子どもを慰めるために携帯電話をよく使いますか?注意！中国の多年生稲が、サイエンス誌の2022年のトップ10のブレークスルーの1つに選ばれた |ホットスポットレビュー

「ホットスポットレビュー | 今週の主要テクノロジーイベント」は、Academic Headlines が開始した新しいグラフィックとテキストのコラムで、読者が先週のホットなテクノロジーニュースを素早く理解できるようにすることを目的としています。スペース（と知識）が限られているため、遠慮なく追加してください〜

トイレをカバーしないことによる結果は深刻です

これまでの研究で、トイレを流すと目に見えない小さな粒子が空気中に放出されることが分かっている。これらの粒子は、大腸菌、クロストリジウム・ディフィシル、アデノウイルスなどの病原体を運ぶ可能性があり、公衆トイレの利用者に感染のリスクをもたらします。

最近、アメリカの科学者たちは緑色のレーザーとカメラ機器を使用して、公衆トイレの蓋のない便器を流すと、肉眼では見えない小さな水滴がいかにして空中に素早く噴出するかを明らかにした。

図｜トイレの水を流すことで発生するエアロゾルの煙。 （出典：Scientific Reports）

研究によると、トイレを流す際に発生する粒子は毎秒2メートルの速度で噴出され、8秒以内にトイレの上1.5メートルの高さに達する可能性があるという。最も大きな粒子は数秒以内に便器の表面に沈む傾向がありますが、5マイクロメートル（1メートルの100万分の1）未満のエアロゾル粒子は、数分間以上空気中に浮遊したままになることがあります。噴霧によって発生した煙は実験室の天井まで上昇し、逃げ場がなくなるため、粒子は壁に沿って外側に移動し、他の部屋に広がります。

この研究は、トイレの水を流すことで発生するエアロゾルの煙を視覚化し、その粒子の飛散速度と拡散軌道を測定した初めての研究であり、トイレの水を流すことの影響をまったく新しい観点から明らかにしています。潜在的な病気への曝露を視覚化することで、病気の蔓延を抑える新たな方法が生まれます。

さらに、これらの粒子の軌道と速度を理解することは、消毒換気戦略やトイレの水洗設計の改善を通じて曝露リスクを軽減するために重要です。

出典：中国科学日報

論文リンク:

https://www.nature.com/articles/s41598-022-24686-5

中国の多年生稲がサイエンス誌の2022年トップ10のブレークスルーの1つに選出

最近、『サイエンス』誌が今年の科学上のブレークスルーのトップ 10 のリストを発表しました。その中で、中国の多年生稲品種の開発がリストに選ばれた。

写真: 多年生米は、農家の毎年の重労働を数週間も軽減します。

2022年11月、中国雲南大学の胡鋒一教授らのチームは、国内外の関連チームと共同で、国際的に著名な学術誌「ネイチャー・サステナビリティ」に「多年生稲の持続可能な生産性と生産潜在力」と題する研究論文を発表し、同時に「多年生稲の転換が持続可能な農業を促進する」と題する研究概要も発表した。

チームの多年生稲23（PR23）は、一度植えると3〜4年間耕作せずに収穫することができます。つまり、2シーズン目以降は、種子の購入、苗の育成、耕作や移植などの生産工程が不要になります。必要な生産リンクは畑の管理と収穫の 2 つだけなので、生産コストが節約され、労力も軽減されます。これは、種間交雑に基づく多年生食用作物の栽培分野における画期的な出来事です。

年次ブレークスルーリストには以下のものも含まれています。

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が無事に打ち上げられました。

多くの細菌細胞の約 5,000 倍の大きさの巨大微生物の発見。

黒死病がヨーロッパ人の遺伝子にどのような変化をもたらしたかについての新たな知見。

グリーンランドの永久凍土に保存された200万年前の環境DNAから復元された古代の生態系。

RSウイルスワクチンの進歩;

