KI-Wahrsagerei wird zum neuen Favoriten und „Cyber-Handlesen“ ist wirklich keine Metaphysik!丨Interessante Wissenschaft der Woche

01 Suprafeststoff ermöglicht Tiefkühltemperaturen ohne flüssiges Helium

Jeder Physikstudent ist in einer Frage schon einmal auf die Frage „glatte, reibungslose schiefe Ebene“ gestoßen. Gibt es also wirklich Material ohne Widerstand?

Auf der Grundlage einer großen Zahl präziser Berechnungen und Messungen bei extrem niedrigen Temperaturen entdeckte die Forschungsgruppe von Sun Peijie am Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften/Nationalen Forschungszentrum für Festkörperphysik in Peking einen „Spin-Suprafestkörper“ in einem neuen Kristalltyp. Eine der erstaunlichsten Eigenschaften dieses Materiezustands ist, dass es keine Reibung gibt.

Der Zustand jedes Moleküls in einem „Superfestkörper“ ist genau derselbe und verhält sich, als wäre es dasselbe Molekül. Obwohl sowohl Suprafestkörper als auch gewöhnliche Festkörper große Ansammlungen kleiner Moleküle sind, sind die Moleküle in gewöhnlichen Festkörpern wie Schüler im Sportunterricht: frei und undiszipliniert, während die Moleküle in Suprafestkörpern wie die Ehrenwache bei einer Militärparade sind, bei der jedes Detail vollkommen konsistent ist.

Daher kann suprafeste Materie nicht nur ihre eigene Organisationsstruktur beibehalten, sondern auch einen Zustand der Null-Entropie aufrechterhalten und so völlig widerstandsfreie suprafluide Eigenschaften erreichen.

Dieser Materiezustand ist eine Art Bose-Einstein-Kondensat. Obwohl dies theoretisch schon lange vorhergesagt wurde, ist es äußerst schwierig, es zu erreichen. Nach unermüdlichen Bemühungen gelang es den Wissenschaftlern schließlich, dieses Problem zu lösen und die entsprechenden Ergebnisse am 10. Januar 2024 in der internationalen Fachzeitschrift Nature zu veröffentlichen.

Was die Forscher noch mehr überraschte, war, dass in diesem superfesten Material ein enormer „Magnetkarteneffekt“ auftrat. Der magnetokalorische Effekt, auch als magnetokalorischer Effekt bekannt, bezeichnet die Eigenschaft, dass die Temperatur einiger Substanzen ansteigt, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden.

Wissenschaftler haben in dem neu entdeckten suprafesten Material einen starken magnetokalorischen Effekt beobachtet und diese Eigenschaft zur Entwicklung von Superkühlgeräten genutzt.

Bei dieser Methode wird zunächst ein starkes Magnetfeld auf das Material angewendet, um seine Temperatur zu erhöhen, und es dann abkühlen gelassen. Entfernen Sie schließlich das Magnetfeld, und die Temperatur des Materials sinkt weiter.

Das Experiment ergab, dass der magnetokalorische Effekt dieses neuen suprafesten Materials sehr stark ist und die Temperatur auf unter 0,1 Kelvin (minus 273,05 °C, 0,1 °C über dem absoluten Nullpunkt) senken kann. Dieses neue Gerät hat zunächst einen kommerziellen Wert.

Die Forschungsergebnisse sollen neue Ideen und Lösungen für die Tieftemperatur-Festkörperkühlung liefern und das Problem des Heliummangels lindern, mit dem die Tieftemperaturforschung konfrontiert ist.

