①当你在路边草地或自家庭院里发现一两只从未见过的甲虫时，你肯定不会感到惊讶。但在生物学家和生态学家们看来，这或许不是件寻常小事。专家们把它们形象地比喻为“生物入侵者”——它们不仅会破坏某个地区原有的生态系统，而且还可能给人类社会造成难以估量的经济损失。
      ②如果一个物种在新的生存环境中不受同类的食物竞争以及天敌伤害等诸多因素制约，它很可能会无节制地繁衍。1988年，几只原本生活在欧洲大陆的斑贝(一种类似河蚌的软体动物)被一艘货船带到北美大陆。当时，这些混杂在仓底货物中的“偷渡者”并没有引起当地人的注意，它们被随便丢弃在五大湖附近的水域中。然而令人始料不及的是，这里竟成了斑贝的“天堂”。由于没有天敌的制约，斑贝的数量急剧增加，五大湖内的疏水管道几乎全被它们“占领”了。到目前为止，人们为了清理和更换管道已耗资数十亿美元。来自亚洲的天牛和南美的红蚂蚁是另外两种困扰美国人的“入侵者”，前者疯狂破坏芝加哥和纽约的树木，后者则专门叮咬人畜，传播疾病。
      ③“生物入侵者”在给人类造成难以估量的经济损失的同时，也对被入侵地的其他物种以及物种的多样性构成极大威胁。二战期间，棕树蛇随一艘军用货船落户关岛。这种栖息在树上的爬行动物专门捕食鸟类，偷袭鸟巢，吞食鸟蛋。从二战至今，关岛本地的11种鸟类中已有9种被棕树蛇赶尽杀绝，仅存的两种鸟类的数量也在与日俱减，随时有绝种的危险。
      ④许多生物学家和生态学家将”生物入侵者”的增多归咎于日益繁荣的国际贸易，事实上许多“生物入侵者”正是搭乘跨国贸易的“便车”达到“偷渡”目的的。以目前全球新鲜水果和蔬菜贸易为例，许多昆虫和昆虫的卵附着在这些货物上，其中包括危害性极大的害虫，如地中海果蝇等。尽管各国海关动植物检疫中心对这些害虫严加防范，但由于进出口货物的数量较大，很难保证没有漏网之“虫”……
      ⑤一些生物学家们指出，一旦某种“生物入侵者”在新的环境中站稳脚跟并大规模繁衍，其数量将很难控制。即使在科学技术高度发达的今天，面对那些适应能力和繁殖能力极强的动植物，人们仍将束手无策。
      ⑥目前，世界上许多国家已开始认识到这一问题的严重性，并采取了相应措施。
                                                                                                                                                                                 (有删减)

关于智力问题

    什么是智力？有人说，智力的涵义包括聪颖、预见、速度，能同时应付很多事件。有人把智力定义为学习、作判断的能力和想象力。在现代文献中，智力常常指的是抽象思维的能力、推理的能力和整理信息的能力。还有人把智力表达得更简洁，说智力是作猜测，是发现一些新的内在秩序的“出色的猜测”。对许多人来说，就是你不知怎么办时，无计可施时，惯常的做法不奏效时，所需要的创新能力。

    那么人的智力是否高于其他动物呢？这取决于脑的发达程度，脑只有外面那一层——大脑皮层——明显地与形成“新的联想”有关。而人的大脑皮层甚至比甜橙皮还薄，大约只有2毫米，仅相当于一枚一角硬币的厚度。人的大脑皮层布满了皱褶，但是如果把它剥离下来并将它展开，它的面积大约相当于4张打印纸。黑猩猩的大脑皮层只有1张打印纸那么大；猴子的像明信片那么大；老鼠的只有邮票那么大。因此，人的智力比动物的智力高很多。

（节选自《大脑如何思维》有删改，作者威廉·卡尔文）

AI是如何做决策的？

吕之品

    ①最近一段时间，AI（人工智能）被炒得神乎其神，似乎它无所不能。但事实上，据社交网站“脸谱”披露，要想欺骗AI把某个不存在的东西当作真实存在，比你想象的要容易得多。

