蜜蜂的“舞蹈语言”如何习得

①蜜蜂是重要的授粉昆虫，人们知道，它用“空中舞蹈”传递信息——蜜蜂摇摆舞的持续时间、角度、摇摆次数分别编码食物的距离、方向和质量等信息，巢内蜜蜂通过接收摇摆舞编码的信息并最终找到食物位置。那么，蜜蜂这种“舞蹈语言”是与生俱来的本能，还是后天习得？

②人和动物的许多行为是先天本能和后天学习共同作用的结果。学习行为可以分为社会学习和非社会学习两类。其中，社会学习是指同类动物之间通过观察或互动而产生的学习，在高等动物中很常见，尤其在人类独特的、多样化的文化中通过不断积累达到了相当的高度。

③那么，动物也能如此吗？长期以来，科学家一直关注这个问题。已有的研究发现，很多脊椎动物能通过社会学习来提升环境适应能力，比如年轻的裸鼹鼠可以通过长期的社会互动向年长的个体学习独特的群体方言。虽然无脊椎动物的社会学习受到关注较少，但近年来科学家研究发现，昆虫的小脑袋并不限制它们拥有复杂的学习能力。

④蜜蜂是典型的社会性昆虫，为了实现最佳的任务分配，蜂群内蜜蜂个体间需要准确的信息交流。蜜蜂的“舞蹈语言”是科学家关注的焦点，有趣的是，有时执行觅食任务的蜜蜂个体甚至从未离开过巢穴，也能够通过解读摇摆舞的信息找到食物，采集成功后又继续通过表演舞蹈向其他蜜蜂传递信息。那么，蜜蜂的舞蹈是否存在“言传身教”？

⑤中国科学院西双版纳热带植物园研究员谭垦团队对幼蜂和成蜂的互动能否提高幼蜂的舞蹈技能这个科学问题产生了浓厚研究兴趣。他们最新发表在国际学术期刊《科学》上的研究成果表明，社会学习改善了蜜蜂的“舞蹈语言”表达能力，幼教缺失影响蜜蜂舞蹈信息的准确性。这一研究为昆虫的社会学习研究提供了一个崭新模式。

⑥研究人员采用一种全新的实验模式，先创建了一个全部由刚出房的幼蜂组成的蜂群——这些蜜蜂在成长过程中缺失了向有经验的采集蜂学习表演舞蹈的机会，就像婴幼儿在成长初期丧失了跟成人学习和互动的机会。然后记录它们的行为，并与在自然蜂群里成长的蜜蜂相比。

⑦研究人员首先训练幼蜂群和自然蜂群准备出巢的采集蜂，在其访问距蜂巢150米远的饲喂器时，对它们逐一标记。当这些被标记的采集蜂回巢开始跳舞时，用摄像机记录它们的舞蹈，对舞蹈的持续时间、角度、摇摆次数等多个指标进行数据采集、分析。

⑧研究结果表明，幼蜂群表演的舞蹈存在明显的缺陷和误差。虽然蜜蜂舞蹈是一种与生俱来的行为，其舞蹈摆动角度（指示方向）的误差会随着采集经验的积累有所减少，但摆动时间（指示距离）的误差却始终不会改善。也就是说，社会学习对蜜蜂“舞蹈语言”的传承有重要作用，幼教缺失导致蜜蜂舞蹈发展出新的“方言”，并将终身保持。

⑨研究首次发现，成蜂的舞蹈具有教学作用，跟随成蜂学习能提高幼蜂舞蹈行为的准确性，社会学习塑造了蜜蜂的舞蹈语言。蜜蜂舞蹈就像人类、鸟类等脊椎动物的语言交流，新手向有经验的个体学习比它们自己独自摸索能更好地获得技能。研究同时证实，脑容量很小的无脊椎动物也具备“言传身教”的能力，相互交流和学习是蜜蜂社会取得成功的基石。该研究对探索人类和动物语言的起源和演化具有重要科学启示。

