你没听错。大数学家欧拉对一个神秘的数学常数 e ≈ 2.718 深有研究，这个数字和“拒人问题”竟然有着直接的联系。 “拒人问题”的数学模型为了便于我们分析，让我们把生活中各种复杂纠纷的恋爱故事抽象成一个简单的数学过程。假设根据过去的经验，MM 可以确定出今后将会遇到的男生个数，比如说 15 个、30 个或者 50 个。不妨把男生的总人数设为 n。这 n 个男生将会以一个随机的顺序排着队依次前来表白。每次被表白后，MM 都只有两种选择：接受这个男生，结束这场“征婚游戏”，和他永远幸福地生活在一起；或者拒绝这个男生，继续考虑下一个表白者。我们不考虑 MM 脚踏两只船的情况，也不考虑和被拒男生破镜重圆的可能。最后，男人有好有坏，我们不妨假设 MM 心里会给男生们的优劣排出个名次来。聪明的 MM 会想到一个好办法：先和前面几个男生玩玩，试试水深；大致摸清了男生们的底细后，再开始认真考虑，和第一个比之前所有人都要好的男生发展关系。从数学模型上说，就是先拒掉前面 k 个人，不管这些人有多好；然后从第 k+1 个人开始，一旦看到比之前所有人都要好的人，就毫不犹豫地选择他。不难看出，k 的取值很讲究，太小了达不到试的效果，太大了又会导致真正可选的余地不多了。这就变成了一个纯数学问题：在男生总数 n 已知的情况下，当 k 等于何值时，按上述策略选中最佳男生的概率最大？如何求出最优的 k 值？对于某个固定的 k，如果最适合的人出现在了第 i 个位置（k i ≤ n），要想让他有幸正好被 MM 选中，就必须得满足前 i-1 个人中的最好的人在前 k 个人里，这有 k/(i-1) 的可能。考虑所有可能的 i，我们便得到了试探前 k 个男生之后能选中最佳男生的总概率 P(k)：用 x 来表示 k/n 的值，并且假设 n 充分大，则上述公式可以写成：对 -x · ln x 求导，并令这个导数为 0，可以解出 x 的最优值，它就是欧拉研究的神秘常数的倒数—— 1/e ！也就是说，如果你预计求爱者有 n 个人，你应该先拒绝掉前 n/e 个人，静候下一个比这些人都好的人。假设你一共会遇到大概 30 个求爱者，就应该拒绝掉前 30/e ≈ 30/2.718 ≈ 11 个求爱者，然后从第 12 个求爱者开始，一旦发现比前面 11 个求爱者都好的人，就果断接受他。由于 1/e 大约等于 37%，因此这条爱情大法也叫做 37% 法则。不过，37% 法则有一个小问题：如果最佳人选本来就在这 37% 的人里面，错过这 37% 的人之后，她就再也碰不上更好的了。但在游戏过程中，她并不知道最佳人选已经被拒，因此她会一直痴痴地等待。也就是说，MM 将会有 37% 的概率“失败退场”，或者以被迫选择最后一名求爱者的结局而告终。 37% 法则“实测”！ 37% 法则的效果究竟如何呢？我们在计算机上编写程序模拟了当 n = 30 时利用 37% 法则进行选择的过程（如果 MM 始终未接受求爱者，则自动选择最后一名求爱者）。编号越小的男生越次，编号为 30 的男生则表示最佳选择。程序运行 10000 次之后，竟然有大约 4000 次选中最佳男生，可见 37% 法则确实有效啊。计算机模拟 10000 次后得到的结果这个问题由数学家 Merrill M. Flood 在 1949 首次提出，这个问题被他取名为“未婚妻问题”。这个问题的精妙之处在于，在微积分界叱咤风云的自然底数 e，竟也出人意料地出现在了这个看似与它毫不相关的问题中。不知道此问题发表后，Geek 男女间会不会多了一种分手的理由：不好意思，你是那 37% 的人…… 本文已发表于果壳网死理性派主题站《死理性派恋爱法：拒绝掉前面37%的人》; 个人分类: 科学于生活之乐趣|2184 次阅读|0 个评论

松鼠会好像很成功: liwei999 2012-2-17 22:13; 松鼠会好像很成功，看来办网站也需要“和气”。作者: mirror (*) 日期: 02/17/2012 07:48:54 松鼠会办了几年了，好像是越办越红火。大约年轻、有爱心是很重要的成功要素。同学会办网页，镜某说到了人都死了之后如何处置网页的问题。看来还需要办个网页的墓地，为了给后人考证留个资料，也是为后人留个饭碗。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。; 个人分类: 镜子大全|3432 次阅读|0 个评论

《新发现》2010年8月号一篇关于地震文章中的错误: 热度 1 Amsel 2011-9-11 22:35; 【方舟子这几天在批《新发现》，因为《新发现》文科生们编译的文字不靠谱，“散布神创论者关于达尔文搞不定眼睛进化的老谣言”。其实《新发现》的不靠谱早有先例：去年八月份登的一篇地震文章就是一篇不靠谱的文章。这是我当时写的评论，稍有修改。】刚在松鼠会博客上看到这期《新发现》的目录，有篇文章是“气象激怒地球”（或者是“地动，因气象而起”），从简短的介绍就可以发现它的观点明显违背地震发生的一些定论，倒很容易被国内的各色地震预报骗子拿来作为“地震预测术”的依据。于是把文章内容和学术杂志上相关论文对比了一下，发现里面有关地震的几处文字都存在错误。《新发现》文章地址： http://www.sciencevie.cn/gb/article/201008/webpage/2010722812478928.htm 1. 所谓“强降雨数天后频繁观察到地震活动——在法国、瑞士以及德国都是如此”——这实际是大雨积蓄到岩溶当中而引起的浅层无感小震，我以前多次讨论过：德国研究人员的结论表明大雨并不能引发有感地震，见《新科学家》的报导。此篇报道中文有翻译： “一些研究表明大雨可能会引起地震，但所需的雨量要比科学家先前想像的多得多。而且，德国、瑞士和法国最近几年这些因大雨触发的地震都发生在喀斯特地区。与此同时，研究大雨触发地震的其他科学家也表示它们都发生在喀斯特地质区域。由于这些地震都比较小，人感觉不到，只有地震仪能探测到。…在非喀斯特地区，雨水压力会均匀分布，再由河流缓慢释放，因此雨水渗透到地下的压力就很小了。” 所以，所谓大雨引发的地震，类似水库蓄水引发的小地震；由于溶洞蓄水量比水库小得多，所以引起的地震都是无感地震。《新科学家》的报导： “Heavy rain can trigger earthquakes” （http://environment.newscientist.com/article/dn13371）中文翻译： http://discover.163.com/08/0226/11/45KI881A000125LI.html 2. 阿兰•林德 (Alan Linde) 所说的台风伴随的“慢地震（地震持续几个小时或几天，而不是几秒钟）”，这并非通常意义上的破坏性地震。这种“慢地震”因为存在大致的周期，本来在一定程度上就可以预报。 3. 中文提到的威廉•舒尔茨 (William Schulz) 关于“气压的日常波动与科罗拉多某地块滑动的速度之间”的联系，此处并不是构造地质学所讲的地块，而是一处滑坡体（ landslide ）。 4. 文中又提到，舒尔茨说 “不久前，地震学家们同样坚决否认一些地震会诱发千里之外的连锁反应，而这在今天已得到彻底的证明”——这完全不是事实。美国确实有人认为存在这种远距离诱发地震，即加利福尼亚大学 Santa Cruz 分校的 Brodsky 教授，但是她本来投到 Science 的、关于远距离诱发地震的文章被拒，而改为“远距离诱发应力”登在今年的 Journal of Geophysical Research 上面。美国地质调查局网站的常见问答里面至今依然写着“ Even the Earth ’ s rocky crust is not rigid enough to transfer stress fields efficiently over thousands of miles ”（即使是地球的岩石地壳，也不够刚硬，不能把应力有效传递到几千英里之外）。总之“气象激怒地球”开篇所强调的“气象诱导灾害”（包括地震）、能够运用气象变化来预报地震，这都歪曲了相关论文的原意，尤其是歪曲了关键的概念，难免被讥为哗众取宠。《新发现》很可能就是法语杂志的 Science Vie （《科学与生活》）的中文版；科普文章不去选资料丰富的英文文章，而去选法文文章，似乎别出心裁，但是文章的质量大概更难保证，而且出现错误也不容易控制。“地震预报”在中国本来就是各色预报骗子喜欢各显神通愚弄公众的领域，以科普刊物自居的《新发现》在登这样文章的时候，编译者还是应该仔细读懂相关英文论文。; 个人分类: 地震|4228 次阅读|2 个评论

当今在中国谈科普只能是忽悠: 热度 3 yz2011 2011-7-3 22:02; 6月有一期焦点访谈《让科学也流行》。虽然一看就知道雄鼠会一帮花拳绣腿在卖弄，但看到出来捧场的科协杨文志部长还算诚实：在中国，人们也就是做点“前沿科普民生科普应急科普”而已。我一直认为，中国仍然处在一个吃喝嫖赌抽的发展阶段，科普那个玩意，还不知道驴年马月的事情。昨晚看非诚勿扰节目，南京（某）大学高层物理的男博士生（长得眉清目秀），在女嘉宾眼里就是一个怪物。哎！在中国30年勿谈科普，否则就是忽悠和糟蹋纳税人的血汗钱！！！我敢打赌，如果这哥们是个技工或民工（月收入2000元），也不会那么早退场的。; 2884 次阅读|4 个评论