NASA は DART 衛星ミッションを成功裏に実施しました。

画期的な気候変動法案の可決

創造的な人工知能の急速な発展。

多発性硬化症を引き起こす可能性のあるウイルスを特定します。出典：科技日報

ネイチャー誌が「2022年のトップ10科学者」を発表

先日、トップ科学誌「ネイチャー」が2022年のトップ10人（ネイチャーズ10）のリストを発表しました。

今年のトップ10リストには、気候変動やその他の地球規模の危機の進展に深く関わる名前がいくつか含まれています。国連のアントニオ・グテーレス事務総長は、各国に対し、気候変動などの危機に積極的に対応するよう呼びかけた。バングラデシュのダッカにある国際気候変動・開発センターのサリームル・ハク所長は、先月の国際気候会議で、気候変動によって引き起こされる「損失と損害」を負担するという裕福な国々の約束を取り付けるのに貢献した。

さらに、ネイチャー誌は、世界的な公衆衛生問題に顕著な貢献をした数名も選出しました。 COVID-19パンデミックが3年目に入る中、北京大学のゲノム研究者である曹雲龍氏はコロナウイルスの進化を追跡し、新たな変異体を生み出すいくつかの変異を予測する手助けをした。リサ・マコーケルさんは「ロングCOVID」に苦しんだ研究者だ。彼女は患者主導研究協力団体の創設メンバーとして、この病気に対する一般の認識を高め、研究資金を集めることに貢献してきました。ディミエ・オゴイナ氏はナイジェリアのニジェール・デルタ大学の感染症専門医です。ナイジェリアにおけるサル痘感染症に関する彼の研究は、サル痘の流行と闘う上で重要な情報を提供した。

メリーランド大学ボルチモア郡校の外科医、ムハンマド・モヒウディン氏は、チームを率いて遺伝子組み換え豚の心臓の人間への移植を初めて完了させた。 NASAゴダード宇宙飛行センターの天文学者ジェーン・リグビー氏は、ウェッブ宇宙望遠鏡が宇宙空間に入り正常に動作するというミッションにおいて重要な役割を果たし、人類の宇宙探査能力を新たなレベルに引き上げた。

オリジナルリンク:

https://www.nature.com/immersive/d41586-022-04185-3/index.html

なぜでんぷん質の多い食事は非アルコール性脂肪肝疾患を悪化させるのでしょうか?

非アルコール性脂肪性肝疾患は、肝臓に大量の脂質が蓄積することを特徴とする肝臓脂質代謝異常の疾患です。現在、世界全体の有病率は25％を超えており、中国の一部地域では30％にも達しています。それは人々の生命と健康に大きな脅威をもたらし、社会経済に深刻な負担を課します。

最近、清華大学薬学部の王昭教授の研究グループは、高デンプン食が非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）に及ぼす影響を初めて体系的に実証し、高デンプン食がNOX2の高発現を媒介し、独特の代謝様式で脂肪酸輸送を増加させることでNAFLDの悪化を媒介することを発見しました。

この研究は、長期にわたる高デンプン食が非精子性脂肪肝の発生を媒介し、さらにその悪化を促進することをマウスレベルで体系的に調査し、結論付けた初めての研究です。機構的には、NOX2 はこのプロセスの特定の調節因子として解明され、脂肪酸輸送を増加させることで非アルコール性脂肪性肝疾患のさらなる悪化を媒介し、遊離糖とは異なるデンプン質炭水化物の独特の代謝特性を明らかにしました。

さらに、本研究では、重要な栄養素であるデンプンが身体の生理・病理や代謝機構に与える影響を体系的に説明し、非アルコール性脂肪性肝疾患を改善するための正確な栄養対策に新たなアイデアを提供し、NAFLD患者に対する科学的な食事栄養指導と参考資料を提供します。

出典：清華大学

論文リンク:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213453022002452

子どもを慰めるために携帯電話をよく使いますか?これらの後遺症について学ぶ

電子機器を使って子供を落ち着かせることは、家族のストレスを和らげる無害な一時的な手段のように思えるかもしれませんが、それが通常の落ち着かせる戦略になると、子供に長期的な影響を及ぼす可能性があります。

最近、米国医師会小児科雑誌に掲載された研究によると、 3～5歳の子どもを落ち着かせるためにスマートフォンやタブレットなどの電子機器を頻繁に使用すると、子ども、特に男の子の情緒障害が増加することが判明した。

