从幻想走向现实的全息技术

余重秀

     ①从经典的《星球大战》到《钢铁侠》 ,立体全息影像在很多科幻电影中以特效的形式呈现给观众。影片中的人物可以跟在空气中形成的三维影像进行交流互动，不仅带来了震撼的视觉效果，也引发了人们对未来技术的憧憬。那么电影当中的这种技术距离我们的现实生活到底有多远呢？

      ②全息,是指事物发射或散射的光的全部信息（包括光波的振幅和相位信息）。全息摄影不仅能够记录光的强度，还能记录光从哪里发出，朝哪个方向发射的信息（即相位信息）。

      ③普通摄影术在自然环境下既能拍摄成像。而全息摄影术需要利用特殊的光源（一般采用激光），记录物体发出的散射光。记录的时候将激光束分为两束，一束直接投射到记录介质上，成为参考光束；另一束投射到目标物体上，经过物体表面的散射作用形成物光束。让物光束投射在记录介质的同一区域上，它与参考光束在记录介质上产生干涉叠加，形成干涉条纹，再经过处理之后，就得到一张全息照片。从不同的角度去观看全息照片，看到的图像内容是不一样的，跟观看真实物体的感受一样。

      ④1948年，全息术发明成功。经历了半个多世纪，它的实现技术也越来越多、越来越成熟。全息立体显示技术走出了实验室，在人们的生活生产中发挥着重要作用。利用全息照片的艺术性和可观赏性，产生了全息商标、全息邮票、全息博物馆等，利用全息图的高科技特点产生了全息防伪，用于商品、钱币、证件等防伪。近年来又在发展全息电视、全息电影等三维立体显示技术。

      ⑤1987年，我国发行了一枚全息邮折，这一年是丁卯年（兔年），在四方连邮折上有三只小兔子的全息立体照片。从不同的角度观看，可以看到小兔子的正面、侧面等不同的影像，确实可以用栩栩如生来形容了。

      ⑥2010年4月21日 ，美国财政部和联邦储备局共同发布了发行新版100美元的设计方案，他们采用全息防伪技术，在美钞上设置了安全线。

      ⑦全息摄影术目前在产品展览、发布会、舞台节目等场合也得到了较为广泛的应用。利用这种技术可以产生立体的空中幻象，还可以使幻象与表演者产生互动，形成一种共同表演的错觉，产生令人震撼的演出效果。

      ⑧由于全息摄影术的条件严格，立体全息视频在实 用方面目前仍难大规模应用。于是“伪全息”等裸眼立体显示技术应运而生。与全息显示在空间中再现物体的实像不同，“伪全息”主要模仿人眼立体视觉原理使观众感知到物体的立体感。立体视觉原理是指人的双眼在观看同一场景时，由于左右眼之间存在一定间距，左右眼视网膜上的成像来自于不同视角，左右视点图像之间存在着细胞的差异。大脑皮层通过对两幅图像进行融合，从而感受到立体效果。目前裸眼立体显示已经能达到较高的分辨率，正在逐步走向大众。

      ⑨近年来，全息技术又取得了一些突破。2014年底，一款智能全息投影仪研发成功，科幻电影中天马行空的想象似乎真的变为了现实。这台智能全息投影仪的外形像是一颗蛋，重5.5千克。它能直接在其上方的空中投射出3D影像，影像最高可达2.5米，十分生动逼真。它还配备有动态传感器和光传感器等，可以探测环境或动作的变化，并根据这些变化实时地改变投射、变幻的内容。这种全息投影不需要带上任何3D眼镜，就能观赏。人们甚至还能与投射的人物角色产生互动。在家里配这样一款全息投影仪，是不是很酷呢？

（选自《知识就是力量》2015年第1期，有删改）

“阿尔法狗”凭什么打败世界冠军

    ①前不久，一场举世瞩目的围棋比赛以“阿尔法狗”3：0击败前世界围棋冠军柯洁九段告终。

    ②打败世界冠军的“阿尔法狗”其实不是狗，这只是它的“网名”，它的英文名叫AlphaGo，中文名叫“阿尔法围棋”，它的真实身份是谷歌公司开发的一款人工智能软件。

    ③什么是人工智能软件呢？顾名思义，就是一种能够产生人类智能行为的计算机软件，它具有现场感应和环境适应的能力，具有表示、获取、存取和处理知识的能力，同时还能够采用人工智能的问题求解模式来获得结果。击败世界冠军的“阿尔法围棋”便是这样的一款智能软件。