不能用科学解释未必就不科学: 热度 6 lzxun123 2011-3-30 17:43; 刚才看到先前在科学网寄身的科学松鼠会开始成长为一个招人喜爱的翩翩少年，很是高兴。在这个现时整体科学素养不高的中国，在这个常常是没有望到风就以为大雨即将倾盆的环境里，确实需要这样大量具有一定科学素养的人来及时粉碎那些有意无意的谣传。不过，我在一个更高层次上持有这样一个偏见：能够用科学知识解释的结论最终不一定真正可靠，不能用科学解释的现象或说法最终也不一定就不可靠。换句话说，不能用现有科学知识或理论阐释的将来未必不科学，能够用某一时段科学理论解释未必就科学。理由在我看来很简单：现有的科学成果（科学知识或科学理论）只是人类发展到现时认识、探究自身以及身外一切的结果。这一结果起码带有致命的弱点：一是表述的主观性，一是认识、探究范围的局限性和阶段性。我之所以说这弱点是致命性，是因为它们的研究主体永远一定时空的限制，也许还有人类自身难以摆脱主观影响的魔咒。（可以参见博文《尽信科学不如不信科学》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3017do=blogid=18963 《不迷信科学——与陈学雷老师商榷》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3017do=blogid=19211 ）但是，我们有时陷入科学主义的泥淖而不能自拔。有意无意地无视“科学”理论的前提条件而盲目扩大化，于是，我们面临的许多严重危机和艰难处境就随之出现。 “松鼠”“果壳”为什么红：分享科学的美味 http://news.xinhuanet.com/observation/2011-03/30/c_121246375_2.htm 3年，120个人，做着同一件事情——科普。这是一个自称“科学松鼠会”的组织。作为一个理想主义者，科学松鼠会的创始人姬十三始终把“让科学流行起来”作为孜孜不倦的追求目标；但作为一个创业者，他不能容忍只把理想挂在嘴边。在中国做科普，是一个急迫又艰难的选择。这个兼具理科生的严谨和文科生的细腻的年轻人，在汶川大地震发生后，带领他的团队站出来“驱散恐慌、粉碎谣言”，一战成名。日本地震、核辐射、碘盐风波、超级月亮……这是更大的战场。依靠科学松鼠会和去年成立的果壳网，姬十三一边做公益，“剥开科学的坚果”让“科学的美味分享于众”，一边依托专业的网络编辑队伍，以内容为王，破解谣言。瞄准现阶段中国人对科学的渴求，姬十三带领着两个团队渐渐走近理想之门。粉碎谣言日本发生地震以后，果壳网以网站、微博为平台，用专业视角撰写科普文章，粉碎近20个谣言 3月16日，初春的北京城阳光柔和。果壳网主编拇姬坐在电脑前开始一天的工作。果壳网是一家面向大众的科普网站，自从3月11日下午日本发生9.0级特大地震以来，拇姬基本上一天要工作12个小时。下午2点左右，一条微博引起了拇姬的注意，这是他关注的一位朋友转发的照片。照片上，人们正排队买盐，有的人买了三五包，有的人扛了一箱。拇姬看了一下朋友的所在地，是宁波。抢盐？拇姬隐隐觉得这事并不平常，而且极有可能蔓延。当晚的编辑会上，拇姬给果壳网下属栏目之一“谣言粉碎机”的科学编辑秋秋布置任务，要求她做点文章。秋秋和拇姬讨论人们抢盐可能的诱因：一是盐中含碘可防辐射，二是担心海水被污染后买不到清洁的盐了。分析清楚了原因，写稿就有针对性了。第二天早上，拇姬从秋秋手上拿到了澄清的文章。3月17日下午4∶29，这篇《碘酒碘盐海带，全部都是浮云》的文章就登在了“谣言粉碎机”的微博上。和拇姬预料的一样，从浙江到全国，抢盐风潮以燎原之势蔓延开来，抢盐成了当天最大的新闻。各大新闻媒体纷纷邀请专家辟谣，专家之言与秋秋的文章“所见略同”。《碘酒碘盐海带，全部都是浮云》发表时间，与拇姬得知抢盐消息相隔了26个小时。在众多辟谣文章中，果壳网并不算最早的，但拇姬自信地说，他们绝对是精确和严谨的。为什么服碘能防辐射？——人体吸收的碘有一半左右都储存在甲状腺里。如果人体吸收了含有放射性的碘，在甲状腺里积累，就有可能引发甲状腺癌。而事先一次性摄入大量普通碘，“占据”了甲状腺和人体其它器官，那么放射性的碘就不能被吸收，将很快被人体排出去。为什么吃盐防辐射不靠谱？——根据美国疾病预防控制中心（CDC）的指导，减轻辐射所需剂量应该是24小时内一次性服用130毫克碘化钾，相当于99.4毫克的碘元素。根据最新修改的国家标准，每千克加碘盐中应该含有20-30毫克的碘（以碘元素来计算）。加碘盐中的含碘量即使按最大值30毫克/每千克来计算，要达到和服用碘片同样的效果，一个成人必须一次性至少吃下3.3千克盐，也就是六斤六两（儿童减半）。而世界卫生组织（WHO）推荐的健康人每日食盐摄入量是6克左右。这样一来，碘是补够了，人也齁死了。如果你注意到了文章中，那么你会更加相信这篇文章的权威性，因为这些数据分别来自：美国疾病预防控制中心，卫生部《食用盐碘含量》（征求意见稿），世界卫生组织。 “传统媒体倾向于问专家，而我们倾向于问资料。”拇姬说，“这是理科生的思维，我们用数据粉碎谣言。” 在以理科生占多数的果壳网工作人员中，拇姬是特别的一个，他是80后，文科背景。但从大学时代起，就喜欢科学，尤其是文献学。“科学是件有趣的事情，而我特别希望把这种有趣传递给大家。”抱着这个想法，拇姬从上海某媒体跳槽去了果壳网。拇姬几乎立刻喜欢上了果壳网的氛围，他身边一半以上的同事拥有硕士以上学历，学科背景涵盖物理、生物、电子、植物、数学等领域。“谣言粉碎机”科学编辑秋秋，就是美国伊利诺伊大学芝加哥分校化学专业的博士后。果壳网下设15个主题站，包括“DIY”、“谣言粉碎机”、“自然控”、“心事鉴定组”、“死理性派”等，每个版主要按照各自的主题，每天更新发布千字左右的科普文章。拥有一个强大的智囊团，是果壳网能第一时间识破谣言的优势所在。秋秋听到抢盐的消息时，第一个反应是“这不可能”。当别的媒体还在苦于寻找“专家”时，秋秋已经开始搜索文献库，查找资料了。他们不是传统意义上的专家，但是能写出令人信服的文章，在公信力方面，甚至超过了某些专家。日本发生地震以来，果壳网及时发布地震专题，向各种谣言下“战书”。截至3月18日，共发布72个帖子，粉碎近20个谣言。他们以网站、微博为平台，“用专业视角解读日本核地震、核泄漏”，撰写科普文章解答疑团。在拇姬看来，专家公信力的消减和媒体有着一定联系，因为本身就是媒体圈人，他对这一点有更深的体会。 “有些时候，记者找的专家并没有充分了解事情原委，或者一时拿不出正确数据，又或者被媒体断章取义，这都降低了言论的可信度。”拇姬说。中国民俗学博士施爱东支持拇姬的观点。他认为，公众对专家的不信任，很大原因在于媒体“凡事问专家”，“一篇几万字的论证文章，被媒体截取几十、几百个字做解读，能一样么？” 对同一新闻事件，不同媒体团队有不同的反应，有些媒体人是马上赶赴现场，果壳工作人员则在幕后查找源头，通过所学知识用科学驱散恐慌。抢盐事件发生后的第二天，《碘酒碘盐海带，全部都是浮云》的文章就有了上万次的点击和转载量，而另一篇阐释海水并非中国食盐的唯一来源的文章《囤积食盐，有必要吗？》也见诸网络。两文从人们抢盐的两个理由出发，有理有据，建立起公众的心里防线。另一方面，政府果断出击，保障食盐供应，谣“盐”不攻自破。 “如果说传统媒体传递的是一种观点，果壳网更想传递的是一种科学的方法。”拇姬说。复旦大学中文系副教授严锋这样评价果壳团队：“赛先生不死，启蒙精神仍在。” “果壳”火了姬十三一直在思考公益和商业的关系。他一方面担心一个精英团队因为资金问题而被“挂”掉，另一方面又怕公司偏重商业色彩而让公益变味如果今天，你还没有听说过果壳网，那么你可能OUT了。果壳网创始人姬十三仅用了不到半年时间，就让它火了。截至3月29日，果壳网下最受欢迎的“谣言粉碎机”的粉丝数量已近60000人，而这一人数在日本地震前是40000多。同样是姬十三一手创办的科学松鼠会，微博上的粉丝已达到15万。据科学松鼠会网站副主编游识猷介绍，日本地震前，科学松鼠会网站每天独立访问量是4万，地震后急速上升到8万。媒体人陈承有言：这次地震和随后出现的各种谣言捧红了姬十三的果壳网，该网生而逢时。生而逢时并非只有这一次。早在2008年“5·12”汶川大地震发生时，他们就尝试通过博客24小时不间断地更新地震信息，破解谣言。他们的文章既注重科学数据和推演，又注重语言的通俗幽默，很快便被广泛转载，给关注汶川地震的人做了一次全面的科普。只不过那一次，“陈地”是科学松鼠会的群博，还没有微博这样的平台“推波助澜”。姬十三一手创办了科学松鼠会。 2008年4月，姬十三从待了11年的生物学圈子里“叛逃”。2004年就开始向媒体投稿、每周要写三个专栏的他，身边已经积累了一个科普作家圈子，为何不把这些人整合起来成立一个组织？几乎没费多少力气，这个有着语言天赋、脸上总是带着微笑的“白面书生”就拉扯出一支队伍。 “科学就像一枚坚果，需要有人把坚硬的果壳剥开，才能让大众品尝到果肉的美味。”——既然要做“剥坚果的人”，何不把小队命名为“科学松鼠会”？于是，科学松鼠会在2008年4月成立了，并注册了一个群博，大家都可以往上头发文章。科学松鼠会成立后不久，“5·12”汶川大地震就发生了。大灾难必然伴随着大量谣言。在那次地震中，科学松鼠会拥有了最初一批粉丝。然而，要维持科学松鼠会的日常运行，每月至少需要10来万元。没有资金支持，尽管汇集了大量精英，最后也可能面临解散的危险。经过几年的发展，科学松鼠会不得不需要注册一家公司，虽然科学松鼠会本身并没有任何想要赢利的打算。这种迂回曲折的发展路径，是众多草根NGO的无奈选择。 2009年1月，经过科学松鼠会几个核心人物的讨论，他们在北京正式注册了一个文化传播公司。3个月后，姬十三辞去先前自己的工作，成为这家公司的首席执行官。他要带领这群“松鼠”挣钱了。在注册公司后的很长一段时间里，姬十三都在思考公益和商业的关系。姬十三常常被人问到：“你们在帮助谁？”他回答说：“我们在帮助城市青年人提高科学素养。”他一方面担心这样一个精英团队因为资金问题而被“挂”掉，另一方面又怕公司偏重商业色彩而让公益变味。在科学松鼠会的文章里，挂上商业广告相信是谁也不愿意看到的。 2010年11月，科学松鼠会对组织架构进行全面升级，将科学松鼠会、果壳时间、科技互助等项目，统筹到公益性非营利机构哈赛科技传播中心；同时，姬十三也扮演起互联网创业者的角色，成立以果壳网和果壳阅读为主要产品的果壳传媒。很快，果壳传媒获得了挚信资本的风险投资。时至今日，姬十三应该“不差钱”了。影响力与日俱增让股东们对这个项目抱有良好期望。姬十三这个怀揣人文主义理想，和文字打了十几年交道的年轻人今后考虑更多的估计是内容、技术、产品和商务之类的词语了。无论如何，现在的姬十三心情不错，“如一座楼，正隆隆升起”，他在微博上写道。树大招风今年3月23日12:00起，科学松鼠会的网站遭受来历不明的恶意攻击，导致无法访问。“我们惹到了什么人吗？”每天起床，打开电脑，上新浪微博，溜一眼果壳网有什么更新，已经成了北京小白领刘琼生活的一部分。 “这个组织很活跃”。早在2008年就关注科学松鼠会的刘琼告诉记者，“它会定期放映科普电影，还会召开科普写作培训班，在《南方周末》和《外滩画报》上也有自己的专栏。”看他们的文章很长见识，这是刘琼的感受。而令她印象深刻的是，他们关注的事情千奇百怪，刘琼现在还记得她看过一篇《窗台下灰尘为何容易结堆》的文章。这是一个信息大爆炸的年代，网络可以使谣言疯狂传播，也能使谣言一夜之间平息。施爱东说：“借助微博，谣言的传播和结束都快很多。” 无论如何，在日本地震之前，果壳网和科学松鼠会还属于“小众”们聊天的话题。日本地震后接踵而来的核辐射、碘盐风波、超级月亮，让恐慌的大众急需有一个专业的、可信任的信息来源安抚紧张的情绪，科学松鼠会果壳网抓住了这个机会，走向“大众”。树大招风，古来有之。随着关注度越来越高，一些“烦恼”也随之而来。去年3月，方舟子在博客上发表了《科学松鼠会成了“造谣会”》一文，其中直指科学松鼠会成员瘦驼抄袭美国《国家地理杂志》。作为反击，科学松鼠会指出方舟子“成段地引文献”、“直接把英语文章翻译过来”，引起一时口水。 “引用”和“抄袭”，差之毫厘，谬以千里。“松鼠”们发表的每一篇文章，都要经过内部的专业人士审核。如果有人对文章有质疑(内部说法叫“拍砖”)，质疑的人就要拿出“证据”。这是一个只看“数据”不看“情面”的地方，加上团队专业性很强，一般差错难逃众编辑的“火眼金睛”。 “坚果”剥多了，难免会遭到“大波僵尸”攻击。今年3月23日12:00起，科学松鼠会的网站遭受来历不明的恶意攻击，导致无法访问。后经查，主要是有人操控许多“僵尸主机”向科学松鼠会主机发送大量伪装数据包，导致服务器带宽被阻塞或硬件资源被耗尽，最终使目标网站无法被访问。姬十三已经报警，但尚未查出“幕后黑手”。这样的攻击在科学松鼠会成立3年来尚属首次。我们惹到了什么人吗？姬十三问。经过技术部门努力，3月26日科学松鼠会网站恢复访问，“松鼠回归”。姬十三恐怕没有时间在网站被攻击这件事上逗留过多的时间，和所有发展中的企业一样，果壳网开始“招兵买马”。对于大家都看好的前景，施爱东抱着几分客观冷静。“120人的队伍好管，1200人的队伍难管。难道现在的门户网站在开始创业时候不是怀着最虔诚的理想么？”他提醒，“小心打着相同旗号却怀着不同心思的人。” 施爱东担心，过快扩张可能导致一个精英团队的土崩瓦解，好在姬十三也想到了这一点。用游识猷的话来说，这些年科学松鼠会正在“缓慢”地壮大中，“每一个新入会的人都要接受严格的考验。” “松鼠”“果壳”为什么红一年多来，“松鼠”们确实剥了许多“坚果壳”。 “谣言粉碎机”以每天1-2条微博的方式有序地粉碎谣言。在这里，你可以了解到喝牛奶不一定有助睡眠，而更多的是一种心理作用；睡觉的时候脚抽动一下不是在“长个儿”，也不是生病的征兆；温水煮青蛙的故事留传很广，但它也不完全属实——“松鼠”们通过亲手做实验发现，青蛙会不会在加热的水里面跳出来，取决于加热的速率；只有在相当慢的加热速率（每分钟升温0.12摄氏度）下，温水才能把青蛙煮死。 “破解一个谣言，短则需要一两天，多则一个星期。这当中，大部分精力就花在数据资料的搜集上。虽然不能说绝对真实可靠，但我们会尽全力来做到真实可靠。”“谣言粉碎机”科学编辑秋秋说道。来自民间在北京生活的刘琼从2008年开始关注科学松鼠会，很喜欢在闲暇时候看看“松鼠”们写的文章。“以前看到什么我就相信什么，但是现在我会问问自己，这是真的吗？有时候我还会自己动手做做实验哩。” 刘琼最近动手做的一个实验，就是受了科学松鼠会会员瘦驼的启发。3月21日春分这天，瘦驼在微博上发了“立蛋”的照片，鸡蛋不仅能在桌子上立起来，还能在镜头盖上立起来。刘琼看到了，也拿鸡蛋实验了一下。 “是能立起来，关键大头要朝下，重心要稳。”刘琼说。越来越多的人开始相信科学松鼠会的信息，而民间背景在一定程度上增加了它的公信力。科学松鼠会网站副主编游识猷告诉记者：“辟谣的时候我们只看证据，其他的一律不管，我们和其他企业产品毫无利害关系。” 专业背景果壳网每个主题站由一至两个编辑负责，共20多位编辑。他们特征一致：80后的科学青年；具备高智商，却热爱宅居；习惯用Google Reader获取信息，靠Gmail保持联系；熟悉英文网络资源，善于表达与解决问题。在这次日本地震的媒体大战中，这批青年编辑表现得尤为出色，每天工作12个小时，晚上10点多回到家，洗个澡睡个觉，第二天8点又准时出现在编辑部，信息发布频率是以往的七八倍。而要成为科学松鼠会的成员，如同加入“门萨”俱乐部，有着苛刻的门槛和考核方法。申请成为科学松鼠会写作者的人，必须在一定时间内完成相当数量的科学文章。每篇文章都要经过由姬十三组成的“评议小组”审核，从专业性、正确性和文字水平等多方面来评估。由于评议小组成员都有科学专业背景，绝大多数错误都难逃他们法眼，由此保证网站上科学文章的水准。通过了考核，才能成为 “松鼠”，才能在Songshuhui.net网站上发表科学文章。这个科学青年俱乐部，也因此一直保持着有限的规模，至今共有120只“松鼠”。游识猷就是去年才加入的新人。为了入会，她写了两次“投名状”。在美国学习生物遗传学的游识猷一直对科普很感兴趣，“投名状”写的话题是当时社会上很火的“伟哥”。“一定是写得不够好，才没让我入门。”她并不气馁，去年6月回国后，又写了一份“投名状”，并得到了姬十三的赏识，这让她得到了在科学松鼠会网站工作的机会，并如愿以偿地成为一名“松鼠”。通俗易懂难道人们真的愿意接受那些“危言耸听”的垃圾信息吗？答案当然是否定的。在迷雾中拨开真相，将束之高阁的科学“请”下来，邀请每一个人品尝它的美妙，一直是果壳网的追求。这和他们一直坚守的“让科学流行起来”的理念不谋而合。中国人太需要科普了。“即使上完大学，没读过一本科学杂志的也大有人在。”中国民俗学博士施爱东说，“在中国的教育体系中，特别是文科生，科学素养太低了。”据科技部统计，2009年人均专项科普费用才2.10元，每万人中从事科普工作的员工只有13个半。然而掌握话语权的，偏偏是这帮被施爱东看来“没有科学素养”的文科生。姬十三自比为“剥坚果的松鼠”，早在他弃理从文开始，就很注意用通俗的语言传播科学，这一要求也被各个编辑一以贯之地接受，并充分利用了网络的特点。3月14日的文章《神马“地震云”，其实都是“浮云”》很好说明了这一点。许多人一接触科学松鼠会和果壳网，就被科学的魅力所深深吸引。网友“盯着鞋看”在果壳网上留言说：“松鼠会和果壳网是最好的科普网站，因为其他的我都看不懂。” 如今，不管是公益的科学松鼠会，还是商业的果壳网，其基本构架已经形成。媒体人陈承认为，从网站切入，未来更可进军杂志、新媒体和电视节目外包，前途光明。中国公众和社会面临转型，相关启蒙和常识普及是大产业。 “让科学流行起来”，科学的美味或许可以这样分享。（记者沈湫莎）; 个人分类: 随笔|4573 次阅读|11 个评论

