通信的保护神——量子卫星

    在系列电影《碟中谍》中，由汤姆·克鲁斯扮演的特工威风凛凛，总能窃听到对方的电话通话。那么，在现实生活中，我们的电话是否也会被人窃听呢？

    仔细看看我们的手机，它实际上就相当于一个移动的窃听器，只要有特定的仪器就可以实现对手机实时监听。固定电话也不安全。使用这些通信工具对想偷听的人来说就毫无秘密可言。比如，美国斯诺登爆出的“棱镜门”事件，让许多国家都很害怕。因为他说美国正在利用通信卫星对很多国家进行窃听，而这些国家并没有察觉到。这就像打仗一样，我们还没有开战，敌方已经知道我们有多少人力、武器弹药等，很多信息都已经完完全全暴露在敌方面前。这真的是很可怕的！

    既然手机等通信不安全，我们怎么才能做到不被别人窃听呢？

    量子通信技术应运而生。量子通信是在传统信息的基础上，给它们加上了“量子密钥”。量子密钥就相当于一把神奇的有加密功能的钥匙，它能把需要通信的信息紧紧锁住。而且这种密钥有一个神奇的功能，就是一把钥匙一个密码，随机分发。想窃取信息的人，要在短时间内对它进行破解是很难的，即使耗费大量时间，这次成功破解了，下一次再用，密码又重新随机生成了，已经不是之前的那个密码了，必须再耗费时间去破解新的密码。

    量子通信还有一个常规通信不具有的功能——一旦被窃听，很容易被人察觉到。因为偷听手机等通话信息必须对量子信号进行拦截，这就给信号传输带来很大的干扰。比如，用量子通信通话，如果有人在窃听，通话将会受到干扰而无法正常进行，通话双方很容易就会察觉到。所以说，量子通信传输的信号安全性很高。

    那么什么是量子卫星呢？量子卫星其实是以量子信号作为卫星和地面之间数据传输的卫星。我们把要传递的信息通过量子信号穿透大气层传递到卫星上，卫星接收了这些量子信号再转发到另外一颗特定的卫星上，再通过这颗卫星传递给接收者。

    目前，我国的量子通信研究处于世界领先地位。2016年8月16日，我国率先发射了世界上第一颗量子卫星——墨子号。有了量子卫星，我们就能实现量子通信。通过绕地球飞行卫星的中转，我们可以把加密的信息发送到我们想要送达的接收者那里，不用担心有人拦截我们的通信内容。

    目前，量子通信技术对潜艇最有帮助。我们知道，潜艇的特点是潜伏在深水下，并且它需要长时间隐蔽。因此，潜艇与地面上的通信联络就非常重要。

    现在，潜艇与外界进行联系主要是依靠无线电波。这种通信手段有很多缺点：一是发信和接收的装置十分庞大，占用了潜艇很大的空间；二是潜艇必须通过拖曳天线来收发信息，容易暴露自己的位置，成为反潜导弹的目标。如果有了量子卫星，发信和接收装置将会非常简单，潜艇上的设备大概只有一台普通的台式电脑那么大，既节省了潜艇的空间，也不会因为在潜艇外的拖曳天线而暴露潜艇的行踪。而且有了量子卫星，如果有人企图去窃听，就必须要拦截这些信号，而作为发射者的潜艇便能测得这种干扰，从而能及时判断出是否有人正在窃听，并采取相应的预防措施。可以说，量子通信将会成为潜艇隐身的新法宝。

（选自《我们爱科学》，有删减）

“诸葛亮”借西风

王金宝

    诸葛亮真有呼风唤雨的神通吗？你看他在东吴修道坛，择吉日上坛，手持宝剑，披头散发，口中念念有词，装神弄鬼，还真把东风给“借”来了。其实，正如小说所描述，诸葛亮只不过根据自己懂得的气象知识和看天经验，预计这日可能要刮东风，装神弄鬼，目的是麻痹周瑜，他好趁火烧曹操80万大军之机逃脱。

    诸葛亮借东风的故事和现代气象科学相比，真是差得太远了。由于卫星云图、气象雷达、电子计算机、激光等先进技术在气象研究上的广泛应用，我国天气预报的准确率不断提高，特别是对台风、暴雨、寒潮等重大灾害性天气的预报准确率提高更快。当代的“诸葛亮”不仅能借东风，而且能借西风。

