国产航母将使用的国产重型燃气轮机首次曝光

    ①燃气轮机是现代制造业的“动力之源”，其中的涡轮高温叶片则是燃气轮机的核心部件之一。日前，上海市科委重大专项课题“高温合金叶片制造技术研究”通过专家验收。

    ②燃气轮机是大型客机、特种船舶（重型航母）和民用发电等领域的主要动力源之一，而涡轮高温叶片及其制造技术则是燃气轮机的核心，也是制约我国燃气轮机发展的主要瓶颈。

    ③国外对此严格保密，客观上使我国的大飞机、地面燃机等重大工程均受制于人。2008年上海市科委设立重大研究专项课题，针对当前国际上最先进的F级256MW重型燃气轮机涡轮高温叶片开展技术研究和攻关，由上海大学为主承担。

    ④涡轮叶片的制造原理，是将镍基金属溶液浇铸在模具，再进行冷却结晶，过程类似于冬天水汽在玻璃窗上遇冷结晶形成“冰花”。涡轮叶片能否耐受高温、是否有足够的强度，和结晶过程中的温度以及晶体形成的数量、甚至方向都有关系。

    ⑤一般来说，晶粒数越少，叶片的耐高温性越好，也越能胜任发电机燃气轮机等高功率设备用途。目前行业内最难的技术，是让整个叶片成为一个晶粒，即“单晶”技术。

    ⑥此外，如果让晶粒有序地向一个方向排列，也能提高叶片强度，避免断裂，此类技术为“定向”技术。通过4年的努力，课题组在上述两种技术路径上均有突破，形成了自己独特的工艺路线。

    ⑦该项目的成功，不仅有助于我国在燃气轮机关键部件方面突破国外封锁，对于国内发电厂来说也是重大利好消息。就比如重型燃机的一级涡轮，一共有96片高温合金叶片，如果采用国外厂商的产品，一片叶片的制造成本在40万元左右，市场售价达100万元；但如果采用国产叶片，制造成本仅为国外价格的1/4。

    ⑧中国将会在2015年完成首艘常规动力航空母舰（排水量在5-6万吨）的建造工作，而首艘核动力航母预计将会在2020年下水。

（选自《参考消息》，略有改动）

上海交响乐团音乐厅

    犹如柏林爱乐乐团拥有爱乐大厅，维也纳爱乐乐团拥有金色大厅一样，上海交响乐团

    ——这个拥有135年历史的“远东第一乐团”，也将拥有属于自己的音乐厅。这标志着上海交响乐团的发展跃上了新台阶。

    历时6年即将建成的上海交响乐团音乐厅，地处闹中取静的复兴中路，这儿原来是上海跳水池，（A）为了与附近的历史风貌保护区相呼应，上海交响乐团音乐厅以简朴的陶土作为外立面，建筑顶面配上了柔和舒展的曲面，让整个建筑从高处看像一本摊开的乐谱，与音乐厅之名自然贴合。

    与外观的低调不同，上海交响乐团音乐厅的内部设计有许多亮眼的创意。其中一大一小两个音乐厅是当之无愧的主角，承担演出与录音的双重功能。为了拓展功能，上海交响乐团音乐厅内更是巧用空间，辟出了一条80米左右的音乐互动长廊，进行交响乐的普及教育。

    一般来说，建造音乐厅，“看得见的”远远没有“听得见的”重要。上海交响乐团音乐厅的每一个设计都有严格的声学考量。为了克服附近地铁10号线的震动干扰，一大一小两个音乐厅采用了隔振器技术，通过安装底部弹簧阻振器的方法，将它们建成上海首个全悬浮结构的建筑。（B）上海交响乐团音乐厅地处繁华地段，为了阻隔外部噪音，大小音乐厅的外墙都采用了双层墙设计，由两堵25厘米的墙与两堵墙中间40厘米的空心距离组成，90厘米厚度的双层墙可以有效隔绝外部声音。

    在两个音乐厅的整个设计过程中，建筑设计师与声学设计师共同在电脑上进行了100多次声学模拟测试，确定没有留下声音死角。然后他们又以大音乐厅1：10的比例制作模型，特制了安装仿真人体胸腔的中空假人，作为模型里面的“听众”，巧设了最大程度接近真实的测试环境。设计师在这个模型中做了4次声学测试，直至测试结果达到理想数值。

