5G≠4G+1G

喻思娈

       万物互联，海量的数据需要强大稳定的网络来支持，作为新一代通信技术，5G正向我们走来。5G的商用将推进哪些领域的发展？日前在英特尔（中国）举行的“加速通向5G之路”行业沙龙上，学界和业界专家给出了解答。

       英特尔（中国）通信与设备事业部无线标准首席技术专家吴耕说，5G并不仅仅是简单地在4G上加1G，5G不仅能带来更快的传输速率和更高的网络带宽，也将带来超高可靠性和低延迟。未来，无人驾驶、虚拟现实、智慧城市等领域将因5G而释放巨大的潜力。

       “5G时代，人和人、人和物、物和物都将连成一体，将构建一个全新的信息化的基础设施。”中国信息通信研究院信息化与工业化融合研究所副所长许志远说。

       当前一些应用，比如无人驾驶汽车需要的高可靠性、低延迟，4G没法满足，5G能够实现延迟低于1毫秒，峰值传输速率高达10GBps（比特每秒）。超低延迟和大数据文件的高速传输让5G能够像第六感一样近乎实时地获取与周围环境的信息。无人驾驶汽车可使用基于云的人工智能和数据，与路上其他汽车以及包括路灯在内的交通基础设施进行实时“沟通”。

       虚拟现实将改变人们认知现实的方式。许志远说，从计算到传感，特别是在通信上，虚拟现实目前还没有做到给用户提供良好体验的准备，5G将大大改进虚拟现实的体验，并让无处不在的实时视频分享、随时随地云接入等都将成为现实。

       全球统一的标准能为未来5G的发展打好坚实的基础。在全球统一的标准下，无论中国还是欧洲的智能设备都能正常接通，不仅能降低成本，还能给用户带来极大便利。由于以往的2G、3G、4G系统主要服务于通信，所以存在多制式标准并行的情况。工信部第五代移动通信技术推进组专家罗振东表示，进入5G时代后，市场将迎来一个“真正意义上的融合网络”。

       我国已经全面启动5G技术研发试验，中国5G试验也是全球首个由政府主导和规划的国家5G试验。今年美国通信运营商Verizon宣布将在美国11座城市进行5G试验性运营；中国5G网络第二阶段测试也计划于今年正式开启。业界普遍预计，标准化的5G网络将于2020年前后实现商用。

（选自《人民日报》2017年5月26日，略有改动）

极光形成之谜

       ①1950年的一个夜晚，北极夜空上方出现淡红和淡绿色的光弧，时而像在空中舞动的彩带，时而像在空中燃烧的火焰，时而像选在天边的巨伞……它轻盈的飘荡，不断变化着自己的形状，持续了几个小时。她多彩多姿，一会儿红，一会儿蓝，一会儿绿，一会儿紫，变幻莫测。这就是美丽的极光。

       ②极光是太阳风将带电粒子吹到地球两极上空，被地磁俘获产生的一种特殊光学现象。

       ③极光在很多地方出现过，但“极光之源”到底在哪里呢？极光是如何形成的呢？极光现象为什么多出现在南北两极呢？

       ④科学家研究认为，太阳活动是极光之源。极光出现的频率与太阳活动有很大关系，极光就像太阳发出的电。太阳是一颗恒星，不断放出光和热。其表面和内部进行各种化学元素的核反应，产生出强大的、内含大量带电粒子的带电微粒物流。这些带电微粒射向空间，和地球外80～1200千米高空中的稀薄气体的分子碰撞时，由于速度快而产生发光现象。太阳活动是周期性的，其周期大约11年。在太阳活动的高潮期，太阳黑子出现的最多，有人发现当一个“大黑子”经过太阳中心的子午线20～40小时候，地球上一定会出现极光。

       ⑤那为什么极光现象多出现在南北两极呢？原来，地球本身是个近似以南北两极为地磁两极的大磁石。太阳送来的粒子流接近地球时，以螺旋形的运动方式飞向两个磁极。事实上，磁极不能完全控制所有的带电粒子流，在太阳喷发的带电粒子流非常强烈的年份，也能在两极地区以外的一些地方观察到极光。因为空气成分非常混杂，不同气体成分如氧、氮、氦、氖等在带电微粒流作用下，会发出不同的光，所以极光看上去多彩绚丽。有人从地球磁层的角度考虑，认为地球磁层包裹着地球，就像地球的“保护网”，使之避免遭受到太阳风辐射粒子的侵袭。但在南北极的上空，这张“网”并不结实，有较大的“间隙”，通过“间隙”，部分太阳风便会侵入地球磁层。由于南北极上空有“间隙”，因此极光现象多发生在两极地区的上空。