Abbildung 1 Schematische Darstellung der Bildung eines Spin-Suprafestkörpers auf einem zweidimensionalen Dreiecksgitter (Bildquelle: cas.cn)

Zusammenfassung des Klassensprechers: Aus diesem Material wird ein Kühlschrank hergestellt, aber ich weiß nicht, ob er Strom verbraucht (Hundekopf)

【Referenzen】:

Junsen Xiang et al. Riesiger magnetokalorischer Effekt im Spin-Superfeststoffkandidaten Na2BaCo(PO4)2. Natur (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06885-w

02 Der Ringfinger ist länger als der Zeigefinger, was einen tiefgreifenden Einfluss auf die Persönlichkeit hat

Der Autor, der seit vielen Jahren in der Welt der Wissenschaft surft, glaubte, das Geheimnis des Schicksals gelöst zu haben und war nicht überrascht, nachdem er die erste Ausgabe von „Cyber ​​Fortune Telling“ und die zweite Ausgabe von „Cyber ​​Face Reading“ erlebt hatte.

Ein am 16. Januar 2024 im Journal of Psychiatric Research veröffentlichter Forschungsartikel berührte jedoch erneut meinen blinden Fleck des Wissens: „Cyber ​​Palm Reading“.

Serge Brand von der Universität Basel in der Schweiz hat durch Forschung gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit einer antisozialen Persönlichkeit deutlich steigt, wenn der Ringfinger einer Person länger ist als ihr Zeigefinger.

Die Identifizierung robuster Biomarker zur Erklärung und Vorhersage des Verhaltens einer Person war schon immer ein interessantes wissenschaftliches Unterfangen. In ersten Studien wurde festgestellt, dass Menschen, deren Ringfinger länger als ihr Zeigefinger ist, auch bei Sportwettkämpfen, Geschäftswettbewerben und in anderen Bereichen bessere Ergebnisse erzielen, eine stärkere psychische Stressresistenz aufweisen und unter Druck bessere Leistungen erbringen als Menschen, deren Ringfinger kürzer als ihr Zeigefinger ist.

Obwohl Menschen mit langen Ringfingern über eine stärkere Willenskraft und einen stärkeren Kampfgeist verfügen, haben Wissenschaftler andererseits auch herausgefunden, dass Menschen mit längeren Ringfingern häufiger zu aggressivem Verhalten, Internetsucht, narzisstischer Persönlichkeit und Psychopathie neigen.

Das heißt, das Verhältnis zwischen Zeige- und Ringfinger kann mit dem Verhalten und den Persönlichkeitsmerkmalen einer Person zusammenhängen.

Forscher vermuten, dass der Zusammenhang zwischen der Länge des Ringfingers und der Persönlichkeit und dem Verhalten einer Person mit der Höhe der Sexualhormonkonzentration im Fötus während der frühen Schwangerschaft zusammenhängen könnte.

Es gibt Hinweise darauf, dass höhere Androgenspiegel im Fötus in der Frühschwangerschaft (erstes Trimester) das Wachstum des Ringfingers fördern und das Wachstum des Zeigefingers hemmen können, während höhere Östrogenspiegel das Wachstum des Zeigefingers fördern und das Wachstum des Ringfingers hemmen können.

Diese Unterschiede im Hormonspiegel können die Entwicklung des Nervensystems des Fötus beeinträchtigen und die daraus resultierenden Unterschiede können sich letztlich auf die Persönlichkeit und das Verhalten des Fötus nach der Geburt und während seines Heranwachsens auswirken.

Die unterschiedlichen Längen der Ringfinger sowie die Unterschiede in Persönlichkeit und Verhalten sind beide auf Unterschiede im Hormonspiegel während der Schwangerschaft zurückzuführen. Es scheint, dass das „Cyber-Handlesen“ eine wissenschaftliche Grundlage hat.

Abbildung 2 Schematische Darstellung der Länge von Zeigefinger und Ringfinger. Warum zeichnen wir die linke und rechte Hand vertauscht? (Bildquelle: whatsnew2day.com)

Klassentypische Zusammenfassung: Bei genauerem Hinsehen werden Sie feststellen, dass die Rille an der Basis des Zeigefingers sehr schmal ist, während die Rille an der Basis des Ringfingers breiter ist. Messen Sie beim Messen von der Unterkante der Rille des Ringfingers (also der Seite, die der Handfläche zugewandt ist)~

【Referenzen】:

Seyed SH et al. 2D:4D-Verhältnisse bei Personen mit Amphetaminkonsumstörung, antisozialer Persönlichkeitsstörung und sowohl mit Amphetaminkonsumstörung als auch antisozialer Persönlichkeitsstörung. Zeitschrift für Psychiatrische Forschung (2024). https://doi.org/10.1016/j.jpsychires.2023.12.004.

