北极首个“无冰”夏季或提前来临，比预测早10年丨科技周览

整理 | 周舒义

GPT-4最强对手：新一代AI模型Claude 3发布

3月4日，美国人工智能初创公司Anthropic发布AI大模型Claude 3，Claude 3按性能由低到高，分为3个版本：Haiku（俳句）、Sonnet（十四行诗）和Opus（鸿篇）。在MMLU、GPQA、GSM8K等多个主流基准评估中，Opus击败了OpenAI的GPT-4和Google的Gemini。

来源：Anthropic

Claude 3支持与用户即时聊天、自动补全文本、处理和分析数据，还具备视觉功能，可接受图表和照片等视觉输入。据介绍，Haiku在同类模型中速度最快、成本最低，能在3秒内读完一篇包含图表的复杂论文（约1万tokens，tokens与字符换算关系参见
https://help.openai.com/en/articles/4936856-what-are-tokens-and-how-to-count-them），每百万tokens的输入成本低至0.25美元，输出成本为1.25美元。此前的Claude模型由于上下文理解能力不足，经常拒绝回答无害问题，Claude 3降低了错误拒绝的概率。Claude 3还能提供更为可信的回答，Opus在回答复杂开放式问题时的准确率是Claude 2.1的两倍。Anthropic表示，Claude 3很快将会推出引文功能，在回答中注明引用来源，以便用户核查回答的真实性。

Claude 3不同版本的成本和性能，注意横轴为对数坐标。| 来源：Anthropic

此外，Claude 3全系支持20万tokens的上下文窗口 (context window，模型可同时“考虑”的最大上下文空间)，大约相当于5万个英文单词。Anthropic表示，Claude 3可以在大规模数据中准确检索细节，实现“近乎完美”的召回率，准确率达99%。Claude 3现已面向159个国家/地区提供API，Sonnet可在官网claude.ai免费体验，Opus则需付费订阅，价格为每月20美元，Haiku会在后续推出。

Anthropic由OpenAI前成员Daniela Amodei和Dario Amodei兄妹等人于2021年创立，后者曾任OpenAI 研究副总裁。2019年OpenAI与微软达成合作后，逐渐趋向商业化，二人因发展理念分歧出走OpenAI。

颈动脉斑块检出微塑料，死亡风险上升3.5倍

一项3月7日发表于NEJM的研究发现，在200多名接受了颈动脉内膜切除术（手术切除动脉粥样硬化斑块，以治疗颈动脉颅外段重度狭窄）的患者中，有六成患者的斑块样本检出了微塑料和纳米塑料。这些患者随后发生心梗、卒中或全因死亡的风险大幅上升。

新研究纳入了304名患者，其中257名完成了为期33.7±6.9个月的随访。研究发现，150名患者（58.4%）的颈动脉斑块样本检出了聚乙烯，平均水平为21.7±24.5 μg/mg；31名患者的样本检出了聚氯乙烯，平均水平为5.2±2.4 μg/mg。与样本中未检出微塑料或纳米塑料的患者相比，这些患者在34个月的随访中发生心梗、卒中或全因死亡的风险上升3.53倍。此外，斑块样本中微塑料含量较高的患者，其炎症标志物水平往往也更高。

样本中巨噬细胞内部（左）、外部（右）均发现了形状高度不规则的微塑料颗粒（箭头处）。| 来源：NEJM

研究人员表示，尚不清楚为何在检测的11种塑料成分中，只检测到聚乙烯和聚氯乙烯；需要开展更多工作来评估这两种微塑料是否会在斑块组织内积聚，以及在这方面它们是否比其他种类的塑料更加危险。他们强调，上述结果并不能证明微塑料和健康风险之间的因果关系，研究并未排除患者健康状况、行为习惯、PM2.5和PM10暴露水平等混杂因素的影响。

对微塑料忧心忡忡？不妨试试多喝热水吧。

论文链接：
https://doi.org/10.1056%2FNEJMoa2309822

两栖动物也能“喂奶”

用营养丰富的乳汁哺育后代，素来被视为哺乳动物的特征。而3月7日发表在Science上的一项研究显示，环纹蚓螈（Siphonops annulatus，一种原产巴西的蚓螈）会通过输卵管壁处的腺体，分泌富含脂质和碳水化合物的“乳汁”，并在一天内多次向幼体“喂奶”，这是首次在两栖动物中观察到此类行为。