⑥但是，上述观点虽较好的解释了极地地区的极光现象，却无法解释近地面附近出现的极光现象。一些人认为这些极光是由于地面附近的静电放电所产生的。据史料记载 ， 离地面1.2～3.0米都出现过极光。有时人们在出现近地极光的地方，还能闻道臭氧的味道。

       ⑦因为许多极光现象与彗星明亮的尾巴有相似之处，所以有人把极光现象与彗星联系起来，这对认识极光有一定好处的。尽管极光之谜还没有完全揭开，但人类对它已经有了较科学的认识，也许很快科学家们就能告诉我们极光真正的奥秘。

智能机器会超越人类吗？

    ①智能机器真的有可能超越人类吗？ 2016年3月15曰，围棋“人机大战”第五场，“阿尔法围棋”以四比一的比分击败世界顶尖围棋高手九段李世石，这更激发了人们对人工智能的关注。

②的确，如果按照固定的程序进行预算，人脑的确赶不上人工智能。无论是国际象棋还是围棋，都是可以完全程序化的一种运动。如果我们问“阿尔法”一个简单的问题：“你赢了比寨开心吗？ ”它就不能像人一样笑着回答，因为它并不具备人类的情感，也不具备人脑的灵活性，不能解答任何程序设计范围之外的问题。

    ③现有机器和人最大的区别是什么？是人有智能，而现有机器并不具备真正的智能。严格的讲，智能机器只能执行特定的指令，而人则是处理所有感受到的信息。显然，执行指令与处理信息有着本质的不同。

    ④随着人工智能的不断发展，研究智能机器的专家也要懂得神经科学，以便模拟人脑的神经网络构造来建造仿生智能机器。当然，要建造这样一台仿生机器人的困难程度是难以想象的，因为人脑是世界上已知的最复杂，最神奇的“自动化机器”。人脑拥有1000亿个神经细胞，而每一个神经细胞都有数千个突触和其他神经细胞相连，神经细胞通过这些突触相互交流，一个三四岁的孩子大约有1000万亿个突触，到了成年大概稳定在100万亿个。

    ⑤也就是说，仿生机器人需要拥有1000万亿个可以独立运算的处理器，并具有100万亿个信息中转器。无论是制造原件还是整合这些元件，都是一个似乎难以完成的任务。更为可怕的是这些处理器及信息中转器需要制成不同的类型。要完成仿生机器人的制造，需要最先进的纳米技术，才能把每个处理器做的像神经细胞那么小，它还需要最先进的超级计算机，才能完成对仿生机器人各个器件排列顺序的编程。

    ⑥因为世界上并不缺人，缺的是比人类某些性能更先进的机器。因此，科学家认为，未来的仿生机器人并非是要完全模仿人类的所有功能，而是模仿某项功能，这样仅仅需要模仿某个脑区就可以了，这就大大降低了制造难度，并可以强化某些功能， 制造一些具有“特异功能”的电脑。

（选文有改动）

二十一世纪潜在的新能源——可燃冰

    ①可燃冰一直被认为具有巨大的潜在价值。虽然多个国家努力研究，但是因为各种原因，大规模开采可燃冰尚不可行。2 017年5月18日，中国成功试采可燃冰，让世界看到了希望。

    ②可燃冰是一种由天然气（主要是甲烷）和水组成的外形像冰的白色固体物质。由于它含有大量甲烷气体，可以直接燃烧，因而俗称可燃冰。可燃冰通常存在于岩石的孔隙或裂隙中，呈分散状、结核状、层状或块状产出，其颜色随分子结构的不同而有白色、淡黄色、琥珀色和暗褐色等多种。

