9月24日外媒科学网站摘要：节能30%！全球首款"可逆计算"芯片问世

9月24日（星期三）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《自然》网站（www.nature.com）

告别小鼠模型？类器官为女性健康研究开辟新路径

在生物医学研究领域类器官——这些在培养皿中培育出的三维微型器官——正掀起一场革命。它们由干细胞培育而成，能模拟真实器官的关键结构和功能，为深入探究人体生物学和疾病机制提供了前所未有的窗口。对于长期缺乏良好研究模型的女性健康领域而言，类器官技术正带来突破性的进展。

传统上，科学家严重依赖动物模型来研究人类疾病。然而，在女性生殖健康方面，这些模型存在显著局限性。例如，实验室小鼠不经历月经，其胎盘结构也与人类迥异。这些差异，加之历史上对女性健康研究的投入不足，导致许多基础问题悬而未决。类器官的出现，恰好填补了这一关键空白，提供了直接源于人类组织的更优研究平台。

胎盘是连接母体与胎儿的生命桥梁，其异常侵入子宫内膜是导致先兆子痫、胎盘植入等严重妊娠并发症的核心原因。得益于剑桥大学等机构开发的胎盘类器官，科学家现在能在体外精确模拟并研究这一侵入过程。研究发现，母体免疫细胞（如子宫自然杀伤细胞）与胎盘细胞之间的信号“对话”是调控侵入深度的关键，相关基因的异常表达与先兆子痫密切相关。这为理解妊娠并发症的起源和开发早期干预策略带来了希望。

与此同时，子宫内膜类器官的成功培育为研究月经周期和子宫内膜异位症等常见疾病打开了大门。在卵巢研究方面，美国西北大学等机构利用卵巢类器官探究生殖衰老的奥秘。此外，科学家们还利用输卵管和卵巢肿瘤类器官来追踪致命卵巢癌的起源，并测试个性化疗法。

《科学通讯》网站（www.sciencenews.org）

节能30%！全球首款“可逆计算”芯片实现能量循环利用

在算力需求爆炸式增长的时代，数据中心的能耗与散热已成为巨大的挑战。然而，一项芯片技术的新突破可能改变这一局面。研究人员成功开发出一款名为 “冰河（Ice River）”的实验性计算机芯片，它能够回收并重复利用部分计算能耗，而非像传统芯片那样将所有能量转化为废热。

传统芯片的工作模式是“一次性”的：计算任务所需的电能会在运算完成后立即变成热量。这不仅导致能效低下，还使手机、笔记本电脑等设备在高效运行时明显发热。在规模庞大的数据中心，为防止服务器过热，需要消耗巨量的水和电用于冷却。随着人工智能等高性能计算应用的普及，计算技术的能耗与环境成本正急剧上升。

“冰河”芯片由英国初创公司Vaire Computing研发，在测试中比执行相同任务的普通芯片节能约30%。其核心创新在于从两个根本性设计上重塑了芯片的能量使用方式：

1. 可逆逻辑：告别“擦除即发热”

传统芯片的运算逻辑是单向的，计算过程中会擦除原始的1和0数据，这个擦除动作本身就会产生热量。“冰河”芯片采用了“可逆逻辑”，使得芯片能够进行“逆运算”，在计算完成后可回溯恢复原始信息，从而避免了因信息擦除带来的能量损失。

2. 绝热计算：能量如钟摆般循环

传统芯片通过电压的瞬间跳变（如锤击）来快速表示1和0，这种剧烈变化会散发热量。“冰河”芯片则采用“绝热计算”方式，让电压像钟摆一样平缓、渐进地变化。这种设计使得能量能够在电路中有节奏地“来回流动”，而非一次性耗散，从而有相当一部分能量可以被回收用于下一次操作。实现这一功能的关键电源管理单元被直接集成在芯片内部。

虽然可逆与绝热计算的概念自20世纪60年代就已提出，并于90年代在麻省理工学院等机构进行了早期实验，但“冰河”芯片被认为是首个将这两种技术成功结合在一个实体芯片上的范例。这表明能量回收计算已从理论仿真迈入硬件实践的关键一步。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

告别水泥？新研究用废纸板和泥土砌出坚固墙壁

在追求可持续发展的全球浪潮中，建筑行业正积极寻找能降低碳足迹的创新材料。近日，澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究团队取得一项突破，他们开发出一种名为“纸板约束夯土”的新型建筑材料。它仅由纸板、土壤和水构成，不仅坚固耐用，其碳足迹更仅为传统混凝土的四分之一，成本也可降低逾三分之二，为绿色建筑开辟了一条全新路径。

这项技术的核心在于将两种看似普通的材料进行创新性结合。一方面，全球面临严峻的纸制品浪费问题。另一方面，传统水泥和混凝土生产是碳排放“大户”，约占全球年排放量的8%。

研究团队改进了古老的夯土技术——传统现代夯土需要添加水泥来增强强度。而“纸板约束夯土”技术则完全摒弃了水泥，仅利用纸板作为约束框架，在其中夯实地基中挖出的原土与水混合物。成型后，纸板不仅作为模具，更成为结构的一部分，提供侧向支撑，显著增强了纯夯土的抗压能力。

该材料展现出巨大的环境效益显著：消除水泥使用是降低碳足迹的关键。同时，该材料几乎可完全回收或自然降解，极大减少了建筑垃圾，实现了“从摇篮到摇篮”的环保理念。随着进一步的研究和产业化合作，“纸板约束夯土”有望成为推动建筑行业实现“净零”目标的重要力量。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

编辑植物的“源代码”：科学家绘制干细胞关键图谱，有望定制更强壮作物

植物干细胞是农业的基石，直接关系到粮食、饲料和生物燃料的产出。然而，调控其活性的核心基因网络一直不甚明晰。近日，美国冷泉港实验室的研究团队在《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）上发表了一项突破性成果，他们利用先进的单细胞RNA测序技术，成功构建了玉米和拟南芥茎尖干细胞的精细基因表达图谱。

本研究的关键在于对两种核心调控因子——CLAVATA3和WUSCHEL的表达轨迹进行了大规模追踪。研究人员通过微流控技术，对数千个单个植物细胞进行了分离和高通量测序，不仅验证了已知调控通路，更首次鉴定出一批在两种植物中共同存在的、此前未知的干细胞调控基因。值得注意的是，部分新发现的基因已被证实与玉米器官的大小差异相关，这直接指向了作物产量这一关键农艺性状。

这项技术方法的突破性在于，它能够高效捕获并分析在组织中占比极低的稀有干细胞。该方法具有广泛的适用性，有望被快速应用于水稻、小麦等重要作物，加速其干细胞生物学研究。基于这些发现，科学家们有望更精准地设计育种策略，培育出抗逆性更强、产量更高的新型作物，以应对全球粮食安全挑战。（刘春）