Siphonops annulatus | 来源：Carlos Jared

现存两栖动物分为三大类：无尾目（如青蛙和蟾蜍）、有尾目（如娃娃鱼和蝾螈）、以及数量最为稀少的无足目（蚓螈）。蚓螈亦称“盲裸蛇”，眼睛高度退化，体表周身有缢纹环绕，形成许多排环褶，形似蠕虫或蛇。环纹蚓螈幼体长有高度特化的牙齿，可以吃掉母亲的皮肤外层来获取营养。但研究人员认为，仅凭每周1~2次的进食不足以支撑幼体的快速生长。进一步观察发现，在幼体出生的前几个月里，它们频繁聚集在母亲尾部的泄殖腔开口处，摄取母体分泌的粘性物质，这种物质类似于哺乳动物的乳汁。此外，幼体还会通过身体接触、发出高亢的声音来促进母亲泌乳。研究人员认为，“喂奶”是一种趋同进化现象，在其他卵生动物中也可能存在类似行为。

论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2094

北极首个“无冰”夏季或提前来临，比预测早10年

一项新研究显示，北极地区首个“无冰”日可能会比之前的预测提前10多年到来，且在所有温室气体排放情景下，这一趋势不变。

在科学研究中，“无冰”并不意味着水中没有冰，而是当海冰面积小于100万平方公里时，就认为北极是“无冰”的。近年来北冰洋海冰面积最小值出现在9月份，约为330万平方公里。

该研究预测，在所有排放情景下，北冰洋可能会在2020年代至2030年代之间的某个8月底或9月初首次出现无冰状态；到本世纪中叶，北极地区很可能在9月出现整整一个月无冰的情况；到本世纪末，无冰状态可能每年持续数月，在高排放或保持现今排放速度的情况下，甚至在某些冬季月份北极也会持续无冰。

来源：wikipedia

研究人员认为，温室气体排放是海冰消失的主要原因，冰雪覆盖面积减小会增加海洋吸收的阳光热量，加剧冰雪融化和北极变暖。而海冰减少会严重影响北极熊等依赖海冰生存的北极动物。此外，随着海洋变暖，非本地鱼类可能进入北冰洋，这些入侵物种对当地生态系统的影响尚不清楚。

研究人员表示，虽然北极无冰不可避免，但未来的排放水平仍将决定这种情况出现的频率。在中度排放情况下（也就是当前水平），北极可能只有在夏末秋初的8月到10月才会出现无冰状态；但在最高排放情况下，到本世纪末，北极可能会每年有长达9个月的时间不结冰。

论文链接：
http://dx.doi.org/10.1038/s43017-023-00515-9

气候恶化与中国古代社会动乱的复杂关系

“江雨霏霏江草齐，六朝如梦鸟空啼。”中国农业文明在约4000年前的“中原地区”出现，一路伴随着反复出现的大规模社会动荡，屡经农民起义和游牧部落入侵，形成了独特的社会结构和民族性格。既往研究提出了气候变化对社会动乱的影响，但由于缺乏可靠的高分辨率干湿变化记录，我们对古代社会动乱中气候变化作用的认知存在局限。

研究人员基于我国黄土高原小型湖泊北莲池的碳酸盐氧同位素，分析湖水同位素组成，反推降水和蒸发之间的差异，重建了过去5000年的高分辨率干湿变化记录。结果发现，过去5000年出现了3个湿润时期和4个干旱时期；湿润时期主要由高降水量因素控制，而干旱时期则受温度、降水和风速协同影响。这表明干旱时期可能发生在不同的降水幅度下，挑战了干旱气候只发生在低降水时期的传统认知。

研究人员利用干湿变化记录和已有的温度降水记录，尝试建立气候变化与大规模社会动荡之间的联系。中国古代有三个大规模社会动荡阶段——春秋战国、魏晋南北朝和五代十国。北方地区的战争频率主要发生在冷干时期，表明气候恶化降低土地生产力并加速生态恶化，可能导致反复出现粮食短缺，进而引发内战。相比之下，气候与大规模外部侵略之间的关系更为复杂，后者可发生在冷干和暖湿气候条件下。因此，国内社会动荡和外部入侵的气候背景可能并不总是一致。

