北極圏初の「氷のない」夏が予想より10年早く到来する可能性丨Tech Weekly

周淑一編纂

GPT-4の最強のライバル：新世代AIモデルClaude 3のリリース

アメリカの人工知能スタートアップ企業であるAnthropicは3月4日、AIモデル「Claude 3」をリリースした。Claude 3は、低性能から高性能まで、Haiku、Sonnet、Opusの3つのバージョンに分かれている。 MMLU、GPQA、GSM8K などの複数の主流ベンチマーク評価において、Opus は OpenAI の GPT-4 と Google の Gemini に勝利しました。

出典: Anthropic

Claude 3 は、ユーザーとのインスタントチャットをサポートし、テキストの自動補完、データの処理と分析を行うほか、視覚的な機能も備えており、グラフや写真などの視覚的な入力も受け付けることができます。 Haiku は、同様のモデルの中で最も高速かつ安価で、チャートやグラフを含む複雑な論文を 3 秒で読み取ることができると言われています (約 10,000 トークン、トークンと文字の変換関係を参照)。
https://help.openai.com/en/articles/4936856-what-are-tokens-and-how-to-count-them）によると、入力コストは100万トークンあたり0.25ドルと低く、出力コストは1.25ドルです。以前の Claude モデルでは、コンテキストを理解する能力が不足していたため、無害な質問に答えることを拒否することがよくありました。クロード 3 は誤った拒否の可能性を減らします。 Claude 3 はより信頼性の高い回答も提供し、Opus は複雑な自由形式の質問に対する回答において Claude 2.1 の 2 倍の精度を誇ります。 Anthropic は、Claude 3 が、回答の引用元を示してユーザーが回答の信憑性を検証できるようにする引用機能をまもなく開始すると述べました。

Claude 3 のさまざまなバージョンのコストとパフォーマンス。横軸は対数であることに注意してください。 |出典: Anthropic

さらに、Claude 3 システム全体では、200,000 トークンのコンテキスト ウィンドウ (コンテキスト ウィンドウ、モデルが同時に「考慮」できる最大のコンテキスト空間) がサポートされており、これは英語の単語 50,000 語にほぼ相当します。アントロピック社は、Claude 3は大規模データの詳細を正確に取得でき、「ほぼ完璧」な再現率と99%の精度を達成したと述べた。 Claude 3 は現在、159 の国と地域に API を提供しています。 Sonnet は公式サイト claude.ai で無料で試すことができますが、Opus は月額 20 ドルの有料サブスクリプションが必要です。 Haiku は後ほどリリースされます。

Anthropicは、元OpenAIメンバーのDaniela Amodei氏とDario Amodei氏（兄妹）らによって2021年に設立されました。後者はOpenAIの研究担当副社長を務めていた。 OpenAIは2019年にマイクロソフトと提携し、徐々に商用化に向けて歩みを進めていたが、開発コンセプトの違いから両者はOpenAIを離脱した。

頸動脈プラークで検出されたマイクロプラスチックは死亡リスクを3.5倍に増加させる

3月7日にNEJM誌に発表された研究によると、頸動脈内膜剥離術（頭蓋外頸動脈の重度の狭窄を治療するためにアテローム性動脈硬化性プラークを外科的に除去する手術）を受けた200人以上の患者のうち、60％の患者のプラークサンプルからマイクロプラスチックとナノプラスチックが検出された。これらの患者は、その後の心筋梗塞、脳卒中、または全死亡のリスクが大幅に増加します。

新しい研究には304人の患者が含まれ、そのうち257人が33.7±6.9か月の追跡期間を完了しました。この研究では、150人の患者（58.4%）の頸動脈プラークサンプルでポリエチレンが検出され、平均レベルは21.7±24.5 μg/mgでした。 31人の患者の検体からポリ塩化ビニルが検出され、平均濃度は5.2±2.4 μg/mgでした。サンプル中にマイクロプラスチックやナノプラスチックが検出されなかった患者と比較すると、これらの患者は34か月の追跡調査中に心筋梗塞、脳卒中、または全死因死亡を発症するリスクが3.53倍増加した。さらに、プラークサンプル中のマイクロプラスチックのレベルが高い患者は、炎症マーカーのレベルも高い傾向がありました。