    ④就下棋而言，一种直观的思路就是列举所有能赢的方案，然后优选出一个最佳方案。一般来说，下一盘围棋大约需要150步，每一步有250种可选的方法，要是人工智能采用这种思路，需要计算大约10360种情况。这样看来，在有时限要求的比赛中，列举所有情况的思路是不可行的，所以，研究者们选择了模仿人类大师的下棋方式，这就是“深度学习”。其原理是通过两种不同的深度神经网络——“策略网络”和“价值网络”合作“挑选”出那些比较有前途的棋步，抛弃明显的差棋，从而将计算量控制在计算机可以完成的范围内。其中，“策略网络”负责减少搜索的宽度。面对眼前的一盘棋，人工智能机器人会观察棋盘布局并试图找到最佳的下一步，相当于“落子选择器”。而“价值网络”则负责减少搜索的深度。人工智能机器人会评估棋局的整体局面并预测双方胜负，相当于“棋局评估器”，在局面处于明显劣势的时候，会直接抛弃某些线路，从而辅助落子选择器。在“两个大脑”的配合下，“阿尔法围棋”具有了像人类棋手那样的思维方式。同时，研究者通过“监督学习”让机器人掌握海量的专业棋局；通过“强化学习”让机器人从每次对弈中获得新的经验。而且，一个人或许一年能玩1000局，但机器人一天就能玩100万局；人类在长时间比赛时会犯错，但机器不会。所以，从理论上说，“阿尔法围棋”只要经过足够的训练，就能击败所有人类选手。

    ⑤如果你认为智能软件就是陪你下棋的娱乐工具，那你就错了。智能软件在商务管理、家政服务、精准医疗、环保检测和巡航导弹武器控制等领域有着广泛的运用。日前，中国科学院技术研究所发布了全球首个能够深度学习的神经网络处理器芯片“寒武纪”，这项成果正式投产后，反欺诈的刷脸支付、图片搜索等将更加可靠、易用。

    ⑥“阿尔法围棋”战胜世界冠军，是人工智能研究的标志性成就。随着整个科学体系演化进程的加快，在与多学科的交叉研究与发展中，人工智能一定会进入人类生活的方方面面，从而开启人机协同思考的新纪元。

    ①有些看似平淡无奇的花朵，但实则是一件令人叹为观止的艺术品。

    ②中世纪数学家比萨的莱奥纳多发现了斐波那契数列，它是这样一组数列：1，1，2，3，5……即后一数字为前面两个数字之和。那么，数列和花朵有什么关联呢？请耐心点，答案马上为你揭晓！

    ③自然界中，一些植物的花瓣、萼片、果实的数目以及排列的方式，都是非常符合著名的斐波那契数列的。在一定条件下，细致观察我们可以发现，向日葵的花盘中有2组螺旋线，一组顺时针方向盘绕．另一组则逆时针方向盘绕，并且彼此相嵌。虽然不同的向日葵品种中，这些嘤逆螺旋的数目并不固定，但往往不会超出34和55，55和89或者89和144这三组寂字，这每组数字都是斐波那契数列中相邻的2个数，很有趣吧！这样排列的目的，是为了让植物最充分地利用阳光和空气，繁育更多的后代。

    ④斐波那契数列在自然里还有许多体现。例如，树木的生长。由于新生的枝条，往往需要一段“休息”时间，供自身生长，而后才能萌发新枝。所以，一株树苗在一段间隔，例如一年，以后长出一条新枝；第二年新枝“休息”，老枝依旧萌发；此后，老枝与“休息”过一年的枝同时萌发，当年生的新枝则次年“休息”。这样，一株树木各个年份的枝桠数，便构成斐波那契数列。这个规律，就是生物学上著名的“鲁德维格定律”。

    ⑤为什么自然界中有如此之多的斐波那契数列巧合呢？这是植物在大自然中长期适应和进化的结果，就像盐的晶体必然是立方体的形状一样。当然，受气候或病虫害的影响，真实的植物往往没有完美的斐波那契螺旋。

