北大07级校友宣布：GPT-6孪生素数猜想取得新进展；果蝇神经系统全部1.24亿个连接点图谱 | 环球科学要闻
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GPT-6孪生素数猜想取得新进展，压缩素数间隔上界
图片来源：openai
孪生素数猜想认为存在无穷多对相差2的素数。2013年，张益唐把有界素数间隔推进到7000万；此后上界降到246，今年8月31日又被Julia Stadlmann改进为240。9月2日，OpenAI公开由GPT-6 Astra参与的新结果，将上界压到186。北大数学学院2007级校友、宾大教授苏炜杰随后介绍了这项工作。相关论文和代码已公开。
186并不意味着孪生素数猜想已获证明：新结果声称，相邻素数之差不超过186的情形会无穷多次出现，而猜想要求将186降到2。研究证明了DHL[40,2]，即每个可容许的40元整数集合，都有无穷多个平移包含至少两个素数；再使用一个直径为186的具体数集推出结论。OpenAI还发布了Lean 4代码和Python数值证书。不过，形式化仍把两项有限域估计和一组数值积分界作为显式公理，审查状态为“自评”，尚无独立的人类语义审查。这项工作可能创下有界素数间隔的新纪录，仍需数学界核查论文、代码与计算是否完整对应。（OpenAI）
· 神经科学 ·
果蝇神经系统全部1.24亿个连接点图谱
雄性果蝇中枢神经系统（大脑和腹神经索）中的部分神经元。数据处理：FlyEM Project Team at HHMI’s Janelia Research Campus, the Cambridge Connectomics Group, and Google Research。图片来源：Google Research。
果蝇（Drosophila melanogaster）的神经系统肉眼看着就像一粒尘埃，内部却包含166 700个神经细胞和1.242亿个突触连接。2024年，研究人员已经公布了雌性果蝇大脑的完整连接图谱。据《科学》新闻（Science news）消息，一项近日发表于《细胞》（Cell）的系列研究（论文1，2，3，4）进一步绘制出雄性果蝇包括腹神经索在内的完整神经系统连接组。新图谱不仅能帮助研究人员比较雌雄果蝇神经系统的差异，也为研究视觉、运动和社会行为如何由神经回路调控提供了更完整的基础。
研究人员首先将果蝇神经系统切成多个薄层，再利用增强型聚焦离子束扫描电子显微镜逐层成像，并将图像堆叠创建3D模型，借助机器学习追踪和补全神经元。研究人员通过比较发现，雌雄果蝇的主要差异集中在负责高级信息处理的脑区，而感觉和运动相关回路整体较为相似。研究团队还沿着完整的味觉系统追踪神经信号，从最初的感觉神经元一直连接到控制进食、求偶等行为的运动神经元。研究人员希望借助这张高精度神经线路图，进一步理解不同神经回路如何协同产生复杂行为，并为揭示大脑的信息处理规律提供参考。（《科学》新闻）
· 能源 ·
低云可能让邻近风电场多发电
图片来源：D. Selvatici and R. J. A. M. Stevens/University of Twente
风吹过风力发电场时，部分动能会被风机取走，在下风向留下风速较低的尾流。尾流可延伸数十千米，削弱邻近下游风电场的发电能力。风机功率又与风速的三次方近似成正比，因此不大的风速差也会明显影响产能。以往的尾流模型很少考虑云的作用。近日，荷兰特文特大学研究团队在《PRX能源》（PRX Energy）上发表论文，通过大涡模拟研究了海洋低云与风电场的相互作用，发现低云可能缩短上游风电场的尾流，使邻近下游风电场获得更多风能。
研究人员比较了三种情景：完整的海洋层积云边界层、有云但关闭辐射强迫，以及无云环境。层积云顶部向外辐射红外能量后冷却，会加强云顶卷入过程和空气的垂直运动，使大气边界层更深、更不稳定，并把高处速度较快的空气带到风机所在高度。模拟中，计入这种辐射冷却时，尾流平均风速在下游17千米内便恢复到来流的90%；关闭辐射冷却后，恢复到同一水平需要超过32千米。这意味着低云可能缩短上游风电场的尾流，使邻近下游风电场获得更多风能。不过模拟中的大气经过了理想化处理，结论还需在更多天气条件和实地观测中检验。（PRL）
· 物理学 ·
新型自旋玻璃可以改善AI的记忆和学习能力
人工神经网络可以根据不完整信息联想出完整记忆，例如从模糊图像中识别人脸。经典的霍普菲尔德网络也具备这种能力，但记忆过多时，网络会陷入自旋玻璃态，导致提取失败。最近，一项发表于《科学》（Science）的新研究，利用超冷原子和光子构建出一种量子光学自旋玻璃网络，并让它承担联想记忆功能。结果显示，这种网络的记忆容量最高可达同规模霍普菲尔德网络的7倍。
研究人员在光学腔中制备出玻色-爱因斯坦凝聚体，让光子在腔内反复传播，在不同原子之间建立连接，就像突触连接神经元一样，并推动最多20个自旋进入代表不同记忆的低能状态。实验发现，即使系统处于自旋玻璃态，也能根据残缺信息恢复完整记忆。此外，光子还可以推动原子间连接表现出类似神经突触短时可塑性的特征。由于该系统能够在较小网络中存储更多记忆，这意味着AI技术也有可能消耗更少的资源。目前，这套系统仍依赖超低温和真空环境，处于早期阶段。未来，团队计划扩大网络规模，并引入量子纠缠，探索其在高容量、低能耗AI硬件中的潜力。（Stanford University）
· 天文学 ·
“中国天眼”发现宇宙造星衰退并非因为中性氢耗尽
“中国天眼”重绘宇宙演化图景（艺术图）。图片来源：国家天文台、上海天文台
为什么宇宙越来越难以形成新的恒星？这是星系形成与演化领域的焦点。恒星的诞生，依靠致密的分子气体云。此前学界普遍认为，随着宇宙演化，孕育恒星的冷气体持续消耗，导致造星活动衰退。依据这一经典理论，恒星形成率下降，必然伴随冷气体储备的同步骤减。然而，中性氢的探测主要通过极其微弱的21厘米射电谱线，遥远星系的单个信号极易淹没于背景噪声中。近日，中国科学院国家天文台、上海天文台、上海交通大学等组成的国际合作团队，依托“中国天眼”（FAST）与国际暗能量光谱仪（DESI），对距今45亿年以来的宇宙中性氢演化进行高精度测量。相关论文发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上。
研究发现，近45亿年来宇宙恒星形成活动显著减弱，但作为星系重要气体储备的中性原子氢仅发生缓慢变化，颠覆了学界对宇宙造星衰退机制的传统认知。高精度测量结果显示，45亿年前的宇宙恒星形成率约为当前宇宙的2.5倍，而同期的中性原子氢密度仅约为当前的1.4倍。这表明，在恒星形成活动大幅暴跌的同时，宇宙中的中性氢储备并未同步枯竭。研究提示，宇宙晚期造星衰退的核心诱因，或是气体从中性原子氢转化成为分子氢、孕育恒星的过程导致。随着宇宙网供气减弱、气体密度降低，中性氢向分子氢转化的效率下降，使得中性氢储备得以保持相对稳定，而真正能直接孕育恒星的分子气体却逐渐减少。这项研究精准量化了宇宙中性氢的长期演化特征，更为破解宇宙恒星形成衰退之谜提供了全新线索。此次联合观测为理解宇宙晚期气体循环、恒星形成衰退及星系演化进程，确立了新的观测基准。（国家天文台、上海天文台）
撰文、整理：王昱、不周
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