サンプル内のマクロファージの内側（左）と外側（右）の両方に、非常に不規則な形状のマイクロプラスチック粒子（矢印）が見つかりました。 |出典: NEJM

研究者らは、検査した11種類のプラスチック部品のうち、ポリエチレンとポリ塩化ビニルだけが検出された理由は不明だと述べた。これら 2 つのマイクロプラスチックがプラーク組織に蓄積するかどうか、またこの点で他の種類のプラスチックよりも危険であるかどうかを評価するには、さらなる研究が必要です。研究者らは、上記の結果ではマイクロプラスチックと健康リスクの因果関係を証明することはできないと強調し、この研究では患者の健康状態、行動習慣、PM2.5およびPM10の曝露レベルなどの交絡因子の影響を排除していないと述べた。

マイクロプラスチックが心配ですか?もっと熱いお湯を飲んでみませんか？

論文リンク:
https://doi.org/10.1056%2FNEJMoa2309822

両生類は「ミルクを飲む」こともできる

栄養価の高いミルクで子孫を育てることは、哺乳類の特徴であると常に考えられてきました。 3月7日にサイエンス誌に掲載された研究によると、ブラジル原産のアシナシイモリの一種Siphonops annulatusは、卵管の壁にある腺から脂質と炭水化物を豊富に含む「ミルク」を分泌し、一日に数回幼虫に「授乳」しているという。両生類でこのような行動が観察されたのは初めてだ。

シフォノプス・アヌラトゥス |出典: カルロス・ジャレド

現存する両生類は、無尾目（カエルやヒキガエルなど）、有尾目（オオサンショウウオやイモリなど）、そして最も希少な無足目（アシナシイモリ）の 3 つの主要なカテゴリーに分類されます。アシナシイモリは「盲目の裸の蛇」とも呼ばれます。目は著しく退化しており、体はくびれに囲まれて多数の輪状のひだを形成し、虫や蛇に似ています。アシナシイモリは高度に特殊化した歯を持ち、栄養源として母親の皮膚の外層を食べることができます。しかし研究者たちは、週に1～2回の給餌だけでは幼虫の急速な成長を支えるのに十分ではないと考えている。さらに観察を続けると、子グマが生まれてから最初の数か月間は、子グマが頻繁に母親の尾の総排泄口に集まり、母親が分泌する哺乳類のミルクに似た粘着性物質を摂取していることが明らかになりました。さらに、子猫は身体的な接触や高音の音を通して母親の授乳を促します。研究者たちは、「母乳育児」は収束的進化現象であり、同様の行動が他の卵生動物にも存在する可能性があると考えている。

論文リンク:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2094

北極圏で初の「氷のない」夏が予想より10年早く到来するかもしれない

新たな研究によると、北極で初めて「氷のない」日が、これまでの予測より10年以上早く訪れる可能性があり、この傾向はあらゆる温室効果ガス排出シナリオでも変わらないという。

科学的研究において、「無氷」とは海中に氷がないことを意味するのではなく、海氷面積が100万平方キロメートル未満の場合に北極は「無氷」であるとみなされます。近年、北極海の海氷面積は9月に最小となり、約330万平方キロメートルとなった。

研究では、あらゆる排出シナリオにおいて、2020年代から2030年代にかけての8月下旬または9月上旬に北極海が初めて氷のない状態になる可能性があると予測している。今世紀半ばまでに、北極圏は9月の1か月間氷がなくなる可能性がある。今世紀末までには、氷のない状態が毎年数か月続く可能性があり、排出量が多い場合、または現在の排出率が維持される場合、北極は冬の数ヶ月間氷のない状態になる可能性もあります。