[转载]压缩感知科普文两则: caseychan 2011-3-24 13:38; 这几天由于happyharry的辛勤劳动，大伙纷纷表示对稀疏表达，压缩感知很感兴趣啊。我是搞不太懂这个前沿啊，只好转两篇科学松鼠会的科普文，都是译文，说不定大伙都看过了原文。第一篇是陶哲轩写的。这是数学家陶哲轩在他自己的blog 上写的一篇科普文章，讨论的是近年来在应用数学领域里最热门的话题之一：压缩感知（compressed sensing）。所谓压缩感知，最核心的概念在于试图从原理上降低对一个信号进行测量的成本。比如说，一个信号包含一千个数据，那么按照传统的信号处理理论，至少需要做一千次测量才能完整的复原这个信号。这就相当于是说，需要有一千个方程才能精确地解出一千个未知数来。但是压缩感知的想法是假定信号具有某种特点（比如文中所描述得在小波域上系数稀疏的特点），那么就可以只做三百次测量就完整地复原这个信号（这就相当于只通过三百个方程解出一千个未知数）。可想而知，这件事情包含了许多重要的数学理论和广泛的应用前景，因此在最近三四年里吸引了大量注意力，得到了非常蓬勃的发展。陶哲轩本身是这个领域的奠基人之一（可以参考《陶哲轩：长大的神童》一文），因此这篇文章的权威性毋庸讳言。另外，这也是比较少见的由一流数学家直接撰写的关于自己前沿工作的普及性文章。需要说明的是，这篇文章是虽然是写给非数学专业的读者，但是也并不好懂，也许具有一些理工科背景会更容易理解一些。【作者 Terence Tao；译者山寨盲流】最近有不少人问我究竟”压缩感知”是什么意思（特别是随着最近这个概念名声大噪），所谓“单像素相机”又是怎样工作的（又怎么能在某些场合比传统相机有优势呢）。这个课题已经有了大量文献，不过对于这么一个相对比较新的领域，还没有一篇优秀的非技术性介绍。所以笔者在此小做尝试，希望能够对非数学专业的读者有所帮助。具体而言我将主要讨论摄像应用，尽管压缩传感作为测量技术应用于比成像广泛得多的领域（例如天文学，核磁共振，统计选取，等等），我将在帖子结尾简单谈谈这些领域。相机的用途，自然是记录图像。为了简化论述，我们把图像假设成一个长方形阵列，比如说一个1024×2048像素的阵列（这样就总共是二百万像素）。为了省略彩色的问题（这个比较次要），我们就假设只需要黑白图像，那么每个像素就可以用一个整型的灰度值来计量其亮度（例如用八位整型数表示0到255，16位表示0到65535）。接下来，按照最最简化的说法，传统相机会测量每一个像素的亮度（在上述例子中就是二百万个测量值），结果得到的图片文件就比较大（用8位灰度值就是2MB，16位灰度就是4MB）。数学上就认为这个文件是用超高维矢量值描绘的（在本例中就是约二百万维）。在我开始讲“压缩感知”这个新故事之前，必须先快速回顾一下“老式压缩”的旧故事。（已经了解图像压缩算法的读者可以跳过这几段。）上述的图片会占掉相机的很多存储空间（上传到计算机里还占磁盘空间），在各种介质之间传输的时候也要浪费时间。于是，相机带有显著压缩图像的功能就顺理成章了（通常能从2MB那么大压缩到十分之一——200KB的一小坨）。关键是尽管“所有图片”所构成的空间要占用2MB的“自由度”或者说“熵”，由“有意义的图片”所构成的空间其实要小得多，尤其是如果人们愿意降低一点图像质量的话。（实际上，如果一个人真的利用所有的自由度随机生成一幅图片，他不大可能得到什么有意义的图像，而是得到相当于电视荧屏上的静电雪花那样的随机噪声之类。）怎么样压缩图像？方式多种多样，其中有些非常先进，不过我来试试用一种不太高科技的（而且也不太精确的）说法来描述一下这些先进技术。图像通常都含有大片无细节部分–比如在风景照里面，将近一半的画面都可能被单色的天空背景占据。我们假设提取一个大方块，比方说100×100像素，其中完全是同一颜色的——假设是全白的吧。无压缩时，这个方块要占10000字节存储空间（按照8位灰度算）；但是我们可以只记录这个方块的维度和坐标，还有填充整个方块的单一颜色；这样总共也只要记录四五个字节，省下了可观的空间。不过在现实中，压缩效果没有这么好，因为表面看来没有细节的地方其实是有着细微的色差的。所以，给定一个无细节方块，我们记录其平均色值，就把图片中这一块区域抽象成了单色色块，只留下微小的残余误差。接下来就可以继续选取更多色彩可见的方块，抽象成单色色块。最后剩下的是亮度（色彩强度）很小的，肉眼无法察觉的细节。于是就可以抛弃这些剩余的细节，只需要记录那些“可见”色块的大小，位置和亮度。日后则可以反向操作，重建出比原始图像质量稍低一些，占空间却小得多的复制图片。其实上述的算法并不适合处理颜色剧烈变动的情况，所以在实际应用中不很有效。事实上，更好的办法不是用均匀色块，而是用“不均匀”的色块——比方说右半边色彩强度平均值大于左半边这样的色块。这种情况可以用（二维）Haar小波系统来描述。后来人们又发现一种”更平滑的”小波系统更能够避免误差，不过这都是技术细节，我们就不深入讨论了。然而所有这些系统的原理都是相同的：把原始图像表示为不同“小波（类似于上文中的色块）”的线性叠加，记录显著的（高强度的）小波的系数，放弃掉（或者用阈值排除掉）剩下的小波系数。这种“小波系数硬阈值”压缩算法没有实际应用的算法（比如JPEG 2000标准中所定义的）那么精细，不过多少也能描述压缩的普遍原理。总体来讲（也是非常简化的说法），原始的1024×2048图像可能含有两百万自由度，想要用小波来表示这个图像的人需要两百万个不同小波才能完美重建。但是典型的有意义的图像，从小波理论的角度看来是非常稀疏的，也就是可压缩的：可能只需要十万个小波就已经足够获取图像所有的可见细节了，其余一百九十万小波只贡献很少量的，大多数观测者基本看不见的“随机噪声”。（这也不是永远适用：含有大量纹理的图像–比如毛发、毛皮的图像——用小波算法特别难压缩，也是图像压缩算法的一大挑战。不过这是另一个故事了。）接下来呢，如果我们（或者不如说是相机）事先知道两百万小波系数里面哪十万个是重要的，那就可以只计量这十万个系数，别的就不管了。（在图像上设置一种合适的“过滤器”或叫“滤镜”，然后计量过滤出来的每个像素的色彩强度，是一种可行的系数计量方法。）但是，相机是不会知道哪个系数是重要的，所以它只好计量全部两百万个像素，把整个图像转换成基本小波，找出需要留下的那十万个主导基本小波，再删掉其余的。（这当然只是真正的图像压缩算法的一个草图，不过为了便于讨论我们还是就这么用吧。）那么，如今的数码相机当然已经很强大了，没什么问题干吗还要改进？事实上，上述的算法，需要收集大量数据，但是只需要存储一部分，在消费摄影中是没有问题的。尤其是随着数据存储变得很廉价，现在拍一大堆完全不压缩的照片也无所谓。而且，尽管出了名地耗电，压缩所需的运算过程仍然算得上轻松。但是，在非消费领域的某些应用中，这种数据收集方式并不可行，特别是在传感器网络中。如果打算用上千个传感器来收集数据，而这些传感器需要在固定地点呆上几个月那么长的时间，那么就需要尽可能地便宜和节能的传感器——这首先就排除了那些有强大运算能力的传感器（然而——这也相当重要——我们在接收处理数据的接收端仍然需要现代科技提供的奢侈的运算能力）。在这类应用中，数据收集方式越“傻瓜”越好（而且这样的系统也需要很强壮，比如说，能够忍受10%的传感器丢失或者各种噪声和数据缺损）。这就是压缩传感的用武之地了。其理论依据是：如果只需要10万个分量就可以重建绝大部分的图像，那何必还要做所有的200万次测量，只做10万次不就够了吗？（在实际应用中，我们会留一个安全余量，比如说测量30万像素，以应付可能遭遇的所有问题，从干扰到量化噪声，以及恢复算法的故障。）这样基本上能使节能上一个数量级，这对消费摄影没什么意义，对传感器网络而言却有实实在在的好处。不过，正像我前面说的，相机自己不会预先知道两百万小波系数中需要记录哪十万个。要是相机选取了另外10万（或者30万），反而把图片中所有有用的信息都扔掉了怎么办？解决的办法简单但是不太直观。就是用非小波的算法来做30万个测量——尽管我前面确实讲过小波算法是观察和压缩图像的最佳手段。实际上最好的测量其实应该是（伪）随机测量——比如说随机生成30万个“滤镜”图像并测量真实图像与每个滤镜的相关程度。这样，图像与滤镜之间的这些测量结果（也就是“相关性”）很有可能是非常小非常随机的。但是——这是关键所在——构成图像的2百万种可能的小波函数会在这些随机的滤镜的测量下生成自己特有的“特征”，它们每一个都会与某一些滤镜成正相关，与另一些滤镜成负相关，但是与更多的滤镜不相关。可是（在极大的概率下）2百万个特征都各不相同；更有甚者，其中任意十万个的线性组合仍然是各不相同的（以线性代数的观点来看，这是因为一个30万维线性子空间中任意两个10万维的子空间极有可能互不相交）。因此，基本上是有可能从这30万个随机数据中恢复图像的（至少是恢复图像中的10万个主要细节）。简而言之，我们是在讨论一个哈希函数的线性代数版本。然而这种方式仍然存在两个技术问题。首先是噪声问题：10万个小波系数的叠加并不能完全代表整幅图像，另190万个系数也有少许贡献。这些小小贡献有可能会干扰那10万个小波的特征，这就是所谓的“失真”问题。第二个问题是如何运用得到的30万测量数据来重建图像。我们先来关注后一个问题。如果我们知道了2百万小波中哪10万个是有用的，那就可以使用标准的线性代数方法（高斯消除法，最小二乘法等等）来重建信号。（这正是线性编码最大的优点之一——它们比非线性编码更容易求逆。大多数哈希变换实际上是不可能求逆的——这在密码学上是一大优势，在信号恢复中却不是。）可是，就像前面说的那样，我们事前并不知道哪些小波是有用的。怎么找出来呢？一个单纯的最小二乘近似法会得出牵扯到全部2百万系数的可怕结果，生成的图像也含有大量颗粒噪点。要不然也可以代之以一种强力搜索，为每一组可能的10万关键系数都做一次线性代数处理，不过这样做的耗时非常恐怖（总共要考虑大约10的17万次方个组合！），而且这种强力搜索通常是NP完备的（其中有些特例是所谓的“子集合加总”问题）。不过还好，还是有两种可行的手段来恢复数据： • 匹配追踪：找到一个其标记看上去与收集到的数据相关的小波；在数据中去除这个标记的所有印迹；不断重复直到我们能用小波标记“解释”收集到的所有数据。 • 基追踪（又名L1模最小化）：在所有与录得数据匹配的小波组合中，找到一个“最稀疏的”，也就是其中所有系数的绝对值总和越小越好。（这种最小化的结果趋向于迫使绝大多数系数都消失了。）这种最小化算法可以利用单纯形法之类的凸规划算法，在合理的时间内计算出来。需要注意到的是，这类图像恢复算法还是需要相当的运算能力的（不过也还不是太变态），不过在传感器网络这样的应用中这不成问题，因为图像恢复是在接收端（这端有办法连接到强大的计算机）而不是传感器端（这端就没办法了）进行的。现在已经有严密的结果显示，对原始图像设定不同的压缩率或稀疏性，这两种算法完美或近似完美地重建图像的成功率都很高。匹配追踪法通常比较快，而基追踪算法在考虑到噪声时则显得比较准确。这些算法确切的适用范围问题在今天仍然是非常热门的研究领域。（说来遗憾，目前还没有出现对P不等于NP问题的应用；如果一个重建问题（在考虑到测量矩阵时）是NP完备的，那它刚好就不能用上述算法解决。）由于压缩传感还是一个相当新的领域（尤其是严密的数学结果刚刚出现），现在就期望这个技术应用到实用的传感器上还为时尚早。不过已经有概念验证模型出现了，其中最著名的是Rice大学研制的单像素相机。最后必须提到的是，压缩传感技术是一种抽象的数学概念，而不是具体的操作方案，它可以应用到成像以外的许多领域。以下只是其中几个例子： • 磁共振成像(MRI)。在医学上，磁共振的工作原理是做许多次（但次数仍是有限的）测量（基本上就是对人体图像进行离散拉东变换（也叫X光变换）），再对数据进行加工来生成图像（在这里就是人体内水的密度分布图像）。由于测量次数必须很多，整个过程对患者来说太过漫长。压缩传感技术可以显著减少测量次数，加快成像（甚至有可能做到实时成像，也就是核磁共振的视频而非静态图像）。此外我们还可以以测量次数换图像质量，用与原来一样的测量次数可以得到好得多的图像分辨率。 • 天文学。许多天文现象（如脉冲星）具有多种频率震荡特性，使其在频域上是高度稀疏也就是可压缩的。压缩传感技术将使我们能够在时域内测量这些现象（即记录望远镜数据）并能够精确重建原始信号，即使原始数据不完整或者干扰严重（原因可能是天气不佳，上机时间不够，或者就是因为地球自传使我们得不到全时序的数据）。 • 线性编码。压缩传感技术提供了一个简单的方法，让多个传送者可以将其信号带纠错地合并传送，这样即使输出信号的一大部分丢失或毁坏，仍然可以恢复出原始信号。例如，可以用任意一种线性编码把1000比特信息编码进一个3000比特的流；那么，即使其中300位被（恶意）毁坏，原始信息也能完全无损失地完美重建。这是因为压缩传感技术可以把破坏动作本身看作一个稀疏的信号（只集中在3000比特中的300位）。许多这种应用都还只停留在理论阶段，可是这种算法能够影响测量和信号处理中如此之多的领域，其潜力实在是振奋人心。笔者自己最有成就感的就是能看到自己在纯数学领域的工作（例如估算傅立叶子式的行列式或单数值）最终具备造福现实世界的前景。第二篇压缩感知是近年来极为热门的研究前沿，在若干应用领域中都引起瞩目。关于这个题目，松鼠会已经翻译了两篇文章，一篇来自于压缩感知技术最初的研究者陶哲轩（链接），一篇来自威斯康辛大学的数学家艾伦伯格（本文正文）。这两篇文章都是普及性的，但是由于作者是专业的研究人员，所以事实上行文仍然偏于晦涩。因此我不揣冒昧，在这里附上一个画蛇添足的导读，以帮助更多的读者更好了解这个新颖的研究领域在理论和实践上的意义。压缩感知从字面上看起来，好像是数据压缩的意思，而实则出于完全不同的考虑。经典的数据压缩技术，无论是音频压缩（例如 mp3），图像压缩（例如 jpeg），视频压缩（mpeg），还是一般的编码压缩（zip），都是从数据本身的特性出发，寻找并剔除数据中隐含的冗余度，从而达到压缩的目的。这样的压缩有两个特点：第一、它是发生在数据已经被完整采集到之后；第二、它本身需要复杂的算法来完成。相较而言，解码过程反而一般来说在计算上比较简单，以音频压缩为例，压制一个 mp3 文件的计算量远大于播放（即解压缩）一个 mp3 文件的计算量。稍加思量就会发现，这种压缩和解压缩的不对称性正好同人们的需求是相反的。在大多数情况下，采集并处理数据的设备，往往是廉价、省电、计算能力较低的便携设备，例如傻瓜相机、或者录音笔、或者遥控监视器等等。而负责处理（即解压缩）信息的过程却反而往往在大型计算机上进行，它有更高的计算能力，也常常没有便携和省电的要求。也就是说，我们是在用廉价节能的设备来处理复杂的计算任务，而用大型高效的设备处理相对简单的计算任务。这一矛盾在某些情况下甚至会更为尖锐，例如在野外作业或者军事作业的场合，采集数据的设备往往曝露在自然环境之中，随时可能失去能源供给或者甚至部分丧失性能，在这种情况下，传统的数据采集-压缩-传输-解压缩的模式就基本上失效了。压缩感知的概念就是为了解决这样的矛盾而产生的。既然采集数据之后反正要压缩掉其中的冗余度，而这个压缩过程又相对来说比较困难，那么我们为什么不直接「采集」压缩后的数据？这样采集的任务要轻得多，而且还省去了压缩的麻烦。这就是所谓的「压缩感知」，也就是说，直接感知压缩了的信息。可是这看起来是不可能的事情。因为压缩后的数据并不是压缩前的数据的一个子集，并不是说，本来有照相机的感光器上有一千万个像素，扔掉其中八百万个，剩下的两百万个采集到的就是压缩后的图像，──这样只能采集到不完整的一小块图像，有些信息被永远的丢失了而且不可能被恢复。如果要想采集很少一部分数据并且指望从这些少量数据中「解压缩」出大量信息，就需要保证：第一：这些少量的采集到的数据包含了原信号的全局信息，第二：存在一种算法能够从这些少量的数据中还原出原先的信息来。有趣的是，在某些特定的场合，上述第一件事情是自动得到满足的。最典型的例子就是医学图像成像，例如断层扫描（CT）技术和核磁共振（MRI）技术。对这两种技术稍有了解的人都知道，这两种成像技术中，仪器所采集到的都不是直接的图像像素，而是图像经历过全局傅立叶变换后的数据。也就是说，每一个单独的数据都在某种程度上包含了全图像的信息。在这种情况下，去掉一部分采集到的数据并不会导致一部分图像信息永久的丢失（它们仍旧被包含在其它数据里）。这正是我们想要的情况。上述第二件事就要归功于陶哲轩和坎戴的工作了。他们的工作指出，如果假定信号（无论是图像还是声音还是其他别的种类的信号）满足某种特定的「稀疏性」，那么从这些少量的测量数据中，确实有可能还原出原始的较大的信号来，其中所需要的计算部分是一个复杂的迭代优化过程，即所谓的「L1-最小化」算法。把上述两件事情放在一起，我们就能看到这种模式的优点所在。它意味着：我们可以在采集数据的时候只简单采集一部分数据（「压缩感知」），然后把复杂的部分交给数据还原的这一端来做，正好匹配了我们期望的格局。在医学图像领域里，这个方案特别有好处，因为采集数据的过程往往是对病人带来很大麻烦甚至身体伤害的过程。以 X 光断层扫描为例，众所周知 X 光辐射会对病人造成身体损害，而「压缩感知」就意味着我们可以用比经典方法少得多的辐射剂量来进行数据采集，这在医学上的意义是不言而喻的。这一思路可以扩展到很多领域。在大量的实际问题中，我们倾向于尽量少地采集数据，或者由于客观条件所限不得不采集不完整的数据。如果这些数据和我们所希望重建的信息之间有某种全局性的变换关系，并且我们预先知道那些信息满足某种稀疏性条件，就总可以试着用类似的方式从比较少的数据中还原出比较多的信号来。到今天为止，这样的研究已经拓展地非常广泛了。但是同样需要说明的是，这样的做法在不同的应用领域里并不总能满足上面所描述的两个条件。有的时候，第一个条件（也就是说测量到的数据包含信号的全局信息）无法得到满足，例如最传统的摄影问题，每个感光元件所感知到的都只是一小块图像而不是什么全局信息，这是由照相机的物理性质决定的。为了解决这个问题，美国 Rice 大学的一部分科学家正在试图开发一种新的摄影装置（被称为「单像素照相机」），争取用尽量少的感光元件实现尽量高分辨率的摄影。有的时候，第二个条件（也就是说有数学方法保证能够从不完整的数据中还原出信号）无法得到满足。这种时候，实践就走在了理论前面。人们已经可以在算法上事先很多数据重建的过程，但是相应的理论分析却成为了留在数学家面前的课题。但是无论如何，压缩感知所代表的基本思路：从尽量少的数据中提取尽量多的信息，毫无疑问是一种有着极大理论和应用前景的想法。它是传统信息论的一个延伸，但是又超越了传统的压缩理论，成为了一门崭新的子分支。它从诞生之日起到现在不过五年时间，其影响却已经席卷了大半个应用科学。; 个人分类: 压缩传感|2554 次阅读|0 个评论

