Sep 9th 2010

在动物王国，动物们需要找到合适的伴侣，这种强烈的生物本能使它们创造了许多求偶仪式，让人眼花缭乱。雄性河马会甩它们的粪便，扁虫用阴茎比武，座头鲸则唱歌并跃出水面。这种竞赛表演，比的是速度、力量、个头大小，因而可以用来评估其是否适合繁衍后代。

舞蹈风靡动物界，也基于同样原因。比如，雄性蝎子和沙丘鹤就用舞蹈吸引异性。人类在求爱时也会跳舞。但舞蹈究竟是如何打动异性的，科学家们却无法确切解答，因为长相、身高甚至社会地位等因素都会干扰人们，使其无法正确评判一个人的舞姿。

英国诺森比亚大学的尼克·尼夫决定用动作捕捉技术找出答案。《阿凡达》等影片应用的就是这一技术。研究人员找来了30名学生，没有一位是专业舞者，并在他们身上安放反光标记，以使摄像机能够捕捉到他们的动作。伴着持续的鼓点，学生们应要起舞，在没有指示的情况下，随心舞动。

研究人员把捕捉到的运动数据通过电脑制作了一个虚拟人物，它没有相貌特征，也看不出性别。接着，30名异性恋女士被要求评判舞姿。刊登在《生物学快报》上的研究结果非常有趣。结果显示，那些在头部、颈部、躯干“变化多、幅度大”的动作最有魅力。

尼夫博士解释道，人的动作分三个平面（译者注：正面，矢状面，横截面，具体参看下面yannanchen版主释义））。你可以前后点头，左右摆头，或回头看。女性们认为在这三个平面，头部和躯干均有大幅动作最有魅力。不过尼夫博士也提到了另外一点，即上下用力点头并无吸引力（抱歉，摩托头乐队的粉丝们）。尽管这个动作在一个平面上幅度很大，但缺少变化，无法吸引女性。编舞人员告诉尼夫博士，这三个面的动作能够体现力量和柔韧性，因此有助于找出基因上适合生育的男性。

从数据上看，右膝的运动速度似乎对于舞姿优美与否也很重要，这不禁让人好奇。不过，尼夫博士认为，这是因为80%的男性惯用右脚，他们倾向于把重心放在左腿上，这样右腿就能更好地展现舞动的力量。

仅就动作而言

科学家克里斯托弗·麦卡迪也参与了这项研究，他认为对于了解舞蹈的生物作用和文化内涵，该研究迈出了科学的第一步。科学家们认为，好看的舞蹈其主要动作是共通的，但因文化差异，也会产生不同。比如说，有些地方的民族舞蹈不允许躯干有太大动作，那么动作就会更多地放在脚部和头部。

尼夫博士表示，46岁的他基本已经告别舞蹈了。不过，他还是饶有兴致地猜测，是否那些外形更佳的男性舞姿也更优美，是否可以通过舞步猜出一个人的年龄，是否男同性恋跳得更棒，当然前提是他得找到足够多的男“同志”。

女性动作散发的性信号，也有待进一步研究。尼夫博士已开始观察（从科学角度）穿高跟鞋的女性，并提出疑问，穿高跟鞋的电脑模拟人像是否也更有魅力。一些人认为，高跟鞋带来的吸引归根结底是让双腿显得更修长– –|||，步态更年轻，或者就是让女性的屁股扭得更厉害。而腿长得都一样，也没有胸部的虚拟人像，也许可以解开这个一直困扰男性的问题：为什么女人要买不跟脚的鞋？

译者：postirene

曾经的动物园只是混凝土和木栏杆组成的阴森之地。但是如今的动物园已成为濒稀物种繁衍的一块碧绿又自然的围场。至少，在公众眼里，动物园是这个样子的。当夜晚降临时，各种设备需要清洗，动物们大多都被关进小的简易混凝土等候区。几十年来，世界上的动物园都理所应当地使用这样的区域，并且认为只要白天有高质量的围场，那这些区域对动物行为的影响是可以忽略不计的。然而，这一观点是错误的。一项新的研究显示，至少对类人猿来说，等候区对其行为有重大影响。

芝加哥林肯公园动物园的灵长类动物学家Stephen Ross在与黑猩猩及大猩猩打交道时，注意到它们在进出等待区时会改变行为。为了弄清这些行为的改变是否有规律，并且热切希望能具体鉴定猩猩们的行为是如何改变的，Ross先生和他的同事们决定进行一项实验。

研究人员训练观测人员监控七头黑猩猩和七头大猩猩在等待区和在围场的行为。这些观测人员坚持了15个月。每一天，类人猿都在十一平方米的等候区待两个小时，剩余的时间就待在比等候区大十倍的围场。等候区和围场都是室内的。

观察的时候，观测人员安静地坐在动物旁边，并观察它们的行为。当猩猩们被人参观时，参观者的人数也会被记录下来。最后观测人员总共得到了208个小时的围场观测数据和73小时的等候区观测数据。

Rose先生和他的同事们向《美国灵长类学报》报告称，在黑猩猩中，当黑猩猩们被移入等候区时，富有攻击性的行为增加。在围场中，猩猩们有0.1%的时间显得富有攻击性。而在等候区中，猩猩们有0.5%的时间显得富有攻击性。研究人员还发现，猩猩们在等候区也比在围场花更多时间挠自己，梳理自己毛发。挠自己的时间增加了四倍。猩猩们在围场中有0.4%的时间挠自己，而在等候区，这一时间上升到了1.6%。梳理自己毛发是比挠自己稍微温和些的行为，也从所在围场时间的12.3%上升到了所在等候区时间的17.4%。相反，猩猩们在围场觅食所花的时间占在围场总时间的18.1%，但是在等候区的时间却只占10.5%。

大猩猩们的觅食时间也下降了，从占围场时间的30.6%下降到了占等候区时间的5.4%。不过它们也显示出了和黑猩猩们诸多不同的行为改变。最明显的是当它们在等候区时，变得更加有爱，而不是富有攻击性。为他人梳理毛发，和他人玩耍，拥抱他人的时间从占围场时间的4.1%上升到了占等候区时间的8.2%。动物们在四周走动的时间也有变化。它们在等候区花11.6%的时间来回走动，而在围场只花7.2%的时间。两个物种似乎都不介意被人观察。游人的人数对围场内动物的行为没有影响。

