自给自足的人体生物能发电

    ①随着煤炭、石油等资源日趋枯竭，环境恶化日趋严重，一些科学家为了开发更多的新能源，已把研究课题转向人类自身的生物能这一领域，利用人体生物能发电现已初见成效。

    ②人体中存在着一些化学物质，它们之间在发生反应时会产生化学能量。像新陈代谢过程中，葡萄糖和氧分子的反应就有能量释放出来，若稍加利用，这种能量就可以转化为电能。根据这一原理，科学家开始了人体生物电池的研究。

③据专家介绍，人体生物电池的电极是由两根长2厘米、直径约1/7000纳米的碳纤维制成，在每根碳纤维的外层还涂有一种聚合物，此外还有一种作为催化剂的葡萄糖氧化酶聚合物的作用是将碳纤维与葡萄糖氧化酶连接成一个电路，而葡萄糖氧化酶则是用来加速葡萄糖与氧分子的化学反应。这种人体生物电池在37℃、pH为7.2的环境下工作，这很接近人体血液的温度和酸碱度，它产生的动力可以驱动一个监控糖尿病的小型传感器。

    ④人体生物能发电还有其它形式。当一个人坐着或站立时，就会持续产生重力势能。此时，若能采用特制的重力转换器就能将这种能转换成电能。美国有一家公司将发电装置埋在行人拥挤的公共场所，外面是一排踏板。当行人从板上走过时，体重压在板上，使与踏板相连的摇杆向另一个方向运动，从而带动中心轴旋转，使与之相连的发电机启动。

    ⑤除此以外，人体生物能中的热能也可被利用。人每天都要散发大量的热能，而且是通过辐射传播出去。一般一个50千克重的成年人一昼夜所散发的热量约为2500千卡，利用人体的热能制成的温差电池，可以将人体的热能转换成电能。这种温差电池做得很精致，只要放在衣服口袋里就能工作。它可以起到电源的作用，给助听器、袖珍电视机、微型发电机等供电，可谓是自己发电自己使用。

    ⑥人体能源可以说取之不尽，用之不竭，而且没有污染。如此神奇的能源是我们每个人都具有的，充分利用它，便会为我们的社会节约更多的能源。希望这种新型的能源会越来越多地造福于人类。

（选自《能源科学的奥秘》有改动）

DNA数据

    ①“欢迎来到DNA数据保护中心！您现在正在档案馆里。”讲解员微笑着做了一个手势，示意我们可以仔细观察这间屋子。仅仅三十多平方米的房问，储藏这全世界三分之一人口的所有数码信息，包括数千亿张家庭照片、音乐、文件和其它影像资料。

    ②这个场景一点也不“科幻”，就像在“硬盘”上保存数据一样，人们已经知道怎么在DNA上保存数据了。2016年4月，著名的好莱坞影视技术公司特艺集团的研发团队宣称自己已经在几段DNA上储存了100万份电影《月球旅行记》的拷贝。

    ③特艺集团的成就并非创举。早在2012年和2013年，就有两个团队将一本300页的书、若干图像、一个PDF文件，甚至声音成功地储存在了DNA上。而这次新奇之处在于第一次成功地把视频资料储存到了DNA上。这也说明现在已经可以在DNA上存储一切数码信息。

    ④如今，人类产生越来越多的信息，而储存它们变得越来越困难。在电脑和手机的时代，我们现在每年制造出来的数据要比人类有文字以来产生的数据总和还要多！预计从2013年到2020年，这一数据量将增长11倍，且这种趋势并无逆转迹象。根据数据储存专业公司易安信的计算，如果用内存为128GB的苹果ipad Air来储存这些数据，所需的ipad Air叠起来可以在地球到月球之间堆六摞。人类呼唤比现有储存系统更高效的新系统。

⑤DNA恰能满足以上需求，数十亿年来，它一直是生物遗传信息的载体。DNA能将数量惊人的数据储存在极小的体积里，因此也是最高效的：在体积不到一只蚂蚁的百分之一的人类细胞核中，DNA包含有35亿对碱基，而碱基是编码遗传信息的最基本的材料。在硬盘上，信息以“字节”（0或1）形式记录，每个字节要占200纳米（0.0002毫米）的空间；而在DNA上，记录一个字节只需0.2到0.3纳米。

    ⑥如今，Google、facebook和亚马逊为了储存数据，需要多个面积数倍于标准足球场的数据中心的支持，而且这还很耗电。而用DNA这种新型载体，只需一个汽车后备厢就能满足它们所有数据的储存需求。