03 Die „Verlorene Stadt“ im Amazonas-Regenwald

Der dichte Amazonas-Dschungel scheint für die menschliche Besiedlung völlig ungeeignet zu sein. Es ist heiß und feucht und es gibt viele Tier- und Pflanzenarten, die eine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen. Die Menschen glaubten immer, dass es hier nur einige kleine primitive Stämme gäbe, die primitive Landwirtschaft mit Brandrodungsmethoden betrieben.

Während einer Exkursion vor mehr als zwei Jahrzehnten beobachtete Stéphen Rostain, ein Archäologe am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung, mehrere Erdhügel und zerstörte Straßen im Amazonas-Regenwald Ecuadors.

Dies erregte seine Aufmerksamkeit, da die Menschen in primitiven Stammesstaaten nicht bewusst Straßen bauten. Die Existenz von Straßen bedeutet, dass ein Bedarf an Transportmöglichkeiten besteht, und nur das städtische Leben schafft einen Bedarf an Transportmöglichkeiten.

Der Versuch, im üppigen Regenwald Spuren der Stadt zu finden, ist nicht nur eine mühsame, sondern auch lebensgefährliche Aufgabe.

Dank der Weiterentwicklung der Technologie kann die luftgestützte Laserradartechnologie (LIDAR) das dichte Blätterdach von Bäumen durchdringen und die Oberfläche direkt erfassen, als ob alle Bäume gefällt würden.

Auf diese Weise gelang es den Archäologen durch ständiges Fotografieren, Suchen und Vergleichen in der Umgebung schließlich, das vollständige Bild dieser prähistorischen Stadt zu entdecken und wiederherzustellen. Die Ausgabe des Magazins Science vom 11. Januar 2024 zeichnet ein Bild dieser verlorenen Stadt.

Diese riesige Stätte mit einer Fläche von mehr als 1.000 Quadratkilometern war lange Zeit im Dschungel des Upano-Tals am Fuße der Anden im Osten Ecuadors verborgen. Es gibt 20 durch Straßen verbundene Siedlungen, darunter fünf Großstädte.

Man kann sogar Lebenszeichen im Raum erkennen: Kamine, Tontöpfe und Maiskörner. Die Straßen der Stadt sind breit und gerade und man erkennt auf den ersten Blick, dass sie künstlich angelegt wurden. Wissenschaftler gehen davon aus, dass für den Bau einer Stadt dieser Größenordnung mehrere Tausend Menschen erforderlich wären. Angesichts der Größe der Stadt könnte die Bevölkerungszahl einst über zehntausend betragen haben.

Bemerkenswert ist auch, dass einige der künstlichen Hügel bis zu 10 Meter hoch sind, was darauf hindeutet, dass es sich dabei nicht um Wohnhäuser, sondern um öffentliche Bereiche für Zeremonien oder Feste handelte.

Nach Spekulationen von Archäologen wurde die Stadt um 500 v. Chr. erbaut und hat eine über zweitausendjährige Geschichte. Doch wer hat es gebaut, warum wurde es aufgegeben und wohin gingen diese Menschen letztendlich? Diese Geheimnisse sind noch immer tief im Dschungel verborgen und warten darauf, von uns nach und nach gelüftet zu werden.