Ross先生认为黑猩猩的数据很直接。挠自己和为自己梳理毛发是广为人知的焦虑表现。而这些行为在黑猩猩们进入等候区时明显增多表明它们不喜欢那地方。攻击性行为的增加以及觅食行为的减少也支持这一假设。

相反，大猩猩的数据却一点也不直接。大猩猩在等候区减少觅食时间表明它们不喜欢那地方，但是友好的行为和四处走动（这也被认为是大猩猩的一种积极活动）却在等候区发生得更多，这也表明大星星们在那儿很开心。

虽然大猩猩的数据在得出明确结论前还需要进一步分析，但是类人猿们在进出等候区时改变行为这一发现是非常重要的。数百份现代动物园中动物行为的报告都支持建造复杂围场的想法。如果动物们进入等待区时会感到压力，那么那些围场的优势就会受损。

尽管林肯公园动物园只让他的黑猩猩和大猩猩一天在等待区待两个小时，但是Ross先生主持的一份关于受动物园和水族馆协会认可的其他动物园的猩猩管理模式的调查显示，两个小时的等候区停留并不常见。有85%的机构报告说他们的猩猩一天要在等候区待12个小时。而这只是被认可的动物园的数据。仅在美国，就有超过1800头猩猩在未被认可的动物园，避难所，实验室和私宅中。和其他地方比，一天两小时的监禁也许已经是天堂的生活了。

译者：林安萧

Aug 23rd 2010

大量的人群、拍岸的巨浪、汹涌的激流，只不过是救生员为了保障游泳者安全而必须克服的诸多障碍中的寥寥几个。强风可能同时将许多游泳者扯入海中，如果只有几名救生员，他们将难以应付。而且，由于平均游泳速度约为3千米每小时（2英里每小时），所以单单一项拯救任务就要耗费半个多小时。

这个行业自动化的时机已经成熟，而且现在自动化即将到来。总部位于地处内陆的亚利桑那州（相当令人惊讶）的海洋机器人技术公司Hydronalix已经设计出EMILY（应急综合救生索）。该设备目前正在加利福尼亚州马里布的祖玛海滩接受测试。这是一种1.4米长、11千克重的遥控救生器材；核心部分由泡沫制成，覆以红色帆布，周围绕有绳索。一位人类救生员只能使一个人浮在海上；而EMILY的浮力足以同时拯救五人。这种设备上的绳索使游泳者能够抓紧它或爬上其顶部，直到救生员抵达现场为止。

EMILY可以从海岸线上部署，也可以从船上或飞行器上投放。该设备通过喷气式水艇采用的那种电动推进器提供动力，速度是救生员的12倍，能够在波涛汹涌的水域进行急转弯，电池充电一次即可运行长达130千米。

Hydronalix已经继续研发更先进的EMILY型号。明年的型号将配备多普勒声纳，以帮助避免与未察觉该设备的游泳者发生高速碰撞。该型号还能找出遇难游泳者，而不用依赖人类观察员的指引，因为它将配备侦听遇难游泳者水下动作特征的传感器。此外，它能识别危险的离岸流——导致80%的海滩营救的汹涌水流。

该新型号还将配备麦克风和扬声器。通过麦克风，EMILY的人类操作员能够将周围玩水的儿童和挣扎求生的游泳者区分开来。通过扬声器，操作员能够向游泳者警告危险区域、使他们镇定下来、向他们解说EMILY的使用方法。除3,500美元的标价外，唯一的缺点就是被撞晕的游泳者无法抓住该设备的绳索，而且说实话，它看来确实比不上穿着泳衣的“沪滩”俏佳人（或性感男）。

译者：translating

为你的情侣虔诚祈祷使你不去沾花惹草
Aug 26th 2010

不忠是自然界中滥生无控的现象。鸟类、哺乳动物、两栖动物、以至鱼类一旦在条件许可的情况下都会四处留情，迫使其配偶不得不时刻严密提防着。人类也一样。虽然偷情在公开场合下受到谴责，或在某些特例中更有被弹劾的遭遇，但不忠情况仍然相当普遍，大众对不忠之徒的谴责并没起到多少恫吓的作用。 然而，上帝对不忠嗤之以鼻则非同儿戏了。近期一项新研究显示，祈祷可以确实引导人们避开沾花惹草的邪路。

佛罗里达州立大学的弗兰克•芬查姆（Frank Fincham）博士和他的同事根据分析以往的研究发现，相比那些不去参加宗教仪式的夫妇，参与的夫妇对自己的婚姻满意程度比较高，而且较少涉及婚外情。但这些科学家知其然却不知其所以然。他们推测：也许祈祷这种形式的本身使情侣的浪漫关系变得更富于韧性，为此他们设计了探究祈祷与忠诚两者关联的实验。

研究人员招聘了83名大学生，这些学生说自己既有恋爱关系也至少会偶尔祈祷。受测学生先接受第一份调查，心理学家跟据该调查的答复用“1-9分”的等级来测量各人不忠的程度（9表示高度不忠）。这份调查要求学生挑出除自己的情侣之外的最佳意中人，然后回答一些问题，类如：一旦意中人现身时自身性欲受刺激的程度；已经与意中人的他或她在情感上的亲近以及彼此之间的身体亲密程度。在第二份调查中，参与者被问及对一些说法是否同意：比如“我和我情侣的关系是圣神和圣洁的。” 然后用一个9分测量范围来选择自己的同意程度（9表示与“十分同意”非常接近）。

调查之后，受测学生便随机性地分别去参与四项“每日活动”其一：为情侣的幸福快乐祈祷、无导向祈祷、静思情侣的种种优点、反思每一天。参与者按照要求度过4周，并记下每天祈祷（或思考）的内容。当这一阶段结束时，科研组再次测量了每人的不忠程度以及对自己情侣关系感到有多神圣。