    ⑦那么，DNA如何去录视频的呢？特艺集团请来美国基因学家当顾问。他们首先将电影数码化，转化成电脑能识读的二进制语言，也就是转化成一系列0和1的编码。然后研究人员将这些二进制编码转化成由四个碱基（A，C，G，T）构成的DNA编码。得到这这串编码后，就能制成相应的DNA序列，并在合成器（一组能自动拼接A，C，G，T的机器）的帮助下，拷贝数千份。这样就获得了DNA片段，它们如同发丝一样漂浮在装有液体的玻璃容器里，每一份都包含着电影的一个片段。

    ⑧DNA储存的另一张王牌就是它的持久性。只要储藏空间保持寒冷干燥且避光，保存时效可能长迭数千年，即使在恶劣环境中其半衰期也超过500年。现有的其他载体，无论是硬盘、CD还是DVD，最多只能保存数十年。并且，这些载体一旦过了保存期限，硬件就会更新换代，再也找不到能读取它们的机器了。但DNA储存就没有此类问题：只要有人类存在，就一定会有破译编码的技术。

    ⑨不过DNA储存还无法立即取代硬盘。读取（排序），尤其是写入（合成）所需的时间还是太漫长了。不仅如此，这两个步骤目前耗资甚巨，合成成本可迭数百至数千欧元。

    ⑩但数十年后，或许DNA储存就会普及。对于没有迫切使用需求的信息，我们就可以考虑用DNA来储存。事实上，DNA储存已经引起了电影公司、博物馆、档案馆，还有诸如亚马逊、Google之类有长期信息储存需求的机构的兴趣。

    ⑪信息技术巨头微软公司即于2016年4月宣布，将购买1000万条DNA，用于研究数据储存。这次，科学终于追上了科幻小说的步伐！

手机的指纹解锁真的安全吗？

    ①每个人的指纹都是独一无二的，但纽约大学及密歇根州立大学的研究人员发现，两枚指纹之间的局部特征普遍存在相似性，因此手机或其他设备上的那些基于指纹的安全系统，要比想象中脆弱得多。

    ②系统的漏洞在于，用于身份验证功能的指纹传感器并不会捕捉用户指纹的完整图形，相反，它扫描储存的只有指纹的部分区域，而且许多手机还允许用户在系统里录入多个手指的指纹。只要用户的指纹与系统里保存的区域指纹相匹配，手机就会解锁。据研究人员推测，不同人的指纹区域之间可能存在足够的相似性，足以用来制造出虚假的“超级指纹”，从而骗过手机的指纹传感器。

    ③参与研究的一位专家表示：许多电子设备比如智能手机均开始将指纹传感器用于用户身份验证，但手机上的指纹传感器尺寸很小，扫描录入的只有一部分指纹。为了弥补这个不足，电子设备通常会在注册过程中，要求用户录入单个手指指纹的不同区域点，以确保其中至少有一个会在身份的识别过程中与获取到的指纹图像成功匹配。而正是这一点使得情况不妙。

    ④这位专家表示，由于指纹传感器的尺寸变小，提高传感器的分辨率就显得十分必要，这样才能捕捉到额外的特征点，如果不提高分辨率，那么将不可避免地损害到用户指纹的独特性。研究过程中的实证分析也证实了这一点。

    ⑤研究团队目前正致力于如何解决这个突出的漏洞。其中包括需要开发出有效的反电子欺骗技术；在用户注册时谨慎挑选指纹的数量和类型；提高小型传感器的分辨率以便于提取更多特征点；提高利用细节点与纹理的识别技术；以及设计更有效的综合方案，从而将用户的多个指纹区域结合起来。

    ⑥纽约大学计算机科学和工程研究组组长称，“超级指纹”有点类似于一个黑客，试图用1234这种通用密码来破解PIN码（手机SIM卡的个人识别码）。1234这个密码大约有40%的几率是正确的，据他们估计，这个正确率有点高。

    ⑦国家科学基金会资助研究人员对8200枚指纹进行分析试验。通过商业指纹验证软件，研究人员每批次抽取800枚指纹，结果显示平均有92枚具备成为“超级指纹”的潜在可能性。（他们将“超级指纹”设计为在随机抽取的每个批次中，至少能够匹配于其中4%的虚假指纹。）

    ⑧相反地，在800份完整的试验样本中，研究人员只发现了一枚完整的可用作“超级指纹”的人造指纹。该组长表示，这并不奇怪，匹配部分指纹的成功率要比匹配一整枚指纹的高得多，然而大部分设备用来匹配的都是部分指纹。

    ⑨研究人员对取自真实指纹图像的“超级指纹”的特征进行分析，建立了一个算法用于创建合成“超级指纹”。实验表明 ， 人造的合成指纹匹配的可能性更高，与某些真实的指纹相比反而更能骗过安全识别系统。而由真实指纹结合制成的“超级指纹”成功匹配了系统中26%－65%的用户指纹，其成功率取决于用户储存了多少指纹图像，并设定了每次最多尝试匹配5次的限制。

