用手机摄像头检测血氧，真的能成功吗？

2022-09-20 17:32 前沿技术

从打电话和发短信到计步和跟踪睡眠，再到测量脉搏和呼吸频率，手机的功能进化得愈发复杂，它早已经不是仅仅用于交流的工具，而是多样化的“机器管家”。为了进一步加强手机的健康检测功能，华盛顿大学的科学家正在尝试研发能够检测血氧的手机摄像...展开

从打电话和发短信到计步和跟踪睡眠，再到测量脉搏和呼吸频率，手机的功能进化得愈发复杂，它早已经不是仅仅用于交流的工具，而是多样化的“机器管家”。为了进一步加强手机的健康检测功能，华盛顿大学的科学家正在尝试研发能够检测血氧的手机摄像头，相关研究结果已发布至《NPJ Digital Medicine》。

在论文中，该团队详细介绍了 “基于智能手机摄像头的 SpO2 传感系统的首次临床开发验证”。简而言之，该团队开发了一种算法，并证明了智能手机测量血氧饱和度的水平可以达到美国食品和药物管理局 (FDA) 批准的非处方脉搏血氧仪的基线水平。参与实验的一共有六名志愿者，实验数据显示，只需将手指放在智能手机的相机和相邻的闪光灯上，就能够进行血氧检测，检测结果的准确率高达80%，而脉搏血氧仪能够检测的 SpO2 水平低至70%。

此次研究相比于以往有两处显著的进步：首先，此种检测方法不要求用户屏住呼吸；其次，以前基于智能手机的 SpO2 血氧测量水平的下限是85%，但科学家开发的新算法可以达到与医用级脉搏血氧计相同的基线水平。

传统智能手表检测血氧的步骤如下：先在手表上进行测量，再通过配套的应用程序与手机配对，最后同步数据进行传输，但用智能手机可以直接将检测出的 SpO2 数据发送给医生，相比之下要方便得多。

“我们的数据显示，智能手机可以在临界阈值范围内正常工作，”研究人员之一 Jason Hoffman 指出。智能手机测量血氧饱和度的最大优势之一是它的便捷性，此外，该方法也不依赖于特殊的摄像头设置或定制硬件，只需要一个位于LED 闪光灯旁边的相机传感器。

虽然目前此项技术还未成熟，但随着研究的深入和科技的进步，血氧检测的方法一定会变得更加简便。收起

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热潮之下，转换电能的全新方法！

2022-08-19 13:43 前沿技术

2022夏天，地球迎来了前所未有的高温，用于制冷的电量激增，各地电网不堪重负。现如今水力发电、太阳能发电等技术的使用范围已经不算狭小，但依旧无法应对席卷全球的热浪，不过此等现状也催生出了许多新的发明，以将各类能量转化为电能。

新加坡...展开

2022夏天，地球迎来了前所未有的高温，用于制冷的电量激增，各地电网不堪重负。现如今水力发电、太阳能发电等技术的使用范围已经不算狭小，但依旧无法应对席卷全球的热浪，不过此等现状也催生出了许多新的发明，以将各类能量转化为电能。

新加坡国立大学 (NUS) 设计与工程学院 (CDE) 的研究人员就发明了一种新的湿气驱动发电 (MEG) 设备。这一设备形似丝织品，只有薄薄的一层，厚度约为0.3毫米，由海盐、碳墨和特殊的吸水凝胶组成。

这一设备的“湿区”，即带有吸湿性离子水凝胶的区域，能够从空气中获取水分，设备的另一端是干燥区域，不含吸湿性离子水凝胶层，这样一来，水分就会被限制在湿区。“湿区”吸收水分后，就会分离出海盐离子，从而产生电力。带正电荷的阳离子被带负电荷的碳纳米粒子吸收，设备的表面就会发生变化，从而产生电场。

研究结果显示，MEG 设备能够维持电力输出，并且能有效持续至少30天。这一发明能够为许多常见的电子设备供电，例如健康监测器和可穿戴电子设备等。

不仅仅是空气能“发电”，人体也能。新加坡南洋理工大学的科学家们研制出了一种可拉伸且防水的“织物”，可将身体运动产生的能量转化为电能，同样是“织物”，这项发明与MEG 设备看似有异曲同工之妙，但实则运作原理并不相同。