    音乐厅除了演出之外，还兼具了录音棚的功能。前几年，上海交响乐团为著名音乐家谭盾录制电影《卧虎藏龙》的音乐，却苦于没有那么大的音乐棚，只能几十个人挤在一个很小的房间里。这样的历史将一去不复返。可以设想，功能齐全、声学效果极佳的音乐厅，一定会成为演出和录音的理想之所。

    上海交响乐团音乐厅的建成，对乐团自身的建设和发展，对提升观众的音乐欣赏品位，对交响乐的推广和普及，都会产生积极而深远的影响。

（有改动）

缓解气候变化需要碳中和技术

明廷臻  熊寒冰

①2023年4月11日在海南省海口举办的第三届消博会上，绿色可持续理念、低碳可降解的产品，成为各类消费精品生产企业的共同追求。

②近年来，极端气候事件频发引起人们高度关注。全球气候系统变化的原因可分为自然因子和人为因子两大类，前者包括太阳活动变化、气候系统内部变率等，后者包括人类使用化石燃料以及毁林引起的大气温室气体浓度增加、大气中气溶胶浓度变化等。

③全球系统中的碳库主要有4个，分别为大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库和岩石圈碳库。大气碳库是4个碳库中最小的，约700Gt（1Gt＝10亿吨），与人类生活息息相关，最先引起关注。

④工业革命以来，各国大量开采和使用岩石圈中以石油、煤、天然气等形式存在的化石燃料，最终产生大量二氧化碳、甲烷等温室气体，停留在大气圈中。大气中的温室气体可以吸收地面向上的长波辐射，导致全球温度升高，形成温室效应。温室效应会造成冰川融化、海平面上升、气候带北移等生态问题，也会导致森林火灾、干旱、龙卷风等异常气候。

⑤在国家政策号召下，各行各业实施减碳策略。目前减少温室气体的手段主要分为源头控制、过程控制和末端控制。

⑥源头控制是指开发新能源以摆脱对化石能源的依赖，主要包括太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能等，数据显示，2021年，中国核电集团全年发电量为1826.37亿千瓦时，同比增长18.61％，创历史新高。其中采用核能形式的发电量为1731.23亿千瓦时，同比增长16.71％；非核清洁能源的发电量为95.14亿千瓦时，同比增长68.69％。

⑦过程控制是指在温室气体排放源处设置相应技术来减排。在火力发电厂，可以利用碳捕获与封存技术来实施对二氧化碳的捕集，并封存地下或海底，使大气中的碳重新回归岩石图，主要采用电化学捕获、液体吸收法和物理吸附法等。世界上最大的碳捕获与封存技术工厂位于冰岛，每年可储存4000吨二氧化碳，相当于把790辆汽车的年碳排放量封入地下。目前，碳捕获与封存技术的成本和一些技术难关依旧限制了其规模化发展。

⑧源头控制和过程控制均是在减少向大气中直接排放二氧化碳，但无法处理那些分散的碳排放源和当前大气中现有的二氧化碳，因此需要一些末端技术来实现深层次的脱碳。常见的末端技术是生物质能的碳捕集与封存。该技术被认为是可行性最高的负碳技术，通过农作物或植物的生长来吸收大气中的二氧化碳。但是利用该技术需要大量的土地，这可能会引起粮食、淡水危机。还有一些其他技术，包括陆地增强风化、海洋碱化，均是提升生态系统能力来去除大气中的碳。直接空气捕获与封存技术，是指通过大型风扇提供稳定的大气流动，并结合化学工艺直接将空气中的二氧化碳进行捕获。该技术在一定程度上减轻了土地和水源的负担，但捕获一吨二氧化碳的成本约为600美元，成本是阻碍其发展的重要原因。

⑨根据联合国环境署声明，去除大气中温室潜能值更高的甲烷，是在短时间内解决气候变化的另一有效途径。国外学者布伦奈斯将经过铜处理的沸石颗粒加热至310℃，可以百分百去除大气甲烷，这为未来使用热催化技术来对抗气候变化提供了基础。光催化技术是利用在紫外光的激发下，光催化剂内形成电子——空穴对，产生具有较强的还原性羧基活性基团，氧化大气甲烷。目前出现了一种太阳能热气流发电系统与光催化相结合的新系统，可实现超稀薄大气甲烷的大规模、零能耗捕集与高效降解，被最新出版的联合国政府间气候变化委员会年度报告认为是新兴负排放技术。