——《光明日报》

精密测量——科学探索的“眼睛”高端制造的“尺子”

谭久彬

①科学家门捷列夫说：“科学是从测量开始的。”“现代热力学之父”开尔文有一条著名结论“只有测量出来，才能制造出来。”在当代科技和工业领域，高水平的精密测量技术和精密仪器制造能力，是一个国家科学研究和整体工业领先程度的重要指标，更是发展高端制造业的必备条件。

②在精密和超精密工程领域，精密测量是指测量准确度在1微米至0.1微米量级的测量，超精密测量是指测量准确度优于100纳米，如10纳米、1纳米，甚至皮米（千分之一纳米）量级的测量。

③精密测量兴起于工业大生产。规模化大生产是现代工业的重要特征，一个产品由成百上千甚至成千上万个零部件组成、这些零部件需要联合遍布各地的多个优势厂家。比如一部智能手机有1600多个零件和元器件，由分布在世界上10多个国家和地区的150多家工厂提供。面对如此多零件、元器件、其中任何一个的尺寸精度或其他技术指标不合格，就无法集成到一起。

④为解决这类问题，国际标准化组织（ISO）和国际计量局（BIPM）制定了一系列标准与规范。依据这些标准与规范，国际计量局将公认的标准量值传递给每一台测量仪器，生产厂商使用测量仪器，对产品的每一个零件和元器件的所有技术参数进行精密测量。这样才能保证所有的测量仪器都是精确的，测量数据都是精准的，进而成千上万的零件或元器件具有互换性。由此而来，精密测量已成为促进科技发展的新兴学科。

⑤怎样进行精密测量？这就需要实施精密测量的工具——精密仪器。大多数现代科学发现和基础研究突破，都是借助先进的精密测量方法和尖端测量仪器实现的。引力波探测就是一个典型例子。

⑥引力波探测是直接验证爱因斯坦广义相对论、探索宇宙起源和演变的实验。但引力波信号极其微弱，探测难度极大，采用超高分辨率的远距离激光干涉测量方法探测，是目前最有优势的技术途径。如果激光干涉测量仪建立在地球上，其互为垂直的两路激光测量臂长至少要达到4000米。如果按比例放大，这一超高分辨率测量相当于在绕地球1000亿圈的长度上，检测出不超过一根头发丝直径的长度变化。经各国科学家共同努力，2016年人类首次直接测量到高频段引力波，3位相关科学家因此项成果获得诺贝尔物理学奖。

⑦就科学研究而言，这样的探测还远远不够。为测量到低频段引力波，必须将激光干涉测量仪建立在太空环境中。这样，其互为垂直的两路激光测量臂长才能够达到数十万千米到数百万千米，激光干涉测量仪的测量准确度才有望达到1皮米。

⑧引力波的例子很好地证明了，测量技术有多精密，科学探索就能走多远。

⑨装备制造业向中高端跨越的关键是提升制造质量，而提升制造质量的关键则是提高精密测量能力。

⑩超精密光刻机的研制，很好地证明了这个结论。超精密光刻机被称为“超精密尖端装备的珠穆朗玛峰”，挑战着人类超精密制造的精度和性能极限。超精密光刻机的制造精度已接近现有制造能力的极限，其精度提升一点点，通常都要付出几倍十几倍的努力。比如，用于28纳米节点制程的DUV光刻机拥有7万多个光机零件，涉及上游5000多家供应商。这些零部件对精度和稳定性的要求极高，只有发挥供应链上所有顶尖制造商的技术优势，才能全部达到标准、超精密光刻机才能研发成功。

⑪我国正在向世界科技强国、制造强国和质量强国迈进、构建新一代国家测量体系成为关键一环。我国精密测量领域科研工作者将继续勇担重任，以与时俱进的精神、革故鼎新的勇气、坚忍不拔的定力，为中国制造备好“尺子”，为科技强国建设不懈奋斗。