    1976年1月的一次核试验，地面要求必须有西风，而所在场区常年却盛行东北风，气象科技人员通过分析大量历史资料，寻找出现偏西风的规律，预计23日13时可出现偏西风，于是有关部门当机立断，决定在那天14时试验。结果，12点钟这个地方还在刮东风，一到13时果然转为西风。

    1980年5月18日，我国向南太平洋海域试验发射运载火箭，需要良好的气象条件。可是5月17日，试验海域气象条件十分恶劣，时而乌云滚滚，时而大雨倾盆。18日的天气到底怎样？负责气象保障的气象工作者，在缺乏海域和广阔洋面天气预报资料的情况下，根据卫星云图分析，并结合他们多年的预报经验，慎重而果断地做出18日“气象良好，可以发射”的预报。结果第二天试验海域果然天气晴朗，他们为我国向南太平洋发射运载火箭获得成功做出了贡献。

    目的并非是天气预报，而是人工影响天气，使几千年来人们的呼风唤雨神话变成现实。目前，人工影响天气已经取得了可喜的成果。如人工降雨、人工消雹、人工消雾、人工防霜、人工消雷电，以及用人工办法在短时间内削弱台风中心的最大风速，等等。

    但以上这些人工影响天气的办法，目前还只能改变局部地区的天气。至于对大范围天气或气候的控制，只能提出一些设想。有人设想，在高纬度或高山地区有冰雪覆盖的地方，撒播大量炭黑粉末，使冰雪融化；也有人设想，把大西洋的温暖海水用人工办法压进北冰洋中，使北极的冰层消失；还有人设想，在北半球北方的白令海峡筑一条大坝，阻止北方的冷海水进入北太平洋，由此改变北半球的气候。这样大范围的天气控制和气候改造，牵涉到巨大的工程以及改造对全球气候效应的准确预测，因此估计要到下个世纪才有可能进行。

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。2017年5月18日，中国成功试采可燃冰，让世界看到了解决能源危机的希望。

    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总量。

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过程中，一旦造成可燃冰的分解，甲烷将会大量泄露，其危害将不可估量。因为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，给人类带来巨大灾难。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但我们并不会因此就远离这样一种新能源。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了。

（根据2017年5月25日《中国产经新闻报》等资料改编）

狗狗的胡须别乱剪

    和猫一样，狗也长着长长的胡子，如果你仔细观察，就会发现狗的胡须甚至比猫的胡须还要多。大多数人都知晓其对猫的重要意义，相比起来狗的胡须似乎没什么作用，反而和人一样只是自然的毛发生长，似乎没什么作用，难道狗的胡须真的是鸡肋一般的存在吗？

    我们把狗狗嘴巴旁边那些又长又硬的毛发称为：胡须，但其实它们只是狗狗“须毛系统中的一种而已。实际上，鼻子两侧、上嘴唇周围那些长长短短的“胡须”，脸颊两侧靠近颌骨的”颊须，眼睛上方的“眉须”，都属于狗狗的“须毛系统”。

    国外将狗狗的须毛（whiskers）称作“触须”（Vibrissae），因为在狗狗的世界里，这些须毛就像章鱼的触手一样，是它们感知世界的重要工具。研究显示，狗狗所有来自触觉的信息中，有40%来自这些须毛！

    为什么须毛有如此神奇的力量？关键就在于它们那独特的毛囊！须毛根部的毛囊就像一神经细胞大本营，每个毛囊连接着100—200个初级传入神经细胞，这些细胞又与至少8 种机械性感受器相连，经由神经网络直接对接大脑感知功能区，形成了一套完整而庞大的“刺激反馈系统”。

