环球科学：北极永久冻土野火异常增加，2年间的烧毁面积逼近过去38年

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　　· 细胞生物学 ·

　　世界首张人脑细胞基因活动变化图谱

　　近日，在一项发表于《细胞》（Cell）的研究中，哈里·珀金斯医学研究所和西澳大利亚大学的研究团队联合绘制了世界上首张能显示人脑细胞基因活动变化的图谱。人脑包含数十亿个细胞，每一种细胞都有自己的特殊功能，但这需要很长一段时间才能建立起来。在这个过程中，大脑细胞会发生复杂的变化，而这些变化主要受基因的精准调控。这项新研究绘制了一张高分辨率图谱，展示了人类从出生前到成年后的不同时期内，不同类型脑细胞的基因活动会如何随个体发育而变化，从而精确控制细胞演变。另外，研究人员还从神经典型个体中获得了死后脑组织，以跟踪人脑发育和衰老的每种单独类型的细胞。研究发现，不同的神经性和精神性疾病会出现在发育过程中的特定时间，例如自闭症谱系障碍患者有时可能会在青少年时期出现精神分裂症。这张新图谱表明，大多与大脑有关的疾病都会随时间推移而发展，因此这项发现有助于及早识别这些疾病，进行更早的干预。

　　· 气候变化 ·

　　北极永久冻土野火异常增加，2年间的烧毁面积逼近过去38年

　　2020年8月6日，在北纬69.31°的西伯利亚北极地区发现了一处30千米宽的野火火头（图片来源：Adrià Descals）

　　2019-2020年，西伯利亚北极地区发生了异常多的野火。据统计，仅2020年在西伯利亚北极地区就发生了423起火灾，数量是1982年以来平均水平的7倍。2019和2020年过火面积约470万公顷，占1982-2020年西伯利亚北极地区总过火面积的44%。但研究者过去一直难以确定，气候变化在多大程度上影响了这里野火发生的频率。

　　近日，在发表于《科学》（Science）的一项研究中，研究者利用1982-2020年的卫星图像，量化了西伯利亚北极地区每年野火燃烧的面积。结果显示，近几十年来，与温度相关的野火风险因素有所增加，并且每年野火的剧烈程度与这些因素之间存在指数关系。研究者表示，随着气温上升，干燥的天气条件、更长的夏季、更多的植被和更频繁的雷暴天气都会加剧野火风险。这项研究发出警告，当地的气温正接近临界值，即使是微小的升温也会导致燃烧面积和温室气体释放量的指数级升高。

　　· 智能计算 ·

　　之江实验室和《科学》联合发布智能计算领域十大科学问题

　　自2022年5月起，之江实验室联合《科学》（Science）杂志征集对未来智能计算研究具有重要指导作用的基础科学问题。经过一系列的征集、筛选和评审，来自世界各地的专家小组选出了 智能计算领域的10个最深刻且最具挑战性的问题：

　　如何定义智能，以及如何构建智能计算的评价和标准化框架？

　　模拟计算存在一个统一的理论吗？

　　计算领域的重大创新将会在哪里，以及量子计算是否会接近人脑的计算能力？

　　未来将制造哪些新器件？（例如，基于光子学和自旋电子学技术，以及生物分子和碳纳米管材料，我们可以在晶体管、芯片设计和硬件方面构造什么新器件？）

　　智能计算将如何使智能机器成为可能？

　　基于数字孪生脑，我们将如何理解记忆存储与提取？

　　硅基计算和碳基计算最高效的融合途径是什么？

　　如何构建具有可解释性且高效的AI算法？

　　能否实现可以自我学习、演化和自我反思的强智能计算？

　　智能计算如何利用真实世界的数据发现和归纳知识？

　　· 地球科学 ·

　　新方法测定最高火山喷发柱高度

　　来源：NASA Earth Observatory/NOAA/NESDIS/STAR

　　2022年1月，汤加洪阿哈阿帕伊岛火山喷发并引发海啸，火山灰、气体和水蒸气产生了自有记录以来最高的火山喷发柱。但直到不久之前，科学家还缺少精确测量火山喷发柱高度的方法。传统的测量方式利用对流层温度随高度降低的规律，根据热成像显示的温度轮廓来估计高度。但由于此次火山喷发柱已进入平流层，温度随高度下降的规律不再适用，因此需要引入新的测量方式。近日，发表于《科学》（Science）的一项研究利用基于视差效应的新方法克服了这个问题。