[转载]压缩感知非线性: caesark 2011-3-2 20:35; 压缩感知是近年来极为热门的研究前沿，在若干应用领域中都引起瞩目。关于这个题目，松鼠会已经翻译了两篇文章，一篇来自于压缩感知技术最初的研究者陶哲轩（链接），一篇来自威斯康辛大学的数学家艾伦伯格（本文正文）。这两篇文章都是普及性的，但是由于作者是专业的研究人员，所以事实上行文仍然偏于晦涩。因此我不揣冒昧，在这里附上一个画蛇添足的导读，以帮助更多的读者更好了解这个新颖的研究领域在理论和实践上的意义。压缩感知从字面上看起来，好像是数据压缩的意思，而实则出于完全不同的考虑。经典的数据压缩技术，无论是音频压缩（例如 mp3），图像压缩（例如 jpeg），视频压缩（mpeg），还是一般的编码压缩（zip），都是从数据本身的特性出发，寻找并剔除数据中隐含的冗余度，从而达到压缩的目的。这样的压缩有两个特点：第一、它是发生在数据已经被完整采集到之后；第二、它本身需要复杂的算法来完成。相较而言，解码过程反而一般来说在计算上比较简单，以音频压缩为例，压制一个 mp3 文件的计算量远大于播放（即解压缩）一个 mp3 文件的计算量。稍加思量就会发现，这种压缩和解压缩的不对称性正好同人们的需求是相反的。在大多数情况下，采集并处理数据的设备，往往是廉价、省电、计算能力较低的便携设备，例如傻瓜相机、或者录音笔、或者遥控监视器等等。而负责处理（即解压缩）信息的过程却反而往往在大型计算机上进行，它有更高的计算能力，也常常没有便携和省电的要求。也就是说，我们是在用廉价节能的设备来处理复杂的计算任务，而用大型高效的设备处理相对简单的计算任务。这一矛盾在某些情况下甚至会更为尖锐，例如在野外作业或者军事作业的场合，采集数据的设备往往曝露在自然环境之中，随时可能失去能源供给或者甚至部分丧失性能，在这种情况下，传统的数据采集-压缩-传输-解压缩的模式就基本上失效了。压缩感知的概念就是为了解决这样的矛盾而产生的。既然采集数据之后反正要压缩掉其中的冗余度，而这个压缩过程又相对来说比较困难，那么我们为什么不直接「采集」压缩后的数据？这样采集的任务要轻得多，而且还省去了压缩的麻烦。这就是所谓的「压缩感知」，也就是说，直接感知压缩了的信息。可是这看起来是不可能的事情。因为压缩后的数据并不是压缩前的数据的一个子集，并不是说，本来有照相机的感光器上有一千万个像素，扔掉其中八百万个，剩下的两百万个采集到的就是压缩后的图像，──这样只能采集到不完整的一小块图像，有些信息被永远的丢失了而且不可能被恢复。如果要想采集很少一部分数据并且指望从这些少量数据中「解压缩」出大量信息，就需要保证：第一：这些少量的采集到的数据包含了原信号的全局信息，第二：存在一种算法能够从这些少量的数据中还原出原先的信息来。有趣的是，在某些特定的场合，上述第一件事情是自动得到满足的。最典型的例子就是医学图像成像，例如断层扫描（CT）技术和核磁共振（MRI）技术。对这两种技术稍有了解的人都知道，这两种成像技术中，仪器所采集到的都不是直接的图像像素，而是图像经历过全局傅立叶变换后的数据。也就是说，每一个单独的数据都在某种程度上包含了全图像的信息。在这种情况下，去掉一部分采集到的数据并不会导致一部分图像信息永久的丢失（它们仍旧被包含在其它数据里）。这正是我们想要的情况。上述第二件事就要归功于陶哲轩和坎戴的工作了。他们的工作指出，如果假定信号（无论是图像还是声音还是其他别的种类的信号）满足某种特定的「稀疏性」，那么从这些少量的测量数据中，确实有可能还原出原始的较大的信号来，其中所需要的计算部分是一个复杂的迭代优化过程，即所谓的「L1-最小化」算法。把上述两件事情放在一起，我们就能看到这种模式的优点所在。它意味着：我们可以在采集数据的时候只简单采集一部分数据（「压缩感知」），然后把复杂的部分交给数据还原的这一端来做，正好匹配了我们期望的格局。在医学图像领域里，这个方案特别有好处，因为采集数据的过程往往是对病人带来很大麻烦甚至身体伤害的过程。以 X 光断层扫描为例，众所周知 X 光辐射会对病人造成身体损害，而「压缩感知」就意味着我们可以用比经典方法少得多的辐射剂量来进行数据采集，这在医学上的意义是不言而喻的。这一思路可以扩展到很多领域。在大量的实际问题中，我们倾向于尽量少地采集数据，或者由于客观条件所限不得不采集不完整的数据。如果这些数据和我们所希望重建的信息之间有某种全局性的变换关系，并且我们预先知道那些信息满足某种稀疏性条件，就总可以试着用类似的方式从比较少的数据中还原出比较多的信号来。到今天为止，这样的研究已经拓展地非常广泛了。但是同样需要说明的是，这样的做法在不同的应用领域里并不总能满足上面所描述的两个条件。有的时候，第一个条件（也就是说测量到的数据包含信号的全局信息）无法得到满足，例如最传统的摄影问题，每个感光元件所感知到的都只是一小块图像而不是什么全局信息，这是由照相机的物理性质决定的。为了解决这个问题，美国 Rice 大学的一部分科学家正在试图开发一种新的摄影装置（被称为「单像素照相机」），争取用尽量少的感光元件实现尽量高分辨率的摄影。有的时候，第二个条件（也就是说有数学方法保证能够从不完整的数据中还原出信号）无法得到满足。这种时候，实践就走在了理论前面。人们已经可以在算法上事先很多数据重建的过程，但是相应的理论分析却成为了留在数学家面前的课题。但是无论如何，压缩感知所代表的基本思路：从尽量少的数据中提取尽量多的信息，毫无疑问是一种有着极大理论和应用前景的想法。它是传统信息论的一个延伸，但是又超越了传统的压缩理论，成为了一门崭新的子分支。它从诞生之日起到现在不过五年时间，其影响却已经席卷了大半个应用科学。非线性科学是一门研究非线性现象共性的基础学科。它是自本世纪六十年代以来，在各门以非线性为特征的分支学科的基础上逐步发展起来的综合性学科，被誉为本世纪自然科学的“第三次革命”。非线性科学几乎涉及了自然科学和社会科学的各个领域，并正在改变人们对现实世界的传统看法。科学界认为：非线性科学的研究不仅具有重大的科学意义，而且对国计民生的决策和人类生存环境的利用也具有实际意义。由非线性科学所引起的对确定论和随机论、有序与无序、偶然性与必然性等范畴和概念的重新认识，形成了一种新的自然观，将深刻地影响人类的思维方法，并涉及现代科学的逻辑体系的根本性问题。（二）线性与非线性的意义 “线性”与“非线性”是两个数学名词。所谓“线性”是指两个量之间所存在的正比关系。若在直角坐标系上画出来，则是一条直线。由线性函数关系描述的系统叫线性系统。在线性系统中，部分之和等于整体。描述线性系统的方程遵从叠加原理，即方程的不同解加起来仍然是原方程的解。这是线性系统最本质的特征之一。 “非线性”是指两个量之间的关系不是“直线”关系，在直角坐标系中呈一条曲。最简单的非线性函数是一元二次方程即抛物线方程。简单地说，一切不是一次的函数关系，如一切高于一次方的多项式函数关系，都是非线性的。由非线性函数关系描述的系统称为非线性系统。（三）线性与非线性的区别定性地说，线性关系只有一种，而非线性关系则千变万化，不胜枚举。线性是非线性的特例，它是简单的比例关系，各部分的贡献是相互独立的；而非线性是对这种简单关系的偏离，各部分之间彼此影响，发生偶合（错别字？耦合）作用，这是产生非线性问题的复杂性和多样性的根本原因。正因为如此，非线性系统中各种因素的独立性就丧失了：整体不等于部分之和，叠加原理失效，非线性方程的两个解之和不再是原方程的解。因此，对于非线性问题只能具体问题具体分析。线性与非线性现象的区别一般还有以下特征：（1）在运动形式上，线性现象一般表现为时空中的平滑运动，并可用性能良好的函数关系表示，而非线性现象则表现为从规则运动向不规则运动的转化和跃变；（2）线性系统对外界影响的响应平缓、光滑，而非线性系统中参数的极微小变动，在一些关节点上，可以引起系统运动形式的定性改变。在自然界和人类社会中大量存在的相互作用都是非线性的，线性作用只不过是非线性作用在一定条件下的近似。（四）非线性问题研究的历史概况非线性问题的“个性”很强，处理起来十分棘手。历史上曾有过一些解非线性方程的“精品”，但与大量存在的非线性方程相比，只能算是“凤毛麟角”。因此，长期以来，对非线性问题的研究一直分散在自然科学和技术科学的各个领域。本世纪六十年代以来，情况发生了变化。人们几乎同时从非线性系统的两个极端方向取得了突破：一方面从可积系统的一端，即从研究多自由度的非线性偏微分方程的一端获得重大进展。如在浅水波方程中发现了“孤子”，发展起一套系统的数学方法，如反散射法，贝克隆变换等，对一些类型的非线性方程给出了解法；另一方面，从不可积系统的极端，如在天文学、生态学等领域对一些看起来相当简单的不可积系统的研究，都发现了确定性系统中存在着对初值极为敏感的复杂运动。促成这种变化的一个重要原因十计算机的出现和广泛应用。科学家们以计算机为手段，勇敢地探索那些过去不能用解析方法处理的非线性问题，从中发掘出规律性的认识，并打破了原有的学科界限，从共性、普适性方面来探讨非线性系统的行为。（五）非线性科学研究的范围非线性科学的研究范围究竟有多大？目前尚无定论。有人主张，非线性科学应包括那些可以定量分析、精确计算、有数学理论或实验研究的领域。也有人认为，耗散结构、协同学、突变论等应划归非线性科学，因为这“三论”中的许多定量分析，有些概念和方法（如分岔、自组织、图形、分维等——是和非线性科学相同的。值得注意的是，这“三论”中有些内容是带有哲理性或思辩色彩的。但非线性科学的主体是明确的，这就是混沌（Chaos）、分形（Fractral）、孤子（Soliton）。）——孤立波与孤立子孤子或孤波为一种特殊的相干结构，是由于系统中的色散与非线性两种作用相互平衡的结果。事实上，虽然孤立子或孤立波一词常在广泛的范围内被引用，但无一般形式的定义，因为它还在发展中，给它下个严格的定义比较困难，且为时尚早。通常孤立波也叫定域行波，也就是“前无古人，后无来着”，一个孤零零的波在传播。而在应用数学和工程中，孤立子被理解为非线性演化方程局部化的行波解，经过互相碰撞后不改变波形和速度（或许相位发生变化）。在粒子物理等领域内，孤立子被看做是具有某个“安全系数”的特殊孤立波，在相互作用时，波形与速度只有微弱改变的孤立波，或被理解为：非线性演化方程能量有限的解，这些能量集中在空间有限区域，不随时间扩散到无限区域中去。可见，不是所有的孤立波都是孤立子，但有时人们并不严格区分二者。孤立子的特点是，有出奇的稳定性，如同刚性粒子一样。在空间上局域，在时间上长寿。除孤立子外，自然界还存在大量的其他相干结构。它们与孤立子的不同之处在于，它们在相互作用时并不严格保持形状不变，而是汇合、分裂。最引人注目的是各种尺度的涡旋。几个流体涡旋可集合成一个大斡，一个大涡可被强大的外力作用打碎。对这些结构形成机理的认识和它们之间的相互作用的研究仍是非线性科学的前沿。（七）——混沌混沌是确定性系统中由于内禀随机性而产生的一种外在复杂的、貌似无规的运动。混沌并不是无序和紊乱，更像是没有周期的秩序。在理想模型中，它可能包含着无穷的内在层次，层次间存在着“自相似性”。混沌的行为归宿就是奇怪吸引子，即分形。对混沌的研究是从对微分方程求解开始的。二十世纪初，著名的法国数学家和理论天文学家庞加莱发现某些特殊的微分方程的可解性与解值对其初始条件极为敏感，初始条件的细微差别可导致其解值的巨大偏差，甚至产生无解现象。但他的发现没有引起数学家和物理学家的重视。1963年，美国气象学家洛仑兹在计算机上用他建立的微分方程模拟气象变化的时候，偶然发现输入的初始条件的极细微的差别，可以引起模拟结果的巨大变化。洛仑兹打了个比喻说，在南半球某地一只蝴蝶的翅膀的偶然扇动所引起的微小气流几星期后可能变成席卷北半球某地的一场龙卷风，这就是天气的“蝴蝶效应”。它的本质仍然是非现性耦合。洛仑兹的发现意味着混沌理论的诞生。（八）——分形分形是不能用通常的长度、面积、体积表示的几何形体，其内部存在着无穷层次，具有见微知著、由点及面的自相似结构。自相似即局部与整体的相似性。适当放大或缩小几何尺寸，分形的真个结构并不改变，这就是标度不变性。海岸线，闪电，松花蛋或数枝等，就具有分形特征。换言之，分形是局部以某种方式与整体相似的形态。分形可分多种类型，如简单分形、自仿射分形、多分形、随机分形、胖分形及复平面上的分形等。描述分形特征的参数叫分维。据称，分形理论开创了20世纪数学的新阶段，是刻画混沌运动的直观的几何语言，是更接近于现实生活的数学。它是美籍法国数学家罗德尔布罗特在本世纪70年代中期创立的。（九）——小波小波（Wavelet）分析技术是揭示分形局域标度性质的有力工具。可以说，分形概念的出现为人们认识事物的局部与整体的关系提供了以种辨证的思维方式，为描述自然和社会的复杂现象提供了一种简洁有力的几何语言。而小波分析，则是在工具和方法上的重大突破，以成功地应用于许多非线性问题的研究中。小波，也叫子波，从数学上说，小波是满足一定条件的函授（母小波）通过平移和伸缩得到的函授族。这一方法是从傅立叶变换中发展起来的，其核心是多分辨分析。它不仅可以实现信号的时频局部化，而且与加窗傅氏变换相比，具有局部化格式随频率高低变化的优点。通过小波变换，可以看到分析的丰富细节，为推测动力学根源提供了方便。; 4869 次阅读|0 个评论