    ②譬如，在一张高清晰度的图片中，随机地降低某些地方的像素。这么一点微不足道的变化，人眼根本难以觉察，也不会影响我们的判断；但AI却能觉察出来其中的差异，并因此严重干扰了判断，比如说把图中的猫误认作了狗。

    ③这个低级错误揭示出当前AI的一个重大缺陷：太拘泥于细节，“只见树木，不见森林”，让无谓的细节影响了对整体的判断。如果这个弱点被黑客利用，后果将不堪设想。他们将能够操纵无人驾驶汽车狂奔，无视红绿灯；或者让犯罪嫌疑人轻易躲过AI控制的监控摄像头。

    ④为了解决这个问题，这就需要我们先去了解AI是如何自我学习，如何做决策的，但这一直是个难题。因为AI在自我学习过程中，经过海量的数据训练之后，会自创一套决策规则，但它最后创立的规则到底是什么，这对于AI的设计者有时候都是一个谜。这一点其实跟人也是相似的。譬如，老师在课堂上向你传授知识，但你是如何把这些知识点组织起来的，他也不见得清楚。

    ⑤最近，美国布朗大学的克里斯·格林和他的同事开发了一个系统，有望突破这个困难。这个系统能够分析，当AI对一个图像做判断时，它是根据图像的哪一部分做出判断的。为开发这个工具，研究小组用数码噪声依次替换图片的一部分，看看这样替换之后，是否会对AI的判断产生影响。如果AI改变判断，那说明图片的这块区域可能正是影响AI判断的关键所在。

    ⑥格林在给图片分类的一个AI上测试了他的系统。这个AI被训练把图片分成10个类，包括飞机、鸟、鹿和马等。格林的系统能够暗中查看，当AI对图片进行分类时，什么是它所倚重的，什么是被它忽略不计的。结果表明，AI先是将图片上的物体分解成不同的元素，然后搜索图片中的每一个元素以确定把图片归到哪一类。

    ⑦举个例子。当AI观察马的图片时，它首先关注的是其腿部，然后，寻找它的头部。在观察鹿的图片时，它也采用类似的办法，不过在关注了鹿的腿部之后，它接下去搜寻的不是头，而是鹿角，因为鹿角是最能把鹿跟其他动物区别开来的，所以鹿角被置于优先的地位。至于图片的其他地方，则被AI完全忽略了。

    ⑧从这里我们看出，AI做决策的过程迥异于我们人类。我们是不会如此拘泥于局部的。面对一张鹿的图，即使把它的角打上马赛克，我们也还是可以根据分叉的蹄子认出鹿来的，但对于“死板”的AI，它很可能就把它认作驴了。

    ⑨格林的软件可以帮助我们测试现有的AI，以便确保它们下判断时，关注的是我们认为重要的东西，这对于改进AI有重要的价值。

（选自《大科技·百科新说》2018.05B有删改）

城市空中森林

    ①在城市里，我们能看见许多摩天大楼，可是这些大楼不是住宅就是写字楼。而美国“尼科塔产品开发公司”设计的“城市空中森林”摩天大楼，则主要是为环保而兴建的。它是一种巨大的污染物过滤器，可以把来自周围的有害物质过滤掉，让空气清新。

    ②“城市空中森林”摩天大楼高122米，人们可以在每一层楼内种植常青树。一幢大楼可以种植400棵树，用以吸收污染物，将二氧化碳转化为氧气。每一幢“城市空中森林”就是一个巨型的二氧化碳回收装置，可以建造在工厂和其他重大污染源附近。楼内的树木不仅仅吸收二氧化碳，还可以吸收热气、含氮污染物、含硫污染物和粉尘等，让那里的空气变得干净起来。

    ③“城市空中森林”将使附近居民和动物受益，堪称一把遮挡炽热阳光的保护伞。由于数百棵树的降温作用，每到夏季，周围空气变得十分凉爽。这种建筑还是一种节能建筑，按照规划，大楼中部装有风力发电机，可以提供建筑内的照明用电，也可以驱动为常青树提供水和营养液的水泵。惟一需要外部能量的是运送维护人员上下的电梯。