中国第五大发明——汉字

    ①汉字是当今世界上仍在使用的最古老的文字。从甲骨文算起，已有3500年以土的历史了。古埃及的圣体字、巴比伦的楔形文字、中美洲的古玛雅文字等相继成为历史的陈迹，唯汉字独存。中国人用数千年的聪明才智创造出来的奇迹，在世界文字史上是独一无二的。它承载了中国五千年灿烂文明，至今仍旧具有旺盛的生命力。尤其是汉字计算机输入的优越性，使 汉字的奇迹更令世人惊叹和信服。汉字堪称中国“第五大发明”。

    ②汉字具有超越方言和古今语言差别的功能。著名学者安子介先生说，“中国由黑龙江到云南，汉字全通。”“中华文化连绵五千年，是用汉字记载的。”“西方字母的形式，根据历史说也是由象形而来，后来变成拼音，各国文字不同，相互联结的纽带断了，结果欧洲分成大小十数个国家。如果中国早年也走这条路，早已出现江苏国、广东国了。我国方言这样多，汉字的语音无法在‘语音学’上统一，但在文字使用上自古及今都是一脉相承的。汉字对汉族产生了不可估量的凝聚作用。”可见，汉字具有超越方言和古今语言差别的功能，这对汉民族的形成和中国的统一具有重要的作用。

    ③汉字可以引发想象和联想。由于汉字以形表意，使用汉字时观其形而得其意，其中必定有想象和联想产生。并非仅仅由象形字直接演化过来的字如此，如“日”“月”等。会意字也是如此，如“休息”的“休”字，由“人”和“木”两部分组成，就是“人”靠着“树”歇息。我们从字形的拼组关系中便可想象出这字的意义。其实，有些形声字的声旁也是表意的，如“文盲”的“盲”字，声旁“亡”既表音也表意，“盲”就是“亡”了“目”。因此，汉字引发想象和联想的强大作用值得我们重视。

    ④汉字有利于发展大脑智力。从神经心理学和神经语言学的研究成果看，拼音文字是偏向大脑左半球的“单脑文字”，而汉字是大脑左、右两半球并用的“复脑文字”；拼音文字认知中“语音编码”方式起主要作用，而汉字认知中则是利用“多重编码”方式，语音、字形和语义编码兼用。学习汉字可以开发大脑左、右半球的潜力，有利于发展大脑智力。因此，从音、形、义三者结合上去学习汉字是科学的方法。

    ⑤与中华文明共存共荣的古老汉字，具有独特的形式 和经久不息的生命力。我们要重新认识汉字的价值，充分发掘汉字的奥秘，以迎接汉字“发挥威力”的新时代。

黄鹤楼

①黄鹤楼，位于湖北省武汉市长江南岸，享有“天下江山第一楼”“天下绝景”之称，是中国古代建筑的明珠。

②黄鹤楼的历史可以追溯到223年，唐代《元和郡县图志》记载：孙权始筑夏口故城，“城西临大江，江南角因矶为楼，名黄鹤楼。”当时它被作为军事瞭望塔而建。黄鹤楼见证了历史的变迁，经历了多次修缮和重建，但始终保持着其独特的建筑风格和文化底蕴。

③黄鹤楼的建筑风格独特，体现了中国古代建筑的智慧和美学。黄鹤楼坐落在海拔61.7米的蛇山顶，楼高5层，总高度51.4米，建筑面积3219平方米。黄鹤楼内部由72根圆柱支撑，外部有60个翘角向外伸展，屋面用10多万块黄色琉璃瓦覆盖构建而成。它的建筑风格在多个方面展现了其独特之处。首先，其横尖顶的设计使得整个建筑显得高耸挺拔，给人一种庄重而威严的感觉。这种设计在中国古代建筑中并不常见，显示了黄鹤楼在建筑艺术上的独特地位。其次，黄鹤楼的层层飞檐①设计也是其建筑风格的一大特点。每一层都采用飞檐设计，使得整个建筑看起来更加轻盈飘逸。这种设计不仅增加了建筑的视觉效果，还体现了中国古代建筑的独特美学。此外，黄鹤楼的雕刻和绘画也是其建筑风格的重要组成部分。这些雕刻和绘画以黄鹤为主题，通过精美的工艺和细腻的笔触展示了中国古代文化的博大精深。这些雕刻和绘画不仅为黄鹤楼增添了独特的艺术魅力，也使其成为了一座充满文化底蕴的建筑。