新春: 热度 1 Lewind 2011-2-11 18:40; 　　当初随手点了点，就把博从MSN搬到了wordpress。回国才发现，压根连上不去。自此就跟友人们失了联系。没人捧场，也少了很多写博的动力。　　今天鬼使神差地做了份“无用功”，点了点朋友在wordpress上的博，才发现又能上了。欣喜之余好好补了补课，看看兄弟姐妹们这一年来又发表了哪些高论。　　看到当初一起做话剧的朋友在跨年的时候念叨了一句：“那个时候叶哥还在呢……”嘿嘿，不知道的肯定以为叶哥“去”了呢…… 　　可是，笑过之后却不可抑制地哀怨起来。记忆中尽是曼哈顿岛的种种，漫散开来，无孔不入。　　不记得听谁说过，成功的人总能及时总结自己。　　我发现，自己是一个很少总结自己的人。至少从美国回来之后，从未认真总结过在美国的两年半。　　说这两年半是成功的，那绝对是瞎话。可要说这两年半是失败的，我也心不甘、情不愿。因为至少有三件事令这两年半变得意义非凡。　　第一件事是我们的话剧，以及由此所认识的所有弟妹们（剧组没人比我年纪大）。当然，更不用说在话剧之前就认识了的导演。如果没有我们的相识，或许仍会有这部话剧，但它百分之百不会是现在的样子。很期待能在北京跟他们喝酒，我想这样的日子不远了。　　第二件事是加入科学松鼠会。坦率的说，我跟他们有代沟。我一直标榜自己是“准80后”，直到混入松鼠会才发现，应该把“准”改成“伪”。我是一只懒惰的松鼠，但我很庆幸能加入这些年青人，因为他们总是不断提醒着我：做人做事都要有激情。BTW，松鼠会到是没人叫我“叶哥”，但他们叫我“叶大”。　　第三件事是翻译《Why evolution is true?》（《为什么要相信达尔文？》）。别跟我抱怨这个书名译得不好，整本书从头到尾只有这个题目不是我译的。不过我也承认，我拿不出更好的译文来。到现在印了两次，总印数一万册。想想有将近一万中国人看过我笔下的文字（虽然是翻译的），也算是对得起喜欢爬格子的爱好。可惜教我从小读书认字的姥爷走得早，要是他能再多几个月时间，就能看到我的书了。虽然他断然不会懂生物学，但作为家里唯一曾经著书立说的人，他一定会为能有拙作付梓的外孙感到骄傲。　　记得排话剧那时候，剧组流行酒后掏心掏肺。我好几次都掏过这样一句话：当这出话剧落幕的时候，也就是我的青春落幕的时候。　　很不矫情地说，我是认真的。　　我承认我很爱玩，但没人能玩一辈子。我很开心能有话剧为我的青春作句号，对一个伪文艺青年来说，大概没有什么能比这更文艺的了。　　但是，艺术创作需要激情。即便是伪艺术，同样如是。倘若激情不再，还能玩个P啊！所以我说我很庆幸能加入松鼠会，至少让我能看到当他们冲向未知之未来时全身横溢而出的激情。　　这就是春天的味道吧。　　不过，春天之后，总还会再有春天。要不怎么说“新春”呢？; 个人分类: 纽约纽约|3449 次阅读|1 个评论

[转载]我低碳生活的一天转载于科学松鼠会--半只土豆: chowsiutung 2011-2-11 10:31; 半只土豆发表于 2010-11-26 05:25 今天是一个休息日，我像平常一样起床后要去下卫生间。不过第一件事和平常有点不一样，我首先把抽水马桶水箱里的浮球调低2厘米，这样我的低碳生活第一天就开始了。和一年可以省下4立方水相比，我还有很多的生活方式要改变。我的电动牙刷反正已经坏了，便伸手打开了一只普通牙刷的包装盒，这样我一年可以减排7千克二氧化碳。嘿！我看到你脑袋上顶着的大大问号了，我知道你想的什么。电动牙刷又不喘气，怎么会“呼”出二氧化碳呢？仔细的端详电动牙刷这个电老鼠，会发现它充电座长长的尾巴最终插在了电源插孔中，哈，电动牙刷的鼻孔长在了发电厂。发电厂在消耗大量的煤炭资源来供应电力，在这个过程中会向空气中排放大量的二氧化碳。换个理解方式，如果我们少用电，就是降低碳排放。现在是时候来了解时下最酷的词——“碳排放”了，虽然各种温室气体的排放都被称之为碳排放，但温室气体中“贡献”最大的当属二氧化碳，所以我们的主要战斗是和二氧化碳之间展开。理论上呼吸放屁都在污染空气，可你也先别急着屏住呼吸不那个，低碳生活可不是玩命的态度。我们每天都呼出大量的二氧化碳，貌似它不是有毒气体，多点少点又怎样？【全人类的空调】带着问题，我整理好衣服下楼去取报纸。打开报箱一则生活建议被我看到，“多爬楼梯少坐电梯，省电又健身”，这么说来虽然我住的地方没有电梯可享受，可同时我什么都没做就减少了很多的碳排放。我突然明白了一点点，减少碳排放并不意味着生活的大变化，有的时候是习惯上的变化，有的时候是方式的改变，有的时候甚至很有趣，有的时候竟然是什么都不用做。通过几层楼的健身减排活动，我回到了自己的房间，屋内的干湿度温度都很合适。人类简直是把自己给惯坏了，为了贪图舒适不惜安装大量的空调器，对抗窗户外面的气温的同时消耗了大量的能源也让碳排放更疯狂。其实这世界上最大的空调是完全免费的，那就是地球大气。大气中的温室气体像一台巨大的空调，地球上的生命不分物种不分种族肤色都可以享受它的服务，可以说没有温室气体的存在就没有现在的人类。太阳光源源不断的照向地球，过量的部分被大气层反射回宇宙空间，还有一部分透过大气层到达地面，地表被加热后温度上升了，反过来热量就会再由地表向宇宙空间的方向回传，大气在这个时候吸收热量，所以整个地球的温度才可以在正常的范围内活动。因为这个“大空调”的运行原理很像栽培农作物的温室，所以这个保温的过程就叫温室效应。想到这里，我受到了启发，我要把窗户换成中空玻璃，它可以把热浪和寒冷挡在外面，因为整个建筑的能量损失中，约50%是在门窗上。好吧，我估计这将是忙碌的一天，达到低碳生活的目标还有很多准备工作要做呢。【从洗衣粉到咖啡的泡泡】想到攒了好些天的衣服还没洗，我摇了摇头，该来的迟早逃不掉。想起妈妈总是唠叨我衣服不及时洗老是攒一堆，我偷偷的笑了笑，以后我可理直气壮了，为了减排这将不算是懒，是为了节约水电。为了抠门到底，我准备先用洗衣粉把脏衣服泡一会儿再启动，这样就可以在保证洗衣效果的前提下，减少洗衣机的运转时间。顺便说下，我早就喜欢上了皂粉之类的低泡洗衣粉，对我来说洗衣服很痛苦，我不可能像很多家庭主妇一样喜欢追求很多泡泡的洗衣乐趣。相反，我的乐趣在于，我知道洗衣粉出泡多少与洗衣服效果之间没有必然联系，而低泡洗衣粉可以比高泡洗衣粉少漂洗几次，省水省电省时间。哈，在为自己偷懒找科学借口的同时，我准备一边让这些衣服自己泡着，一边烧点水泡杯咖啡把剩下的报纸看完。拿起水壶接上水架在天然气灶上，打着火之后，我把旋钮回调，让火苗不超过水壶底，中火烧水最省气。如此磨叽了一番之后，我把洗衣机的运转调到了最大的档位上又把甩干的时间调的较短，又是个省电省时长寿的办法。我的水烧开了，冲了杯咖啡，吹着液面上的小泡泡，用鼻子使劲嗅了嗅，没有发现和往常用瓶装水冲有什么明显的区别，既然我没有那么敏锐的味觉，我就又可以省下一笔碳排放，因为瓶装水通常是长途运输加上层层转运才最终到达我手中，货物的运输实在谈不上低碳。想起来昨天还有点心还没吃完，先在心里想了下放的位置，然后我吸了口气，迅速的把冰箱门开开关上，这么做除了心跳稍微快了一点，积极的意义是大大的。周末惬意的早餐总是吃到快中午才算完事儿，我把看完的报纸铺到了衣柜的下面，既可以吸潮又可以除异味。衣服也洗好了，利用白天的阳光可以减少衣物的晾晒时间，还有来自阳光中的紫外线提供杀菌消毒服务。【充电器的委屈】停止了和衣服与咖啡的纠结，我打算出门转转，“宅”在家里是很费电的。临走前我特地检查了一遍家里的用电器，先是把电视的插头彻底拔下，因为待机10个小时和看一个小时的电视的耗电量是差不多的。同样的办法也要用来对付电脑的主机和显示器一下。突然我发现了一个非常“罪恶”的事情，昨晚为剃须刀充电的充电器没有从电源上拔掉，我摸了摸还是热的，这一夜它自个儿没少费电。如果你的电子产品提醒你电已充满，就请及时切断电源，如果全世界人民都这么干了，举手之劳便可关掉很多电厂。带着负罪感，我再次确定所有屋子的灯和除了冰箱以外的用电器都关闭了，我带上水杯和便携筷子出门了。我确定我以后尽量不用一次性的东西，因为制造这些东西的能源和材料也大多是一次性的。即使方便筷多是利用无用的边角料加工而成，但是接连的曝光也让我知道筷子漂白的过程对身体也是不好的。【从哪里来，都去哪儿了】我出门后选择坐公交车到不算很远的超市去。坐在车上我在想，虽然公交车也是靠燃烧燃料行驶，但是跟每一个乘客分担碳排放之后，依然是比较合理的。再往根源上琢磨，地球上的能量主要源自太阳，然后以各种形式保存了下来。在过去很长一段时间里面，温室气体的含量是基本稳定的，大气中的二氧化碳主要来自人和动植物的呼吸，还有一小部分来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳主要被海洋湖泊或降水溶解吸收，还有一小部分通过植物的光合作用被转化储藏了。可是这种平衡近几十年来被打破了，人口猛增，鼻孔多了当然呼出来了也多了。呼吸是基本人权没办法管，可是工业“鼻孔”才是真正的碳排放大户，再加上“后起之秀”交通工具排放，地球上的二氧化碳的排放已经处失控。另一方面，吸收渠道被破坏，森林在减少，湖泊河流也在减少。温室气体越来越多，地球大气这个大空调失去了调节能力，把更多的热量留在地球上。如果这样下去可不得了，全球平均气温会不断的上升，而两级地区的升温要比平均情况高三倍。可怕的不是温度上升，怕的是因此会让两极的冰层融化，引起海平面的上升。许多沿海城市岛屿会被海水吞没，大量的人口和耕地受损，降水异常，大量洪涝干旱现象一起出现，甚至谁也不知道最严重的后果是什么……当我满脑子世界末日的时候，公交车语音提醒告诉我，我该下车了。【少花钱也是减排】这是一个大型超市，我首先要去买一个节能灯，来消灭掉家里最后一个白炽灯泡。虽然节能灯价格上有点贵，经过比较，相对于便宜但是短命还费电的白炽灯来说，节省出来的电费足以抵消节能灯与普通白炽灯泡的差价。还有一个好处，高质量的节能灯可以让你3年不用费事儿更换。然后我要买一些瓜果蔬菜和肉类，我需要知道产地信息，时不时的还会问下销售人员，不过它们貌似也不甚了解，我只好自己寻找所需要物品的产地。我并不是从产地来评价食材的好坏，而是尽量的购买本地产品，饮料我会尽量购买大瓶装，因为运输和包装可能比生产更耗能。肉类我决定今天不买，有两个原因：肉类特别是牛肉在生产过程中会排放惊人的二氧化碳，我已经不处在发育期了，少吃点肉对我没有太大影响。还有个原因，冰箱内存放食物的量以占容积的八成为最佳，放得过多或过少都费电。在路过服装区的时候，我特别想告诉那里的顾客，衣服要尽量多选棉质、亚麻和丝绸，不仅环保时尚，而且优雅耐穿。在产地的纠结中我耗去了大量的时间，闲逛了一会儿我准备结帐走人。学会面对众多商品而无动于衷对很多人来说是门功夫绝学，需要极大的定力和耐心，我很庆幸我不用练就很棒，这样的购物习惯也是在减少碳排放，因为大多数人到家后才发现很多东西压根没必要买。结账的时候我选择使用自带的可反复使用的购物袋，一只塑料购物袋3毛钱，可是丢掉它有可能造成一千年的污染。【碳中和】回到家中天已经黑了，我试着在家只开一盏灯，而且在不需要的时候随手关灯，人类发明电灯至今不过130年，之前的几千年也过得好好的，我点一盏足够了。打开电脑，我使用系统管理软件把一些不必要在启动时加载的程序禁用，减少硬盘工作量。打开浏览器，找到碳足迹计算器，输入我手机今天刚刚收到的电费数字80 千瓦时，结果显示我上月排放了62.8千克二氧化碳。我决定做一次碳中和，也就是说对已经产生的碳排放进行补偿。进入网上银行，把钱付给相应的机构，他们或者会替我种上相应的树木来抵消，或者投资风力发电等可再生能源项目。顺便的，只点了5下鼠标，我取消了我的信用卡纸质账单，打今儿起我只收电子账单。; 个人分类: 未分类|765 次阅读|0 个评论

