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  银河系的弥漫辐射在低频射电波段(小于数百兆赫兹)由同步辐射占主导。该辐射是宇宙线电子在磁场中做螺旋运动时产生的。宇宙线电子的能量很高,其动力学能量在千兆电子伏量级,主要由超新星爆发等激波加速过程产生,并主要在银道面附近传播。因磁场遍布整个银河系,故弥漫同步辐射在全天都可观测到,并且在银道面上最强。研究该辐射的空间分布对研究宇宙线电子和银河系磁场的空间和能量分布有重要意义。  银河系弥漫同步辐射的二维空间分布已经在多个频率观测过,但是径向的分布却很难测量,因为望远镜得到的二维天图是视线方向的亮度累积。由银河系中性氢产生的21厘米谱线可以有效地用来研究视线方向的中性氢分布,但是该方法并不适用于同步辐射研究,因为同步辐射是连续谱,没有谱线可以用来确定速度和位置信息。幸运的是,恒星形成区在低频可以吸收同步辐射,原因是这些区域有大量的自由电子,这些电子通过自由-自由吸收过程与同步辐射的光子发生作用。如果恒星形成区到地球的距离和它的电子温度已知,通过比较恒星形成区和它们周围区域的亮度变化,就可以计算出吸收了多少,也就是从恒星形成区到银河系边界这段路径上有多少同步辐射产生,还可以进一步算出恒星形成区到观测者之间的同步辐射亮温度。  基于上述方法,中国科学院国家天文台研究人员与合作者在原有47个恒星形成区吸收测量的基础上,进一步观测到152个吸收现象,从而测出了这些吸收区域前后的同步辐射亮温度(如下图)。这些测量是基于NatashaHurley-Walker等人用默奇森宽场阵(MWA)观测得到的GLEAM巡天图完成的,频率范围从72到231兆赫兹。MWA是平方公里阵(SKA)的先导项目之一,其设计建造、数据处理和科研结果对低频SKA有指引作用。  该研究不仅增加了测量的数量,还改进了计算的方法。原有的方法中有两个问题。其一是,干涉测量不可避免的流量损失使得恒星形成区到观测者之间的同步辐射亮度测不出来。该研究借用408兆赫兹的全天图,解决了这一问题。其二是,恒星形成区在100兆赫兹频率附近并不都是完全不透明的。如果部分同步辐射透过恒星形成区,会使得测量结果产生系统误差。该研究利用多个波段的观测和恒星形成区恒定的光深谱指数,解决了这一问题,并计算出光深大小。这些测量结果将帮助建立模型,限制银盘上的宇宙线电子分布。  该研究于近期发表在《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)上,第一作者为国家天文台苏洪全,合作者包括澳大利亚科廷大学教授Macquart等人和国家天文台研究员田文武等共二十多位科研人员。  图:银河系同步辐射率沿着不同视线方向的分布。每条线表示一个视线方向,线的颜色表示在76兆赫兹频率上的同步辐射率(可粗略理解为同步辐射沿着该路径的平均功率)。虚线表示银河系的边界(假设银盘半径20千秒差距)。线上的白点代表恒星形成区。这些测量结果是基于GLEAM巡天(http://www.mwatelescope.org/science/gleam-survey)得到的。背景图是银河系的艺术图,包含了迄今所知的银河系主要结构,引自NASA/JPL-Caltech/R.Hurt(SSC-Caltech)。

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  全身麻醉是现代外科手术乃至医学不可缺少的部分,应用于临床已有一个多世纪。然而限于大脑的复杂性及全麻药物作用的广泛性,其作用的神经机制至今仍不明确。  9月18日,《细胞报告》期刊在线发表了遵义医学院教授喻田团队与中国科学院神经科学研究所、中科院脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室研究员杜久林研究组合作的题为《蓝斑通过协同机制调节斑马鱼静脉全身麻醉》的研究论文。  该研究以斑马鱼为模式动物,发现临床最常用的两种静脉麻醉药丙泊酚和依托咪酯,通过抑制蓝斑去甲肾上腺素能神经元突触前兴奋性输入及其本身的兴奋性,从而影响麻醉的诱导和苏醒过程。该工作揭示了蓝斑神经系统对全身麻醉状态起到重要的调节作用。  蓝斑是大脑中释放去甲肾上腺素的最主要核团,在脊椎动物中高度保守。以前在哺乳动物上的研究表明,蓝斑去甲肾上腺素系统的激活可以促进动物从吸入全身麻醉中苏醒,而抑制该系统则可以更快地进入麻醉状态。然而,静脉全身麻醉药作用于蓝斑系统的神经机制尚不清楚。  为了研究蓝斑去甲肾上腺素系统在静脉全身麻醉中的作用机制,研究人员通过检测静脉全身麻醉药丙泊酚和依托咪酯引起的运动水平、大脑局部场电位活动和外周运动神经元活动的变化,首次建立了完善的斑马鱼静脉全身麻醉模型。