（选自“环球网”，有删改）

“二十四节气”入遗彰显传统文化魅力

①在埃塞俄比亚首都举行的联合国教科文组织保护非物质文化遗产政府间委员会第11届常务会2016年11月30日通过审议，批准中国申报的“二十四节气”列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。

②“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。”提起这首已经被选入小学二年级语文课本的《二十四节气歌》，很多中国人都耳熟能详。诗词般的韵律、图画般的意境、波浪般的节奏，使这首《二十四节气歌》读起来朗朗上口、便于传诵。《二十四节气歌》不仅伴随着一代又一代中国人成长，也为折射中华传统文化博大精深和丰富内涵的“二十四节气”增添了几分迷人的色彩。

③“二十四节气”凝聚了古人的智慧。起源于黄河流域的“二十四节气”是中国人通过观察太阳周年运动，认知一年中时令、气候、物候等方面变化规律所形成的知识体系。这一体系深刻揭示了四季轮回的客观规律，是农耕时代社会生产生活的时间指南。如果我们只是用现代人的眼光来看，“二十四节气”可能没有什么特别之处，但是在当时落后的生产力条件下，人们认识自然能达到如此之高的水平，的确令人惊讶。所以从这个角度讲，“二十四节气”是一项重大的发明，凝聚了古人的智慧。

④“二十四节气”并不过时。当今中国，现代化建设的速度不断加快，“二十四节气”对于农事的指导功能在逐渐减弱，对现代人生活的影响也越来越小。即便如此，现代农业的耕作仍然没有逃脱原来的节气规律，即便由于气候变暖和地区差异的确有些出入，一般也都在较小的范围之内。在日常生活中，根据节气变化来准备需要添减的衣物，已经成为很多人的一种习惯。所以，“二十四节气”对现代农业和现代生活的指导或参考意义仍然存在，“二十四节气”并不过时。

⑤“二十四节气”具有不容磨灭的文化价值。作为中国人特有的时间知识体系，“二十四节气”不仅深刻影响着人们的思维方式和行为习惯，而且鲜明地体现了人与自然和谐相处的能力。所以，“二十四节气”是中华民族文化认同的重要载体。另一方面，“二十四节气”所带给我们的，不只是对生产生活的指导意义，还有人类应该亲近自然、尊重自然、保护自然的积极态度，这种文化价值是永远也无法磨灭的。

⑥在国际气象界，“二十四节气”这一时间认知体系被誉为“中国的第五大发明”，这是对传统文化的肯定与褒奖。而此次“二十四节气”成功入选人类非物质文化遗产代表作名录，不仅表明联合国教科文组织对该遗产项目的一致认可，同时更彰显出中华传统文化的无穷魅力。

免疫系统不能“娇生惯养”

①俗语说：“不干不净，吃了没病。”这并非没有一点科学道理。

②免疫是人体的一种生理功能，人体依靠这种功能识别“敌我”，从而破坏和排斥进入体内的病原微生物和异物，及人体本身所产生的损伤衰老细胞和肿瘤细胞等，以维持人体的稳态和健康。

③免疫分为先天性免疫和适应性免疫两种。先天性免疫是一种无选择性排斥、清除功能，是免疫系统的“先遣队”，它包括外部屏障和内部屏障。外部屏障包括皮肤及其附属物以及皮肤黏膜分泌物等。内部屏障主要由单核吞噬细胞系统、体液中的非特异性杀菌物质、血脑屏障和胎盘的屏障等组成。适应性免疫则发生在先天性免疫之后，是免疫系统的“王牌军”，主要由B淋巴细胞和T淋巴细胞执行，其中B淋巴细胞的主要功能是产生抗体，而T淋巴细胞的主要功能是介导细胞免疫。