芬查姆博士和他的同事在《人格与社会心理学杂志》上报告说，尽管所有参与者最初都有相近似的不忠值，平均为3.5分，但到了实验结束时，这些平均值在四个组之间却拉开了较大的距离。为情侣祈祷的人平均值为2.4，相当低于他们的初始分数；而那些从正面考量情侣或反思一天生活的这两组得到了3.9 ——显然【比3.5】高了不少。

小心你所祈祷的是什么

让科研组惊讶而刮目相待的是，两组做祈祷的受测试者得到了平均3.2分，远低于另两个控制条件下所得分数。这点给研究人员的提示是，仅依靠祈祷就能提高忠诚度，而事实情况却尚待细究。 4名参与“无导向祈祷”小组的受测学生在没有被要求的情况下，决定每天为他们的情人祈祷。当芬查姆博士等科研人员按此情形把这几人的分数转进了“为情侣祈祷”组的时候，他们发现该组所得的不忠平均分成了2.5，而参与“无导向祈祷”的达到了3.6。结果显示，无向祈祷者【的不忠诚】似乎没有太大的转变。

比分反映出参与者在为期4周的时间内对恋爱关系圣洁程度的看法也发生了变化。所有参与同学的初始不忠值都相差无几，平均为3.2分。然而到研究结束时的数据显示，替情侣们祈祷的组员更加相信自己的情侣关系是圣洁的，比分高过了正面评估情侣的那组，各自的平均值分别是3.7 及2.8。芬查姆博士推测说，为情人祈祷的行为导致人们认为情侣关系是圣洁的且不容受到伤害。他论证这就是此次研究中降低不忠程度的力量。

然而，即使得到了这些调查结果，科研人员也很清楚此项研究最为关键的限制所在，即所有的数据都是做祈祷同学的自我汇报。想要确定是否“替情侣祈祷”真能加强情侣关系，他们还需要更进一步的实验。于是在一个后续实验中，他们要求23名有情侣并申明至少也会偶尔做祈祷的大学生持续4周每日或为情侣祈祷或沉思情人佳事。

在这一阶段结束时，参与学生及其情侣一起到实验室来表达对相互之间关系的近期或远景的看法并进行录像。这些录像然后交给5位对实验目的毫不知情的研究助理，让他们为参与者对自己情侣在讨论看法时所表达的承诺程度打分。分值范围为1-7（1表示“全然无意”，7表示“极度投入”）。

研究小组发现，那些祈祷者所得的分数（平均5.3）明显高过了念情人之好者（4.6）。这点说明了被测试者在第一部分研究中的自我汇报是准确的，它如实反映了祈祷如何影响了他们的恋情。如此说来，当其它动物还处在必须时刻防范以降低情侣不忠的风险之中，人类（或至少是那些有信仰/信任的）已经多了一个额外的工具：宗教。其实，因为配偶的潜在作弊危险而时刻焦虑着的情人，与其检查对方的移动电话费、细究其信用卡收据，不如尝试一个更好的对付偷情的方法: 双双一同祈祷——为（两者关系）搭建信任基础，而不是去摧毁它。

译者：skittos

让照明更具效率会增加能源的使用量，而不是降低。
Aug 26th 2010

节约就是浪费

电晶体照明（见注释1）是照亮全世界并且拯救我们的星球的最新设想，它消耗的能源只是白炽灯和荧光灯消耗能源的一小部分。一举多得：这样电费花的少了（由于照明消耗了世界能源供给的6.5%），发电厂排放的导致气候变化的二氧化碳也少了。

然而，如果参照历史的话，事情并非如此。电晶体灯泡使用高效的发光二极管——就是我们常见的在数字时钟表面发光和在视听设备前部控制板上一闪一闪的东西。但是前车之鉴暗示我们这样做只会增加对照明的需求。结果可能不是相同数量的能源用来供应更多的照明，而是能源消耗的增加，并非那些推动新形式照明人所希望的那样会减少。

人眼感受的光用流明时这个单位来衡量——燃烧一根蜡烛一个小时所产生的光的量就是一流明时。在1700年一个普通的英国人一年消耗580流明时燃烧蜡烛、木材和油产生的光。今天用电灯，他要用掉4600万流明时——几乎是1700年时的10万倍。更先进的技术刺激了需求，导致人们购买更多的能源用来照明。

至少这是新墨西哥州桑迪亚国家实验室的Jeff Tsao及其同行在《Journal of Physics D: Applied Physics》（见注释2）上发表的一项研究中的结论。他们预言说电晶体照明的使用会在20年内使照明的消耗增加10倍。

为了计算出电晶体照明到2030年会对照明使用量产生什么影响，Tsao博士和他的同事对全球经济产出、能源价格、新技术的效率和成本做了一些假设。他们假设，到2030年电晶体照明的效率将会是荧光照明的三倍多并且电的价格跟目前一样，那么根据他们的模型一个普通人消耗的照明量会上升10倍——从2000万流明时到2亿200万流明时。照明所需要的用电量会增加两倍多。只有电的价格增加三倍，用于照明的耗电量到2030年才会开始下降。

照明供给的改善刺激产生了对照明的更多需求——就像是公路的建设（从另一个角度讲它破坏了环境）刺激了车辆的增加一样，Tsao博士和他的同事认为这个过程不会立刻停止。即使现在，阴天情况下住宅和车间户内的光亮度通常是户外的十分之一，所以改善的空间还很大。另外许多人们想要照明的户外地区因为成本的原因仍没有照明。如果钱不再是个障碍的话，一些户外地区会在夜晚照明得如白昼一般。

很值得回顾一下19世纪当煤气照明替代了蜡烛和油灯的时候，一些报纸称它们“太刺目了”、“白的晃眼“。事实上，那时的煤气火焰产生的光相当于今天白纸灯泡的25瓦。对现代人的眼睛来说昏暗处这种程度的光强正好。所以，对那些实心眼儿的希望减少用于照明的能源消耗的人来说，答案可能不是像目前的趋势一样去禁止使用老式的白炽灯，而是强制性的使用它们。

注释
1. Solid-state lighting (SSL) refers to a type of lighting that uses semiconductor light-emitting diodes (LEDs), organic light-emitting diodes (OLED), or polymer light-emitting diodes (PLED) as sources of illumination rather than electrical filaments, plasma (used in arc lamps such as fluorescent lamps), or gas.
2 Journal of Physics D: Applied Physics, often referred to simply as Journal of Physics D or abbreviated as J. Phys. D, is a peer-reviewed academic journal published by the Institute of Physics (IOP) in the United Kingdom. Its coverage includes five main focus areas: magnetism; photonics and semiconductors; plasmas and plasma-surface interactions; applied surfaces and interfaces; and the structure and properties of matter.

