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六大科学实验之“‘蓝色大脑’计划”

2007-12-04 21:58 bioguider 新浪科技 阅读 0
核心摘要: 北京时间12月3日消息 据美国 探索 杂志报道 探索 杂志日前评出了引领当今科学发展的最重要的六大实验 它们均与现阶段热门科研话题密切相关 如暗物质 环境保护 基因研究等 以下是这六大科学实验的详细情 关键词:神经元、气候

        北京时间12月3日消息,据美国《探索》杂志报道,《探索》杂志日前评出了引领当今科学发展的最重要的六大实验,它们均与现阶段热门科研话题密切相关,如暗物质、环境保护、基因研究等。以下是这六大科学实验的详细情况。  

  蓝色大脑计划 

瑞士科研人员称:十年内可能造出人工大脑






科学家试图凭借电脑模型来攻克科学中最难理解的几个概念:宇宙起源,原子行为及地球未来气候。如今,科学家又在设计一个用于显示人脑活动的电脑模型。瑞士洛桑联邦工学院大脑认知学研究所的神经科学家亨利·马克拉姆辛勤耕耘15年,成功绘制出老鼠大脑细胞图,这样,他就能制造出模拟人脑神经元的系统。马克拉姆希望,在IBM公司的帮助下,在2015年开发出一个虚拟人脑,它拥有人脑所有的1000亿个神经元。IBM公司的绰号是“蓝色巨人”(Big  Blue),显然,“蓝色大脑”(Blue  Brain)计划中的“蓝色”两字就来自于这个绰号。  

科学家目前依旧对人脑许多最基本的功能不了解,如记忆、大脑疾病基本原理及治疗等等。马克拉姆的模拟系统以电子形式反映真实大脑的生物行为,利用数学原理模拟神经元之间的相互作用及神经传递素对这些细胞的影响。另外,这个模型经过调整,还能探究不同寻常的生理学变化(如大脑左半球亢奋或海马状突起功能遭削弱)和环境变化(如服药的影响)。随着,研究人员可通过电脑图像对数据进行解读。  

马克拉姆说:“我们正在打造一个万能模板,它能让我们依据任何规格再造一个大脑。”IBM公司收集了海量数据,设计完成一台功能强大的超级电脑,一个在超级计算机设计方面从根本上革新的系统。这台电脑的运算能力达到每秒22万亿次计算,如此强大的运算速度使其位居世界顶级超级计算机之列。  

然而,马克拉姆的很多同事认为,他的这种努力简直是痴心妄想,因为此类模拟系统无论多么先进,都不能揭开真正大脑所有功能的谜底。马克拉姆承认:“人们认为这是不可能的,他们认为我们对大脑的了解不够,不足以设计出这种模拟系统。”不过,他表示,随着“蓝色大脑”计划在今后几年的不断完善,大脑“电路”之谜终将揭开。如果“蓝色大脑”计划小组获得成功,科学家将首次掌握颇具意义的人脑物理模型。

  世界时钟计划 

  世界时钟计划的目的是将研究时间的科学家所用的众多“时钟”保持同步,随后利用它们为地球的过去编排出一部超精确的编年表。为了达到这一目的, 该计划发起人麻省理工学院研究地质时间的专家萨姆·鲍林和他的同事们将一批被称为标准的参考资料(已知年代的石块样本)和示踪剂(少量已知成分的同位素) 分发下去,帮助使不同实验室的试验基础保持一致。直到目前,各实验室一直在使用不同的标准和示踪体系,从而导致所得结果出现差异。 

  种植森林计划 

  在东南亚的岛屿婆罗洲,樵夫、环保学家和土著居民共同对土地使用的新模式展开了一场实验,目的是使各方都能获益。如果他们的计划成功,全世界的 热带雨林就能够得到复制,生物多样性就能得到保护,与此同时当地居民还可以享受到多产的土地带来的经济利益。 

  马来西亚沙捞越州政府授权启动种植森林计划的目的是为了既发展经济,又使野生动物得到保护,同时还能使当地居民有土地可用。政府为该计划拨出近 1900平方英里(约4864平方公里)的土地。其中近一半专门用于采伐阿拉伯胶树———一种生长迅速、可以用于造纸的树木。有30%以上的土地将用于生 态保护。剩下的留给当地土著居民继续在上面繁衍生息。 

 暗物质实验 

XENON100暗物质探测器主体结构

  75年来,科学家一直在寻找暗物质的粒子,但是没有成功。明年,科学家可能从深埋于意大利中部山洞的冰冷液体中揭开这个谜。一个国际物理学家小 组正在准备进行一项庞大的XENON100实验:记录暗物质撞进液态氙原子核、触发闪光和出现电荷的那一刻。该小组负责人、哥伦比亚大学物理学家埃琳娜· 阿普里莱说:“我们肯定有机会看到这些情况。” 

  根据最新的理论和研究,宇宙的暗物质比构成我们普通世界的原子物质多得多。但是,尽管每秒钟都有无数的暗物质从地球旁经过,人们却看不到它们, 它们不带电荷,与原子物质的相互作用很少,我们有希望发现它们的唯一途径是布下一个巧妙的陷阱。 

  目前大约有10个科学小组在设计通过实验发现暗物质接近普通物质原子的那一刻,但是XENON100的实验是最保密的。所有参与者都住在地下很 深的地方。意大利格兰萨索国家实验室位于山顶之下4600英尺(约1400米)的深洞里。

 

 海洋生物调查 

  哪些物种生活在海洋?2000年,这个看似简单的问题引来了一项耗资6.5亿美元对所有海洋生物(植物、动物、细菌和真菌)进行分类记录的研 究。领导海洋生物调查计划科学家指导委员会的拉特格斯大学生物学家弗雷德·格拉斯尔说:“我们根本想像不到海洋生物有多少种。不管是珊瑚礁、深海海底,还 是生活在沿海人家后院的东西,我们知之甚少。”海洋生物调查可以帮助研究人员发现濒危物种,以便更好地保护海洋资源。新发现的生物还可能提供可用来制药或 者有工业用途的宝贵自然化合物。 

  调查世界浩瀚的海洋需要时间,2000多名来自80多个国家的调查人员分成17个小组。海洋学家们用拖网取出浮游生物;给大型食肉动物挂上标牌 以跟踪它们的洄游;排列海水中微生物的DNA;用拖网搜寻海底生物。 

  人造生命 

  在上世纪90年代中期,克雷格·文特尔宣布,在由政府科学家组成的庞大班子破译出人类基因组以前,他和一些同事早已经破译出来了。他因此名声大 振。2000年以来,他的小组与政府的班子都提供了越来越精确的基因组图,文特尔刚刚公布了一个人(他自己)的基因组序列,其中包括他父母遗传的所有染色 体。人类基因组序列固然重要,但是文特尔还在负责另一项可能使之黯然失色的实验。在克雷格·文特尔研究所和他的合成基因公司,科学家们正在努力从零造出基 因组。文特尔在他最近出版的回忆录《破译生命密码》中宣布:“我准备通过人造生命来显示我们知道生命的软件。” 

  文特尔在2002年首次宣布这个计划,此后一直在孜孜不倦地追求。计划的第一步是发现一种微生物在实验室里生存所需要的最少数量的基因。然后科 学家们要从原材料中合成这个最小的基因组,把它植入细胞。基因组可以生产自己需要的蛋白质,逐渐使细胞成为新生物。

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