[转载]实验室生物安全（科学松鼠会）: nooney1986 2011-1-22 19:09; 不论科学家是否愿意，如今的科学研究，早已不再是那种苹果树下思考问题的自娱自乐。发达的传播媒介可以在短时间将那些原本只在学术圈内慢慢流传的研究内容变成地球人都知道的科学故事。对于科学研究而言，这种关注可说是“有利有弊”。公众的关注可以让科学研究得到更大的重视，获取更多的资源。2010年因人造生命话题而大出风头的生物学家Craig Venter就是利用公众关注的高手。另一方面，如霍金所言，公众因为不理解科学而产生不信任，使关注变成争议。虽然没人认真统计过，哪门学科哪项技术成为“争议话题”的频率最高。可以肯定，基因工程技术在争议榜上排名一定低不了。在一些公众的眼中，那些穿着白色实验服、戴着手套的研究人员怎么看怎么不靠谱。且不说那些人会不会因为好奇心搞出个哥斯拉来。就说他们手里的试管，里面的微生物都带有人为植入的基因。如果这些微生物跑出实验室，会不会对人类健康或者环境造成重大威胁？现在人类面对的一些棘手疾病，例如H1N1、超级病菌、SARS，会不会是从实验室意外流出的基因工程微生物？其实，这种对实验室微生物“逃逸”的担忧颇有历史。早在1970年代初期就已经开始，而最早表示出这种担忧的，不是别人，正是一些从事基因工程研究的专业人士。1970年代初，基因工程技术尚处在起步阶段。科学家将DNA片段在体外拼接，制造出重组DNA，再将重组DNA送入大肠杆菌中，使得大肠杆菌产生新的性状或者制造出科学家想要的蛋白质。当时实验所用的DNA片段有不少来自于抗生素抗性基因和肿瘤病毒SV40的基因。于是，一些与微生物直接打交道的研究人员就开始担心，携带有肿瘤病毒基因的大肠杆菌会不会从实验室“泄漏”出来，进入人体肠道，使人患上癌症。也有人担心，一旦经过基因工程改造过的细菌出现在实验室以外，它们携带的抗生素抗性基因是否会传递给其它细菌，导致不惧怕抗生素的超级细菌出现。科研人员的这种忧虑，经过媒体的宣扬，在当时的社会上形成了一股反对“基因工程”的风潮。当时一本杂志的封面，穿白大褂的科研人员正在改造象征DNA的双螺旋结构，而顶端的凶恶毒蛇造型表明了杂志对于基因工程的态度到了1974年，担忧达到高潮。包括多名诺贝尔奖得主在内的一批科学家在《自然》杂志上撰文，呼吁在认真研究基因工程风险之前，停止相关的研究工作。这次的呼吁，在科学史上，也许绝无仅有。没有任何证据表明危害存在，没有法律限制，没有政府命令，却要求科学家停止工作。要知道，在那个基因工程的“淘金”年代，任何研究进展都可能意味这巨大的学术荣誉和经济利益。世界上第一个基因工程专利，在1980年被批准后，仅专利费就赚取了超过1亿美元。但是，出于对安全的考虑，绝大部分科学家对呼吁表示支持，停止了手头的工作。 1975年2月，旨在探讨基因工程安全性的学术会议在美国加利福尼亚的阿斯络马召开。数百人参加了这次在生命科学史上有着重要地位的会议，他们中有生物学家、医生、律师、媒体工作者，甚至还有来自冷战铁幕另一侧的苏联代表。在会上，科学家决定开始建立一个完善的系统将研究用微生物给“禁锢”起来，让它们为科研服务，但不会逃出去危害人类健康和自然环境。这个囚禁微生物的特殊“监狱”主要由两道屏障组成。一道屏障被称为物理屏障（Physical Containment）。在建起这道屏障之前，科学家将实验室中所用的微生物，根据危险程度，划分为了不同级别。各国的分级标准大同小异，以分成四个级别居多，从基本没有危险的一级到最危险的四级。第四级微生物以病毒居多，是指那些能引起人类或者动物严重疾病的微生物，也包括那些从未被发现或者已经宣布被消灭的微生物。2003年非典事件后，“第四级病毒”成为一个在媒体上曝光度颇高的词语。临床检验微生物等级分布，低风险的二级微生物最为常见（来自永康疾控网-实验室生物安全讲稿）所谓物理屏障，就是针对这四级微生物所设立的四个实验室防护级别。从简单到最严密，分成P1、P2、P3和P4四级，这其中的P就代表物理屏障 Physical Containment。针对不同等级的微生物，物理屏障必须做到保护操作人员不受到微生物的危害，同时还要防止微生物被“泄漏”到实验室以外。以常见的 P2级实验室为例，操作人员需要穿着实验服，戴手套，在生物安全柜中对微生物进行处理，以避免直接接触微生物。P2实验室的废弃物必须经过高压灭菌后才能丢弃，保证了微生物不会“逃逸”。而要求最高的P4级实验室中，从穿着正压防护服保护操作者，到完全独立的建筑及配套设施来隔离微生物，所有配置都以最危险的微生物为假想敌。电影《恐怖地带》的剧照，全身正压防护服是P4实验室的标志之一物理屏障虽然严密，但是它的效果完全依赖于操作人员的素质和认真程度。违规操作，例如为了图省事，把三级微生物带到P2实验室操作，就会使得屏障失去作用。根据墨菲定律(Murphy’s Law)，会出错的事总会出错。把“禁锢”基因工程微生物的希望完全寄托在操作人员永不出错上，显然是不可靠的。于是，科学家又设计出另一道屏障，生物屏障(Biological Containment)。墨菲定律： Anything that can go wrong, will go wrong 生物屏障的设计思想是设法基因工程所用的微生物只有在人造环境中才能正常生长。即使发生意外“逃逸”，也不必担心这些微生物会在自然界或者人体中兴风作浪。因为离开了特殊的人造环境，它们会迅速死亡。与有形的物理屏障不同，生物屏障是无形的，但却更加严密。生物屏障也有相应的分级系统。安全性从低到高，分为EK1、EK2和EK3三个级别，不同的微生物的分级标准有所不同。以基因工程中最常用的大肠杆菌为例，EK1标准是所有基因工程用大肠杆菌必须要达到的最低标准。符合EK1标准的菌株必须没有危害健康人群的能力，也很难在自然界或者人类肠道内存活。与 EK1相比，符合EK2或者EK3标准的菌株必须做到生存力更差和可能致人生病的几率更低。第一个达到EK1标准的大肠杆菌是一个编号为K12的菌株。1922年，微生物学家从一名康复期白喉病病人的粪便中分离得到了原始的K12。其后整整五十年，K12都是在斯坦福大学的实验室中度过。而它生存的环境也从人类的肠道变成了人工配制的培养基。考虑到大肠杆菌每20分钟就能繁殖一代，50年的人工 “驯养”实在是非常的漫长，漫长到让K12丧失了一些最基本的生存能力。例如，普通的大肠杆菌能产生一种称为生物薄膜(Biofilm)的物质。生物薄膜可以帮助大肠杆菌牢牢附着在潮湿的物体表面，这对于大肠杆菌在人体内的存活意义重大。另外，生物薄膜能让大肠杆菌对抗生素和去污剂的抵抗力上升几百倍。有生物薄膜覆盖的大肠杆菌细胞对于外界环境的变化的反应也变得更为迅速。但是，被“驯化”的K12菌株却不具备产生生物薄膜的能力，以致于它根本无法在试管以外正常存活。科学家正是利用了K12的低生存能力，让它“安心”地为科研服务。到了1976年，在K12的基础上，科学家又培育出了能符合更严格要求的EK2标准的新菌株。因为恰逢美国200年国庆（1776建国），新菌株被命名为 x1776。x1776比K12更为“虚弱”，惧怕阳光，惧怕稍稍偏高的温度，对普遍存在于人类生活环境中的微量去污剂很敏感。更重要的是，x1776的胃口非常特殊，它需要一种在人类肠道中根本不存在的物质，二氨基庚二酸，才能存活。因此，除了人工添加了二氨基庚二酸的培养基，x1776哪里也去不了。目前，常用于生物学研究的大肠杆菌菌株，如DH5α，BL21等等，大多源自K12，全部符合EK1或者EK2安全要求。为了让生物屏障更加严密，除了安全菌株，科学家还配套开发了安全载体。所谓载体，顾名思义是一种运载工具。在基因工程中，载体把科学家感兴趣的DNA片段带入宿主细胞内，并且帮助DNA片段在细胞内实现自我复制和指挥蛋白质合成。基因工程中，最常见的载体是一种头尾相连的环形DNA分子，叫做质粒。为了满足生物屏障的要求，科学家对质粒进行了改造，开发出了安全质粒。安全质粒不具备在不同细胞间转移的能力，也就是说它自始至终只能呆在一个细胞中。安全质粒与安全菌株配合使用，就形成了一个双保险。即使发生细菌“逃”出实验室的意外，在其短暂的存活期内，装载在安全质粒中的外源DNA也会被牢牢锁定在细胞内，直到细胞死亡。图中的绿色环状物就是载体。载体将外源DNA的带入细胞，并帮助它在细胞中“安家落户”和发挥作用。安全载体只会呆在它最初进入的那个细胞从1970年代初到现在，基因工程的研发和运用已经走过了将近40年的岁月，在医疗、农业等方面贡献颇多。可以说，基因工程满足了人们希望科学技术提高生活水准的愿望。另外一方面，最初那些担忧者所设想的恐怖微生物灾难并没有在现实中发生，科学家用事实答复了民众当初的怀疑。这四十年的安全不是简单的幸运，而是科学家一系列努力的结果。如今的世界，同样存在一些争议颇大的科学技术。简单的“立”或者“废”，都不能有效解决问题。如何在技术发展之初就预测它可能产生的负面影响，在负面影响产生之前构建起一个系统防止影响的发生，在系统可能出现纰漏前设法完善系统，才是实现趋利避害的好方法。; 个人分类: 生物实验室|1027 次阅读|0 个评论

[转载]科学的高潮: fs007 2010-11-16 11:11; 原文标题：没有真正的AV，只有想象的高潮作者：庄明明是我要，说出来却成了yamete（止めて），来自近邻东瀛的AV让我们深刻认识到了女人身体和灵魂间的差异。遥想当年，在我还苦读物理化学原理的年代，这个神圣的词汇已经以录像带（后来是刻录盘）的形式传遍了大江南北，引无数校园男竞折腰。他们在此间培育出的革命情谊，多少年之后还是无与伦比的，即便相隔千万里都能惺惺相惜。以至于有一次饭局上，我亲眼见到来自广西南宁的著名设计师张发财，激动万分地对着《读库》主编北京爷儿们张立宪，语无伦次地说道：六哥，六哥，你那个写毛片的文章，真他妈的说到我心里去了呀！那一刻，全场肃静。 Yamete也曾经被我们科学松鼠会的一众博士深刻地讨论过，最后出来一个灵光乍泄的决议，就是它应该被翻译成压麻袋身处这样一个崇尚绿色、低碳、零排放，以及诸如此类slogan的年代，即使是用过的麻袋也不能随手就扔，必须得一压再压，压到一起等待回收利用，方是环保人士作为。另联想到嘿咻的时候其实也要消耗大量能量，倘若搜集起来统一用于发电，每一天地球上准保可以少烧个几百加仑石油，倒不失为两得之举。上述有关讨论，请自行google《当松鼠会遭遇松岛枫》查阅。但写到此处我开始犹豫起来，不得不赶紧严正说明一下，尽管一直在生猛鲜辣地写科学性爱专栏，但其实本人在已经消耗太半的前半生里，没有看过什么可以正儿八经标上AV字样的影视作品，即便陈冠希兽兽的视频，当有人表示要在线传给我观赏时，也婉言拒绝了。只有一次例外，那是因为要下的一部恐怖片和一个AV重名，结果下错了，冲着不解和不甘，我把两个多小时的片子快速拖了一遍过去。不好看啊，我一边拖一边MSN着和几位AV人士交流，看到那个舔高跟鞋的镜头，我的喉头十分不适。虽然类似描述在让德贝格的小说里早看到过，但面对实打实的镜头，还是第一次。唔，你看的大概是欧美系的，日韩系的会更变态一点。有人回答道。沉默，长时间沉默。在我心目中，真正的AV应该是这样子的：它必须有缘由（不至于构成逻辑上的混乱）、有情节（为尊重我的古典主义偏好），除此之外最好在整个过程中有数据详细记录，可以拿来做行为学力学生理学解剖学诸学分析，统计出分布特点，找到共性和差异，并确定某些现象有多大程度的可重复性。比如我十分希望专家们能够搞清楚陈冠希的女星们有没有用药，用的是不是同一种药，等等。于是对方总结：我明白了，你其实想看到的是那种可供研究的性爱实验。没错，我再次抱怨自己该死的理性。也许所有暴露在开放环境中的性，在我看来都不啻一场社会学和生物学的缠斗（但它也不会那么绝对地与道德相关），其中激动人心的部分已经被最大程度地弱化，没法激起我身上美学细胞的参与。前不久在Twitter上引起中国男网民翻墙高潮的苍井空姑娘，有句话道中了我此处想表达的核心当被问及工作中做和私下做不同在哪儿时，她答曰，私下的感觉好，因为那是两个人之间的。 AV的一个宽泛定义至此也就不难划定了：主要提供给当事人以外的其他人观看的人类交配、自慰等行为的影像记录。按照应用方向的不同，可以粗略地划分为观摩型和研究型。观摩型也许你昨天晚上就享受过，研究型听起来会陌生一点，而放眼历史，后者其实比比皆是，科学家绝对不会放过如此重要的生物现象于不顾，否则《心理学与生活》那种著作将因缺失最有意思的章节而销量下降一半。翻阅三联出版的《疯狂实验室》，里面颇可以看到一些前人的努力。1917年，曾任美国心理学协会主席的John B. Watson是这一领域的先驱，他和女助手一起完成了可说是人类历史上首次公开的性行为科学研究，并由此与妻子离婚，娶了这位女助手。1928年，Ernst P. Boas等人，利用改进的心率计研究一对夫妻的房事进程，描绘出包含4次性高潮的曲线图。 1949年，美国耶拿大学附属医院的Gerhard Klumbies和Hellmuth Kleinsorge则就有机体在性交过程中承受的压力做过一些测试。1999年发表在British Medical Journal上的一篇文章中写道，荷兰格罗根宁医学院的两位医学博士Willibrord Weijmar Schultz和Pek Van Andel找来了一对街头艺人，在幽闭的核磁共振仪里面做爱，即时成像，记录下了勃起清晰可见，包括根部这般完全骨感的历史性画面。对我而言，以上这些曾经发生过的事件都是非常有意义的，但现实中的AV依然无法让我真正地感兴趣起来，面对它们总有一些茫然。如果说它们仅仅被作为性唤起的手段，得承认这一点是有效的，可为什么要拍得那么长而又长，成了裹脚布？从这团裹脚布中，我看到的是无聊与乏味，而大多数男生看到的却是激动人心，为什么啊为什么？男女两性的性唤起，在各个方面来说都可谓相当之不同，则我更好奇的是，在按下play之后的三五分钟里，那些画面在各自的大脑和和身体上到底留下了怎样的冲击？今年一月号Archives of Sexual Behavior期刊的一篇综述文章中，加拿大女王大学心理学家Meredith Chivers教授结合1969年到2007年间134个有关研究，涉及2500多位女性和1900多位男性的调查，描述分析了性爱场景对观看者产生的影响和刺激。一般来说，研究人员会将志愿参与者暴露于种种具有性暗示意味的录影片段之前，一边用仪器记录下他们生殖器官的反应以测量被唤起的水平，一边请他们用言语来评定自己所感觉到的唤起水平。某种意义上，这是一种AV心理分析兼生理测试。结论部分，教授写道：异性恋的男性对于男女交合、女女交合、女自慰、赤身美女做健身操的片段都有反应，对赤身男子无甚反应（同性恋的男性对此反应强烈），对猩猩交合的场面没有反应。他们用语言评定的受激水平和仪器记录之间，没有大的出入，换言之，说兴奋了肯定就是勃起了，说没感觉就真的是软趴趴的。而异性恋的女性身上却出现了有趣的现象，她们对于所有镜头都有不同程度的反应，甚至猩猩交合也会带来轻度反应，但是表述和测量事实出入很大，仪器测到的兴奋程度往往在语言上体现不出来。怎么解释呢，教授提出了主要的两个方面：从视觉效果来，男性性器官长在很容易看到的地方，所以有反应也更容易被意识接收，女性器官较隐蔽，意识上会迟钝一些；另可以考虑强暴理论，女性受到侵犯的可能性比男性高许多，作出身体上的反应可避免杀伤性的伤害，是进化的选择让她们保留了如此特征。这个研究无疑部分地解决了我关于自己为什么不喜欢看AV的疑惑，也更大程度地回答了Yamete的由来。嗯，要知道，欲望和意愿从来都是不能等同的两个词。本文已发表于《鲤荷尔蒙》; 个人分类: 科学普及|3395 次阅读|1 个评论

