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AI“听音”就能辨别儿童抑郁了？|技术前沿洞察

百家作者：硅谷洞察 2019-05-20 01:16:03

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本周的科技前沿又跟大家见面啦！除了美国各高校在癌症、抑郁症等方面展开了新的研究之外，硅谷大公司在语音翻译、量子计算机方面也有新的进展。大家赶紧来看!

美国高校

MIT：用纳米抗体追踪肿瘤及其转移

癌症转移，是造成全球癌症死亡的主要原因。近日，来自MIT Koch Institute的研究人员描述了一种将细胞外基质（ECM）周围的结构作为靶子，靶向肿瘤和转移灶的新方法。

MIT癌症研究教授 Richard Hynes 表示，与之前科学家们专注于肿瘤本身的尝试不同，癌细胞容易突变，拿它们当作靶标，往往很快就失去了目标。这些 ECM 蛋白在癌症发展过程中不会发生变异，因此依然能攻击转移后的癌细胞。

为此，研究人员开发了一种纳米抗体。当研究人员把抗体注入患有癌症的小鼠，并用PET/CT成像扫描小鼠时，发现肿瘤和转移灶清晰可见。也就是说，通过这种方式，纳米抗体可用于帮助对肿瘤和转移瘤进行追踪成像。

接下来，研究人员将进一步开展纳米抗体治疗肿瘤和转移的技术。

感兴趣的可以点击原文查看：

http://news.mit.edu/2019/nano-antibodies-target-tumor-proteins-0506

佛蒙特大学：AI“听音”辨别儿童抑郁

近日，佛蒙特大学一个研究团队开发了一种机器学习算法，可以检测儿童言语模式中的焦虑和抑郁迹象，借此快速诊断出儿童难以发现和常被忽视的精神疾病。

在开发过程中，研究团队邀请了71名3-8岁的儿童，并对他们使用了一种被称为“特里尔社会应激测试”（Trier-Social Stress Task）的情绪诱导测试法，旨在引起受试者的压力和焦虑感。接着，研究人员也用结构化的临床访谈和父母问卷调查对孩子进行诊断。

最后，研究人员使用机器学习算法分析每个孩子故事录音的统计特征。他们发现算法在诊断方面非常成功。该算法能识别出诊断为内化行为障碍症的儿童，准确率为80%，而且在大多数情况下，与父母检查表的准确性相比效果更好。

研究团队的下一步计划，是把这个语音分析算法变成一款可供临床使用的通用筛查工具，也可能会以手机APP的形式呈现。

感兴趣的可以点击原文查看：

https://www.uvm.edu/uvmnews/news/uvm-study-ai-can-detect-depression-childs-speech

南加大：小型四翼飞行机器人仿真昆虫飞行

为什么大部分的昆虫都是高水准而且灵活的飞行者呢？一个原因是比起飞机，它们大多都有四个翅膀，可以更好的控制飞行方向和角度。

有史以来最小的飞行机器之一，被称为RoboBee。它由两个扇形翼推动，每个翅膀由其自身的微型制动器独立供电。事实上，由于这些微型制动器的开发，RoboBee这样的小型飞行器才成为可能。

（左边是两翼版本的设计RoboBee，右边是四翼版本的设计Bee+，以及和硬币的大小对比）

但有一个问题是：RoboBee 的两个扑翼无法产生足够强大的力来控制航向，所以 RoboBee 经常会不受控制的摇晃。

来自南加州大学的 Xiufeng Yang 和他的伙伴开发了一款新型制动器（扑翼），重量只有之前版本的一半。他们使用四个新研制的致动器制造了一个四形翼机器人，每个机翼的翼展仅为33毫米。他们将这款新型飞行器称为Bee+。它能够更好的悬停、着陆、沿着固定方向飞行，以及避开障碍物。

这项飞行器的突破，根本原因是使用了被称为单压电晶片的更轻的制动器。单压电晶片使用连接到无源层的单个条带而不是两层压电材料，可使得飞行器的单个扑翼减半。压电层的反复收缩导致悬臂弯曲，并且悬臂尖端的运动驱动机翼的拍打。于是，同样的重量可以用四翼代替原有的两翼，让飞行器更接近昆虫飞行。

感兴趣的可以阅读原文:

https://www.technologyreview.com/s/613528/a-tiny-four-winged-robotic-insect-flies-more-like-the-real-thing/

接下来两条科技前沿跟光有关：

MIT：找出让植物保持持续发光的办法

一直以来，人类在照明上消耗了大量资源：照明需求足足占到了全球能源消耗量的 20%，每年产生 2 亿吨二氧化碳。现在，MIT 的科学家们找出了一种办法，不仅能让植物发光、还能可持续发光，意在降低照明需求、降低二氧化碳排放量，改善全球环境。