    这套系统的最大成就就是，每根须毛的一个最微小的振动，都会迅速而直接地传到狗狗的大脑中，瞬间激活大脑的整套分析判断系统！这些长长短短的须毛是狗狗的秘密武器！

    我们都知道狗的嗅觉是它们探索世界的主要工具，但除了嗅觉之外，须毛起了很大的作用。须毛可以感知最微弱的振动，包括空气中的气流变化，以及水中水流的变化。当气流或水流变化时，须毛就会颤动起来，继而刺激到根部毛囊里的神经细胞，大量的神经细胞就会将这些刺激信号经由复杂的神经网络迅速传回大脑进行分析判断。这就是为何狗狗第一次游泳就知道要一直仰着头，保持头部在水面之上的原因——正是下巴下面的须毛感知到了水流的振动，进而判断出了水面的位置。和汽车一样，狗狗的视觉范围也有看不到的盲区，还好须毛系统可以帮助狗狗解决这一尴尬。狗狗鼻子两侧的“长胡须”可以告诉它们两侧物体的具体位置；下巴下面的须毛可以让它感知头下方有什么东西；而鼻子下面的短小的须毛则可以让狗狗知道，靠近鼻子的东西的大小、纹理。当狗狗想要知道食物或水盆距离自己的鼻子多远时，须毛会告诉它；当它们嗅闻地面时，须毛会保证它们的鼻子不至于直接杵到地面上。一些小型犬种还会利用须毛来探测洞穴的宽度，以决定是否要钻进去。

    狗狗的眉须也起着保护眼睛的重要作用，当有外物逼近狗狗的眼睛时，首先会触到它长长的眉须，这时眉须的震动会通过“毛囊神经细胞大本营”向大脑迅速传输信息，大脑会判断“天哪，有人要戳我的眼睛”，于是会启动防御机制：闭上眼睛！最神奇的是，当你触碰狗狗的一侧眉须时，它只会闭上这一侧的眼睛，而不是同时闭上两只眼睛——这种精准的独立防御机制可是非常难得的！

    很多主人在不知道须毛作用的时候为了好看就剪掉了狗狗的胡须，很多美容师也会为了造型更加完美而修剪胡须，这会不会出大问题？

    专业兽医指出，由于须毛在狗狗触觉感知系统中扮演了重要的“前哨”作用，如果失去了须毛，狗狗可能会很不适应，甚至会导致空间感知能力下降。所以：千万不要再剪掉狗狗的胡须啦！

文房四宝

①“文房”之名，起于南北朝时期，专指文人书房。笔、墨、纸、砚为文房所用，因而被誉为“文房四宝”。南宋初年，陆游甚至把“文房四宝”叫做“文房四士”：“水复山重客到稀，文房四士独相依。”“文房四士”品类繁多，以湖笔、徽墨、宣纸、端砚著称，至今仍享盛名。

②毛笔，据说是秦朝大将军蒙恬创制的。实际上，湖南长沙楚墓中就曾出土过战国时期的毛笔。湖北荆州凤凰山汉墓曾出土几乎是一整套文房四宝，除了以简代纸外，笔、墨、砚均全，这是汉文帝时的产物。毛笔的笔头所用兽毫分为柔健两类，柔毫主要是山羊毛所制，健毫则用兔脊毛和黄鼠狼尾毛等制成，柔毫和健毫杂在一起称为兼毫。好的毛笔具有尖、齐、圆、健四大优点。尖，指笔锋如针；齐，指笔毫齐整；圆，指笔头吸水饱圆；健，指富有弹性。毛笔产地，唐宋时期，以安徽宣州最出名，所产紫毫笔，为无上佳品。“千金求买市中无”。明清以后，为浙江湖州所产的湖笔所取代，并且相沿至今。

③墨的出现很早，《述在书法墓》上说：西周“郡夷始制墨，字从黑土，煤烟所成，土之类也”。荆州凤凰山西汉墓出土的墨是颗粒状的，磨时放在凹形砚池上，用一个扁圆形的砚石，压在墨颗粒上加水磨细。后代的墨确是提烟所成，可分为油烟墨、漆烟墨、松烟墨，分别以桐油、生漆、松枝所烧的烟熏加黄明和麝香、冰片等制成。南北朝时河北易州墨就很有名，又以奚氏出品为最佳，五代时易州墨工奚超父子避乱到徽州，改进了先前的制墨方法，制成“新安香墨”，新安即徽州，这就是徽墨的源头。徽墨的特点是“丰肌腻理，光泽如漆”。墨锭制成各种艺术形态，施以五彩，精美异常。