（选自2023年4月25日《科普时报》，有删改）

材料一：虽然锻炼对大脑和认知功能的益处已是众所周知，但其背后的机制一直有待阐明。为了确定锻炼是否能让血浆中有益脑功能健康的因子水平上升，美国研究人员从不运动的小鼠和使用跑步机28天的小鼠体内分别采集了血浆，并将这些血浆注射到不运动的年轻小鼠体内。

研究发现，注射了跑步小鼠血浆的小鼠，其海马细胞增殖和存活率显著增加，这与在运动小鼠体内观察到的由跑步产生的直接效应类似。注射了跑步小鼠血浆的小鼠，其环境和空间的学习以及记忆力也有所增强。

研究人员对这些血浆进行蛋白质组学分析，并发现特定因子在锻炼产生的抗炎作用中起到了关键作用，比如簇集蛋白水平。静脉注射簇集蛋白在急性大脑炎症小鼠模型和阿尔茨海默病小鼠模型中均表现出抗炎作用。研究人员还发现，在进行6个月的身体锻炼干预后，20名轻度认知损害患者血浆中的簇集蛋白水平也有所上升。

材料二：运动可以促进大脑的神经形成，每一次肌肉收缩和放松，都会释放IGF—1（促生长因子）蛋白质，衍生出脑源性神经生长因子，大脑神经细胞开始生长、结合并以新方式彼此联系。“大量的国内外研究发现，体育运动既能健身，又能健脑，瑞典斯德哥尔摩大学2010年研究发现，运动会加速干细胞的分化，促进大脑发育。中枢神经系统里的干细胞能源源不断分化出新的神经元，更新受损或死亡的脑细胞。大脑海马区掌管人类短期记忆，只需两个月的抛球练习，海马区就会长大。”

认知灵活性是重要的执行功能。它反映出我们改变想法的能力以及源源不断地产生创造性思维和答案的能力。研究表明，人在跑步机上完成一次35分钟、心跳达到最大心率60%或70%的体育锻炼后，认知灵活性大大提高。

研究还表明，几乎所有的运动都会使人的创造力提高。长期坚持体育锻炼的人，其创造力及各项能力的总体水平都高于不爱运动的人。户外进行有氧运动20分钟，要比在室内跑步机上锻炼相同时间更能有效激发创造力。

体育运动能够提升人的注意力。多巴胺和去甲肾上腺素是调节注意力的主角，运动能增加这些神经递质，而且立竿见影。有规律的运动刺激大脑某些区域内产生新的受体，从而提高多巴胺和去甲肾上腺素的基础水平。

材料三：脑组织由灰质和白质组成。灰质的体积与各种各样的技能以及认知能力有关。大脑中不同区域的灰质负责控制肌肉运动、感官体验、思考和感觉、记忆和言语等重要功能。灰质的体积是衡量大脑健康状况的核心指标。大脑中的灰质体积在成年后期开始减少，而且往往在认知功能障碍症状出现之前就开始减少。

研究人员分阶段对试验参与者进行测试。先让参与者使用自行车锻炼，然后测量参与者的峰值摄氧量和其他标准来评估心肺适应能力。研究人员还对参与者进行了MRI脑扫描脑并对数据进行分析。

研究发现，心肺锻炼可以增加一些脑区的灰质体积。这些脑区与认知衰退有关。也有一些脑区与阿尔茨海默氏病有关。显示身体活动和身体健康可以防止与衰老相关的认知衰退。

材料一

谁是近期全世界最受瞩目的聊天对象?

    在今天，答案有且仅有一个，那就是 ChatGPT。 ChatGPT 是一款由美国OpenAI 公司推出的智能聊天程序，用户只需简单注册，就能与这款世界上参数规模最庞大的AI 机器人对话。

    令人称奇的是， ChatGPT 不仅能像常规的搜索引擎、问答机器人一样，答复你所提问的基础问题，而且具有一定的创作能力，编故事、写情诗、敲代码、写作业……ChatGPT 凭借着丰富的“学识”，让大家切实感觉到科技的震撼。

    ChatGPT自2022年11月发布后，短短5天注册用户数就超过100万。仅两个月时间， ChatGPT 月活跃用户数突破1亿人次大关，成功打破 TikTok 的纪录，成为史上增长最快的消费者应用程序。要知道为了实现这一数值，互联网用了7年， Facebook用了4年半。

