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人们在接受面部手术的时候难免会受到损伤而留下脸部缺憾。现在,人们借助电影业应用模拟软件来模拟不同的脸部外科手术,以最大限度降低手术对病人外貌的损伤程度。用户依据该软件系统可以了解手术伤口的愈合过程,并选择最有利的手术切割路线。

考虑到不同人皮肤表层下的软组织独特结构,专家已研制出对手术后的病人进行磁共振(MRI)扫描的数据计算技术。MRI扫描可以显示表皮、真皮和皮下脂肪的结构,还能提供手术可能性的依据。外科医生可以通过该技术制作一个包括这些皮肤层和物理性能的脸部模型。该软件的“有限要索模型”技术,可以把这三个皮肤层再分成数千个单位的三维元素。当手术切割皮肤时会引起这些三维元素发生变形或运动,该方程式开始启动并可以通过计算模拟出脸部效果图像。由于模型运转速度很快,外科医生可以实时观看他们进行手术切割的影响,以减少手术的不良后果。

目前,专家正在根据人们新、老皮肤的不同弹性要求来改进该模拟系统,以适用于广大的实际应用。

鸟类中的音乐家

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南美亚马逊丛林里有种画眉鸟般大小的音乐鸟,这种鸟天生就有一副好嗓子,鸣唱起来婉转悠扬,好比演奏协调而具韵律的音乐。不过研究人员发现,音乐鸟的演奏才能在于它们会运用简单的物理学原理而不是什么音乐天赋。当雄鸟和雌鸟一起演奏的时候,雌鸟的声音并不与雄鸟合拍,相反总是打断雄鸟的节拍,结果反而产生了极为美妙的韵律。

研究人员认为,雄性的鸣唱对雌鸟的音律格调起着引导作用,那些控制鸟的呼吸和产生声音器官的肌肉就像非线性振荡器一样工作(非线性振荡器能以复杂的方式对变化规则的输入信号做出反应)。通过研究阿根廷自然保护区里的“二重奏”录音,研究者发现雄鸟和雌鸟的鸣唱比率遵循一定的规律,即每几秒钟就更换一次。例如,雄鸟鸣唱一次而雌鸟同时鸣唱三次是很常见的组合。但有时候也发现它们出现1:4,2:7和3:10的比率。这样复杂而有节奏的韵律是人类音乐家难以谱出的。但是对于音乐鸟来说,它们无需有意考虑演奏的节拍,而只要使它们的肌肉一起振动便能实现近乎完美的演奏。

研究者通过数学模型分析发现,如果一台非线性振荡器驱动另一台非线性振荡器,正如雄性音乐鸟和雌性音乐鸟一样,它们也会产生如“二重奏”音乐般的节奏比率。

夸克运动新发现

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致力于中子内部研究的物理学家近期发现,单个夸克能在极短时间内攫取中子内的大部分能量,然后在中子内部作反向旋转运动。

这一发现表明:一、科学家通过科学计算来预测中子内夸克运动所使用的基本理论存在着缺陷;二、除研究中子内粒子旋转活动外,它们在中子内部的轨道运动也应该引起科学家更高的重视。

夸克是中子和质子的主要组成部分,中子和质子这对姐妹粒子构成核子,核子又是原子核的组成部分。从以前的实验来看,只有价夸克能吸收核子总能量中的主要部分。

用现在流行的夸克行为理论的计算方法进行预测,任何一个拥有核子超过一半能量的夸克应该与核子作同向旋转运动,但是,实验探测到价夸克能暂时携有中子将近60%的能量,这表明,只有上夸克才能按预测结果运动,下夸克有时候整体携带中子大部分的能量朝中子相反的方向作旋转运动。

从20世纪80年代后期起,实验已经揭示,价夸克对形成核子旋转运动方面只起了不多于百分之20~30的作用。但现在得出的中子旋转数据表明,在一些条件下,以前忽略的价夸克的轨道运动是形成核子旋转的主要原因。

新型军用通讯工具即将问世

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在战场上,准确的信息交流对士兵而言至关重要,他们必须清楚地意识到眼前或潜在的危险,任何错误的判断都可能导致不堪设想的后果。在战场上,士兵们通常使用语言来进行交流,或带上有特殊标志的头盔以区分敌我。但由于声音存在暴露自我位置的危险,而带上头盔的士兵也因为视觉范围受到限制无法及时应对突发事件。当士兵关注于视觉与听觉信息的时候,他们很难集中精力来注意周围的环境,这无疑会给士兵的人身安全带来危险。

现在,科学家研制出一种新型军用通讯工具,来取代语言和可视标志的预警方法,以减少士兵的人员伤亡。这种通讯工具将考虑安装在皮带上、头盔内部或者烟嘴里。其原理是使用振动传|感器来发送密码信息,具有相同频率的振动传感器可以自动识别敌我,并迅速告知士兵做出反应。美国防御发展研究工程机构(DARPA)已经为该项目提供47万美元的资助。如果研究显示通过振动传感器来实现通讯更为有效,美国将投入巨资将其应用于现代军事防卫计划。

网上动物医院造福印度农民

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印度那些饲养动物的人们正享受现代科技的恩惠。在印度60万个村庄中有很多居民养了家畜和宠物,然而这些村庄大多没有专业兽医,但现在他们却可以通过网上虚拟医院与处在遥远的因特网另一端的专业兽医们作面对面的交流,从而获得为患病动物提供的在线医疗服务。

该虚拟医院是通过因特网连接多个“医疗驿站”组成的,主要功能是为人们提供兽医服务。,到目前为止大约已有450个“医疗驿站”遍布印度乡村,且在2004年将新增计划建立9,000个。每个“医疗驿站”都装有使用当地语言软件的计算机,并通过因特网连接到虚拟医院。

通过一台联网的摄像机,兽医们就能实时检查像鸡、狗和山羊这样的家畜,然后提供医疗建议。遇到像奶牛这样体积比较庞大或者由于病情严重而不方便移动到“医疗驿站”的动物,家畜的主人可以通过给兽医电邮动物照片而得到同样有效的医疗帮助。如果一些难题不能马上解决,动物的主人还可以在网络医院里留言,以便兽医作进一步的诊断从而提供后续治疗方案。网络医院在方便人们为动物就医的同时也大大降低了经济成本。

“勇气”号火星探测车漫步火星

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美国宇航局的火星探测漫游车“勇气”号通过展开其后部车轮,已经成功地在火星上开始行走。这是火星漫游车自去年春季在弗罗里达州发射前测试以来,第一次完全伸展开其各个部分。

其间,漫游车已经向地球传回一系列有关火星地貌的全方位照片和其它一些信息。这次任务的负责人认为,在漫游车离开登陆车平台之前改变其登陆平台的倾斜度是没有必要的。漫游车在一月中旬将离开登陆平台。喷气推进实验室的Chris Voorhees说:“勇气’号在四周密闭的登陆车里已经蜷缩了近7个月之久,并且登陆车的内部空间与漫游车的形状不是很一致。在最后的几天里,‘勇气’号已经完成了一系列倒转展开指令。”NASA喷气推进实验室这次飞行任务的指挥者Jenifer Trosper说:“‘漫游车’现在已经能够完全站立起来,并且其六个轮子已经可以在火星表面行走了”