④纸是我国古代四大发明之一，西汉墓出土的文物中，已出现麻制的纸。东汉蔡伦采用多种材料，改进制纸方法，使纸的质量和产量都大为提高。晋安帝时废除了自古沿用下来的竹木简，把历史推进到全面用纸的时代。唐代的造纸业非常发达，宣州的宣纸，江西临川出薄滑纸，扬州出六合笺，广州出竹笺等，都是上等品。宣纸产自宣州府（今安徽泾县），起初用青檀树皮制纸，后逐渐扩大到用桑、竹、麻等十几种原料。宣纸的特点是：质地棉韧，纹理美观，洁白细密，经久不坏，并善于表现墨水的浓淡润湿，变化无穷。古代诗人誉为：“滑如春冰密如茧”，并称作“纸中之王”和“纸寿千年”。宣纸的品种多达五六十种，分为生宣和熟宣。生宣书画皆宜，生宣上矾后即为熟宣，因着水不洇，经得多次皴染，适宜于画工笔重彩。

⑤砚，西汉时即已使用，我国传统有四大砚，即端砚、歙砚、洮砚、澄泥砚。端砚产于广东肇庆东郊端溪，有“群砚之首”的称誉，石质细腻、坚实、幼嫩、滋润，扪之若婴儿之肤。歙砚产于徽州，徽州是府治，歙县是县治，同在一地。所以歙砚与徽墨乃是“文房四宝”中同产一地的姐妹。歙砚的特点，据《洞天清禄集》说：“细润如玉，发墨如饥油，并无声，久用不退锋”。端砚资源缺乏，名贵者已不多。歙县地处黄山之阳，取材广泛，近年仍有镂刻工极细之艺术大砚出产。洮砚之石材产于甘肃临洮大河深水之底，取之极难。澄泥砚产于山西绛州，不是石砚，而是取河泥，反复淘洗，过滤，烧制成砚。

⑥文房四宝不仅有使用价值，也是融汇绘画、书法雕刻、装饰等各种艺术形式为一体的艺术品。

“刷脸时代”来临，您准备好了吗？

①“漂亮的脸蛋能出大米吗？”曾是一句著名的电影台词。在刷脸支付时代来临的当下，每一张普通的脸都有可能刷出钱来，作为一种新型支付方式，刷脸支付采用了人工智能、生物识别、大数据风控技术，让用户在无需携带任何设备的情况下，凭借刷脸完成支付。

靠谱的刷脸技术

②刷脸认证的靠谱程度到底有多高？准确度能与人眼识别相比吗？对此，有关专家举了个例子：像《碟中谍》里汤姆·克鲁斯那样采用人皮面具这招，已无法从目前人脸识别技术下蒙混过关，因为其识别准确率已达到99.99%。

③刷脸支付具有以下特点：采用人脸检测技术，可防止用照片、视频冒充真人，有高安全性；人脸比对结果实时返回，有高实时性；采用海量人脸比对，有高准确率。例如某餐饮企业在进行人脸识别前，会用3D红外深度摄像头进行检测，判断采集到的人脸是否是照片、视频等，能有效避免各种人脸伪造带来的身份冒用情况。

尤其利好老年人

④刷脸技术用于银行卡等的小额支付时，对老年人很友好。老年人一般记性会变差，各种卡的密码又不能设得太简单。刷脸支付，用户不必记住多个复杂的密码，降低了老年用户使用难度。

⑤人脸识别技术，可以很好地解决身份证、社保卡等容易丢失或被盗的问题。在授权的应用程序上，用户刷脸完成身份核验后，就能领取电子交通卡、电子社保卡等，不再需要随身携带实体证件。部分人担心的因化妆等使容颜发生变化的问题，要看具体情况。机器可识别化妆，但若整容幅度过大，或脸部信息随着年龄增长而改变，则可能无法识别。不过，使用者只需去系统更新脸部照片就可解决。

进入“弱隐私”时代

⑥刷脸支付就好比是一把“芝麻开门”的钥匙，开启系统进入应用过程中，大量用户的“人脸”信息被采集并储存。与之连通的商业机构等均有可能“正当”地获取用户的个人信息，包括姓名、职业、手机号……还有你的脸，甚至你不同的表情等。在信息即价值的时代，这样精准翔实的“立体”资料，必将成为各方环伺围猎的目标。但并不是说，“人脸”被收录就必然指向泄漏，乃至被用来行骗牟利；只是刷脸技术的成熟，让我们真正进入了一个“弱隐私”时代。加之行业内各自为政，缺乏统一标准，使得形势更为严峻。

⑦在这个技术日新月异、个人信息收录十分便捷的时代，如何看好我们的“脸”，值得我们每个人深思。

（根据谈璎同题文章改编）