利物浦足球俱乐部的专家听这个AI的；为什么婴儿比青少年体味更好闻？全球变暖下，食物或会更贵 | 一周论文新鲜读

3.25

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。

1. 相机陷阱揭示新冠封锁期间动物活动

2. 疾病导致的体重减轻或由乳酸驱动

3. 用AI改进足球战术

4. 鸣唱风格支持鸣禽找寻“另一半”

5. 用AI改善洪水预报

6. 恒星的行星食谱

7. 全球变暖或进一步推高食品价格

8. 停下脚步，闻闻体味

生态学 | 相机陷阱揭示新冠封锁期间动物活动

Mammal responses to global changes in human activity vary by trophic group and landscape

Nature Ecology & Evolution

《自然-生态与演化》发表的一篇论文认为，一些哺乳动物在开发程度高的地区更活跃，而且在新冠封锁期间人类活动较频繁的时间段内表现出更高的夜行性。这些发现基于来自21个国家地区的触发式相机陷阱数据，有助于我们更好地了解如何管理人类与野生动物之间的冲突。

动物对人类的存在有各种各样的反应：有些将人类视为威胁，有些则会寻求庇护或食物。这些行为的变化也取决于动物是在自然栖息地还是人类改造地貌中遭遇人类，但人们对不同动物群体之间的差异还不甚了解。

加拿大不列颠哥伦比亚大学的A. Cole Burton和同事分析了102个相机陷阱项目，这些项目覆盖21个国家地区的163个物种，时间涵盖新冠封锁前和封锁中的时段，以调查哺乳动物的行为如何随人类活动的变化而变化。作者发现，在开发程度更高的区域（如城镇和城市），当人类较活跃的时候哺乳动物的活动增加了约25%，而在开发较少的区域（乡村和自然栖息地）哺乳动物更不活跃。作者表明，当人类活动增加时，哺乳动物活跃度的改变因动物群体而异：大型食草动物活跃度增加，而食肉动物活跃度降低。例如，他们指出杂食的野猪、美洲黑熊和棕熊在人类改造过的栖息地活跃度会降低，这可能是因为它们从垃圾桶中和果树上获取食物，这在人类活动频繁时可能有风险。作者还提出，在人类活动频繁时，人类改造地貌上的哺乳动物倾向于增加夜间活动，而且大型食肉动物格外敏感。

作者说，新冠中“人类暂停”（疫情期间人类活动减少）带来的独特环境，为哺乳动物活动带来了新见解，或有助于野生动物管理者更好地保护那些对人类特别敏感的物种。

癌症 | 疾病导致的体重减轻或由乳酸驱动

Activation of GPR81 by lactate drives tumour-induced cachexia

Nature Metabolism

《自然-代谢》发表的一项包含小鼠和人类数据的研究表明，乳酸水平升高或导致癌症发病后恶病质（疾病相关的体重减轻）的发展。

恶病质（Cachexia）是一种代谢综合征，特征是体脂、肌肉量下降，约50-80%的癌症患者会受其影响。这些病况会导致生活质量下降以及对癌症疗法耐受性差，并造成约20%的癌症死亡。过去的研究表明，癌症会显著改变患者的代谢和特定代谢产物的水平，但还不清楚恶病质发生的过程、原因以及如何治疗。

中国北京大学的胡新立、肖瑞平和同事筛查了癌症恶病质患者和小鼠血液中的代谢物水平，发现乳酸水平升高与体重减轻程度相关。为进一步研究，作者在小鼠中植入人类癌细胞，发现经由白色脂肪组织的GPR81受体，乳酸水平升高会引发白色脂肪组织（体脂）的广泛转变，包括增加褐变和脂解（脂肪分解）。他们表明，乳酸可与这一受体结合，激活细胞信号增加脂肪组织的代谢活动，导致脂肪和肌肉质量损失，最终减轻体重。作者还强调，阻断GPR81可限制小鼠的肿瘤生长。

作者认为，他们的发现表明乳酸或在恶病质的发展中有所作用，靶向去除其受体GPR81可能是癌症恶病质的潜在治疗策略；但他们指出还需要进一步研究。

人工智能 | 用AI改进足球战术

TacticAI: an AI assistant for football tactics

Nature Communications

《自然-通讯》的一项研究描述了一个名为TacticAI的人工智能（AI）系统，能在足球比赛中预测角球结果并提供实际且准确的战术建议。对使用者的调查显示，利物浦足球俱乐部的专家在90%的时间里会选择TacticAI的建议而不是现有战术。该研究或为下一代AI助手奠定基础，帮助教练确定最佳球员配置并制定最有利于获胜的反击战术。