電子機器による落ち着きと感情的な影響との関連性は、子供の場合特に高く、特に男の子の間で顕著でした。こうした子供は多動性、衝動性、癇癪を経験する可能性があり、怒り、欲求不満、悲しみなどの感情に強く反応する可能性が高くなります。

「特に幼児期には、こうした機器は子どもの自立心や自己制御を妨げる可能性がある」と、ミシガン大学モット小児病院の発達行動学小児科医で論文の筆頭著者であるジェニー・ラデスキー氏は述べた。

彼女は、幼稚園から保育園までの期間は、子供が癇癪、反抗、激しい感情など、困難な行動を示す可能性が高くなる特別な発達期間であると指摘した。これにより、多くの親が子育て戦略として電子機器を選択するようになるかもしれません。しかし、電子機器の使用頻度が高くなるほど、子どもとその親が他の対処戦略を使用する機会は少なくなります。

感情をコントロールするスキルを養うのに役立つ心を落ち着かせる方法は他にもたくさんあるとラデスキー氏は示唆する。たとえば、感覚スキルには、揺らしたり、抱きしめたり、トランポリンでジャンプしたり、音楽を聴いたり、本を読んだりすることが含まれます。子どもが落ち着きなく動いているのを見たら、そのエネルギーを身体的な動きに向けることができます。

出典：中国科学日報

論文リンク:

https://jamanetwork.com/journals/jamapediatrics/article-abstract/2799042

科学者らが2020年の大気中のメタン濃度の急増のメカニズムを解明

メタンは重要な温室効果ガスです。大気中のメタン濃度は過去15年間で加速的に増加傾向にあり、2020年には1984年の観測以来の最高値に達しました。今後も大気中のメタン濃度が加速的に増加し続ければ、排出量削減やパリ協定の気温抑制目標の実現に大きな課題をもたらすことになります。

北京大学都市環境学院の彭樹石研究員らの研究チームは、国内外の複数の研究機関と協力し、湿地プロセスモデル、大気化学輸送モデル、大気逆転モデル、温室効果ガスの排出源と吸収源の評価方法を組み合わせて、大気中のメタン濃度観測、エネルギーと農業在庫データ、気象、リモートセンシングなどの複数のソースデータに基づき、2020年に大気中のメタン濃度が急増した理由を調査した。

研究によると、2020年の大気中のメタン濃度の加速的増加の半分は湿地を中心とする自然排出の増加によるものであり、残りの半分は対流圏のOHラジカル濃度の減少によるものであることがわかった。この研究は、地球全体のメタン予算を理解するための新たな知見を提供し、湿地のメタン排出は地球温暖化防止目標の達成には無視できないことを明らかにし、将来のメタン排出削減計画では窒素酸化物などの人為的汚染物質の排出傾向の変化によって引き起こされる大気中のメタンの寿命の変化を同時に考慮する必要があることを認識し、パリ協定の目標と地球全体のメタン排出削減公約を達成するための科学的根拠を提供します。

出典：北京大学

論文リンク:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05447-w

科学者が人体の熱管理のための新しい生地を発明

快適な代謝温度を維持することは、人体の基本的な生理機能を維持するために不可欠です。屋外では、静止した成人は赤外線放射によって熱の約 50% を消費しますが、綿やポリエステルなどの従来の繊維素材は赤外線放射率が高く (約 90%)、放射による熱損失が大きくなります。したがって、人体の熱管理を実現するように生地の表面を加工することで、これらの欠点を補うことができます。

現在、報告されている熱管理布地は吸収性が最適ではなく、寒い天候で人体を効果的に温めることができません。一方、既存の選択吸収コーティング技術は、粗さが大きいため、通常の綿布の表面でスペクトル選択性を失っています。したがって、ゼロエネルギー熱管理ファブリックを研究することは非常に重要です。

最近、中国科学院蘭州化学物理研究所クリーンエネルギー化学材料研究室のGao Xianghu氏、Liu Gang氏らの研究チームは、マグネトロンスパッタリング法を用いて、通常の綿布の表面に高エントロピー窒化物（ZrNbMo-Al-N）をベースとした多層膜を作製し、高スペクトル選択性を備えた人体熱管理布を実現した。