译者：踏雪寻友

Aug 19th 2010

2009 年2月10日，这天的开始，就像“铱星33号”11岁生涯中的任何一天一样，毫无异兆。由66颗小铱星组成的铱星群在绕地轨道上的太空高速运行，孜孜不倦地在铱星和卫星电话间来回发送信号，铱星33号是其中的一颗，今天是它生命的终结时刻。下午三时，一份报道提示，铱星33号可能会出现某种令人激动的景象：两小时后，它将以少于 600 米的距离从一颗已报废的叫作“宇宙 2251号”的通信卫星旁掠过。它确实掠过了，距离却少了很多。结果是两星相撞，产生了无数大于10 厘米的碎片，而且大到足以通过雷达来跟踪——只有老天才知道究竟有多少碎片。这种事两年前就有了，两年前，中国搞了一次反卫星武器试验，试验中有目的地摧毁了一颗中国自己的“风云—1号C ”卫星。那次毁星行动产生了2000 多件大于10 厘米太空碎片，估计还四散了35000 片大于1 厘米的碎片。这些事故使离地700-1000公里的轨道上运行的太空物增加了三分之一（见图表）。

这类低地轨道（或叫LEOs）是人造卫星最理想的轨道。这类轨道很容易通过发射火箭到达，这类轨道使地球表面的军事和民用目标得到非常详尽的扫描，这类轨道离地相当近，甚至如卫星电话等设备的微弱信号都可以捕捉到。因此，将卫星置入低地轨道安全运行这一可能性的失去，原本就是一件坏事。而这两次事件的威胁所引起的恰恰就是这种坏事。该轨道的运行速度约每秒八公里，即使碰上一个一厘米大小的物体，也会使一颗卫星毁灭。在该轨道上的碎片越多，就越有可能产生碎片。碎片生碎片，因为每次碰撞产生更多的碎片——这就形成一种叫“凯斯勒综合症”的现象，也就是美国物理学家唐纳德·凯斯勒在上世纪七十年代创立的一种假说。

根据欧洲航天局(ESA)所述，卫星碰撞报警次数在最近十年增加了一倍。与ESA地位相当的美国国家航空和宇宙航行局（NASA）轨道碎片首要科学家尼古拉斯・约翰逊又说，太空碎片行为模拟试验“非常确凿地证实了平常所称的凯斯勒综合症所指的现象”。甚至美国五角大楼的国家太空安全办公室也在担心：[碎片灾难]的临界点是已经到达呢，还是将要到达。

与凯斯勒博士的假说相类似的担心实际已促使卫星发射部门更加注意其发射行为。特别是在轨道上的意外撞击事故已经实现了减少，这是通过在轨道释放卫星时减少不必要的箭体[残留]来实现的。此外，自苏联解体以来，间谍卫星的发射数量也下降了。不过，问题仍在。

太空大扫除

现在，真正的威胁来自那些已经在轨道运行的物体间的碰撞——这个问题已非常严重，以致于像美国国防部那个通常神秘兮兮的战略安全处（战备通信司令部）自从铱星33号撞毁以来，也愿意多多少少提供一些帮助。世界基金会（系一个智囊团）的太空碎片问题专家布赖恩•威登说：战备通信司令部现在每天都在寻求更加有效的方法观察每颗业务卫星，并将观察结果通知每个卫星经营者。甚至还包括通知中国？他说：“通知及于每个国家，俄国、中国、甚至尼日利亚”。这就意味着，卫星业主们获得了更好的信息，以决定是否使用[卫星上]不多的、宝贵的燃料储备来避免碰撞事故的发生。

但这还不够。真正需要的，是一种清除太空碎片的方法，使太空碎片不再是问题。清除太空碎片的主意迅速成熟起来，成熟的速度几乎像太空垃圾的增长速度一样快。有一个最初是由美国军方于十年前提出的主意——用地面激光汽化1至10厘米的碎片的表面部分，使之运行轨道改变。这种方式会产生足够大的推力使碎片重新进入大气层。该主意称：三年内，单束激光的能量将足以清除所有1至10厘米的太空碎片。

还有一种方法是使碎片的速度降低，进而进入大气层烧掉，这种方法是在本月由设在明尼阿波利斯能源公司Techsystems 提出的。能源公司建议，研制一种特殊卫星，这种卫星外面用各种强度好、质地轻的材料包裹起来。碎片撞击这种卫星时，动能减弱、其速度也因每次撞击而慢下来。其结果是，许多足以造成严重损害的碎片会因撞击而碎成很小的、不再对卫星造成损害的碎片。

不过，许多航天局正在考虑的是选择第三的类办法：把机器人派上天去，由它们去把那些报废卫星和已烧尽的火箭残体捉倒，然后将其推进“死亡轨道”或将其坠入大海。美国航空航天局轨道残骸专家Jer-Chyi Liou估计，如果在2020年开始这种机器人扫天，并消除五个很可能形成未来残骸的太空物的话，它也将或多或少解决了太空垃圾问题。  

欧空局也在考虑这种解决方案。《太空杂志》最近有篇文章说：欧空局是一个被称作“或许是最危险的太空废弃物”的主人（或许这种说法不公平）。这个热议中废弃物就是指的Envisat星，它是尚在运行中的最大的地球观测卫星之一。尽管它目前仍在工作，但其燃料会2016年至 2018的某个时刻耗尽，届时它成为一块巨大的太空垃圾且将在拥挤的轨道上存续150年。或者不到150年。即使根据保守的估计，在此期间因撞而毁的机率将达到四分之一。