而后,通过激光损毁蓝斑神经元和基因敲除去甲肾上腺素递质合成酶基因,发现斑马鱼更容易进入麻醉状态,同时延迟了麻醉苏醒。进一步地,通过在体电生理技术,研究了静脉全身麻醉药作用于蓝斑神经元的突触机制,发现这两种麻醉药都能通过GABAA受体对蓝斑神经元突触前兴奋性输入产生抑制,同时也作用于蓝斑神经元自身,抑制其内在的兴奋性,从而协同导致麻醉状态。这项工作为全身麻醉药作用的神经机制研究提供了新的动物模型,同时为揭示蓝斑去甲肾上腺素系统在全身麻醉的作用提供了新的线索。  这项工作是在杜久林、喻田和张荣伟指导下,由研究生杜文杰完成,并得到李佳、张白冰等技术支持。该工作受到上海科委基金(18JC1410100)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDY-SSW-SMC028)、中科院战略性先导科技专项(XDBS01000000)、国家自然科学基金(81571026)等的支持。图注:丙泊酚和依托咪酯通过对蓝斑神经元活动的抑制,促进斑马鱼进入麻醉状态。

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  高精度回转轴系是诸多精密机械仪器设备,特别是圆度仪、经纬仪、测角仪等测量设备的核心功能单元。随着机械制造进入精密、超精密加工时代,加工设备、检测设备精度也逐步进入亚微米乃至纳米级,对其轴系的旋转精度要求亦是日益提高。  密珠轴系回转平台是超精密机械中的一种典型结构,具有不需要气源、精度高、性能稳定等一系列优点,为微光刻技术、精密计量等领域提供了一个能够实现超精密定位、检测和精确运动的载物平台。但密珠轴系要达到纳米级的精度,需要解决轴系的超精密加工、精密装调、润滑等难题。  随着社会与科技的发展以及研究所对纳米级轴系的需求,光电所精密机械制造中心成立了精密轴系加工团队,聘请退休的高级技师人员进行实践指导,在老一辈科研人员的带领下,工艺技术人员从密珠轴系的工作原理出发,解决了影响轴系精度的诸多因素,如:空回、爬行、磨损等,并经过反复的实验和分析,解决了超精密内孔和外圆的加工、轴系装调等难题,成功研制出了纳米级密珠轴系,轴系径向跳动和轴向跳动精度稳定在0.09μm以内,零件内孔圆度稳定在0.08μm。  纳米级密珠轴系可应用于高精度检测设备,进一步提高检测精度及测量不确定性;应用于航空航天,替代高精度进口轴承提供精密传动;应用于微光刻领域,实现超精密旋转、定位与传动;应用于其它高精度实验平台,提供超精密旋转、定位与精确运动,具有良好的现实意义和应用价值。密珠轴系旋转平台

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     电催化是一种高效的能源转化途径,广泛应用在燃料电池、锂离子空气电池以及电解水等重要的能源转换技术领域,是目前国际能源领域研究热点之一。电催化剂研发的关键在于从分子水平上表征材料在原位工作环境下的状态,然而在复杂的原位环境(强碱环境,外加电位等)条件下获取的XAFS实验数据往往质量较差,成为影响XAFS谱学用户发表高水平成果的重要因素之一。上海应用物理研究所近期在原位电化学XAFS探测方法上取得重要进展,利用自主研制的先进原位装置,对一种模型催化剂观察到外加电位下催化剂呈现出电压依赖的“活性相”演化过程。相关研究成果发表在近期的美国化学会刊J.Am.Chem.Soc.上(DOI:10.1021/jacs.8b05294)。                                                                  (a)电化学原位XAFS装置;(b)原位XAFS实验结果。       XAFS高质量数据采集受到诸多因素影响,特别是光路传播途径中样品的均匀性,以及杂散光造成的影响。针对此难题,BL14W1线站科研人员发展了XAFS原位电化学实验系统,包含电化学原位反应池和XAFS信号探测两大部分,成功收集到了高质量的原位XAFS数据;并利用这套装置,对一种高催化活性的普鲁士蓝类似物(PrussianBlueAnalogues,PBA)材料进行了原位研究。实验结果发现,原本具有完美立方形貌的PBA材料,在电化学作用下完全变成了一种无定形的结构,其原子构成也发生了巨大的改变。在外电势的作用下,经过脱质子反应,金属Ni离子价态呈现出电压依赖特征;同时结合DFT计算发现,高价态Ni离子可以激活其配位的部分氧原子,使其成为一个可能的活性中心位点并参与反应,从而有效促进了析氧反应(oxygenevolutionreaction,OER)的活性。该工作对目前OER反应机理提供了新的实验见解,更重要的是,该装置的成功研制能够提升上海光源BL14W1线站对电化学领域用户的服务水平。中国科学院上海应用物理研究所苏晓智、王宇和周靖为本文共同第一作者,张硕和李炯为通讯作者,该研究成果得到了国家自然科学基金面上项目、中科院青年创新促进会的资助和支持。(材料与能源部供稿)论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b05294