Abbildung 3: Mit LiDAR erfasste Stadtruinen (Quelle: science.org)

Zusammenfassung des Klassensprechers: Graben Sie einen Meter tief in den Boden, um zu sehen, ob dort Gold- und Silberschätze liegen, die von den Alten vergraben wurden (ich möchte sie dem Land übergeben)

【Referenzen】:

Stéphen Rostain et al. Zweitausend Jahre Gartenurbanismus im oberen Amazonasgebiet. Wissenschaft (2024). DOI:10.1126/science.adi6317

04 Die komplexen Ursachen des Pazifischen Ozeanplateaus aufdecken

Über die Gründe, warum die Hawaii-Inseln in einer „Kette“ erscheinen, ist bereits genug bekannt. Es handelt sich dabei um Inselkettenstrukturen, die durch zahlreiche Vulkanausbrüche entstanden, als die Lithosphäre einen unterseeischen Magma-Hotspot durchquerte.

Über die Ursachen unterseeischer Plateaus ist jedoch wenig bekannt. Es ist verständlich, dass ein Hotspot ausbricht und eine punktförmige Insel oder einen Vulkan bildet, aber es scheint unmöglich, dass er ein ganzes flaches Plateau bildet.

In den Gewässern nördlich von Fidschi im Südpazifik gibt es ein solches Unterwasserplateau, das sogenannte Melanesische Grenzplateau (kurz: MBP). Seine Fläche ist so groß wie die der Provinz Hunan. Es ist offensichtlich unmöglich, dass es durch einen einzigen Vulkanausbruch entstanden ist.

Um die Ursachen für dieses Gelände zu erforschen, hat Kevin Konrad von der University of Nevada in Las Vegas zehn Jahre lang wissenschaftliche Feldforschung betrieben, Proben analysiert, Erdbeben- und Vulkandaten zusammengestellt und Computermodellanalysen durchgeführt. Die Studie legt nahe, dass das Plateau durch vier separate Hotspots entstanden ist, die über mehrere zehn Millionen Jahre hinweg kontinuierlich ausbrachen.

Einfach ausgedrückt ist es so, als würde man vier Kindern jeweils einen Buntstift geben und sie bitten, auf einem Blatt Papier nach dem Zufallsprinzip eine Linie zu zeichnen. Infolgedessen entscheiden sich alle vier Kinder dafür, die Linie an derselben Stelle auf dem Papier zu zeichnen. Übereinandergelegt bilden diese vier Linien eine Fläche, die deutlich höher ist als die Oberfläche des Papiers.

Das erste Kind war der „Louisville Hotspot“, der während der Kreidezeit vor mindestens 66 Millionen Jahren, als die Dinosaurier noch die Erde beherrschten, die ersten Höhenzüge in der Gegend zeichnete.

Das zweite Kind, der sogenannte Lurutu-Arago-Hotspot, kam während des Eozäns vor 53 Millionen Jahren in die Region und kartierte mehrere kleine Inseln und Unterwasser-Gebirgszüge, gerade als die ersten Säugetiere auftauchten.

Mit der Darstellung des „Samoa-Hotspots“ begann er im Miozän vor 20 Millionen Jahren, wobei er die Umrisse mehrerer Randbereiche des Plateaus zeichnete. Zu dieser Zeit tauchten Wale im Meer auf.

Das letzte Ereignis war ein Vulkanausbruch, der durch die Rückströmung des Erdmantels im Tongagraben verursacht wurde, Millionen von Jahren dauerte und noch immer andauert.

Diese Forschung vertieft unser Verständnis der Ursachen großräumiger Strukturen innerhalb ozeanischer Platten. Die Forschungsergebnisse wurden am 15. Januar 2024 in der Zeitschrift Earth and Planetary Science Communications veröffentlicht.

Abbildung 4 Lage und Topographie des Melanesischen Grenzplateaus (Quelle: sciencedirect.com)

Der Klassensprecher fasste zusammen: Der Vulkanausbruch unterstreicht auch den Spruch „Es gibt keine Zufälle auf der Welt“!

【Referenzen】:

Kevin Konrad et al. Das Melanesische Grenzplateau wurde durch vier verschiedene Vulkanausbrüche geformt: Auswirkungen auf die Bildung der ozeanischen Mittelplatten-Superstruktur. Earth and Planetary Science Letters (2024), https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118549.