足球中的角球非常重要，因为它能带来直接得分的机会，并给了教练介入和提升比赛表现的直接机会。实际情况中，角球踢法在每场比赛前就已确定，所以帮助分析和提高得分率的系统可以很好地支持人类专家。

英国谷歌DeepMind的Zhe Wang、Petar Veličković、Karl Tuyls和同事设计的TacticAI是一个AI驱动的教练助理，能用高质量跟踪数据分析角球。团队用几何深度学习技术确定了能输出可预测和可生成结果的关键策略模式。通过这些方法，TacticAI能准确预测角球射出后的第一个接球人以及角球的直接结果。该系统还能评估其他球员配置的可能表现，生成能提高比赛结果的不同战术。作者用利物浦足球俱乐部提供的英格兰足球超级联赛历史上的7176个角球数据集训练了TacticAI。他们证明了TacticAI的作用并发现它提出的战术设置是切实可行的，且由五名足球专家（三名数据科学家、一名视频分析师、一名利物浦足球俱乐部的教练助理）认定与真实世界场景并无区别。一次使用者调查显示，使用者在90%的时间里都会选择TacticAI的策略而不是现有战术。

作者认为，这项技术或能拓展用于其他定位球，如掷界外球，还能拓展用于其他可以喊暂停的团队运动。

动物行为 | 鸣唱风格支持鸣禽找寻“另一半”

The hidden fitness of the male zebra finch courtship song

Nature

《自然》发表的一项研究发现，雄性斑胸草雀只有精通求偶鸣唱才能找到配偶。研究发现，对于这些鸣禽来说，鸣唱中音节（单个声音）的分布会影响雌性的配偶选择。

对于很多鸣禽来说，雌性偏好被认为驱使雄性建立了丰富的鸣唱曲库。不过，约有三分之一的鸣禽只会一种鸣唱。之前并不清楚如果雄鸟都只用一种鸣唱，雌性要如何辨认这些雄鸟。

为了搞清楚雌鸟如何通过鸣唱来区分不同的雄鸟，美国得克萨斯大学西南医学中的Todd Roberts和同事记录了雄性斑胸草雀的几千个鸣唱音节。他们开发了一个深度学习工具，用来对这些声音进行排序、分类和分析，共绘制了50万个鸣唱音节的图谱。对鸣唱结构的详细分析发现，雌鸟对连接鸣唱音节的分布特征很敏感，而且这些雌鸟更喜欢音节之间“路径”更长的鸣唱。雄性很难从它们的“师父”那里学会这种特征，而掌握这种风格或许能象征雄性质量。

研究结果有助于理解求偶鸣唱如何在鸣禽中演化，以及不同物种如何发展出不同的性选择策略。

环境 | 用AI改善洪水预报

Global prediction of extreme floods in ungauged watersheds

Nature

《自然》的一项研究报道了一个有望提高洪水预测准确率的人工智能（AI）模型。研究显示，该系统的准确率与当前的主流方法相当，甚至更好，有望对特大洪水事件更早做出预警。

人为引起的气候变化导致部分地区洪水频发。目前的预报方法依赖河道测流设备（沿河而建的观测站），由于这些设备在全球的分布并不平均，导致这种方法存在局限性。这使未测流河道的预报难度更大，而且影响主要集中在发展中国家。

美国谷歌研究院（Google Research）Grey Nearing和同事用5680个现有测流设备训练了一个AI模型，该模型能在7天的预报期里预测未测流流域的日径流。这个AI模型还与全球洪水预警系统（GloFAS）进行了对比测试，GloFAS是预测短期和长期洪水情景的全球主流软件。

这个AI模型能提前五天进行洪水预测，同日预测准确率与当前系统相当甚至更高。此外，这个AI模型对五年重现窗口的极端气候事件预测准确率与GloFAS对一年重现窗口的预测准确率相当甚至更高。这些结果表明，这个AI模型能对未测流盆地的小规模和极端洪水事件做出预警，且预警期比之前的方法都更长，同时有望为发展中地区提供可靠的洪水预报。

天文学 | 恒星的行星食谱

At least one in a dozen stars shows evidence of planetary ingestion

Nature

根据《自然》对91对恒星所作的光谱分析，约8%的恒星（12个中有一个）可能吸收了一个行星。

在吞噬一个行星后，恒星的化学构成可能发生改变，这个过程称为行星吸收（planetary ingestion）。通过比较同时诞生的两个恒星（称为共出生恒星，co-natal stars）的元素组成，有可能在恒星中检测到这些行星的迹象，因为这些恒星有来自起源分子云核的共同组成。但此前很难研究恒星化学特征的差异。