    现在，作为一款强势吸睛的人工智能程序， ChatGPT每分钟要与全球1300多万用户同时对话，成为人工智能领域乃至整个科技圈最炙手可热的“新宠”，它的出现预示着一个全新的人工智能时代的到来。

(摘自《中国青年杂志》)

材料二

    小新同学看了一部现代科幻电影《我和机器人》，影片中机器人与人类之间发生了激烈的冲突。机器人顷刻间控制了整个城市。小新对人工智能的未来产生了极大的忧虑，于是，他去互联网论坛发帖求助，网友纷纷跟帖。

材料三

    人工智能时代，需要的是能够和机器人协调工作并且富有创意和想象力的复合型人才。2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，明确指出人工智能成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地。

    2018年4月，教育部印发了《高等学校人工智能创新行动计划》，从“优化高校人工智能科技创新体系”“完善人工智能领域人才培养制度”和"推动高校人工智能领域科技成果转化与示范应用"三个方面提出18项重点任务，着力促进高校开展人工智能创新行动。

    到2025年，高校在新一代人工智能领域科技创新能力和人才培养质量显著提升，取得一批具有国际重要影响的原创成果，部分理论研究、创新技术与应用示范达到世界领先水平，有效支撑我国产业升级、经济转型和智能社会建设。

    到2030年，高校成为建设世界主要人工智能创新中心的核心力量和引领新一代人工智能发展的人才高地，为我国跻身创新型国家前列提供科技支撑和人才保障。

    (摘编自教育部《高等学校人工智能创新行动计划》)

兰花的智慧

①从热带雨林到寒带针叶林，从潮湿的海滩到干燥的高山草甸，到处都能发现兰花的踪影。

②兰花的种子十分细小，很多比人的头发丝还细。种子的外种皮内部还具有许多充满空气的腔室，进一步减轻了重量。凭借轻巧的身子，种子一出采英就可以随风飘荡到离母株很远的地方。种子内外围包裹了一层致密的细胞，可以防止水分快速渗透。这样，种子还可以借助水流、动物皮毛等“走”到更远的地方。

③兰花为了生存，使出浑身解数，真可谓“诡计多端”。

④兰花种子虽然练就了上乘轻功，却没有获得足够的内功。它们太细小，以至于没有空间来容纳胚乳或子叶这类储藏营养的结构。于是它们跟真菌拉上了关系，在种子萌发时依靠消化真菌的菌丝为自身生长提供营养。兰花大多生长在岩壁、树干以及贫瘠的土壤上，这样便可以减少与其他植物竞争，为自身发展争得更大的空间。

⑤绝大多数兰花是典型的虫媒花，它们的花粉被打包成块状，不给传粉者取食的机会。花粉块同粘盘、花粉块柄一起组成了兰科植物的雄性生殖结构，这种结构会整个地粘在传粉者身上，通过它们传递到下一朵的柱头，这样一来就避免了因被取食而产生的浪费。

⑥兰花家族里有三分之一的成员更是不折不扣的“铁公鸡”。有的兰花将自己装扮得像有花蜜的花朵一样，如果蜜蜂不辨真假，钻进花中找蜜吃，就只能乖乖地为兰花无偿传粉了；有的兰花还会发出长距离传播的香甜气味，如此色香俱全，蜜蜂和蝴蝶自然会主动上门来充当“信使”；有的兰花将自己伪装成雌性昆虫，当雄性昆虫试图与这些“雌虫”交配时，传粉工作就开始了。高超的“骗术”，使兰花在享受传粉服务的同时却不给传粉者任何好处。

⑦还有些兰花，没有昆虫传粉照样可以开花结果繁殖后代。如大根槽舌兰，它的花粉块柄会向内弯曲360° ， 并最终将顶端的花粉精确地送入柱头腔中完成受精。缘毛鸟足兰子房中的胚珠可以直接发育成种子。这些兰花可以在缺少传粉者的条件下顺利繁殖，并且还可以把那些吸引昆虫的“费用”节省下来，将更多的资源投入到种子生产中去，可谓一举两得。

⑧还可以列举更多的例子来证明兰花的智慧。与此同时，人们是否也应从兰花能够在大千世界悠然自得的长久生存中得到些许启迪呢？