05 Wie kann festgestellt werden, ob zwei Fingerabdrücke derselben Person gehören?

In der modernen Gesellschaft ist die Fingerabdruck-Biometrie eine Schlüsseltechnologie in Bereichen wie der digitalen Authentifizierung und Forensik. Die Hauptprämisse dieser Technologie besteht darin, dass es auf der Welt keine zwei identischen Fingerabdrücke gibt und dass sogar die Finger derselben Person unterschiedlich sind.

Diese Annahme wurde jedoch durch die KI in Frage gestellt. In der Ausgabe von Science Advances vom 12. Januar 2024 haben Gabe Guo von der Columbia University und seine Mitarbeiter eine KI darauf trainiert, Fingerabdrücke zu untersuchen, sodass die KI genau feststellen kann, ob zwei Fingerabdrücke demselben Besitzer gehören.

Das heißt, die KI entdeckte gewisse subtile Ähnlichkeiten zwischen den Fingerabdrücken derselben Person.

Im Prinzip ist das für uns nachvollziehbar. Schließlich sind die Gene bei ein und derselben Person gleich. Es ist unwahrscheinlich und unnötig, dass sich an den zehn Fingern zehn völlig unterschiedliche Muster befinden. Allerdings ist die Entstehung von Fingerabdrücken sehr komplex und die Muster sehr unterschiedlich, sodass es immer noch schwierig ist, Unterschiede zwischen den Fingerabdrücken derselben Person mit bloßem Auge zu erkennen.

Daher nutzten die Forscher die neueste KI-Technologie, um dieses Problem zu untersuchen. Sie verwendeten ein tiefes duales neuronales Netzwerk, um Vektoren zur Darstellung von Fingerabdrücken zu extrahieren und stellten Ähnlichkeiten zwischen allen Fingern derselben Person fest, selbst wenn Störfaktoren wie die Sensormodalität kontrolliert wurden.

Gleichzeitig stellten die Forscher fest, dass die Richtung der Fingerabdruckrillen, insbesondere die Rillenrichtung im Bereich nahe der Mitte des Fingerabdrucks, einen großen Teil dieser Ähnlichkeit erklärt.

Nach dem Training des Modells testeten die Wissenschaftler die Fähigkeit der KI, festzustellen, ob zwei Fingerabdrücke von derselben Person stammten. Die Genauigkeit der KI-Erkennung erreicht über 75 %, was die traditionelle Annahme, dass „jeder Fingerabdruck völlig anders ist“, formal in Frage stellt.

In vielen Fällen ist es uns nicht möglich, alle zehn Fingerabdrücke zu erfassen. Das bedeutet, dass wir den Besitzer eines Fingerabdrucks nicht anhand nur eines bekannten Fingerabdrucks ermitteln oder ausschließen können.

Obwohl die Genauigkeit der KI für Forensiker noch nicht ausreicht, um ihr zu vertrauen, ist es nach weiterer Verbesserung und Erforschung der Algorithmen wahrscheinlich, dass KI in Zukunft den wahren Zusammenhang zwischen Fingerabdrücken aufdecken wird.

Abbildung 5 Ähnlichkeitsanalyse von Fingerabdruckmerkmalen (Bildquelle: science.org)

Der Klassensprecher fasste zusammen: Ein Eimer macht arm, zwei Eimer machen reich und drei Eimer machen was? (Ich werde die KI fragen)

【Referenzen】:

Gabe Guo et al. Aufdeckung intrapersoneller Fingerabdruckähnlichkeiten durch tiefes kontrastives Lernen. Wissenschaft Erw. (2024). DOI:10.1126/sciadv.adi0329

Autor: Mu Xin

Dieser Artikel stammt vom öffentlichen Konto „Science Academy“. Bitte geben Sie beim Nachdruck die Quelle des öffentlichen Kontos an.