运动发电设备中的一个关键成分是一种聚合物，当受到挤压时，该聚合物会将机械应力转化为电能。该设备的底层是由可拉伸的氨纶构成的，辅以一种类似橡胶的材料，保证材料的柔韧度和防水性。

根据实验结果，该设备能够保持长达五个月的稳定电力输出，而日常的洗涤、折叠等行为并不会导致其性能下降。

虽然这两种设备的发电量并不多，但“星星之火，可以燎原”，小小的电力聚集起来，数量也是极其可观的。或许这种“小发明”，就是未来绿色能源的去处。收起

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用鼻子“闻出”癌症？蝗虫说不定真的能做到！

2022-08-08 11:48 前沿技术

如果说，蝗虫可以“嗅出”癌细胞，你会不会觉得这是天方夜谭？

来自密歇根州立大学的研究人员表明，蝗虫不仅可以闻出癌细胞和健康细胞之间的差异，还可以区分不同的癌细胞系。  当然，这并不意味着你以后会在医生的办公室里看到漫天飞舞的蝗虫...展开

如果说，蝗虫可以“嗅出”癌细胞，你会不会觉得这是天方夜谭？

来自密歇根州立大学的研究人员表明，蝗虫不仅可以闻出癌细胞和健康细胞之间的差异，还可以区分不同的癌细胞系。  当然，这并不意味着你以后会在医生的办公室里看到漫天飞舞的蝗虫，而是在你的一呼一吸之间，医生可以用昆虫感觉神经元制成的设备来诊断你是否患有癌症。

这项研究揭示了蝗虫“嗅觉”的工作原理：

癌细胞和普通细胞的运作方式不同，前者形成的化合物与后者有区别，如果这些化合物进入了肺部或者呼吸道，那么在吐气的时候就可以被检测出来。

从理论上讲，这一设备可以区分不同的癌症种类和癌症的不同阶段，但现阶段还不能运用于临床诊断。

这项研究的本质在于破译昆虫的大脑，了解蝗虫的嗅觉传感器和相应的神经脑回路是如何运作的。研究人员将电极连接到蝗虫的大脑，记录其对普通细胞和癌细胞气体样本的反应，然后创造相应的化学图谱。

研究结果显示，蝗虫成功地区分出了三种不同的癌细胞。

其实，该团队在几个月之前就发表另一项研究成果：用蝗虫的大脑和触角来检测口腔癌，研究结果表明蝗虫对于不同种类的癌细胞和普通细胞产生的脑电波不同。

其实，利用动物的嗅觉来检测疾病不是什么新鲜事。早在今年六月，发表在PLOS ONE上的一篇论文就记录下了狗是如何探测出新冠的。

研究人员共收集了355个汗液样本以供使用。最终结果表明，狗在识别新冠呈阳性的人员（这些人员在PCR测试中都为阳性）时的准确率高达97%，在识别无症状时的准确率高达100%，而其他测试的结果也显示，狗“嗅出”新冠的准确率比居家常用的抗原测试要高。

不仅如此，狗的效率比当前的任何人类发明的检测系统都要高效，几乎是立刻就能得出结果，但遗憾的是，受过此种训练的狗太少，无法广泛运用于核酸检测。收起

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太阳底下的“新鲜事”——太阳能

2022-08-05 13:33 前沿技术

在全球变暖的大趋势下，科学家们都在寻找新的清洁能源来替代非清洁能源，以此来应对不断恶化的环境和日渐频发的气象灾害。目前已开发的清洁能源有许多：海洋能、太阳能、生物能、地热能和水能等。而太阳作为生命不可或缺的能量来源，寿命可长达上...展开