从形式上看，所有国家对太空碎片问题的关注都是善意的。但这些问题仍然非同小可，因为太空对军事有重要影响的想法从未远离那些想把太空用于军事目的人。  

卫星是现代战争的关键。卫星监视战场，甚至监视敌人、竞争对手和可疑盟国的和平活动。卫星提供通讯联系。打掉卫星（就像中国在试验中击毁“风云—1号C ”卫星一样）将是很有用的军事手段。

无论哪种从轨道上清除卫星垃圾的设计方案都使其他国家产生军事紧张情绪。一些人（其中有Weeden先生）坚持认为，如果在该清除哪些太空垃圾和由谁去清理上实行完全的国际合作，那么这类紧张情绪是可以克服的。这种合作会使人人受益。

译者：微言大义

蚁群背上的骑士——用群体的方法解决人工智能问题

在人工智能领域，模拟蚂蚁、蜜蜂和鸟类的行为刚兴起时被当做是笨人做的事情。但是它可能是真正能解决问题的关键。
Aug 12th 2010 | ROME

科幻小说家们常用来吓唬读者的奇谈怪论之一就是，蚂蚁会变得有智慧并且代替人类接管地球。蚂蚁和其他社会性昆虫有目的的集体活动表面上看起来确实是有智慧的。可能这只是一个假象。但是这个假象已经足够让计算机科学家利用了。以人类大脑为模型的人工智能一直没什么进展。而以蚂蚁行为为基础的人工智能正在取得一些成功。

二十世纪九十年代早期，蚂蚁首次引起了软件工程师的注意。仅仅一只蚂蚁干不了什么，但是一群蚂蚁作为一个整体就可以解决一些复杂的问题，比如说建造并维护一个精致复杂的巢穴并在里面储存食物。这引发了一些人的灵感，比如说Marco Dorigo。Marco Dorigo现在是布鲁塞尔自由大学一名研究员，也是众所周知的蚁群智能领域的鼻祖之一。

Dorigo博士尤其饶有兴趣的了解到，蚂蚁擅长于在食物所在地和巢穴之间选择最短的可能路线。这是人们想起一个经典的计算机难题——旅行商问题（旅行商问题（TSP）又译为旅行推销员问题、货郎担问题，简称为TSP问题，是最基本的路线问题，该问题是在寻求单一旅行者由起点出发，通过所有给定的需求点之后，最后再回到原点的最小路径成本）。给出一组城市和它们之间的距离，推销员必须找出最短的路线一次就能够访问每个城市。随着城市数量的增长，这个问题变得更复杂了。计算机需要越来越长的时间和越来越强大的处理能力解决这个问题。旅行商问题之所以这么有趣是因为，许多其他的复杂问题，包括芯片的设计和DNA序列的装配顺序最终都要归结于这个问题的解决。

蚂蚁用一种叫做信息素的化学物质来解决它们自己的“旅行商问题”。当一只蚂蚁找到了食物，它把食物带回巢穴，并且在路上留下信息素以吸引其他的蚂蚁。如此，遵循这条路径的蚂蚁越多，信息素信号就变得越强。然而信息素挥发地很快，所以一旦食物搬运完毕，这条信息素路径就不复存在了。更有意义的是，这种快速挥发意味着长路线没有短路线更具有吸引力。这样信息素就把单个蚂蚁有限的智慧放大了，使得其更有力量。

 集成

1992年Dorigo博士和他的团队开始开发蚁群最优法（ACO）。这是一种靠对在一定区域内活动并且留下信息素的蚁群的模拟来寻找解决问题的办法的算法。ACO被证明在解决旅行商问题上有很好的表现。从那时开始这个算法就发展成为了一整套的算法，用来解决许多实际的问题。

它在物流上的应用最为成功。瑞士的一家连锁超市Migros和意大利的顶级面条机生产商Barilla都用AntRoute软件来管理他们从中心仓库到地方零售店的日常运输。这款软件是用卢加诺Dalle Molle 人工智能研究所（IDSIA，是瑞士南部应用大学下属的一个研究所）的副产品——AntOptima开发的。这个研究所是欧洲研究蚁群智能的顶尖研究所。每天早上这款软件都会根据货物的数量、目的地、投递点和可用的货车数量来计算出最佳的路线和投递顺序。据IDSIA 和AntOptima的主管人称，软件会花15分钟来为1200辆货车找出一个运送路线，即使这个路线几乎每天都会变。

蚁群模拟算法也被用于解决通过通信网络的路线信息问题。Dorigo博士和IDSIA的另外一个研究员Gianni Di Caro开发了一个路线解决方案AntNet。在这个方案里，信息包从一个节点跳到另一个节点，留下那些可以表明它们运动路径的特征信号，其他的信息包“嗅到”这些信号就可以采取相应的路径了。在小规模网络的计算机模拟和测试中，AntNet比现有的路线解决方案表现的都要好。它能更好的适应变化的条件（比如说流量的增大），并且对节点失效有更强的抵抗力。据Di Caro博士称，许多需要安排路线的大公司都对AntNet感兴趣，但是使用这款软件需要替换现有的硬件，这是一笔巨大的花费。然而对那些像正规军和民防机构所使用的特设移动网络来说，蚁群路线算法看起来还是很有应用前景的。

无论是网络信息传递过程中的路线还是物流路线，在数学上都称之为离散问题——尽管复杂但是解决问题的方案数量是有限的。与之相对的连续问题则有理论上无穷无尽的解决方案——像是为机翼找出最好的形状——总能找到其他效果更好的蚁群智能算法。James Kennedy和Russell Eberhart在二十世纪九十年代中期受鸟类和昆虫的启发发明了粒子群算法（PSO，见文章结尾注释1）。当你在你家的阳台上放上鸟食，一段时间以后才会有第一只鸟发现它，但是随后很快就会有很多鸟蜂拥而至。PSO力图去模拟这个过程。计算机收索过程中的“人造鸟”随机运动，但是总是盯紧并且跟随那只靠“食物”最近的“鸟”。现在有大约650种经过测试的PSO应用软件，从图像和视频的分析到天线的设计，从医疗诊断系统到工业生产中机器的故障诊断。