　　“视差效应”指从不同位置观察物体时，根据视线差异就能计算被观察物体的准确位置。研究者分析了3个同步气象卫星的图像，利用视差效应观测火山喷发柱随时间的变化。最终团队测得火山喷发柱高达57千米，远远超过了之前的最高记录，并且是首个火山喷发物质穿过平流层进入中间层的记录。之后团队希望构建利用视差效应计算火山喷发柱高度的自动系统，助理未来火山学和大气科学的研究。

　　· 人工智能 ·

　　Meta新AI预测超6亿种未知蛋白质结构

　　来源：ESM Metagenomic Atlas （CC BY 4.0）

　　据《自然》新闻（Nature news）报道，近日，Meta 公司开发的 ESMfold 模型预测了细菌、病毒和其他微生物的 6.17 亿种未知蛋白质结构。这些蛋白质结构与任何已知的结构都不同，不曾出现在实验确定的蛋白质结构数据库或 Alphafold 数据库中。相关论文已发布于bioRxiv 预印本网站。

　　与DeepMind公司的Alphafold相比，ESMfold模型大大提高了预测速度，仅2星期就完成了超6亿种蛋白质结构的预测（作为对比，Alphafold平均需要数分钟才能生成一个预测结果）。但ESMfold预测结果的准确性也饱受争议。今年 7 月，Alphafold2 发布了对 2.14 亿个已知蛋白质三维结构的预测，其中35%的预测结果是高度准确的（达到了实验室测定的结构精度），80%的蛋白质结构可靠性足以用于后续研究。但根据META研究团队的论文，在ESMfold的 6.17 亿个预测结果中，只有约三分之一被认为是“高置信”（high confience）的预测结果——研究者认为这些预测符合实际结构，且有时可以提供原子尺度的细节特征。一些科学家也提出，ESMFold 提供的数亿个低置信度的预测结果存在很大问题，其中有些预测结果可能缺乏明确的结构，另一些可能属于被误判的非编码DNA。

　　· 气候变化 ·

　　欧洲气温上升幅度达全球平均水平两倍以上

　　当地时间11月2日，世界气象组织（WMO）与欧洲中期天气预报中心（ECMWF）下属的哥白尼气候变化中心（C3S）联合发布2021年《欧洲气候状况》。该报告指出，过去30年里，欧洲气温上升幅度是全球平均水平的两倍以上。1991-2021年，欧洲气温显著升高，平均约每10年增加0.5℃。1997-2021年，冰川的冰层厚度减少了30米。2021年，高温影响天气和气候事件导致数百人死亡，造成大约500多亿美元的经济损失。报告指出，气候变化、人类行为和其他潜在因素正在为欧洲更频繁、更强烈和更具破坏性的火灾创造条件。随着变暖趋势的持续，异常高温、野火、洪水及其他气候灾难事件将对社会、经济和生态系统产生影响。（央视新闻）

　　· 新冠疫情 ·

　　据国家卫健委官方数据，11月3日0—24时，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例757例。其中境外输入病例53例（福建15例，广东13例，四川7例，北京6例，江苏3例，重庆3例，上海2例，云南2例，辽宁1例，湖北1例），含5例由无症状感染者转为确诊病例（广东2例，四川2例，北京1例）；本土病例704例（内蒙古239例，广东195例，重庆41例，福建39例，北京32例，山西30例，河南22例，新疆22例，四川15例，黑龙江11例，陕西11例，山东10例，湖南10例，甘肃8例，云南5例，江苏3例，辽宁2例，贵州2例，宁夏2例，天津1例，上海1例，浙江1例，安徽1例，青海1例），含71例由无症状感染者转为确诊病例（福建35例，广东8例，甘肃8例，山西6例，四川6例，重庆3例，北京1例，内蒙古1例，辽宁1例，云南1例，陕西1例）。无新增死亡病例。无新增疑似病例。

　　31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团报告新增无症状感染者3288例，其中境外输入121例，本土3167例（内蒙古525例，广东470例，新疆411例，湖南392例，黑龙江330例，山西178例，河南165例，青海115例，山东99例，湖北75例，甘肃73例，福建67例，河北55例，重庆39例，四川39例，云南34例，辽宁24例，陕西19例，江苏11例，吉林8例，北京6例，上海6例，天津5例，安徽5例，西藏5例，浙江4例，广西3例，宁夏3例，贵州1例）。

　　截至2022年11月2日，31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团累计报告接种新冠病毒疫苗344001.6万剂次。

　　撰文：王怡博、王嘉钰、二七