2017 年， MIT 化学工程系教授 Michael Strano 的团队就通过给植物注入荧光素酶（luciferase）的办法，成功造出了可以发光的西洋菜。但当时，虽然他们让西洋菜暂时发光了，不过这个光维持不了多久就会慢慢变暗。

现在， Strano 的团队又想出了新的办法：用光电容粒子解决这个问题。光电容粒子以纳米粒子的形式存于植物中，能把最初始产生的光能存储起来一点点输出，让亮一下就迅速变暗的发光植物可以平稳地、更长一段时间地输出光，把植物发光的时间从短短几小时延长到了数天、甚至数周。

（以纳米生物发光的西洋菜照亮房间。图自 KVA Matx 及 Strano Research Group）

“发光植物的潜力不仅仅是替换掉你桌上的台灯”，Strano 教授说，“它们或许可以极大地为改善环境带来深远影响。”

感兴趣的可以点击原文查看：

http://news.mit.edu/2019/ambient-plant-illumination-could-light-way-greener-buildings-0510

宾夕法尼亚大学: 一束光就能使其升起的纳米材料？

据宾夕法尼亚大学报道，该校工程学院助理教授 Igor Bargatin 的实验室团队开发了一款所谓的“纳米心板”（见下图），这种材料的重量不到千分之一克，结构超薄，可能只有几十纳米，但足够大，让人可以把它们拿在手里，也足够坚硬，能抵抗翻倒。

（图自：宾夕法尼亚大学官网，版权属于原作者）

这些“纳米心板”有什么用呢? 据该教授团队表示，由于其材料轻盈，被认为可以成为智能尘埃传感器（smart dust sensors）的理想载体。也正是因为材料的轻盈，打开了光驱动的大门 —— 什么意思呢? 即这块板最初可能只是短暂的悬浮，但最终可能是持续的控制飞行。甚至一束光就能驱动其漂浮和飞行。

“纳米心板”的突破去年在《Nature Communications》期刊上发表。最近，Igor Bargatin 也获得了美国国家科学基金会颁发的CAREER奖，以鼓励他继续探索能够利用光线漂浮的纳米级材料。

感兴趣的可以阅读原文:

https://penntoday.upenn.edu/news/nanocardboard-new-way-fly-built-nanoscale

斯坦福大学：能源改造方案来减少二氧化碳排放

过去几年里，斯坦福大学通过电气化供暖系统改造其能源基础设施，用电网取代燃气发电厂，创造独特的系统来回收热量，建造大型储罐来储存冷热水，以及建造太阳能发电厂。斯坦福能源系统将校园温室气体排放总量减少了68％，并在35年内将该系统的运营成本降低了4.25亿美元。

那么，斯坦福大学的这套体系，是否可以扩展都其他的园区乃至城市呢？最近，一项发表在《能源与环境科学》杂志上的新研究报告提出了一个路线图，旨在扩大斯坦福大学的这些福利，并将其转化为其他校园和社区。该研究的方法如果得到广泛采用，可以帮助提升越来越依赖可持续能源的电网的可靠性。

该项研究的主要作者，斯坦福大学的Jacques de Chalendar表示，研究团队正在与其他大学合作，用相似的电气化手段来优化它们的供暖系统。其他多个基于不同特定系统的研究项目也在进行。

（图自：斯坦福大学官网，版权属于原作者）

感兴趣的可以点击原文查看：

https://news.stanford.edu/2019/05/07/campus-energy-advances-can-optimized-replicated/

大公司

谷歌推出新的翻译技术：跳过文字翻译，直接语音转换

本周，谷歌在网站上介绍了他们用 AI 技术开发的最新的语音翻译模型：Translatotron。该模型是一个基于 “注意力（Attention）” 的、端到端的语音翻译神经网络。

目前的语音翻译技术大致上有三步：第一步，语音识别，即机器把听到的声音转换成文字；第二步，翻译听到的文字，和你使用 Google translate 没区别；第三步，机器再把翻译出来的文字读出来。

但此次 Google 开发的语音翻译模型 Translatotron 和传统语音翻译技术非常不同：它没有中间第二步，而是根据翻译内容，尝试匹配不同语言的语音频谱图（speech spectrogram），直接在不同语言的声音间转换。

（Translatotron 的工作原理，图片版权属于原作者）

这个技术运用了 “序列到序列模型（Sequence-to-sequence model）”，也就是训练 AI 把翻译的最小单位从词变成句子，将有关联的连续数据视为一段整体（英文句子），然后直接转化为另一段不同的整体（中文句子）。