出典: Wikipedia

研究者たちは、温室効果ガスの排出が海氷消失の主な原因であると考えている。氷と雪の面積が減少すると、海洋に吸収される太陽熱の量が増加し、氷と雪の融解と北極の温暖化が悪化します。海氷の減少は、生存を海氷に依存しているホッキョクグマなどの北極の動物に深刻な影響を及ぼすでしょう。さらに、海洋が温暖化すると、外来魚が北極海に侵入する可能性があり、これらの侵入種が地元の生態系に与える影響は不明です。

研究者らは、北極の氷がなくなることは避けられないが、将来の排出量レベルがそれがどのくらいの頻度で起こるかを決定すると述べている。中程度の排出シナリオ（現在のレベル）では、北極の氷がなくなるのは晩夏から初秋の8月から10月までの間だけになる可能性があります。しかし、排出量が最も多いシナリオでは、今世紀末までに北極圏は年間最大9か月間氷のない状態になる可能性がある。

論文リンク:
http://dx.doi.org/10.1038/s43017-023-00515-9

古代中国における気候変動と社会不安の複雑な関係

「川には雨が降り、草は伸び、六朝は夢のようで、空には鳥が歌っている。」中国の農業文明は約4,000年前に「中原」で出現しました。その過程では、度重なる大規模な社会的変動、農民反乱、遊牧民族の侵略を伴い、独特の社会構造と国民性を形成してきました。これまでの研究では、気候変動が社会不安に及ぼす影響が示唆されてきたが、乾燥と湿潤の変化に関する信頼性の高い高解像度の記録が不足しているため、古代の社会不安における気候変動の役割についての理解は限られている。

研究者たちは、中国の黄土高原にある小さな湖、北連池の炭酸塩酸素同位体に基づいて、湖水の同位体組成を分析し、降水量と蒸発量の差を推測し、過去5,000年間の乾湿の変化に関する高解像度の記録を再構築した。調査結果によると、過去 5,000 年間に 3 回の雨期と 4 回の乾燥期があったことが分かりました。雨期は主に降水量の増加要因によって制御され、一方、乾期は気温、降水量、風速の相乗的な影響によって影響を受けました。これは、干ばつ期間はさまざまな降水量の範囲で発生する可能性があることを示唆しており、干ばつは降水量の少ない期間にのみ発生するという従来の認識に疑問を投げかけています。

研究者らは、湿潤・乾燥サイクルの記録と既存の気温・降水量記録を利用して、気候変動と大規模な社会不安との関連性を明らかにしようとした。古代中国には、春秋戦国時代、魏晋南北朝時代、五代十国時代という、大規模な社会不安の時代が3度ありました。北部地域での戦争の頻発は主に寒冷で乾燥した時期に発生しており、気候の悪化により土地の生産性が低下し、生態系の劣化が加速し、食糧不足が繰り返され、ひいては内戦につながる可能性があることを示している。対照的に、気候と大規模な外部からの侵略との関係はより複雑で、後者は寒くて乾燥した気候でも、暖かく湿った気候でも発生します。したがって、国内の社会不安と外部からの侵略の気候的状況は必ずしも一致するとは限りません。

寒くて乾燥した時期が必ずしも大規模な国内社会不安につながるわけではないことに留意すべきである。社会的な緊張が高まっている場合にのみ、寒くて乾燥した気候が不安を助長する大きな役割を果たす可能性が高い。研究者らは、この新たな研究は古代中国社会の変化を探る上で新たな視点と重要な証拠を提供し、古代中国の歴史と社会構造のより深い探究に役立つとともに、地球規模の気候変動研究に価値をもたらすだろうと述べた。

論文リンク:
https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.12.010

ランセット：世界の肥満者の数は10億人を超えた

非感染性疾患危険因子共同研究（NCD-RisC）と世界保健機関（WHO）が共同で実施した調査によると、世界の肥満児、青少年、成人の総数は10億人を超え、肥満はほとんどの国で最も一般的な栄養不均衡の形態となっている。

研究者らは、190か国以上2億2000万人以上（うち6300万人が5歳から19歳、1億5800万人が20歳以上）の体重と身長のデータを分析し、ボディマス指数（BMI）を使用して、1990年から2022年までの世界人口の肥満率と低体重率の変化を把握した。成人の場合、BMI ≥ 30kg/m2は肥満、BMI < 18.5kg/m2は低体重とみなされる。子どもや青少年が肥満か低体重かを判断するBMI基準は、年齢と性別によって異なります。