    ④这种建筑由于只承载树木和土壤，而且采用了板式构造，因此可以建造得轻型一些，不需要完整的底座，只要三根牢固的支柱就可以了。这种建筑的占地面积相对较小，不会占用太多宝贵的城市土地。

    ⑤这种建筑的主体用钢筋混凝土制成，相当坚固。底部的一根短支柱是实心的，其他两根长支柱是空心的。长支柱内部设置电梯，管理人员从这里进出大楼。大楼的两侧有两块醒目的翼板。这种翼板是由尼龙材料制成的，不是简单的装饰物，而是一种空气吸收装置，以便为大楼内树木的生长提供更多的空气。

    ⑥美国一些建筑专家认为，“城市空中森林”顺应了时代的需求，是世界上最具创意的建筑设计之一。

中国古代建筑的抗震智慧

    ①与西方砖石结构建筑的“以刚克刚”不同，中国传统的木结构建筑在抵抗地震冲击力时，采用的是“以柔克刚”的思维，通过种种巧妙的措施，其目标是以最小的代价，将强大的自然破坏力消弥至最小程度。我国许多古代建筑都成功地经受过大地震的考验，如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县木塔等建筑，千百年来均经历过多次地震仍然做然屹立。当代建筑设计以抵御9度地震为目标，而我国传统的木结构建筑基本上能达到这个要求，而且其代价远远小于西方的“刚”。

    ②中华民族不但自文明伊始就睿智地选择了木材等有机材料作为结构主材，而且发展形成了世界上历史最悠久、持续时间最长、技术成熟度最高的结构体系——柔性的框架体系。作为对比，西方数千年中一直采用承重墙体系，直到工业革命以来、近现代科学技术发展之后，才意识到框架结构的优越性，遂开始大规模地普及，但这种框架体系仍然是“以刚克刚”。而中国的传统木结构，具有框架结构的种种优越性，如“墙倒屋不塌”的功效，其柔性的连接，又使得它具有相当的弹性和一定程度的自我恢复能力。汶川大地震中，许多文物建筑的墙体均不同程度地受损，但主体结构仍未倒塌，就是这种柔性框架结构抗震能力的表现。

    ③中国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶构成，高等级的建筑在屋顶和梁柱之间还有一个斗栱层。（A）中国古代建筑的台基用现代结构语言描述，堪称“整体浮筏式基础”，好比是一般大船载着建筑漂浮在地震形成的“惊涛骇浪”中，能够有效地避免建筑的基础被剪切破坏，减少地震波对上部建筑的冲击。（B）中国传统建筑的梁架一般采用抬梁式构造，在构架的垂直方向上，形成下大上小的结构形状，实践证明这种构造方式具有较好的抗震性能。（C）斗栱是中国古代建筑抗震的又一位重要战士，在地震时它像汽车的减震器一样起着变形消能的作用。历史上，很多带斗棋的建筑都能抵御强烈地震，比如山西大同的华严寺，在没有斗栱的低等级附属建筑被破坏殆尽的情况下，带斗棋的主要殿堂仍能幸存。（D）斗栱不但能起到“减震器”的作用，而且被各种水平构件连接起来的斗栱群能够形成一个整体性很强的“刚盘”，把地震力传递给有抗震能力的柱子，大大提高了整个结构的安全性。