研究人员表示，目前这种翻译方式的准确率虽然还比不上主流的传统语音翻译技术，但足以验证 Translatotron 这种新型翻译方式的概念是可行的。随着研究继续，Translatotron 除了会提高准确率外，还会在还原音色等方面拥有更大的潜力。

感兴趣的可以阅读原文:

https://google-research.github.io/lingvo-lab/translatotron/

IBM：推出下一代量子开发平台测试版

自推出世界上第一台公用的云端量子计算机三年后，IBM 为其 IBM Q Experience 量子云服务和软件平台增添了许多重要的增强功能，并推出了下一代量子开发平台的测试版。用户可以在最新的平台公共测试版上制作电路和应用程序构建工具。

IBM为最新的测试版量子开发平台提供了一种完全集成的量子电路组合器。这种全新的 Circuit Composer 功能可以让开发者构建比以往更复杂的量子电路，并在各种模拟器和IBM Q物理量子系统上运行。开发者可以通过编写和执行代码，就可以在真实的量子硬件上运行，并以图形的方式组合和优化量子电路。用户可以使用电路开发算法，保存和共享实验，以及从单个浏览器访问量子计算资源。开发者还可以通过可视化工具，来观察在组成电路时量子位的模拟量子状态的变化。简单来说，就是在使用文本编辑器进行编程时，可以实时以图形方式观察电路变化。

IBM 表示，社区的力量是让技术成熟至关重要的推动力。因此，他们创建了一个由科学家和开发人员组成的社区，并为他们提供可以进行量子计算的开源工具。这个做法的最终目标是让所有对量子计算有兴趣的人都可以通过这些工具轻易地创建算法和运行实验。

在测试版中，量子开发人员还可以在单一环境中通过 Jupyter Notebooks直接使用 Qiskit 的云服务。无需单独安装，无需额外的代码，只需打开 Qiskit 笔记本，就可以随时随地开始编写量子程序。

感兴趣的可以点击原文查看：

https://www.ibm.com/blogs/research/2019/05/next-gen-ibmqx/

海外动态

英国: 科学家用合成基因组创造了细菌。这是人造生命吗？

英国科学家创造了一种 DNA 完全人造的生物有机体，这也许是一种新的生命形式，也是合成生物学领域的一个里程碑。

英国医学研究委员会分子生物学实验室的研究人员本周三报道称，他们重写了大肠杆菌的 DNA，创造了一个新的合成基因组，是之前研究成果的四倍大，并更为复杂。

被创造出来的细菌是活的，虽然形状与通常的大肠杆菌不同，复制速度也略微缓慢，但是其细胞根据一套新的生物学规则运作，生成的蛋白质也与通常的大肠杆菌相似。

这项研究将可能在未来用于生产生物体，用于新药研发和生产有价值的分子。对于基础研究来说，这些合成细菌可能帮助人类研究在地球生命诞生的早期，遗传密码是如何生成和演变的。

感兴趣的可以点击原文查看：

https://www.nytimes.com/2019/05/15/science/synthetic-genome-bacteria.html

韩国: 2024年生物机器人要上战场

本月13日，韩国国防采办项目管理局（DAPA，负责国家军事武器采购）发布了一份文件，宣布计划在 2024 年之前将“仿生学”设备纳入军事行动——这标志着“生物机器人”（Biobots）将在未来军事行动中发挥不可或缺的作用。

根据韩联社报道，DAPA 计划到 2024 年部署受多款受生物启发而制成的机器人，它将包括从鸟类、蛇类和各种海洋生物中汲取灵感的生物机器人。

而据英国《每日电讯报》报道，韩国军方将使用这些生物机器人做什么呢?比如模仿海洋生物的飞行和游泳机器人进行侦察任务，而类似蛇的生物机器人可能则会在狭窄区域内穿梭，从而获取敌军信息。

当前，韩国军队中有近 60 万人在服役，还有 310 万预备役人员。然而随着出生率的下降，越来越多男性抗拒服兵役，甚至有想出各种办法逃避强制服兵役的要求。与之相对应的是邻国朝鲜，当前朝鲜有 94 万活跃军队人员，有 760 万男女预备役。

不知生物机器人能否解决兵役荒难题呢?

感兴趣的可以阅读原文:

https://www.telegraph.co.uk/news/2019/05/13/south-korea-developing-military-robots-mimic-animals/

大家对本周的科技前沿印象最深刻的是什么呢？欢迎留言讨论！感兴趣的可以点击此前的科技前沿洞察：

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（除标注出处之外，其余图片来自网络，版权属于原作者）