需要注意的是，不是所有冷干时期均会发生大规模的国内社会动荡。只有在社会紧张局势加剧时，冷干气候才可能在促进动荡过程中发挥实质性作用。研究人员表示，新研究为探讨中国古代社会的变革提供了新视角和关键证据，有助于更好地探究中国古代的历史和社会结构，并为全球气候变化研究提供了价值。

论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.12.010

柳叶刀：全球肥胖人口已超10亿

一项由非传染性疾病风险因素合作组织（NCD-RisC）与世界卫生组织（WHO）联合开展的调查研究表明，全球的肥胖儿童、青少年和成人总数已超过10亿，肥胖已经成为大多数国家最常见的营养失调形式。

研究人员分析来自190多个国家超过2.2亿人口（其中6300万人为5~19岁，1.58亿人为20岁及以上）的体重和身高数据，并通过身高体重指数（BMI）来了解1990年至2022年全世界人口肥胖和体重过轻的比率变化。对成年人而言，BMI≥30kg/m2为肥胖，BMI＜18.5kg/m2则体重过轻；儿童青少年是否肥胖或体重过轻的BMI标准取决于年龄和性别。

数据表明，从1990年到2022年，女童肥胖率从1.7%增长到6.9%，男童肥胖率从2.1%增长到9.3%。2022年，受肥胖影响的儿童青少年总数接近1.6亿（6500万女童，9400万男童），1990年的这一数据仅为3100万。相比之下，2022年体重过轻的女童有7700万，男童有1.08亿，相较1990年体重过轻的8100万女童和1.38亿男童有所减少。中国女童肥胖率从0.6%增至7.7%，男童肥胖率从1.3%增至15.2%。2022年，中国女童肥胖率在全球排名第102位，男童肥胖率在全球排名第70位。

在成年人中，女性肥胖率从8.8%增长到18.5%，男性肥胖率从4.8%增长到14.0%。2022年，患有肥胖症的成年人总数近8.8亿（5.04亿女性，3.74亿男性），是1990年记录数据（总数1.95亿，1.28亿女性，6700万男性）的4.5倍。加上2022年的1.59亿肥胖儿童，2022年受肥胖影响的人口总数超过了10亿。中国女性肥胖率从2.0%增至7.8%，男性肥胖率从0.8%增至8.9%。2022年，中国女性肥胖率在全球排名倒数第11位（正数第190位），男性肥胖率在全球排名倒数第52位（正数第149位）。

作者也指出研究存在局限性：BMI不是衡量身体脂肪含量和分布的完美指标；部分国家的数据很少，导致对这些国家的估计结果不确定性更高。各年龄段的可及数据也存在差异，5~9岁年龄段和65岁以上年龄段的数据较少，增加了这些年龄段估计值的不确定性。

“这项新研究强调了从幼年期到成年期，通过按需饮食、锻炼和合理照护对肥胖加以预防和控制的重要性”，WHO总干事谭德塞（Tedros Adhanom Ghebreyesus）表示，“若要重新回到实现全球遏制肥胖目标的轨道上，就需要各国政府和协会在世卫组织和各国公共卫生机构的循证政策支持下开展工作。重要的是，私营机构也需要协力合作，必须对其产品的健康影响负责。”

论文链接：
https://doi.org/10.1016/S0140-6736(23)02750-2

超低温下的大体积磁熵变

基于磁热效应的绝热去磁制冷技术，是实现超低温的有效途径之一。由于磁热材料的体积直接决定设备的磁系统和屏蔽设计，因此研发具有大体积冷却能力的磁热材料至关重要。虽然提高磁离子密度可以增强体积制冷能力，但也会导致更强的磁相互作用，使得长程磁关联出现在较高的温度。因此，目前极少有材料能在超低温（< 1 K）下表现出较大的体积磁熵变。

研究人员提出了一种以强关联自旋无序来实现低温下大体积磁熵变的方法，并在钆硅酸盐Gd9.33[SiO4]6O2体系中进行了验证。该材料具有非常高的磁离子密度（1.78 × 1022 cm-3），即使在极低的50 mK温度下，仍未出现长程磁有序。这些特性使其展现出巨大的体积单位磁热响应，远高于商业化顺磁盐制冷工质钆镓石榴石（Gd3Ga5O12），并超越了大部分已报导的材料体系。新研究为寻找和开发具有更高体积密度表现的超低温磁热材料提供了新思路。

论文链接：
https://doi.org/10.1002/advs.202306842

本文受科普中国·星空计划项目扶持

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

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