データによると、1990年から2022年にかけて、女子の肥満率は1.7%から6.9%に増加し、男子の肥満率は2.1%から9.3%に増加しました。 2022年には、肥満に悩む子どもと青少年の総数は1億6000万人近く（女子6500万人、男子9400万人）に達するが、1990年にはわずか3100万人だった。対照的に、2022年には低体重の女子は7700万人、男子は1億800万人となり、1990年の女子8100万人、男子1億3800万人から減少している。中国の女子の肥満率は0.6％から7.7％に増加し、男子の肥満率は1.3％から15.2％に増加した。 2022年、中国の女子の肥満率は世界第102位、男子の肥満率は世界第70位となった。

成人では、女性の肥満率は8.8％から18.5％に増加し、男性の肥満率は4.8％から14.0％に増加しました。 2022年には、肥満の成人の総数は約8億8,000万人（女性5億400万人、男性3億7,400万人）となり、1990年に記録されたデータ（総数1億9,500万人、女性1億2,800万人、男性6,700万人）の4.5倍になります。 2022年の肥満児1億5,900万人と合わせると、肥満に悩む人の総数は2022年に10億人を超えることになる。中国女性の肥満率は2.0％から7.8％に増加し、中国男性の肥満率は0.8％から8.9％に増加した。 2022年、中国の女性の肥満率は世界で下から11番目（上から190番目）にランクされ、中国の男性の肥満率は世界で下から52番目（上から149番目）にランクされました。

著者らはまた、この研究の限界を指摘している。BMI は体脂肪量と分布の完璧な尺度ではない。また、一部の国からのデータが不足しており、それらの国の推定値の不確実性が高まっています。利用可能なデータは年齢層によっても異なり、5～9歳と65歳以上のデータが少ないため、これらの年齢層の推定値の不確実性が増しています。

「この新たな研究は、適切な食事、運動、適切なケアを通じて、幼少期から成人期まで肥満を予防し、管理することの重要性を強調している」とWHO事務局長テドロス・アダノム・ゲブレイェソスは述べた。 「世界的な肥満削減目標を達成する軌道に戻るには、政府や社会がWHOや各国の公衆衛生機関の証拠に基づく政策に取り組む必要がある。重要なのは、民間部門が協力し、自社製品の健康への影響について責任を負わなければならないことだ。」

論文リンク:
https://doi.org/10.1016/S0140-6736(23)02750-2

超低温における大容量磁気エントロピー変化

磁気熱量効果に基づく断熱消磁冷凍技術は、超低温を実現する効果的な方法の 1 つです。磁気熱量材料の体積は装置の磁気システムとシールド設計を直接決定するため、大容量の冷却能力を持つ磁気熱量材料の開発が重要です。磁気イオン密度を増加させると体積冷却能力が向上しますが、磁気相互作用も強くなり、高温で長距離磁気相関が現れるようになります。そのため、現在、超低温 (< 1 K) で大きな体積磁気エントロピー変化を示すことができる材料はほとんどありません。

研究者らは、強相関スピン無秩序性を利用して低温で大容量の磁気エントロピー変化を達成する方法を提案し、ガドリニウムケイ酸塩Gd9.33[SiO4]6O2系でそれを検証した。この材料は、非常に高い磁気イオン密度（1.78 × 1022 cm-3）を持ち、50 mK という極低温でも長距離磁気秩序は発生し​​ません。これらの特性により、単位体積あたりの磁気熱量応答が非常に大きくなります。これは、市販の常磁性塩冷凍媒体であるガドリニウムガリウムガーネット (Gd3Ga5O12) よりもはるかに高く、報告されているほとんどの材料システムを上回ります。この新しい研究は、より高い体積密度性能を備えた超低温磁気熱量材料の発見と開発のための新しいアイデアを提供します。

論文リンク:
https://doi.org/10.1002/advs.202306842

この記事は科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けています

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

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