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未来，你的房子可能是“打印”出来的

2022-08-02 10:34 前沿技术

无论是工作还是生活，我们都有一样必需的物品：纸张，而说起纸张就不得不提打印，对这一项技术，我们或多或少都有了解。

普通的打印机使用的原材料是墨水和纸张，通过电脑控制在平面上进行打印，这种打印技术是二维的，那我们是否可以打印三维的...展开

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如何预防心脏病发作？新型皮肤贴片告诉你答案！

2022-08-01 10:34 前沿技术

许多心脏病患者及其家属都曾担心过一个问题，如果在户外无人陪同的情况下，患者突发心脏病该怎么办？许多患者依赖于速效救心丸，但正如很多电视剧演的那样，心脏病患者突发心脏病的时候或许没有力气拿起一瓶药，这其中蕴藏着很大的危险。对于患者...展开

许多心脏病患者及其家属都曾担心过一个问题，如果在户外无人陪同的情况下，患者突发心脏病该怎么办？许多患者依赖于速效救心丸，但正如很多电视剧演的那样，心脏病患者突发心脏病的时候或许没有力气拿起一瓶药，这其中蕴藏着很大的危险。对于患者及家属来说，如果有一个便携装置能够提前预警心脏病发作，将会大大降低心脏病人的死亡率。那么现实当中有这样的东西吗？

好消息是，加州大学圣地哥分校的工程师开发了一种柔软富有弹性的超声波贴片，可以粘贴在皮肤上，以检测人体内部动脉和静脉的血液流动。

对于心脏病患者来说，了解血液通过其血管的速度和流量十分重要，因为它可以帮助临床医生诊断各种心血管疾病，包括血凝块、心脏瓣膜问题、四肢循环不良以及导致中风或心脏病发作的动脉堵塞。

而这种超声波贴片能够不间断监测血流以及血压和心脏功能，佩戴这种设备可以更容易地识别心血管问题。

这项技术应用之初，很多患者表示出了担忧，认为需要在体内植入这一超声波贴片，实际上贴片可直接戴在脖子或者胸部，它的特殊之处在于，可以以非入侵的方式感知和测量体内深度至14厘米的心血管信号，并且拥有很高的精度。

负责这项研究的Sheng Xu说，这种类型的可穿戴设备可以让你更全面、更准确地了解心脏和大脑等关键器官的深层组织以及皮肤表面的情况。

它是如何工作的？

该贴片由一层薄薄的柔软、可拉伸的聚合物组成，表面嵌入了一组毫米级超声波传感器，每个阵列都由计算机单独控制，所有的传感器可同步将超声波传输在一起，产生高强度的超声波束，聚焦于检测部位血管，将数据传输至计算机，实现监测效果。

Xu说，未来还会在贴片中配备报警装置，在监测到紧急情况后及时向医院以及患者家属发出提醒。收起

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电池有锂电池、镍镉电池、镍氢电池……但你听说过纸质电池吗？

2022-07-29 16:39 前沿技术

在日常生活中，电池可以说是必不可少的用品之一：手机需要电池，遥控器需要电池，手表也需要电池……电池总是在我们最容易忽略的地方发挥着作用。大家可能听说过一些常用电池的种类，比如锂电池、镍镉电池等，但你听说过纸质电池吗？

Gustav Nyströ...展开

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想知道身体出了什么问题？贴张纸就能有答案！

2022-07-29 14:35 前沿技术

每次觉得身体不舒服去医院检查，都得经历一系列复杂又繁琐的程序。检查心肺这类器官时，还需要一些特定的设备，比如超声成像的机器，操作起来虽然简单，但其体型庞大且笨重，很难移动，无法灵活地在各个地点使用。

近日，麻省理工学院的工程师设...展开

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麻省理工学院工程师设计了一种邮票大小的贴片，将它贴在皮肤上，
可以提供48小时内脏器官的连续超声成像。

话题：#未来手机科幻创意#

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海水也能发电？研究团队揭示海水发电的可能性

2022-07-29 14:20 前沿技术

自20世纪50年代以来，科学家就知道，理论上可以通过海水和河流交汇地的水流来发电，这项技术被称为渗透发电或蓝色能源。但数十年来，我们只听说过大型水电站，并没有听说过海水发电…… 虽然这项技术在理论上可以实现，但目前研究仍在进行当中，暂...展开

自20世纪50年代以来，科学家就知道，理论上可以通过海水和河流交汇地的水流来发电，这项技术被称为渗透发电或蓝色能源。但数十年来，我们只听说过大型水电站，并没有听说过海水发电…… 虽然这项技术在理论上可以实现，但目前研究仍在进行当中，暂时无法确定这项技术的可靠性以及可扩展性。