    ④除了这些较显著的手法外，中国古代传统建筑中还使用了大量的其他技术措施，这些措施是古建筑抗震的关键。比如榫卯的使用：这种不用钉子的构件连接方式，使得中国传统的木结构成为超越了当代建筑排架、框架或者刚架的特殊柔性结构体，不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形，在地震荷载下通过变形吸收一定的地震能量，减小结构的地震响应。又比如柱子的生起、侧脚等技法降低了建筑的重心，并使整体结构重心向内倾斜，增强了结构的稳定性。梁架系统通过阑额、由额、柱头材、蜀柱、攀间、搭牵、梁、檀、橡等诸多构件强化了联系，显著增强了结构的整体性；柱子与柱础的结合方式能显著地减少柱底与柱础顶面之间的摩擦，进而有效地产生隔震作用：在高大的楼阁中，如独乐寺观音阁、应县木塔等，都在暗层中设有斜撑，大大强化了构架对水平冲击波反复作用的抵抗能力；在外檐柱间设置较厚的墙体，起到现代建筑中“剪力墙”的作用。诸如此类，举不胜举，处处都展示出古代工匠们在抗震设计方面的知识和匠心。

流淌在世界屋脊的“冰河”

涂杰楠

①一条冰河从青藏高原的西部延伸到东部，绵延数千公里，形成世界上最大规模的山地冰川群，以绚丽多彩的景象吸引着科学家和探险爱好者前往探索。

②冰河又称冰川，是高寒地区降雪经过粒雪化，密实变质成为冰川冰，达到一定厚度并能在重力作用下缓慢流动的自然冰体。通俗来说，冰川是水的一种存在形式，是雪经过一系列变化转变而来的。

③冰川是青藏高原极其重要的固体淡水资源，我国从青藏高原发源的主要河流都有冰川融水补给。

通过近年来的调查统计，青藏高原地区共分布冰川3.9万余条，面积3.8 万余平方千米， 占全国冰川的80%以上，其中昆仑山冰川最多，有9472条，面积达 11498平方千米。

④青藏高原地区规模最大的冰川为音苏盖提冰川，分布在我国新疆喀什地区塔什库尔干，紧邻喀喇昆仑山主峰乔格里峰，冰川延绵40千米以上，面积355平方千米，估算体积约117立方千米。如果将音苏盖提冰川全部换算成水，假设每人每天饮用2瓶500毫升矿泉水，该冰川所蕴含的水够全球70亿人饮用40年以上。

⑤全球气候变暖使得青藏高原冰川逐年减少，初步估算冰川面积每年减少约0.3%。消失的冰川以面积较小的悬冰川为主，随着气温的上升，冰川全部融化消失。喜马拉雅山地区是青藏高原冰川分布的主要区域之一。根据相关调查监测结果 ， 近40年来，喜马拉雅山区域冰川共减少 1029条， 面积减少 2823 平方千米，年均退缩率约 0.87%。位于西藏自治区昌都市边坝县的金岭冰川是我国退缩最快的冰川之一，近50年退缩了约5千米，年均退缩速率达100米/年，其前缘冰湖——炯拉错在50年内扩张了约400%，成为我国面积第二大的冰碛湖。随着全球气候持续变暖，青藏高原的冰川将进一步消融乃至消失。

⑥卫星图像显示，除了消失，青藏高原冰川的变化主要还有退缩、分裂和扩张3种变化方式。退缩的冰川普遍发生在各种类型的冰川中，随着温度升高而融化加快，冰川面积变得比原来小，发生退缩。冰川的分裂其实是冰川退缩的另一种表现形式，主要发生在山谷冰川中，由多个支冰川组合而成的复合型冰川发生退缩，本来相连的冰川分离开来，分裂形成多条冰川。在异常气候下，喀喇昆仑山和西昆仑山部分区域冰川发生扩张。对此发生的原因，科学家们虽然提出了小气候影响的模型，但仍未达成共识，有待进一步验证。另外，还有一种典型的冰川运动也会形成冰川扩张，就是冰川跃动。冰川跃动又称冰川波动，指冰川运动速度具有缓慢与快速有规则的周期性交替的现象，是冰川运动的一种特殊形式，跃动期冰流速度比平静期要快几十倍甚至数百倍。

⑦青藏高原的冰川是神秘而令人向往的，它们不仅孕育了美丽的自然风光，而且是世界上最重要的水资源，也是多种物种的栖息地。我们应尽力保护好这些珍贵的自然资源，让我们的后代依然能够享受这片美景。