澳大利亚莫纳什大学的Fan Liu和同事用欧洲航天局（ESA）的盖亚卫星鉴别了91对接近的（即少于106个天文单位距离的）共出生恒星。这些恒星的光谱数据覆盖了21个元素，来自甚大望远镜、麦哲伦望远镜和凯克天文台，比较后研究者发现有8%的恒星对中有一颗恒星有行星吸收的迹象。Liu和同事还发现，他们观察的证据与一个行星吸收模型一致。

研究者认为，这种行星吸收可能在恒星系统的生命周期内都会发生，而外来干扰（如流浪冰行星或恒星飞掠）因恒星中含有较高浓度的元素，可能会打破系统的平衡。他们提到，行星吸收可能在恒星系统形成的最初1亿年间很普遍，但这种早期发生的证据可能不会被发现。

气候变化 | 全球变暖或进一步推高食品价格

Global warming and heat extremes to enhance inflationary pressures

Communications Earth & Environment

根据《通讯-地球与环境》发表的一项论文，在2035年的预计升温幅度下，全球变暖可能导致食品通胀率每年最高上升3.2%，整体通胀率每年最高上升1.2%。这些发现还表明，尽管高、低收入国家都会经历气候带来的通货膨胀，但全球南部国家受到的影响更大。

通过对食品生产、劳动力、能源需求和人类健康的影响，全球经济对气候变化和极端天气十分敏感。理解天气可能如何影响通胀，有助于帮助预测未来气候变化如何影响通胀风险和全球经济。

德国波茨坦大学、波茨坦气候影响研究所Kotz和同事分析了1991-2020年间121个国家的月度全国消费价格指数和气候数据，并将分析结果与物理气候模型的预测结果相结合，估算了2030-2060年间未来气候变暖对通胀的影响。他们估计，在2035年的预计升温幅度下，全球变暖会导致食品通胀率每年上升0.9-3.2%，整体通胀率每年上升0.3-1.2%。作者预计这将同时影响高收入和低收入国家，但一般对全球南部国家的影响更大，特别是非洲和南美洲国家。

预测结果表明，气温上升会让低纬度地区全年的通胀加剧，而这些影响在较高纬度地区仅会发生在夏季。此外，作者估计2022年夏季的极端高温使欧洲的食品通胀率上升了0.67%，在2035年变暖场景下这一增幅可能会放大30-50%。

作者提出，气候变化或会提高未来食品价格，但减少温室气体排放和基于技术的适应措施或可大大限制这一全球经济风险。

化学 | 停下脚步，闻闻体味

Body odor samples from infants and post-pubertal children differ in their volatile profiles

Communications Chemistry

《通讯-化学》的一项小型研究描述了婴儿和青少年体味化学组成的差异。在发现的差异中，有两种化合物仅在青少年体味样本中发现，它们闻起来有汗液、尿液、麝香和檀香的气味。

德国埃尔朗根-纽伦堡大学的Helene Loos和同事比较了18个婴儿（0-3岁）和18个青少年（14-18岁）混合体味样本的化学成分。样本来自缝在棉质T恤和婴儿连体衫腋下的棉垫，受试者穿着这些衣物过了一夜。青少年参与者和婴儿参与者的父母被要求在研究前48小时里避免食用味道强烈的食物和使用芳香产品及清洁剂。

作者发现，虽然两组体味的化学组成相似，但从青少年那里收集的样品中含有更多的羧酸3-甲基丁酸、2-甲基庚酸、辛酸、4-乙基辛酸、月桂酸和肉豆蔻酸，以及百秋李醇和一种未知气味。他们将羧酸的气味描述为“乳酪味”，“果味和干李子味”，“霉味、芫荽味和油脂味”、“山羊味”、“蜡味和肥皂味”，以及“泥土味、青草味和青椒味”，而那种未知气味则有“檀香和香氛”的味道，百秋李醇有“泥土”味。作者还识别出两种甾体化合物雄烯酮（5 α -androst-16-en-3-one和5 α -androst-16-en-3α-ol），仅存于青少年的样本中，他们报告这两种物质分别有“汗液、尿液和麝香”的气味，以及“檀香和麝香味”。α -异甲基紫罗兰酮，有一种“紫罗兰般的”气味，和一种未知的被描述为“肥皂和香氛”的气味，在婴儿体味样本中水平较青少年组更高。作者提到，因为分析的是混合样本，无法确定每个年龄组的所有个体体味样本中是否都含有这些化合物。

作者认为，较高水平的羧酸和甾体的出现可能是由于青少年与婴儿皮脂腺及大汗腺（都与毛囊相关）活跃度差异所致。他们提出，尽管研究前参与者使用了不含芳香味的产品，但百秋李醇和α -异甲基紫罗兰酮可能来自仍持续存在的芳香物质。他们推测，婴儿体味样本中没有难闻的甾体气味，羧酸水平也较低，这可能导致人们通常认为婴儿比青少年体味更好闻。

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