环球科学：“9核大脑”的章鱼，走路时脑袋里是怎么想的...

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　　· 量子计算 ·

　　降低量子计算错误率

　　谷歌“量子人工智能”团队组装的量子系统。图片主体为冷却用的稀释制冷机，量子处理器和量子限制放大器则放置在系统的底层。图片来源：谷歌Quantum AI

　　量子计算机和经典计算机一样，容易因为物理系统的干扰出现错误，需要专门的纠错机制才能实现量子计算机的潜能。一种量子纠错方法是纠错码，使用一组物理量子比特组成一个逻辑量子比特，可以检测和纠正单个物理量子比特的错误。但扩展这样的系统需要操作更多量子比特，可能引入更多逻辑错误。为了使逻辑性能随编码规模的增加而改善，纠错能力的增加速度需要超过逻辑错误增加的速度。

　　2月22日，《自然》（Nature）杂志刊发了一篇来自谷歌“量子人工智能”团队的论文。论文中展示了一种逻辑量子比特表面码，可以在系统规模增大时降低错误率。研究团队建造了一个72个量子位的超导量子处理器，用两种不同表面码做了测试：一种称为distance-5 逻辑量子比特（基于49个物理量子比特）和一种较小的distance-3逻辑量子比特（基于17个物理量子比特）。distance-5每周期逻辑错误率为2.914%，distance-3每周期逻辑错误率为3.028%。作者表示，未来还需要进一步降低逻辑错误率，以实现有效计算的需求。

　　· 神经科学 ·

　　在活体组织中生长的电极

　　在大脑中植入电极是精确监测脑电信号、研究脑功能的常用手段。但是，坚硬的传统电极并不能很好地贴合柔软的生物组织，容易造成创伤和影响信号传导。近日，一项发表在《科学》（Science）杂志的研究开发出了将凝胶注射到生物体中、形成柔软电极的新方法。

　　科学家开发出了含有“组装分子”酶的凝胶，将其注射到斑马鱼大脑、心脏、尾鳍以及水蛭神经组织周围。接触身体中的天然分子后，凝胶结构会改变并产生导电性，形成柔软的、直接在组织上生长的电极。实验结果表明，凝胶电极对组织的伤害性低，且不会触发免疫排斥，未来可能在神经系统疾病的治疗或脑机接口等领域发挥作用。

　　· 动物学 ·

　　首次在章鱼自由移动时测到了它的脑电波

　　蓝章鱼（Octopus cyanea）。图片来源：Ahmed Abdul Rahman/wikipedia

　　章鱼既拥有中央大脑，8条触腕内还分布着可独立于中央大脑的周围神经系统。这样独特的神经结构、突出的大脑容量，以及高超的认知能力，使它们成为探索大脑的优质研究对象。近日，发表在《当代生物学》（Current Biology）杂志的一项研究将电极和数据收集器移植到章鱼体内，首次记录了章鱼自由运动时的脑活动。

　　软体动物的身体不易固定设备，故研究者采用轻便、小型且经过防水改造的鸟类研究数据传输器，设备的电池容量可支持12小时连续记录。科学家通过麻醉将装置植入体型较大的蓝章鱼（Octopus cyanea）体内，在垂直叶和中央上前叶分别植入电极。此后，他们利用摄像捕捉章鱼的活动，通过电极传输脑活动数据。研究者发现了几个不同的脑活动模式，其中一些与哺乳动物的十分相似，而另一些则是持续性的慢波，此前从未被发现。目前，研究者尚未将脑活动与具体行为联系起来，他们计划在未来深入研究。

　　· 天文学 ·

　　宇宙早期的星系超重了

　　银河系质量大约在1.2万亿倍～3.0万亿倍太阳质量之间。天文学家在红移z约等于6的范围内发现过质量在太阳质量1千亿倍的大质量星系，该红移对应的时间为大爆炸后10亿年左右，但很难发现比这更早的星系。而韦布空间望远镜（JWST）的出现改变了这一点，它强大的红外观测能力能为早期星系形成过程提供新的认知。

　　2月22日，一篇发表在《自然》（Nature）上的论文报道了6个高红移星系候选体。它们的质量都在100亿倍太阳质量以上，红移在z = 7.5和z = 9.1之间，对应时间为大爆炸后5亿～7亿年。6个候选星系中，质量最大的可以达到1000亿倍太阳质量。这些星系的质量超过了预期值，如果该结论能得到光谱学的验证，那么将证明在宇宙早期，星系质量增长比原先预期的要快很多。

　　· 化学 ·

　　塑料垃圾也能变废为宝

　　降解塑料需要极高的温度来裂解（cracking）维持其稳定的化学键，但化学键断裂后又会以不受控的方式快速形成新的化学键，降解效率低且难以控制产物。因此回收和降解塑料成本高昂又收益甚少，成本远不如生产新的塑料产品用完即扔。而在最新发表在《科学》（Science）期刊的新研究中，研究者提出一种可以在更低温度下更高效率降解塑料的方法。

　　研究者在裂解过程后增加了第二步反应——采用烷基化催化剂（alkylation catalysts）将裂解产物转化为液态汽油类燃料且不生成额外的副产物。这步烷基化反应可在化学键断裂后立即以特定方式成键并生成有用的终产物，并且仅在70℃的条件下即可发生。目前该方法可直接用于处理低密度聚乙烯制品（LDPE）和聚丙烯制品（PP），但对于高密度聚乙烯制品（HPDE）则需额外进行前处理以使催化剂能够接触作用于需要裂解的化学键。该成果提高了废弃塑料的回收利用效率，为其碳循环闭合提供了新途径。研究者希望能逐步改变一次性使用塑料的观念，推动塑料制品回收利用的进程。

　　撰文：韩佳桐、安君、马一瑗、王昱