数字世界的“蚂蚁”和“鸟”能很好的找出解决问题的办法，但是Dorigo博士现在致力于研究机器人——它能思考也能行动。一群小的廉价的机器人通过协同合作不但可以取得和一个大型的昂贵的机器人同样的效果，而且还更具有灵活性和耐用性。如果一个机器人坏了，其他的机器人仍可以照常工作。今年夏天晚些时候他将展示他的“Swarmanoid”项目——三种精小简单而各自具有不同功能的机器人通过合作一通探索外在环境。具有视觉功能的机器人会环顾四周并且对感兴趣的目标定位，具有移动功能的机器人把具有操作功能的机器人移动到目的地，然后后者捡起目标物体，最后它们一起返回。

这个过程中的所有行为都没有预先计划或者由控制中心协调控制。它依赖于单个机器人之间的相互作用。Dorigo博士说，这种协同合作的机器人群可以用于监视和救援——比如说定位幸存者或在火灾中抢救一些有价值的物品。

 智能舞蹈

机器人群或许并不能像人们兴奋期待的那样很好的模仿人类，但是可爱的昆虫们可以继续为程序员提供灵感。比如说Dorigo博士的团队开发了一个系统可以让机器人群检测到发生故障的成员。一些萤火虫群可以同步它们发光的步调，使整体能够整齐划一的时灭时亮。程序员从此得到启发，是机器人群可以做相同的事情——如果其中一个机器人因为故障不与整体协调了，那么其他机器人就能做出快速反应，要么把这个故障机器人隔离使其不能引起其他麻烦，要么将它从系统中撤掉。

所有这些听起来都令人振奋鼓舞。但是任何对人工智能真正感兴趣的人都知道这些无能为力，还是要返回到人脑去寻找真理——从这里才能制造出真正的人工智能，而不仅仅是Dorigo博士和他的团队偶然发现的靠模拟昆虫得出的人工智能；从这里才能最好地模拟真正的智能过程。

比如说，据意大利罗马国家科研委员会认知科学技术研究所的Vito Trianni称，蜜蜂选择筑巢地点的方式与大脑中发生的事情十分相似。侦查蜂寻找合适筑巢的地点。当它们发现了一个好的地点，就飞回蜂巢跳摇摆舞（一种类似于用来指示富含花蜜的花丛地点的舞蹈）来告知其他的侦查蜂。这个地点越好，侦查蜂跳舞的时间久越长，得知这个信息的蜜蜂就越多，直到足够的侦查蜂知道了这个信息并且其他蜜蜂也跟随它们而去的时候才停止跳舞。如果把神经细胞比作蜜蜂，把神经细胞的点位运动比作用来传递信息的摇摆舞，你就可以很好的描述当大脑受刺激后产生反应的过程了。

这种群体认知理论的支持者们像Trianni博士一样，认为神经细胞作为地位平等的群体一同工作，不存在至上而下的调节。他们还认为，即使像抽象的推理和意识这些复杂的认知功能，可能也只是局部神经细胞靠跳“摇摆舞”相互作用所产生的结果。那些谈论人类智力活动的人或许可以找到一个比他们意识到的更确切的比方来形容这个过程了。

注释：
1.PSO模拟鸟群的捕食行为。设想这样一个场景：一群鸟在随机搜索食物。在这个区域里只有一块食物。所有的鸟都不知道食物在那里。但是他们知道当前的位置离食物还有多远。那么找到食物的最优策略是什么呢。最简单有效的就是搜寻目前离食物最近的鸟的周围区域。
PSO从这种模型中得到启示并用于解决优化问题。PSO中，每个优化问题的解都是搜索空间中的一只鸟。我们称之为“粒子”。所有的例子都有一个由被优化的函数决定的适应值(fitness value)，每个粒子还有一个速度决定他们飞翔的方向和距离。然后粒子们就追随当前的最优粒子在解空间中搜索
PSO 初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过叠代找到最优解。在每一次叠代中，粒子通过跟踪两个”极值”来更新自己。第一个就是粒子本身所找到的最优解。这个解叫做个体极值pBest. 另一个极值是整个种群目前找到的最优解。这个极值是全局极值gBest。另外也可以不用整个种群而只是用其中一部分最为粒子的邻居，那么在所有邻居中的极值就是局部极值。

译者：踏雪寻友

今天的菜单是什么？

过去，许多古生物学家认为恐龙灭绝的原因是，这种大型笨重的爬行动物被小巧的哺乳动物取代了，小巧的哺乳动物吃恐龙的蛋，一般绕着恐龙打转。这种准人类中心的观点，即人类祖先必然崛起的观点发生了动摇，最近的考察显示恐龙也很灵巧并且是恒温动物。然后人们发现灭绝是偶然的，是由小行星撞击地球引起的。直到灭绝的一刻，恐龙都有着至高无上的统治地位，哺乳动物只是后来的主宰。

宾夕法尼亚库茨敦大学爱德华•辛普森和他的同事做的工作表明了（恐龙）到底有多么至高无上。辛普森博士的分析指出恐龙和哺乳动物之间的关系实际上就是用餐者和午餐的关系。

他的研究刚发表在《地质学》上，是关于犹他州艾斯卡兰特附近的砂岩中两个石化的洞穴的。文中讨论的岩石石龄为7500－8000万年，比当时恐龙的大灾难时期早了1000－1500万年。一个洞穴22cm（9英寸）长，5cm宽，包括一个15cm宽的小室。另一个洞穴有个漏斗型开口，锥形向下至5cm的宽度，朝向曾经必是的另一个开口。如果这些洞穴是最近形成的，那么它们就会立刻被当作是小型哺乳动物的杰作。而辛普森博士认为这两个洞穴确实如此。