    ⑩用户在手机里录入的指纹越多，安全系统就越脆弱。专家表示，目前使用密码解锁手机仍是安全的。

（选自“环球网”）

扬州个园

扬州个园，是一座独具风格的名园。它是清嘉庆、道光年间两淮盐总黄至筠在明代“寿芝园”旧址上兴建起来的。当时园中遍植翠竹，盖取东坡诗意：“宁可食无肉，不可居无竹；无肉使人瘦，无竹使人俗”，以示主人不俗。又因竹叶形状很像一个“个”字，故名“个园”。个园以四季假山的堆叠精巧而著名。

步入个园大门，便见湖石傍门，修竹繁茂，石笋参差，恰似“雨后春笋”破土而出，此即个园春景。稍前又有十二生肖之假山石，皆在似与不似之间，与整个“春山”和竹林相映成趣。

“春”去“夏”来，绕过“宜雨轩”，眼前豁然开朗，在浓阴环抱的荷花池畔，一座六七米高的太湖石假山出现在面前，这就是“夏山”。过石桥，进石洞，只觉得藕荷飘香，苍翠生凉。

转过“鹤亭”，是座“一”字形长楼。循楼而去，“秋从夏雨声中入”，长麻尽头便是“秋山”。秋山全用黄山石堆叠而成，构思大胆，用石泼辣，相传为大画家石涛杰作。看此山，山势巍峨，峰峦起伏，又见古柏斜伸，红枫遍植，钟乳石挂，石桥俨然，气象果然不同一般。设若晴天薄暮时分，秋山面迎夕阳，一红如染，“秋高气爽”的诗情画意顿时溢出。

步下秋山，过“透风漏月厅”，迎面是一组由白色石英石堆叠而成的“冬景”，一只只“雪狮”似顽皮的孩子用残雪堆就。山脉、山顶“终年积雪”。南面有一堵白围墙，墙上开了四排风洞，使人不寒而觉寒。

时间的脚印

陶世龙

①时间是没有脚的，而人们却想出了许多法子记录下它的踪迹，用钟表，用日历……但是，在地球上还没有出现人的时候，或者在人还不知道记录时间的时候，到哪里去找寻时间的踪迹呢?大自然中保存着许多种时间的记录，那躺在山野里的岩石，就是其中重要的一种。每1厘米厚的岩层便代表着几十年到上百年的时间。

②在北京故宫，我们还可以看到一种古老的计时装置：铜壶滴漏——水从一个铜壶缓缓地滴进另一个铜壶，时间过去了，这个壶里的水空了，那个壶里的水却又多了起来。时间是看不见的，但是我们用水滴记下了逝去的时间。

③岩石是怎样记下时间的呢?到过山里的人都看见过，在那悬崖绝壁下面，往往堆积着一大摊碎石块。碎石是从哪里来的呢?还不是从那些山崖上崩落下来的！不要认为岩石是坚固不坏的。阳光烘烤着它，霜雪冷冻着它，风吹着它，雨打着它，各种酸类腐蚀着它。水和空气进入岩石内部的孔隙中造成破坏。地面上和地下的生物，也没有放弃对岩石的破坏。当然我们也不能忘掉人的作用，开山炸石，这相对地质作用的速度可要快多了。

④大块的石头破碎成小块的石子，小块的石子再分裂成细微的沙砾、泥土。狂风吹来了，洪水冲来了，冰河爬来了，碎石、沙砾、泥土被它们带着，开始了旅行。越是笨重的石块越跑不远，越是轻小的沙砾越能旅行到遥远的地方。在比较低洼的地方，有许多泥沙不断地被留下来，它们填充着湖泊，垫高了河床。一年过去了，两年过去了……泥沙越积越厚。堆得厚了，对下层泥沙的压力也逐渐加重，泥沙中的水分被压出了许多，颗粒与颗粒之间压得很紧，甚至可以有分子间的引力。在受到重压的时候，有一些物质填充到泥沙中的孔隙里去，就使泥沙胶结得更紧密了。

⑤经过长期的重压和胶结，那些碎石和泥沙重新形成了岩石。根据计算，大约3 000到10 000年的时间，可以形成1米厚的岩石。岩石在最初生成的时候，像书页一样平卧着，一层层地叠在一起，最早形成的“躺”在最下面。岩石生成以后不断地改变着自己的样子。由于地壳的运动，原来平卧的岩层变得歪斜甚至直立了，但是层与层之间的顺序还不致打乱，根据这些我们仍然可以知道过去的年月。

⑥有一种很粗糙的石头，叫作“砾岩”。砾岩中包含着从前的鹅卵石。这说明了岩石生成的地方，是当时陆地的边缘，较大的石子不能被搬到海或湖的中央，便在岸边留下了。可是，有时候，在粗糙的岩石上覆盖着的岩层，它里面的物质颗粒却逐渐变细了，这是什么道理呢?这是因为地壳下沉，使原来靠岸的地方变成了海洋的中心。