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      18日,在首届世界公众科学素质促进大会上,中国科协发布了第十次中国公民科学素质抽样调查(简称调查)结果。我国公众科学素质水平如何,呈现出哪些趋势和特点,为进一步提升公众科学素质我国又将如何作为?中国科协相关负责人和专家对此进行了解读。  城乡与不同性别人群间科学素质差距减少  建设创新型国家需要充足的科技人力资源支撑,公众科学素质水平是衡量科技人力资源的重要指标。科学素质提出于上世纪50年代,逐渐成为衡量公众整体素质和人的全面发展的重要指标。  中国科普研究所研究员何薇介绍,本次调查采用国际通行标准,包括公众对科学的理解、公众的科技信息来源、公众对科学技术的态度等内容。调查显示,2018年具备科学素质的公众比例达到了8.47%,比2015年第九次调查的6.20%提高了2.27个百分点。根据《“十三五”国家科技创新规划》,我国科技创新的发展目标之一是,到2020年,我国“公民具备科学素质的比例超过10%”,达到或超过这一目标也是创新型国家科技人力资源所普遍具备的重要特点之一。  调查还显示,公众科学素质水平呈现出与地区经济社会发展程度相匹配的特征,有10个省市超过全国平均水平。其中上海、北京的公众科学素质水平位列前两名,均超过了20%,进入了科学素质高水平发展阶段。从区域看,京津冀、长三角和珠三角的公众科学素质水平在全国处于领先地位。  “与2015年相比,我国城乡之间、不同性别人群之间的科学素质差距正在减少。”何薇说。  根据调查,我国农村居民、女性公众的科学素质水平提升速度更快。比如,我国城镇居民具备科学素质的比例达到了11.55%,比2015年提高了1.83个百分点;而农村居民具备科学素质的比例为4.93%,比2015年提高了2.5个百分点,增幅高于城镇居民。  何薇表示,80后和90后的年轻一代科学素质水平较高,这为我国进入创新型国家奠定了优质的年轻科技人力基础。  不过与2015年相比,本次调查中高中、大学专科、大学本科及以上文化程度的公众具备科学素质比例均有所下降,在历次调查中首次出现受教育程度较高人群具备科学素质的比例下降的状况。专家表示,这表明我国高学历人群的科学素质已进入缓慢提升阶段,应重视科技教育质量问题。  电视与互联网成科普主渠道,科普活动作用显著  在科技信息来源方面,调查显示,电视和互联网是公众日常获取科技信息的主要渠道,分别占比68.5%和64.6%。在互联网渠道中,微信、百度等成为公众获取科技信息的主要工具。  科普活动在公众获取、了解科学知识中发挥着越来越重要的作用。调查显示,过去一年中,参加过科技展览和科普讲座的公众比例分别为21.5%与18.7%,参加过科技周、科技节或科普日活动的比例为15.3%,较2015年有大幅提升。  公众利用各类科普设施获取科学知识和科技信息的机会明显增多。调查显示,公众在过去的一年中参观动物园、水族馆或植物园、科技馆等科技类场馆和自然博物馆的比例分别为58.1%、31.9%和29.5%。  在公众对科技的态度方面,调查显示,我国公众对科技持积极支持的态度,非常愿意支持基础科学的研究工作。  谈及我国公众科学素质增长较快的原因,中国科普研究所所长、研究员王康友说,首先得益于国家近年来重视科普工作,加大投入,科普人才增长明显加快,基础设施更加完善。  据统计,2016年,全国共有科普人员超过185万,比2006年增加近23万。更突出的是,2016年,全国中级职称以上或大学本科以上学历的科普人员接近100万名,比2006年增长近五成。  “2016年,我国有科技类博物馆920座,展厅面积超过280万平方米,10年增长3倍。”王康友说,我国还积极推动科技资源对社会开放共享。比如,2017年全国138家科技馆免费开放,平均每馆免费开放242天,超过4000万人次参观。  科普信息化水平不断提高,科普内容的供给数量和质量同步提升。比如,2014年,中国科协启动了科普信息化建设专项和“互联网+科普”行动,打造了“科普中国”品牌。此外,我国还建立了科普快速响应机制,科普创作团队与传播渠道对接,实现重大科普内容半小时内推送的机制。  