④记忆性CD8阳性T细胞在适应性免疫中扮演重要角色，是免疫系统的“得力战将”之一，其数量原本很少，在儿童时期，当身体接受到外界病原微生物或者人工疫苗的免疫刺激时，这些细胞才会逐渐成熟并增加，以对抗和清除未来生活中病毒和癌变细胞对人体的侵袭。

⑤瑞典哥德堡大学团队在2014年做过一项人群研究。他们调查了瑞典哥德堡地区约1000名幼儿及其父母的生活习惯，发现在用手洗碗的家庭中长大的孩子发生过敏的概率是用洗碗机洗碗家庭的一半。虽然研究者声明，这些发现只是表明一种联系，而非因果关系，但他们还是认为，用手洗碗的方式可能会留下一些有益细菌，过度清洁的环境容易引起孩子过敏，让孩子接触些无害细菌，可以提高免疫力。

⑥免疫系统也需要一个锻炼后成长强大的过程。对人体免疫系统的“溺爱”会使免疫系统变得越来越脆弱敏感，甚至不堪一击。也许让身体适当接触些无害细菌，接受环境的适度刺激，我们的免疫系统才会更“坚强”，身体会更健康。

闻香识玫瑰

杨先碧

①如果有人蒙上我们的眼睛，并递上一束鲜花，我们能闻到诱人的芳香，却有可能说不出花的名字。睁眼一看，原来是玫瑰。那么，人工智能嗅觉是否能根据香味识别出玫瑰呢？未来的人工智能对嗅觉意味着什么？

②美国加州大学的研究人员利用机器学习来破解化学物质的气味。这项成果在食品、香精和香料行业有潜在应用。在日常用品中，一些散发香味的物质可能有毒或有刺激性。我们要寻找更安全、更天然或更温和的物质来替代它们。现在，我们可用人工智能来辨识天然或人工化学物质的气味。

③或许有人说，可以请人去闻啊。但是，与人工智能相比，人的效率和精确度实在太低。人工智能每分钟可以筛选数百种化学物质，而且能给出相对精确的气味参数，而鼻子最灵敏的人也远远无法与之相比。况且，让人去闻安全性不确定的气味，也可能危及健康。

④目前，生理学家已经解开了人类嗅觉奥秘。研究团队在利用信息学和机器学习的研究成果来建立人工智能嗅觉模型。他们首先开发了一种智能程序，可以让机器学习人类气味感受器的运作方法。然后，他们为人工智能嗅觉安排了约100万种化学物质进行气味测试，并不断调整参数，直到人工智能嗅觉可以进行精确化测量。在最近测试中，人工智能嗅觉可以闻出玫瑰的香味，而且能根据香味的细微差异来判断玫瑰品种。园艺学家今后开发新的花卉品种，香味指标就可以靠人工智能的测试来提供。

⑤人工智能嗅觉除了对已有物质的气味进行筛选外，更重要的是预测新物质的气味。也就是说，一个物质没有合成出来或没有被发现之前，我们原本不可能确切了解它的气味。但人工智能嗅觉就可以根据嗅觉数据库中已有的参数，预测新物质的气味。比如，某公司希望开发一种新的特殊气味的香水。为此，研究人员在实验室模拟后，提出100种新物质可以作为候选香味成分，人工智能嗅觉对这些成分进行筛选，最终可以找到适合制造新气味香水的成分。

⑥化学物质气味的人工智能化预测，创造了一种新的科学方法，它对化学家和新产品开发者来说，都有很大帮助。他们开发出新的化学物质或产品后，可以用人工智能嗅觉来确定这些物质是否可以用于食品、香料或其他相关行业。

⑦此外，人工智能嗅觉还可以测试多种化学物质不同组合后所产生的气味。这等于为科研人员提供了一个气味“调色板”，可以据此调配出各种功用的气味。

⑧人工智能正走进我们生活的方方面面，在辨识方面它将发挥越来越重要的作用。

（选自《科学24小时》有删改）