这点令人感到有趣，但不特别。化石牙齿和偶尔发现的骨架显示小型哺乳动物在当时很普遍。它们应该住在洞穴中也不奇怪。但是动物掘洞是为了寻求保护。问题是，这种保护防的是谁？

辛普森博士认为回答这个问题的线索就是洞穴附近的挖掘迹象。在他和他的同事分析这些被刮削下的碎屑时，他们意思到抓痕的形状让人想到这些抓痕是由有羽毛的食肉恐龙的爪子造成的，这种有羽毛的食肉恐龙与众所周知的物种速龙有关。速龙及其亲属的爪子迄今仍被看作是撕裂侵略者自身大小的兽类的武器——也包括在争夺地盘和配偶或其它东西时撕裂其它速龙。辛普森博士的工作表明食肉动物也不是跟在小猎物之后追捕，而是象山狗挖洞找土拨鼠那样。

辛普森博士和他的同事否决了另外的解释——发掘出的洞穴可能是恐龙企图标记自己的地盘制造的抓痕，或许是为了给自己来个尘浴清洁羽毛，正如它们的鸟类亲戚今天所做的。在他们看来，发掘出的洞穴太深了，那些解释的任何一种都说不通。也有可能是恐龙打算筑巢产恐龙蛋，但是研究人员辩解说，不象这回事，因为已知的蛋巢都大小恒定，跟这些发掘出的洞穴不相配。那么剩下的就是恐龙正在挖掘点心这种可能性了——尽管这个想法对那些点心的人类后裔来说可能难以消化。

译者：klavier

十年前，当国际艾滋病协会（IAS）在德班举行会议时，在以治病为主还是以防病为主的两派之间爆发了一场激烈的争论。六年后才认识到，两者也许可以并行不悖。抑制某位病人体内病毒的繁殖显然可以挽救他的生命，但同时也应该降低他的传染性。7月18日至23日在维也纳召开了本年度的世界艾滋病大会，会上公布的最新证据表明，现在确实可以抑制艾滋病人的传染性了。

会上还传出了另一则消息，人们长期以来所希盼的阴道内杀菌剂研究取得了突破性的进展，这样，即使男人不戴避孕套的话，女人也能有办法使自己免遭爱滋病毒感染。由于各富国政府和纳税人普遍感到手头拮据，会上对目前艾滋病防治领域资金短缺的严重状况反响强烈。大会期间，负责防治艾滋病的各国际组织真心实意地排着队争相提出少花钱多办事的妙方，这真是一个令人耳目一新的景象。将防治艾滋病的重点放在染病风险最高的人群上的讨论也表现出了这种务实的做法。

会议开幕后宣读的第一份研究报告是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的研究人员胡里奥•蒙泰纳（Julio Montaner）撰写的，该报告指出，不列颠哥伦比亚省加大了对艾滋病的防治力度，使新感染者的人数下降了一半。蒙泰纳博士的研究报告发表在《柳叶刀》杂志上，该报告肯定了治疗与预防是一枚硬币的两面，因而不可分割的观点，是对这一观点迄今为止最有力的支持。这项研究表明，自从1996年推出了高效抗逆转录病毒疗法（highly active antiretroviral therapy，HAART）这一最新治疗方法后，截至到2009年， 艾滋病的年感染率下降了52％。在此期间，进行治疗的人数上升了547％。

鼓起勇气

当然相互有关连并不等同于有因果关系。但其它类型性病的感染率并没有下降，这说明在不列颠哥伦比亚省性乱的人数并没有减少。丙肝的感染率同样没有下降，这说明那里使用肮脏的针头射毒品的人数也没有减少。仔细研究一下这些数字就可明了，艾滋病感染率下降最快的时期正是HAART疗法普及最快的时期。此项研究连同以前的研究成果一道表明，在单感染夫妇（夫妻中只有一方染病）中采用HAART疗法进行治疗后，夫妻间的交叉感染率下降了90％以上，这证实了在2001年至2008年间全球范围内广泛使用抗逆转录病毒药物导致新的艾滋病毒感染者减少了17％的结论。

上面提到的杀菌剂也依赖于一种抗逆转录病毒药物——泰诺福韦（tenofovir）。人们以前曾试图使用凝胶型阴道杀菌剂封堵艾滋病毒的传播，这种药物含有一种叫做卡拉胶（carrageenans）的长链分子，它是在海藻中发现的一种增稠剂。人们希望用卡拉胶吸附住病毒颗粒。

这种做法失败了。作为替代方案,卡拉伊莎•阿卜杜勒•卡里姆（Quarraisha Abdool Karim）和她的同事在南非德班的艾滋病研究中心测试了一种含有泰诺福韦的凝胶。他们对两组妇女的艾滋病感染情况进行了三年多的观察，根据观察得出的研究报告在会议的第二天就刊登在《科学》杂志上了。他们给一组妇女使用的是杀菌凝胶。给另一组妇女使用的则是安慰剂。头一组妇女的艾滋病感染率比第二组几乎低40％，经常使用凝胶的妇女的感染率降低了50％以上。而且没有观察到不良的副作用。

在这项试验中也没有出现另一个令人担心的现象。泰诺福韦正在被广泛使用，可以理解人们非常关注艾滋病毒是否会出现耐药性。一些人反对在杀菌剂中使用泰诺福韦，因为他们担心这会使艾滋病毒形成抗药性。但到目前为止，卡里姆博士和她的研究团队在被感染的妇女身上还没有发现形成了抗药性的迹象。

谈到谁来为这些药物买单的问题时，会议的气氛阴沉，但还谈不上沮丧。过去10年里全世界在医疗保健方面的支出巨大，特别是艾滋病防治项目的支出更是增长迅猛。即使没有出现经济危机，支出如此高速的增长也必然会导致严格的审查。而出现了经济危机，艾滋病防治方面支出增长的势头就一下来了个急刹车（见下图）。

没有人希望自己负责的项目预算资金被削减，但本次会议确实做到了集思广益，着力探讨如何少花钱多办事，尤其是有限的资金还要考虑到治疗艾滋病人的额外费用。众所周知，药物成本已经大幅下降了。1995年每个患者一年的的药物费用需1万美元，而现在只要不到100美元。但每年需要支出的其它费用（人力、基础设施等）是药物费用的3倍左右。