坚持政府主导与市场运作结合,建立长效机制  王康友说,我国逐渐摸索出一套“以人民为中心、政府推动、全社会参与”的工作机制。  “我国还特别关注各群体科学素质的发展模式和问题。通过对重点人群推行有针对性的提升计划,以建立公众科学素质建设的长效机制,来解决科学素质不平衡现象。”王康友说。  据介绍,我国公众科学素质总体水平不高仍然是我国创新发展的“短板”,同时还面临发展不平衡不充分的挑战。比如,我国优质科普资源的供给不足,传播方式和能力还有待提升,科学精神的引领作用有待加强。信息传播渠道多元化,如何突破传统科普方式和理念,成为业界讨论的话题。  做好科普,长远来看还需要培育市场。发展科普产业,合理的状态应当是政府主导与市场运作有机结合。“市场的推动会促进科普效果提升,只有消费者参与进来,才能促进更多更优秀的科普作品被创造出来,满足更多人的科普需求。”王康友说。  王康友还认为,科普工作者要站在公众角度思考他们想要了解什么知识,“可以通过分析网民搜索习惯等,精准推送内容,因人而异,按‘菜单’点菜。”  业内专家还建议,要完善科学家从事科学传播工作的机制,在评价、激励等方面提供足够保障。  中国科协党组书记、常务副主席、书记处第一书记怀进鹏说,让更多人具备科学精神、掌握科学方法是一个长期的过程,也很有挑战性。2020年,在实现“公民具备科学素质的比例超过10%”的战略目标后,还要更进一步,推动我国公民科学素质达到世界先进水平。

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  近日,自动化所智能感知与计算研究中心在生成对抗网络基础上提出高保真度的姿态不变模型(HighFidelityPoseInvariantModel,HF-PIM)来克服人脸识别任务中最为经典的姿态不一致问题。实验结果表明,该方法在基准数据集上的表现的视觉效果和定量性能指标都优于目前最好的基于对抗生成网络的方法。此外,HF-PIM所支持的生成图像分辨率也在原有方法的基础上提升了一倍。该论文被人工智能顶级会议神经信息处理系统大会(NIPS)所收录。  生成对抗网络的提出是继深度神经网络之后的一大革命性新进展,已被《麻省理工科技评论》评为2018年“全球十大突破性技术”(10BreakthroughTechnologies2018)。回看过去几年的上榜技术,越来越多的人工智能相关技术入选榜单,其中包括:2008年机器学习、2009年的Siri、2013年的深度学习、2014年的神经形态芯片、2016年的语音接口与知识分享型机器人,以及2017年的自动驾驶卡车与强化学习。在今年,最具突破性的人工智能技术是对抗性神经网络(DuelingNeuralNetworks)/对抗式生成网络(GAN)——通过两个AI系统的竞争对抗,极大化加速机器学习的过程,进而赋予机器智能过去从未企及的想像力。  近年来,自动化所孙哲南、赫然研究组在生成对抗网络的原理和应用的研究上取得了一系列的成果,先前已在IEEE国际计算机视觉与模式识别会议(CVPR),国际计算机视觉大会(ICCV)上发表了一系列关于生成对抗网络和正面人脸图像合成的研究工作,目前在国际上处于领先地位。    在该论文中,作者总结了先前工作中存在的一些限制「例如,过于依赖低维信息约束,不能很好地保持原图的语义信息等」。为了解决这些问题,作者对其具体做法进行总结如下:1、我们引入了一种能反映三维人脸模型和二维的人脸图像之间点到点的关联稠密关联场,让我们的网络能够在二维图像的指导下学习到隐含的三维人脸信息。2、我们设计了一种全新的纹理扭曲(warping)过程,可以有效地把人脸纹理映射到图像域,同时有可以最大程度地保持输入的语义信息。3、我们提出了一种对抗残差字典学习过程,从而可以在不依赖三维数据的情况下更有效地学习人脸纹理特征。4、实验表明,我们的方法不仅在定量和定性指标上明显地超过了已有方法,并且提把生成图像的分辨率提高了一倍。  高保真度的姿态不变模型示意图在CelebA数据库的HQ子集上的可视化结果,第一行为输入图像,第二行为通过我们的模型进行人脸正面化后的结果。HF-PIM是首个支持生成256*256可视化结果的模型。    在IJBA数据库上的可视化结果,第一行为输入图像,第二行为通过我们的模型进行人脸正面化后的结果。  在LFW(左图)数据库和IJB-A(右图)数据库上和已有方法的对比结果。ACC:准确率。AUC:ROC曲线下面积。FAR:错误接受率。Rank-1:第一次命中识别率。  在Multi-PIE数据库上在不同的视角下对第一次命中识别率的对比。  

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