好消息是，5月28日，发表在《纳米研究能源》的一篇论文当中，研究人员揭示了可用于渗透发电的多种材料。

针对这项技术的理论依据研究团队说，地球上有几个地方的海水和河水是自然混合的，混合处海水含有带正电荷的离子（如钠离子）和带负电离子（如氯化物离子），两者相接触就能够产生电，这就是海水发电的原理。

论文的作者Javad Safaei说，利用一对离子物种具有选择性的同时能够阻断另一个离子的静电膜，以此产生电力，可以为电子设备供电或存储于电池当中。

出于这几个原因，渗透发电有望成为化石燃料的替代品。海水当中盐水很容易获得，可谓是取之不尽用之不竭，此外，与风能、太阳能发电不同的是，渗透发电产生的电力是没有间歇性的，能够24小时不间断发电。

据初步统计，这种方法每年可以产生大约1兆瓦电力，这与全球太阳能发电量（710千兆瓦）和风能发电量（730千兆瓦）相比，有很大的优势。

由于目前研究进展较快，目前研究人员已系统比较了用于渗透发电的不同类型的两种二维材料，这种二维材料用于制作一种特殊的“膜”，得益于其高离子导电性、高机械强度、大规模生产能力以及可形成超薄层的特质，这种膜能够中和盐水当中的带电离子产生电能。

目前来看，这项研究已初有成效，研究人员对二维材料的认知度也逐渐提升。

在未来，研究人员希望使用二维材料扩大渗透发电的可扩展性，进一步研究盐水梯度发电技术的可能性。收起

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AI更喜欢土著语言？土著语言可以帮助解决复杂的人工智能问题！

2022-07-29 11:20 前沿技术

中文、德语、英语都有着一个共同的特点，语法较为复杂、音节多样、方言现象显著。人工智能在接收这些语言发出的指令的时候，难免会由于语法复杂、发音多样等问题，无法准确识别人们的指令。然而，将所有的方言、发音输入人工智能程序当中，是一件...展开

中文、德语、英语都有着一个共同的特点，语法较为复杂、音节多样、方言现象显著。人工智能在接收这些语言发出的指令的时候，难免会由于语法复杂、发音多样等问题，无法准确识别人们的指令。然而，将所有的方言、发音输入人工智能程序当中，是一件难以完成的事情，过去，研究人员通过深入学习，使机器人能够自主学习人类语言，然而受制于语言环境的复杂性，这种方式同样有着缺陷。

好消息是，新南威尔士大学的Abbass教授在研究土著语言Jingulu时，发现这种土著语言能够易于人工智能翻译指令。

Abbass教授解释道，Jinglil人是澳大利亚原住民，他们在保护澳大利亚方面做出了杰出的贡献。他们的语言在第二次世界大战期间，被用于军事秘密通信，直到今天我们还发现，土著语言的丰富性可能掌握着人类与人工智能互动的秘密。

Jingulu是人工智能梦想成真的关键

“一种可以直接翻译成人工智能指令的语言；一种人类可以理解的语言；一种低计算成本、高效仿性语言；一种我可以在不改变语法的情况下使用的语言；一种在澳大利亚诞生和使用的语言……”

Abbass教授研发的人工智能系统，长期受制于无法准确翻译指令的难题。

过去他从牧羊犬汲取到了灵感，一只牧羊犬能够控制一大群羊，他调查了依赖手势、直接命令甚至是音乐的交流方式，但都存在一定的困难。

“他们要么比我们拥有更丰富、更复杂的语言，要么没有完全符合我们要求”阿巴斯教授曾说到。

有一天，他出于好奇，在谷歌上搜索研究土著语法的相关研究时，这一切都发生了变化……

在一篇研究Jingulu的论文当中，他发现，这类族群的语言能够在足够简单的基础上清晰的传达出信息，所有的动词仅需利用“来、走、做”三个词即可涵盖，这正是人工智能所渴望的语言。

若这类语言能够运用至人工智能，我们离人类与AI亲密沟通的未来就不远了！收起