④除了这一点 ， 黄鹤楼的文化底蕴深厚还表现在它是诗歌文化的象征，许多脍炙人口的诗篇在这里诞生，如著名的“黄鹤一去不复返，白云千载空悠悠”的诗句，就是唐代诗人崔颢在黄鹤楼留下的不朽之作。而且，黄鹤楼还有许多历史传说和神话故事。这些传说和故事丰富了黄鹤楼的文化内涵，使其成为了一个充满神秘色彩的地方。如“黄鹤仙子”“吕洞宾跨鹤过江”等传说和故事，都与黄鹤楼紧密相连，成为了黄鹤楼文化的重要组成部分。

⑤在现代社会中，黄鹤楼更是成为了城市的文化地标。它不仅是武汉市的象征，也是中国文化的象征。黄鹤楼的存在提醒着我们要珍视、传承和发扬中华文化的优秀传统。同时，黄鹤楼也是旅游胜地，吸引了来自世界各地的游客前来参观。

【注：飞檐：是传统中国建筑的一种特色檐部形式，其特点是屋檐特别是屋角的檐部向上翘起，形成一种飞举的姿态。】

笑，不苦口的良药

①医学研究证明，笑具有激活人体某些基因的功能。人们通常认为，基因是恒定不变的。但事实上很多基因常常处于休眠状态，或者没有积极地制造蛋白质，通过某种形式的刺激，可以把它们唤醒，笑就是其中一种刺激。

②斯坦福大学研究人员曾经对心脏病患者做了一次测试。研究人员首先找来20名心脏病患者，观看半小时分别取自喜剧和悲剧的两部影片片段，两次观看的间隔时间在8个小时。然后，通过超声波测量患者肱动脉的血液流速，结果20人中有14人在看过令人痛苦的电影片段后，血流速度放缓，但在观看电影中的搞笑片段后，有19人血流加速。最后，对患者进行的心电图测试表明，患者观看悲剧电影时对心脏血流速度产生的影响，类似于做心算的影响；而观看喜剧电影相当于进行了一次有氧运动。

③人生来就会笑，但很少有人知道，人持续大笑100次，对心脏的.血液循环和肺功能的锻炼，相当于划10分钟船的运动效果。只要发笑，嘴角和颧骨部位的肌肉便跟着运动，将嘴和两眼向上提拉。这种面部按摩，可以阻止面部线条下坠。每笑一声，从面部到腹部约有80块肌肉参与运动，不仅具有减少皱纹的功效，还是一种有效的减肥方式。笑，不正是一种保持青春的美容操吗?

④不仅如此，笑还是一种最为简单而有效的健身运动。开怀大笑时，随着呼吸肌群的运动，使胸腔和支气管先后扩张，增强了换气量和血氧饱和度，有助于心脏供氧。笑作为一种有效的深呼吸运动，已被越来越多的人所认识。大笑伴随着腹部肌群的起伏，又是一种极好的腹肌运动。腹肌在大笑中强烈地收缩和震荡，不仅有助于把血液挤入胸腔静脉，改善心肌供血，对胃、肠、肝、脾、胰等脏器也是一种极好的按摩。一张一弛之间，使劳累的肌肉在运动中得以放松。

⑤生活需要笑声，的确，每一个人都需要放缓脚步，静观周围美好的事物，凝神谛听大自然的天籁，让绷紧的脸庞舒缓，皱紧的眉宇打开，让微笑在脸上绽放，才能融解人们彼此之间的冰霜和风寒。引人发笑或是接受别人开的玩笑，这意味着你掌握了社会密码，它可以帮助你解决争端，使别人接受你的想法，从而更好地融入集体。通过微笑促进人类心理健康，在人与人之间传递愉悦与友善，增进社会和谐。

⑥笑虽然不用花钱买，不必向人借，却需要“投入”。常和爱笑的人相处，置身其中立马受到感染；注意搜集整理引人发笑的笑话、幽默等资料，品味其间自是忍俊不禁；只要有时间，尽可能去欣赏喜剧、相声之类让人发笑的艺术，使自己多笑几声。

⑦朋友，今天你微笑了吗?

(摘选自《大众科学》，有删改)