来说说“松鼠们”的思维缺陷: liwei999 2010-11-4 01:58; 来说说松鼠们的思维缺陷。 (2009 bytes) Posted by: mirror Date: November 03, 2010 04:59AM 这是说松鼠会上的一些文章的思路。当然镜某的这种批评文章不会被看好。但是没有关系，松鼠们也会成长，时间过后就可以知道什么叫做价值了。闲话休提，这个批评是说《Dr.YOU特别活动：20年后的交通评选结果(更正版)》（）。题目一般，答题的水平、评题的水平也是低于一般。之所以说题目一般，是因为20年后的事情还是比较好预测的。因为从实验室中的发现、发明到实际当中大规模地应用之间的时间差大约是这样的一个尺度。说五十年、一百年就大不一样了，因为没有什么东西可以依据。当然这一代人也活不到那个时候。说评题的水平也是低于一般，是因为请来了来自一线通用汽车中国公司首席科学家王子延的点评，请来的人不对。汽车公司的人的思路毕竟还是很窄的。因为他提到的的评判3名获奖者方案的角度：先进性与创新性；实用性与可行性；以及与汽车行业规划、设想、概念、实际技术的一致性都是局限在汽车这个世界里。说答题的水平也在一般以下，要在后边详细说说。如果说作情报分析，通过这样的活动可以推测这个松鼠会的做（办）事能力，以及这个团体的水平。定位基本上是在业余爱好的档次上吧。也真如同他们自己的定位：爱心第一，参与第一。几篇优秀作品都是seed导向的东西。所谓的技术导向的思维。如果这样的思维可以到位也很好。但是三篇文章给出的思路里面基本上都没有什么闪光的东西，不过是堆砌了一些好听的技术词汇。对于这些作者来说，技术的seed导向的思考根本就没有什么基础可言。有可能的只能是Need导向的思考。如果说通用汽车中国公司首席科学家能有什么作用的话，能给出个Need导向的评语就是最好的结果了。问题是往往人们并不知道、也不善于总结、归纳自己的需求。探讨交通问题时也是如此。第一是要分类，是在探讨什么样的交通问题。长途的、城市之间的呢？还是市内的呢？这个分类不提就没有讨论的意义了。一说交通就是说堵车，这也是个不善于总结、归纳问题的表现。合理的思维方式是给出具体的目标、目的出来。比如说在城里，可以把多少人、用多长时间按时运输到目的地去？一两个人时有个思路，一两千人、一两万人、一二十万人，不同的规模需要有不同的思考。需要是发明之母。既然松鼠们对技术不是那么了解，那么不妨把自己的需求好好归纳一番。也就是说，做自己最擅长的事情。这样去思考才能有出路。就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,70936,70936#msg-70936; 个人分类: 镜子大全|1920 次阅读|1 个评论

[转载]新语丝：松鼠会究竟在科普什么？: fs007 2010-9-11 13:07; 【寻正按：总有人错，对吧？是赵立平与松鼠会搞伪科学，还是方舟子放不下垄断科普市场的雄心？】松鼠会究竟在科普什么？　　作者：脆弱　　土摩托在微博上质疑松鼠会举办的果壳时间活动，认为有宣扬中医之嫌，马上引来姬十三和小姬AI的攻击，我一时好奇，就去松鼠会邀请的嘉宾之一赵立平博客上看了几眼，于是看到如下观点：　　以肉为主食的人，身体里豢养了大量的致病菌，而保护肠屏障的有益菌因为膳食纤维不足，不能很好的生长，导致肠屏障功能下降，毒素进入血液，刺激免疫系统，结果出现长期、低度的、全身性的慢性炎症。在慢性炎症的打击下，最终罹患各种慢性病。这样的人远远活不到基因允许他们活到的年龄，会很早就夭亡，而且临死前备受煎熬，死状很惨。因此，我们说：食肉者，夭！赵立平《饮食养生法则》http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=283969 　　很多人并不知道，由于缺乏必要的知识和科学的指导，我们吃进去的食物，不但没有很好的滋养我们的身体，反而在身体里腐败、发臭，产生很多有毒的物质，严重危害我们的身体健康。赵立平《不要让食物在身体里腐败》 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=296425 　　只要大家以大便作为一个健康的窗口，每天仔细观察，并不断的调整饮食，当你的大便被调整到金黄色、香蕉形；无臭味、很通畅；水一冲，全散开。的境界时，产生毒素的细菌就很少了，湿邪也就远离你了。如能这样坚持， 90%以上的慢性病不会来找你的麻烦。颐养天年，无疾而终的健康人生的最高理想就是可以实现的了。赵立平《什么是中医说的湿邪？》 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=258898 　　更多的文章可以在这里欣赏： http://www.sciencenet.cn/m/user_index1.aspx?typeid=6476userid=34761 　　会不会是松鼠会不了解这位嘉宾的背景呢？看其论坛的帖子，又不太像：　　根据赵老师的说法，人体肠道菌群分为两大阵营，一类是吃素的好细菌，另一类是吃肉的坏细菌。当人体内好细菌压倒坏细菌的时候，人就健康；反之，人就会生病。箫汲《果壳时间箫氏快评》 http://songshuhui.cn/forum/viewthread.php?tid=14744 　　这样我就不理解了，这个松鼠会，究竟在科普什么？ (XYS20100906); 个人分类: 趣侃乱弹|4782 次阅读|9 个评论