⑦从“死”的石头上，我们看到了地壳的活动。石头颜色的不同，也常常说明着地球上的变化。红色的岩石意味着当时气候非常炎热，而灰黑色常常是寒冷的表示。如果这里的石头有光滑的擦痕，那很可能从前这里有冰河经过。

⑧古代生物的遗体、遗物或遗迹埋藏在地下，变成了跟石头一样的东西，这便是化石。研究化石可以了解生物的演化并能帮助确定地层的年代，认识地球历史发展的过程。另外，自然界某些转眼就消逝的活动，在石头上也留下了痕迹……

⑨瞧！大自然给我们保留了多好的记录。当然，读懂这些记录要比认识甲骨文、钟鼎文或者楔形文字更困难些。但是，不管有多么困难，我们总有办法来读懂它。熟悉了这些石头的历史，便有可能踏着历史的脚印，一步一步地走向地下的宝库。

(出自《义务教育教科书 语文》

八年级下册第二单元，有删改)

中国航天的硬核浪漫

蛟龙入海、嫦娥奔月、鸿雁传书……曾经，这些流传在中华大地上的呢喃，是华夏儿女对星空和深海的想象。如今，在中国科学家执着的探索下，神话变成了现实。一个个国之重器，承载着国人的梦想。它们的名字，也集结了传统智慧与探索未知的浪漫。

AG600别名“鲲龙”，取意“鲲鹏展翅，蛟龙入海”，是目前世界上在研最大的水陆两栖飞机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降。而“鲲鹏”是中国古代神话中的上古神兽。据庄子《逍遥游》记载：“北冥有鱼，其名为鲲。鲲之大，不知其几千里也；化而为鸟，其名为鹏。鹏之背，不知其几千里也；怒而飞，其翼若垂天之云。”

“鲲龙”的命名，既体现了其水陆两栖的特色，也蕴含着航天人的期冀和祝福。在成功实现陆上首飞和水上首飞后，2020年7月26日，“鲲龙”AG600 成功实现海上首飞。

“蛟龙”也是中国古代神话中的神兽。相传，蛟和龙居深水中，蛟能发洪水，龙能兴云雨。我国首艘深海载人潜水器“蛟龙”号，取“蛟龙”入水，乘风破浪、以利万物的美好寓意。目前，“蛟龙”号的作业能力可达7000米。能在全球海洋面积99.8%的海域潜行。

中国行星探测任务被命名为“天问”系列，标识为“揽星九天”。2020年7月23日，我国“天问一号”火星探测器成功发射。

“天问”之名源于屈原的长诗《天问》，表达了对真理追求的坚韧与执着，体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承，寓意探求科学真理征途漫漫，追求科技创新永无止境。

自古以来，“北斗”就是中华民族的指路明灯。北斗，共有七星，因在北方聚成斗形。故被称为“北斗”，又名“北斗七星”，上古时期被用来判断方向、确定季节、知晓时辰，至今都是北半球天空的重要星象。

“孤月沧浪河汉清，北斗错落长庚明”，中国古代诗人对北斗七星有着无限遐思。当中国科学家开始研制自己的卫星导航系统，便以这一传统文化中寓意光明和方向的星座命名。2020年6月23日，“北斗三号”系统最后一颗全球组网卫星发射成功。

至于“嫦娥工程”和“玉兔”号则源自我们熟知的“嫦娥奔月”的故事，承载着古人对月球的浪漫想象。在神话中，“玉兔”是古人同情嫦娥进而添补的温暖情节。如今，“玉兔”是我们追求和平的象征。“玉兔”的善良、纯洁、敏捷和月球车的构造、使命，既形似又神似。

在古代，人们用“鸿雁”指代信差。汉武帝时，苏武被匈奴扣留多年。后来汉朝派使者要求匈奴释放苏武，匈奴单于谎称苏武已死。这时，有人暗地告诉汉使真相并出主意，让他对匈奴说，汉皇在上林苑射下一只大雁，雁足上系着苏武的帛书，证明他确实未死，只是受困。这样，匈奴无法谎称苏武已死，只得把苏武放回汉朝。自此，“鸿雁传书”用来指代书信传递。“鸿雁传书，永不失联”，用“鸿雁”命名全球地轨卫星通信系统，承载了航天人的美好祝福。

《西游记》中，孙悟空在进过太上老君的炼丹炉后，具备了“火眼金睛”的技能。我国暗物质粒子探测卫星命名“悟空”，取义“领悟、探索太空”，希望它能够如孙悟空的“火眼金睛”一般，识别太空中暗物质的踪影。2015年12月17日，“悟空”成功发射升空，虽然设计寿命只有3年，但经过评估，目前它仍在太空服役。

(选自《青年文摘》，有删改)