自然要览

 用于神经形态工程的三阶纳米电路元件

  目前,仿生或神经形态人工智能的硬件方法,依赖于复杂的晶体管电路模拟生物功能。

  利用实验和模型,作者展示了多个电物理过程(包括莫特跃迁动力学)如何形成纳米级三阶电路元件。

  作者演示了由三阶元素组成的简单无晶体管网络,可执行布尔运算,并为计算上的硬图划分问题找到模拟解决方案。这项研究为非常紧凑和密集的功能性神经形态计算原语和高效能的神经科学模型验证铺平了道路。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1038/s41586-020-2735-5

 南极冰盖的迟滞现象

  地球上一半以上的淡水资源被南极冰盖所控制,因此,南极冰盖是在未来变暖条件下全球海平面上升的最大潜在来源。作者研究表明,南极冰盖显示了大量的温度阈值,超过这些温度阈值,冰的损失将不可逆转。

  作者利用平行冰原模型发现,与古数据一致的是,在全球变暖水平比工业化前水平高出约2℃的情况下,由于海洋冰原的不稳定性,南极洲西部将面临长期的局部崩塌。

  如果气温比工业化前升高6℃~9℃,就会导致现有70%以上的冰量减少。如果气温比工业化前的水平上升10℃以上,南极洲将成为近乎无冰之所。每一种阈值都会引起迟滞现象:即使气温逆转到目前的水平,当前观察到的冰盖结构也不会恢复。作者表示,如果不能满足《巴黎协定》的要求,南极洲对海平面的长期贡献将显著增加,并超过所有其他来源。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1038/s41586-020-2727-5

  胶体钻石

  立方金刚石晶体结构中的自组装胶体粒子有可能用于制造光子带隙材料。

  作者研究表明,通过使用部分压缩的四面体簇和可伸缩的黏块,胶体立方金刚石可使用补片—补片黏合,结合空间连锁机制,选择所需的交错键方向自组装。

  光子带结构计算表明,所得到的晶格具有良好的光学特性,包括宽而完整的光子带隙。在自组装立方金刚石结构中的胶体颗粒受到高度约束和机械稳定性,这让干燥悬浮液和保持金刚石结构成为可能。

  作者表示,这些结构适合于形成具有立方金刚石对称的高介电对比度光子晶体的模板。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1038/s41586-020-2718-6

 测绘全球天然森林再生的碳积累潜力

  为遏制全球变暖,必须大力减少温室气体排放,并捕获大气中多余的二氧化碳。

  作者汇编了13112个碳积累的地理测量值,他们将野外测量数据与66个环境协变量层相结合,创建了一份全球1公里分辨率地图,其中包含了自然再生森林头30年的潜在地表碳积累速率。

  地图显示了全球范围内超过100倍的碳累积率变化,并表明政府间气候变化专门委员会的违约率可能平均低估了32%的地表碳累积率,而且没有捕捉到生态区内8倍的变化。

  作者得出的结论是,天然林再生最大减缓气候变化的潜力比以前报告的低11%,这是由于对潜在新森林的位置使用了过高的比率。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1038/s41586-020-2686-x

 改变陆地生物多样性曲线需遵循综合策略

  需要加大努力,防止陆地生物多样性及其所提供的生态系统服务进一步遭受损失。

  作者使用土地使用和生物多样性综合模型来评估人类是否以及如何逆转由栖息地转换造成的陆地生物多样性下降,这是对生物多样性的一个主要威胁。

  研究表明,立即采取行动,既符合更广泛的可持续发展议程,又具有前所未有的雄心和协调力,可以为日益增长的人口提供粮食,同时扭转由栖息地转换导致的全球陆地生物多样性趋势。

  作者表示,雄心勃勃的保护努力和粮食系统转型是2020年后有效的生物多样性战略的核心。

  相关论文信息:

  https://doi.org/10.1038/s41586-020-2705-y

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