[转载]亦明：方舟子惯偷真相: 热度 3 fs007 2010-9-5 00:34; 【寻正按：松鼠会面对方舟子的攻击忍让太多，几乎到了唾面自干的程度，这其实就是方舟子延续不断地攻击的原因。寻正跟方舟子闹翻，出于君子绝交，不出恶声的原则，宁愿退让，不愿交恶。方舟子及其走狗吠声不断，方舟子满脸冷笑，寻正算老几，也配做他的敌人？事实如何？寻正一反击，方舟子集团立马收声，寻正揭露出众多的方舟子丑事，方舟子只能装乌龟，从不敢正面回应也不全是这样，最早方舟子试图正面回应，结果出更多更大的丑。方舟子的假，咱们慢慢地打，方舟子的丑，咱们慢慢地嘲笑。】方舟子抄袭案始末（4） http://yimingcunfu.blog.163.com/blog/static/139234017201031763758357/ （ 4 ）、原来是惯犯《科学地解决道德问题》是方舟子抄袭剽窃首次被捉，但它既不是方舟子第一次偷盗，也不是他最后一次行窃。笔者已经证明，早在中国科大读书之际，方舟子的诗作中就有抄袭顾城的痕迹。而在美国攻读博士学位期间，他在中文网上大肆张贴的《大明小史》几乎全部是靠抄袭古人李贽、抄袭今人吴晗拼凑而成的。在新语丝成立之后，他的那篇滥情的烂文，《功到雄奇即罪名》，更是彻头彻尾地抄袭金庸。所以说，进入 21 世纪之后，方舟子把自己的那双偷窃魔爪伸向科学界，乃是顺理成章、水到渠成般地自然的、科学的发展。问题是，在偷窃被人抓了现行之后，方舟子是否会就此金盆洗手，浪子回头？中国有句俗话，叫做狗改不了吃屎。实际上，即使你能让狗改了吃屎这个坏毛病，你也不可能使方舟子改了偷窃的本性。如果把方舟子抄袭案例全部总结出来，至少需要一本书的篇幅。为了节省篇幅，笔者在此运用电影蒙太奇手法，将过去八九年时间飞速掠过，把镜头直接对准 2010 年 3 月的新语丝读书论坛。 3 月 23 日，方舟子发了一个标题为《科学松鼠会成了造谣会》的帖子。科学松鼠会是个什么东东呢？据维基百科介绍：科学松鼠会是一个 2008 年 4 月 28 日创办的中文群体博客，也是一个科学写作团体。截至 2009 年 2 月，定期访问科学松鼠会网站的读者有几十万人，总访问量超过 200 万人次。就像打假斗士方舟子最害怕别人也打假一样，科普作家方是民也最害怕别人科普。所以，在科学松鼠会成了气候之后，它也同时成了方舟子的眼中钉、肉中刺。看看方舟子在过去一年多时间内对松鼠会的诅咒、谩骂： ID 时间标题方舟子 12/6/2008 3:29 心灵鸡汤煲科普评连岳《爱科普，用爱科普》方舟子 12/16/2008 6:14 科普只能写自己的专业吗？方舟子 1/12/2009 15:28 松鼠会是性生活会？方舟子 2/10/2009 13:07 奇文共赏：原来松鼠会是江湖帮会方舟子 2/10/2009 13:26 我还以为是何方高人，原来是一些中学教师、末流大学教师、科普期刊编辑、在读研究生方舟子 2/26/2009 3:56 刘前副借向松鼠会献媚之机又指桑骂槐方舟子 3/3/2009 12:45 这篇登在《都市快报》上的书评作者不知是不是也是松鼠会的人方舟子 3/5/2009 6:40 我记得松鼠会这个自称 DNA 的人在以前争议连鸡汤的时候就跳出来攻击过我方舟子 3/31/2009 0:49 看这接头样子，还真像个江湖帮会 :-) USTC3 5/4/2009 7:26 科学松鼠会庄妹妹说方斑竹是心中无爱之人方舟子 5/30/2009 5:40 黑媒体吹捧施一公为没有体制内资源倚赖的青年领袖 USTC3 6/8/2009 6:08 科学松鼠会的反击！！方舟子 6/9/2009 5:13 打肿脸充胖子的伪专业科普评科学松鼠会的公开信 USTC3 6/10/2009 6:24 科学松鼠会再反击！！ USTC3 6/11/2009 2:32 狗又发疯，松鼠小心！ (ZT 科学松鼠会小组 ) 方舟子 9/27/2009 4:44 才发现科学松鼠会被招安了 USTC3 11/28/2009 8:37 科学松鼠会的幕后身份 (ZT) 方舟子 12/3/2009 5:34 科学松鼠会招安了新语丝的创办人方舟子 12/17/2009 13:06 科学老鼠会又在拿我垫脚方舟子 1/5/2010 12:30 反科文化人招安了老鼠会方舟子 2/4/2010 11:22 植物所首席造谣员蒋高明和松鼠会一起获科学博客奖方舟子 3/6/2010 7:16 又冒出一个侠客行创办人方舟子 3/13/2010 0:10 松鼠会中医支持者对文痞之 No comment ！方舟子 3/23/2010 2:06 科学松鼠会成了造谣会那么，方舟子 2010 年 3 月 23 日的帖子，是什么内容呢？原来，在前一天，科学松鼠会的全职工作人员、网站主编、内容总监小庄在松鼠会的论坛上，发了一个帖子，其中有这样一句话：我们和方舟子老师最大的分野也在于此，不提倡用专业不专业，抄袭不抄袭的大帽子先把人压死。方老师写的东西，也有成段的引文献或者直接是英语文章翻过来的，凭什么他骂起别人是抄袭的就那么在理？方舟子在发现了科学松鼠会这个假想敌之后，不但自己要时不常地到那里侦察敌情，而且安排了教徒在那里坐班盯梢，一发现敌情，立即汇报。而上面这个帖子，就被一个叫 wanxiang 的教徒及时地转到了新语丝读书论坛。也许怕教主忽视他的报告，这位教徒使用了这样的标题：松鼠会编辑庄说方舟子抄袭。那么，方舟子是怎么为自己辩解的呢？他说：这位松鼠会的主编老师口口声声说松鼠会和我的最大分野是不提倡用抄袭的大帽子先把人压死，自己却一上来就想用抄袭的大帽子把我压死。据说我写的东西也有成段的引文献或者直接是英语文章翻过来的，所以我就不能骂别人是抄袭了。成段的引文献也算抄袭，大概是松鼠会的独创；但是直接是英语文章翻过来的却公认是抄袭。我被人称为学术打假人士，整天揭发别人抄袭，如果自己也干抄袭的勾当，这样的人是该被分到最卑劣的一群里头去的。这样的指控，可比松鼠会以前骂我文痞严重多了，所以必须讲清楚：请松鼠会具体地证明我哪篇文章是直接是英语文章翻过来的。我指控别人抄袭，都是列出了证据的，包括两年前指控松鼠会成员瘦驼抄袭美国《国家地理杂志》，当时也在新语丝论坛上列出了证据（后来写文章时手下留情没点名，才没有附上证据）。松鼠会想要反过来指控我抄袭，也应该学着证明之，可别自己抄袭英语文章抄惯了，就想当然地以为别人也难免和你一样。如果松鼠会不能证明我抄袭，那就是在造谣。只要这位造谣我抄袭的松鼠会主编、内容总监、全职工作人员还在松鼠会，我就会一直把松鼠会当成造谣会。显然，方舟子忘了自己十年前的《科学地解决道德问题》一文直接是英语文章翻过来的，所以他敢于承认直接是英语文章翻过来的却公认是抄袭这条人类普遍认同的公理。不知道那位科学松鼠会的主编老师面对方舟子的威胁，产生了怎样的反应。但是，假如他真的干起了 Google 网络的活计，来证明方老师抄袭，那肯定是做了无用功。因为一个人无论怎么证明另一个人是贼，都没有这个贼自己证明自己是贼来得干净有力。原来，就在方舟子要求人家证明他抄袭的第二天， 3 月 24 日，方舟子在《中国青年报》上发表了一篇科唬文章，《转基因玉米更有益健康》。而虹桥科教论坛的网友六指据此写出了一篇考证文章，《转基因玉米的神话》。全文如下：转基因现在是网上的热门话题，这其中自然少不了在转基因食品上市前就已试吃过的方老师的身影。学习完他的科普熊文转基因玉米更有益健康【 1 】后，再做延伸阅读，稍加搜索就看到一篇 2004 年的洋文 Bt corn reduces serious birth defects 【 2 】。方老师的文章基本观点，数据，内容编排都和这篇雷同，不少句子更是原文照译。这进一步验证了一条世人皆知的谣言方老师写的东西，也有成段的引文献或者直接是英语文章翻过来的。方老师打开门辟谣，关上门立马就造谣，此等大无畏的勇气和人格力量实在是让我等折服。方老师涉嫌抄袭早已不是什么新鲜话题，这里说说转基因。这篇洋文的两位作者实际上是做二阶科学传播，主要介绍了当年在营养学杂志发表的一篇综述【 3 】。流行病学调查结果提示神经管缺陷可能与孕期伏马毒素的过量摄入有关；已知叶酸缺乏是神经管缺陷的重要治病因素，而动物实验结果证明伏马毒素影响叶酸的正常转运。作者据此提出假说：伏马毒素暴露是导致生殖缺陷的潜在危险因素。文中作者多处用 hypothesis ， potential 等词，最后一句还说 It would be prudent to monitor this possibility 。这些观点经两位作者转述，却变成了铁板钉钉的科学原理，方老师继续三阶传播，开始解答那么伏马毒素是怎么导致神经管缺陷的呢？这样的深奥问题。荒唐的是，综述明确指出补充叶酸可显著降低伏马毒素所致神经管缺陷，这个结论被二阶作者错误理解，继而被方老师原文照搬，成了因此如果孕妇吃的玉米主食被伏马毒素污染的话，即便她们的饮食中有丰富的叶酸，也起不了什么用。实际上，方老师参考的原文所引用的参考文献中没有一处提到转基因玉米。的确有研究证实转基因玉米中伏马毒素含量较普通玉米低，但在一个假说的基础上加上逻辑推理，就得出转基因玉米降低生育缺陷的结论，并被方逗士推而广之更有益健康，此等幼稚的科学思维实在对不起高高挂着的科学牌坊。大量研究证明转基因食品在营养和安全性上与普通食品没有差别，至今为止没有任何直接证据证明食用转基因玉米能降低神经管缺陷，也没有临床证据能证明转基因玉米比普通玉米对健康更有益。相反，近几年反而出现了一些不和谐音，如一个法国研究小组用三种转基因玉米喂养小鼠 5 到 14 周并监测 60 项生化指标，证明小鼠出现肝肾毒性及其它异常【 4 ， 5 】。转基因的正反双方搞阴毛论动鸡论谁也说服不了谁，有一分证据讲一分话才是硬道理。 1. http://www.xys.org/xys/netters/Fang-Zhouzi/bingdian/corn.txt 2. http://westernfarmpress.com/news/10-27-04-Bt-corn-birth-defects/ 3. http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/134/4/711?maxtoshow=hits=10RESULTFORMAT=author1=marasassearchid=1FIRSTINDEX=0sortspec=relevanceresourcetype=HWCIT 4. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17356802 5. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20011136 。这位网友不仅分析了方舟子对科学一知半解，对国人连唬带蒙，而且把方舟子的中文全文与那篇英文文章做了全面的对比。对比之后，这位网友发出了这样的疑问：去掉翻译的部分，还剩一半没？下面，就请各位读者自己回答这个问题。【注：对比由虹桥科教论坛网友六指完成。中文为方舟子《转基因玉米更有益健康》全文，相应的英文来自 Bruce Chassy and Drew Kershen 的文章， Bt corn reduces serious birth defects 。为了方便证明，笔者在格式上略加编辑。】提起主粮，许多人想起的是水稻和小麦。其实玉米也是非常重要的主粮。对美国来说尤其如此，全世界的玉米有近一半产自美国。玉米是美国最重要的作物，不仅总产量在所有作物中排第一（ 2009 年总产量 3.34 亿吨），总产值也是第一（ 2009 年总产值 486.6 亿美元）。这么高的产量当然不可能都做食品，大部分玉米被用来做成饲料、酒精等，剩下的才供人食用：主食有用玉米粉做的各种面食以及早餐吃的玉米碎片，蔬菜有煮玉米粒、玉米棒，零食有爆米花、玉米片，烹饪用玉米油，还有更多的玉米被提炼成淀粉、油、糖浆、甜味剂加到成百上千种饮料、食品中，把这些都加起来，美国人饮食中对玉米的人均消费量超过了小麦。对那些还保留着传统饮食习惯的墨西哥裔美国人来说，玉米更是重要，用玉米粉做的饼、卷、片等面食是墨西哥餐的主食。上个世纪 90 年代初，对居住在美国德州南部里奥格兰德山谷的墨西哥裔妇女进行调查时，有个意外的发现：她们生下的婴儿有非常高的神经管缺陷，是其他美国人的 6 倍。 In the early 1990s, Hispanic women in the Rio Grande Valley of Texas gave birth to babies with neural tube defects (NTDs) at a rate of 33 per 10,000 live births, approximately six times the U.S. national average for non-Hispanic women. 多数神经管缺陷的婴儿无法存活，活下来的通常也有严重的残疾。 Most unborn children affected by NTDs do not even survive to birth, and those who do are usually severely disabled. 前已有研究表明，如果孕妇饮食中缺乏 B 族维生素叶酸，就会显著地增加胎儿神经管缺陷的发生率。那么德州的这个案例是不是和墨西哥裔妇女的饮食有关呢？谜底一直到 10 年以后才揭晓。对危地马拉、中国、南非等地的研究表明，在以玉米为主食的地方，神经管缺陷的发生率都比较高，大约是世界发生率的 6 倍。 The precise cause for the increased rate of NTDs in Texas remained a mystery until recent research shed light on a surprising cause. Studies from China, Guatemala, South Africa, and the United States show that a clear link exists between diets containing unprocessed corn (known as maize in most of the world) and NTDs. Research (Acevedo, 2004) in Guatemala showed that in four rural departments the children of women who ate unprocessed corn as a significant part of their diet had a rate of NTDs (34.29 per 10,0000 live births) at least six times the world rate. 莫非在他们吃的玉米主食中含有某种有害健康的毒素？ What connection could exist between unprocessed corn in the diet and children being born with NTDs? 是的，不过这种毒素不是玉米本身含有的，而是感染玉米的微生物产生的。玉米被害虫咬了以后，在伤口处会长出一种叫镰刀霉的霉菌。玉米收割后如果存储不当，也会长这种霉菌。镰刀霉分泌一种致命的毒素叫伏马毒素。粗加工（例如把玉米粒磨成粉）和一般的加热不能破坏其毒性。 Mycotoxins such as fumonisin are highly toxic chemicals that are produced by molds and fungi. When corn is attacked by insects a mold called Fusarium can grow at the site of insect damage and produce fumonisin. Poor storage conditions can promote post-harvest growth of molds on grain as well. 其他主粮也含有伏马毒素，但是含量要比玉米低很多。在里奥格兰德山谷墨西哥裔婴儿被发现神经管缺陷发病率高的那段时间，当地玉米中伏马毒素的含量偏高，是正常含量的 2 ～ 3 倍。 At the time that the Hispanic women of the Rio Grande valley suffered the high rate of NTDs in their babies, the fumonisin level in corn in the Rio Grande Valley was two to three times the normal level. 那么伏马毒素是怎么导致神经管缺陷的呢？前面提到，孕妇饮食中缺乏叶酸会显著地增加胎儿神经管发生率。因此医学界一直建议准备怀孕的育龄妇女和孕妇服用叶酸制剂预防神经管缺陷， Folic acid in the diet, provided either directly from the foods eaten or through food fortification and dietary supplements, is known to reduce the incidence of NTDs in developing fetuses. 而美国政府更是在上个世纪 90 年代决定强制要求在粮食制品中添加一定量的合成叶酸。不幸的是，伏马毒素恰恰能够干扰人体细胞对叶酸的吸收，因此如果孕妇吃的玉米主食被伏马毒素污染的话，即便她们的饮食中有丰富的叶酸，也起不了什么用。 Because fumonisin prevents the folic acid from being absorbed by cells, women eating a diet of unprocessed corn contaminated with fumonisin are at higher risk of giving birth to babies with NTDs even when their diet contains the adequate amount of folic acid. 伏马毒素对其他人也有害。伏马毒素早就被认定是致癌物质，在以玉米为主食的地区，食管癌的发病率也比较高。即便你吓得从此不敢吃玉米，也躲不过去，在以玉米为原料的早餐食品、快餐食品、啤酒等多种食品中都能检测到伏马毒素。也许有人会说，那好，以后我只吃用最健康、最天然的玉米原料做的食品，例如用符合绿色食品或有机食品种植标准的玉米做的食品。但是，有机玉米由于难以控制病虫害，其伏马毒素的含量反而可能高于普通玉米。 2003 年 9 月，英国食品安全局抽查了市场上 6 种有机玉米粉产品和 20 种普通玉米粉产品，发现 6 种有机玉米粉产品的伏马毒素含量都高得离谱，是允许量的 9 ～ 40 倍！这 6 种有机食品不得不都下架。 The UK Food Safety Agency tested six organic cornmeal products and 20 conventional cornmeal products for fumonisin contamination in September 2003. The six organic cornmeals had fumonisin levels nine to 40 times the recommended levels for human health. All six organic cornmeal products were voluntarily withdrawn from grocery stores. 解决这个问题有一个相反的做法，那就是种植抗虫害转基因玉米。 It turns out that there is a way to limit toxic mold infestation in corn. 抗虫害转基因玉米转入了一个来自一种土壤细菌的基因（根据该细菌学名的拉丁文缩写简称 Bt 基因），能够分泌 Bt 蛋白质，该蛋白质能杀死玉米的主要害虫玉米螟虫和类似的害虫，却对其他昆虫、牲畜和人完全无害。 The insect protected corn varieties contain a protein that is found in a common soil bacterium called Bacillus thuringiensis. In nature, this bacteria kills certain insect larvae but is harmless to all other insect species, as well as humans and animals. 因此种植 Bt 转基因玉米能大幅度减少农药的使用，并能增产 5 ～ 15 ％，对农民和消费者的好处都是实实在在的。自 1996 年转基因玉米在美国开始商业化种植以来，推广得非常快。目前美国种植的玉米 80 ％以上都是转基因品种，其中大部分是 Bt 玉米。食用 Bt 玉米不仅安全，而且更有益健康。由于 Bt 玉米减少了虫害，相应地也就减少了玉米被分泌伏马毒素的镰刀霉感染的机会。 Genetically improved Bt corn kernels are less often damaged by insects, greatly reducing the chance of fumonisin contamination and its harmful effect. 美国、法国、西班牙、意大利、阿根廷、土耳其等国的研究都表明， Bt 玉米中伏马毒素的含量很低，通常只是有机玉米或普通玉米的十分之一到二十分之一。 Researchers in Argentina, France, Italy, Spain, Turkey, and the United States have clearly established that planting corn seeds genetically engineered to be resistant to corn borers and similar insect pests results in the harvesting of corn with much lower levels of fumonisin...This genetically improved corn, dubbed Bt corn, usually has drastically lower levels of fumonisin. It is not unusual for Bt corn to have on e-tenth to on e-twentieth the amount of fumonisin that is found on organic and conventional corn varieties. 遗憾的是中国还未批准 Bt 玉米的种植。许多人反对转基因作物，是因为把它们当成了违反自然的人造怪物。这些人往往还迷信不用化学农药、化肥的有机食品会更健康。但是就伏马毒素的危害而言，反而是有机玉米的健康风险要比转基因玉米高得多。其实，我们今天种植的所有玉米品种，不管是有机还是转基因，没有一个是天然的，都是人类几千年来精心培育出来的人造品种。玉米的祖先墨西哥大刍草才是真正天然的，但是它结的穗只有指头大小，每穗不到 10 粒谷粒，崇尚天然的人士是否愿意提倡种它、吃它？（六指：《去掉翻译的部分，还剩一半没？》）。也就是说，方博士不仅要偷东西卖钱，而且还用偷来的东西骗人；他不仅用偷来的东西骗人，他还会对偷来的东西不懂装懂。亦明兄虽然没有象方博士那样通读过二十四史，但我可以指天发誓：像方舟子这样的三重骗子，中国历史上绝对没有第二个。也就是说，中国历史上最卑劣的一群里头，只有一个人，那就是方舟子！（ kink 老弟，实在对不起，亦明兄又和方舟子一样了。）; 个人分类: 人物评论|6410 次阅读|6 个评论

我伪造或者曲解了科学吗？: fs007 2010-8-31 09:50; 摘要：跟松鼠会游识猷老师的吵架贴，大多数读者不必关注，都是EGO依狗的碰撞，没什么价值。我发文批评松鼠会某些作者不顾及科学常识，乱写劣质科普，误导民众，松鼠会的游识猷老师马上找我的场子，弄了一篇研究生读书报告、狡辩的哲学诗、与将错就错的三合一的科普范文来教训我，要我知道自己不知道自己不知道的。在我批评游识猷老师的文章时，我随便拾了他一个科学错误作为见证与警告，无疑这是挑衅行为，这是游识猷老师的解读吧。他接受了我对他错误的批评，但将错就错仍然有理，作为回击，他也挑了我一个错，认为我在相关文章中使用了春秋笔法，抹去了对自己不利的信息，存心误导读者。具体而言，涉及我在《唾弃与嘲笑中国式的科学》一文引用了Bernbaum等人的文献中的两幅图，游识猷老师还说我故意忽略了一幅图他的指责事实上是对的，不过，他现在称我为寻正老师，那我就教教游识猷老师为什么吧：无它，那幅图是讲男孩而已，呵呵，一个人要头脑发热到什么程度才不会犯这样的低级错误呢？我忽略是这么一幅图：我之所以忽略这么一幅图，是因为我没有忽略这么一句话：图的注解说，图B是男婴的。然后游识猷老师努力地论证我抹去了原图中的散点，那是图A：图中红圈为牛奶，黑方块为母乳，而绿三角是豆奶。虚线表示为同一婴儿。由于样本不多，作者这样处理既直观，又给出了全部信息，不过，对于普通读者而言，看起来很散乱。故而我去粗存精，画了一个更明白的示意图：两图相比较，一切尽在不言中。在另外一幅图上，我也同样地抹去了散点，原图：我保留了趋势线：这几幅图，入眼就很清楚明了，游识猷老师要我找有公信力的人来判断，呵呵，我看还是免了吧。难道哲学读多了，会伤害判断能力？这倒是一个有趣的社会科学命题。; 个人分类: 科学普及|3837 次阅读|0 个评论

mirror - 也要学会定量的思考: liwei999 2010-8-13 02:50; 也要学会定量的思考。 (559 bytes) Posted by: mirror Date: August 12, 2010 06:53AM 松鼠会有个后院，探讨一些小问题。引用: 比如有这样一个问题：光到哪去了在一个上下左右都是镜子且封闭的房间中打开一盏灯这样整个房间就会亮起来再把那盏灯关掉那房间便会一片漆黑问：光到哪里去了？被吸收了是个最简单的答案了。人们往往到此就心满意足，停止了思考。其实再努力一点儿境界就大不一样了。假定镜子的反射率是0.999，这已经是很高的反射率了。反射100次还有初始光量的90%，1000次后还有36％，到1万次后就只有初始光量的4.5e-5，不到万分之一了。如果镜子的空间只有3米的话，1万次反射所要的时间不过是0.1ms，对人而言，就是一瞬间的感觉。就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,65133,65133#msg-65133; 个人分类: 镜子大全|3173 次阅读|3 个评论

1 234 下一页

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 松鼠会

相关日志

关闭安全验证