    ③形成可燃冰，第一是低温，一般要求温度低于10℃；第二是高压，一般要求压力大于10兆帕；第三是地层中要有充足的天然气供给；第四是地层中要有充足的孔隙空间。

    ④可燃冰有的分布在极地地区，即高纬度的永久冻土带或大陆架上的永久冻土带，它们主要是在低温和较低压力条件下形成的。已发现的极地可燃冰主要分布于北极圈内，例如加拿大北部、阿拉斯加和俄罗斯西伯利亚北部的永久冻土带。另一种则广泛分布于海洋中的海底，主要蕴藏于大陆边缘水深较大的大陆坡、海山、边缘海深水盆地以及内陆海中。据透露，中国已在南海海底发现了巨大的“可燃冰”带。由于海洋的面积大于永久冻土带面积，而且气源供给更为充分，因此海底可燃冰的资源总量大于极地可燃冰资源量。

⑤可燃冰里蕴藏丰富的甲烷。中国科学家从水深1.2千米的海底提取出样品，计算出1立方米的可燃冰等同于160立方米的气态天然气。汽车加100升天然气能够行驶300公里，而加入100升“可燃冰”理论上则可跑5万公里。显然，该技术完全可能使世界油气价格“崩溃”。全球可燃冰中蕴藏着大约280万亿到2800万亿立方米甲烷。这意味着，以目前的消费速度，可燃冰储量可以满足80至800年的全球天然气需求。

    ⑥然而，专家担心可燃冰产业化开采，会造成甲烷泄露。甲烷可能造成的温室效应是二氧化碳的25倍。海底可燃冰的分解可能造成海底地质灾害，给人类带来巨大危害。同时，可燃冰分解引起的海底地质灾害还会导致海底生态环境恶化而殃及海洋生物。

    ⑦但这样一种新能源并不会因此就远离我们。科学家预计，大约用十年时间，人类有望解决好“可燃冰”的开采和清洁燃烧的技术问题，届时大量的“可燃冰”便能用于应付能源危机。

（根据2017年5月25日《中国产经新闻报》等资料改编）

低聚木糖：益生元中的超强者

楚天寒

    ①大家都听说过木糖醇，因为这种物质常用于无糖口香糖、无糖饼干等食品中，但是说起低聚木糖，也许你就不太熟悉了，低聚木糖由2－7个木糖分子连接而成，其中以木二糖和木三糖为主。由于它具有很好的健康功效，因而在国内外食品和保健品行业广泛使用。

    ②植物的细胞壁里有一种名为木聚糖的物质，通过高压蒸煮或蒸汽处理将这种聚糖提取出来，然后用从细菌中提取出的木聚糖酶降解，便可以得到低聚木糖，很多植物原料都能用来生产低聚木糖，比如玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳、麦麸、麦秆、稻草、稻壳、树皮等，可以说是废料中的宝贝。不过，用于食品中的低聚木糖必须以小麦秸秆和玉米芯为原料。

③低聚木糖是肠道健康的好帮手。低聚木糖最大的特点是能选择性地增殖双歧杆菌乳酸菌等益生菌，因此是典型的益生因子，其增殖效果比低聚异麦芽糖、低聚果糖强20倍。研究表明，每天只需口服0.7克低聚木糖，两周后人体肠道内双歧杆菌的比例可以从8%增加到18%，三周后双歧杆菌的比例可增至20%。除了帮助益生菌生长外，它还能选择性地抑制大肠杆菌、梭状芽孢杆菌等病原菌生长，具备双向调节的能力，更厉害的是，它可以通过主动“绑定”致病菌，阻止细菌攻击肠壁细胞，因此能在一定程度上缓解腹泻。

    ④低聚木糖对“三高”和肥胖人群来说也是福音，它的甜度大约是蔗糖的30%－50%，且口味与蔗糖接近，因此可以替代一部分糖 ， 关键是它很难被唾液、胃液、胰液和肠液消化，因此也几乎不提供热量，可以满足糖尿病人对甜食的需求，多项动物实验证明，低聚木糖具备降低血压、血脂、血糖及胆固醇的潜在能力。

    ⑤在中国，低聚木糖最初是用于饲料而不是食品，目前它在蛋禽、肉禽、生猪、奶牛等养殖领域均有应用，利用它调节肠道菌群和提高免疫力的功能，可以减少动物的腹泻，降低抗生素用量，增加动物的产蛋、产肉能力和经济效益，另外，低聚木糖还可用于生态肥料中，能够提高植物的抗病力，保持土壤肥力。

（选自《百科知识》2017年第22期，有删改）