会议上的一致意见是在艾滋病的防治工作少用高薪水的医生，而用护士，最好是护理人员来进行这类工作。在某种程度上这意味着需要做更多的培训工作；意味着简化治疗方案（减少每天的服药量）；意味着期待凡事都有人专职负责的想法要改变了。全球基金是一个防治艾滋病、肺结核和疟疾的国际机构，该机构的克里斯托夫•本（Christoph Benn）估计，采取这些措施会使每年每个疗程的非药物成本再额外降低100美元。这将使捐助者感到宽心。

联合国艾滋病规划署（UNAIDS）是联合国负责艾滋病防治工作的机构，该机构的负责人米歇尔•西迪贝（Michel Sidibé）建议，要开诚布公地告知哪些人属于染病高危人群。艾滋病的历史就是一个创造使人感到麻木的政治辞令的过程。艾滋病首先被发现存在于同性恋者身上，卖淫和吸毒导致了病毒的扩散，而且主要是在贫困的非洲国家传播。在艾滋病出现的早期，人们将该病的患病妖魔化了，谈之色变。而应对策略则是重复这句“几乎任何人都可能感染”的陈词滥调。从技术层面上讲，这没错。然而在实际生活中，某些人染病的风险要大得多，那种政治上貌似正确的言论可能欺骗了这部分人。

虽然新推出的药物在治疗520万已被感染的穷人身上取得了巨大的成功，但西迪贝博士担心成果难于进一步扩大。他提出的解决方案是找出艾滋病感染的高危人群，如俄罗斯越来越多的吸毒者，对他们提供及时的治疗，而不是坐等他们到诊所来。他希望每年开始进行治疗的人数要超过新感染者的数量。在目前这一比例是2:5。虽然无法预测这种期盼何时能够实现，但他认为实施普遍的治疗是有可能的。

译者：dqzxf

工程浩大的国际核聚变反应堆正面临资金困难

Jul 22nd 2010

自从核聚变的概念在上世纪50年代提出以来，切实可行的核聚变技术才仅30年历史。这三十载努力的化身就是最近的国际热核聚变实验反应堆（ITER），它是由欧盟、美国、中国、印度、日本、俄罗斯和韩国合作计划在2018年前在法国Cadarache建造一座核聚变反应堆原型。如果一切按照计划运行，在未来三十年时间里它将稳定可靠地提供比输入更多的能量。

因为公众对在“热核聚变”旁边带有“实验”字眼的任何东西都感到恐慌，这座“国际热核聚变实验反应堆”后来被缩写为其貌不扬的ITER。ITER的目标是通过使约束在强磁场内部的高温氢原子核发生聚变而产生能量——这个过程跟太阳的供能方式很相似。

尽管有着不同凡响的目标，ITER却面临着尘世间最世俗的困难：不断上升的花销。这项工程本来就造价不菲，2006年的初期估价为100亿欧元（折合美元130亿）：50亿欧元用于建造，另外50亿欧元用于日常运营以及最终退役。但自此光建造费用就已是预期的三倍。

作为东道主的欧盟承诺担当大约45%的花销，其他参加合作的国家则每国承担大约9%。今年五月，欧盟的行政机构欧盟委员会要求其成员国为额外的14亿欧元掏腰包以帮助该计划顺利渡过2013年前的困难期。其成员国不但拒绝了这个不情之请，反而建议欧盟削减既有的研究经费。

7月20日，欧盟委员会提出了一个折中方案：缺口的三分之一将来自为其他研究领域专拨的现金，其余部分来自尚未花完的农业资金。

即使是这样一个折中方案也有可能因被欧盟各国政府否决而泡汤。这个方案也没有宽慰那些合理担忧ITER工程会不分青红皂白蚕食其他研究项目经费的欧洲科学家。尤其是这个方案正赶上欧盟各国为了响应更大范围的封堵财政漏洞的努力而削减科研经费支出的时候。

这个方案同样需要来自欧盟议会的审批同意。一些绿党议员甚至已经开始要求将ITER项目连窝端掉，并将其资金投入到更切合实际的项目上。旨在讨论ITER项目广度和花费的项目主管部门会议即将于7月27日和28日召开，要赶在此时做出最终决定的可能性并不高。

不过ITER的欧洲分部核聚变能源并没有受到摇摆不定的财政预算的影响，并已郑重其事地开始分配建造任务。7月19日由西班牙工程设计领域的一家大型公司伊维尔德罗拉（Iberdrola）率领的财团签署了一份价值1.56亿欧元的合同，将承包建造每个都有大型喷气式飞机般重量的重达110吨的大型反应堆部件“绕线组”。

这就足以证明该项工程在技术设计上之大胆。但是这些部件的测试也显露出了其最严重的缺陷。这家欧洲财团仅将建造计划中19座绕线组中的10座，其余的9座将由一家日本承包商独立锻造。

跟热内瓦附近的另一项大型国际实验物理工程大型强子对撞机（LHC）不同，ITER并不由参与国共同集资。与之相反，每个合作方独自定购相应的部件，而且基本都是从其母国定购，然后指望着在Cadarache所有的部件都能够完美地契合起来。此外，有些参与方并没有从这个项目中得到所期望得到的东西，尤其是日本，其本希望成为该反应堆的东道主的。现在作为聊以安慰的甜头，日本被许诺负责建造一座更小型的反应堆以及一台超级计算机。所有这些也都发生在其他国家身上。

对于像ITER和LHC这样复杂的工程项目来说预算超支是很普遍的，为能源技术研发而掏腰包当然也是可以理解的。根据国际能源署，自从上世纪80年代以来政府在能源研究上的经费一直在减少，不管是从占GDP比例还是从占总研究经费的百分比来看。

总之，应付能源研究经费下降趋势的现状的最好措施是否是在其目前所拥有的各种政治优惠下以牺牲一部分杰出的科学研究成果为代价，仍不断地往核聚变项目耙更多的资金，我们还远远不能下确定的结论。

译者：photon