研究者らは、定常熱伝達モデルを確立することで、布地の高い吸収性と低い放射率が低温環境における人体の断熱に寄与することを発見した。特に、吸収率の最適化により、屋外照明環境における断熱能力を効果的に高めることができます。

これを基に研究者らは理論計算と実験検証を組み合わせることで多層フィルムの光学特性を最適化した。最適化された選択吸収コーティングにより、金属アルミニウム改質綿布で92.8%の高い吸収率と39.2%の低い放射率を達成し、優れた光熱変換効率を実現しました。これは、報告されている太陽熱加熱布に比べて明らかな利点があります。研究者たちは実験的にこの布地の加熱能力を検証した。生地の放射率が低いため、室内のエアコンの設定温度を3.5℃下げることができ、エネルギー消費を削減できます。

出典：中国科学院蘭州化学物理研究所

論文リンク:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202204817

科学者がビデオ敵対的攻撃で新たな進歩を遂げる

ディープ ニューラル ネットワークは敵対的攻撃に対して脆弱であり、画像やビデオに非常に小さな変動を重ね合わせることで誤分類を引き起こす可能性があります。ビデオ分類システムに対する敵対的攻撃を研究することは、分類モデルの脆弱性を発見するのに役立ち、モデルの堅牢性を向上させるための重要な基盤となります。

学術界における現在の敵対的攻撃方法はすべて、ノルム制限摂動を考慮しており、これには多数のクエリが必要となり、攻撃中に膨大な計算コストが発生します。生成された敵対的サンプルは、ノイズ除去や敵対的トレーニングなどの方法によって効果的に防御することもできます。クエリの効率と防御機能を向上させる方法についての研究はほとんどありません。

この目的のために、清華大学深圳国際大学院の肖曦准教授のチームは、ビデオ分類システムを攻撃するためのスタイル転送に基づくブラックボックスビデオ敵対的攻撃方法（StyleFool）を提案しました。この方法は、ビデオの意味情報を変更せずに敵対的摂動に規範制限を課さないことを目的として、意味的に不変の無制限摂動を使用します。

図｜StyleFool攻撃図

同様の方法と比較すると、StyleFool は攻撃の成功率を大幅に向上させ、クエリの数を削減できます。同時に、ビデオの敵対的防御方法に抵抗するパフォーマンスの点では、StyleFool は前のフレームと次のフレーム間の一貫性制約と意味的に不変の無制限の摂動を考慮するため、生成される敵対的サンプルは高度なビデオ防御方法を簡単に回避できます。

StyleFool は、従来の規範制限攻撃の制約を打ち破り、意味情報を変更せずに無制限の摂動を生成します。既存の敵対的攻撃方法に比べて攻撃性能、防御性能に優れており、攻撃コストを大幅に削減します。これは、非セマンティックな敵対的攻撃の方向性における大きな進歩です。

出典：清華大学深圳国際大学院

論文リンク:

https://arxiv.org/abs/2203.16000

アメリカンフットボール選手は複数の慢性的な「職業病」に悩まされている可能性がある

最近、ハーバード T.H. のチームが、ハーバード大学医学大学院のチャン公衆衛生大学院とその協力者は、同様の人口統計学的特徴を持つ一般の人々と比較して、アメリカンフットボール選手は高血圧や糖尿病などの加齢に伴う病気を早期に発症する傾向があり、重症の場合、健康寿命が10年近く短くなる可能性があることを発見した。

この研究は、引退したアメリカンフットボール選手約3,000人に対する追跡調査に基づいており、元プロアメリカンフットボール選手のデータサンプルとしてはこれまでで最大規模となる。研究チームは、引退したサッカー選手の体調はサッカーと健康の関係を導く上で重要な意味を持つと述べた。

しかし、この発見はアメリカンフットボール選手の慢性疾患の早期発症の原因を突き止めたものではないが、これらの選手と慢性疾患の発症との相関関係を明らかにしており、細胞および臓器特異的な病態生理学に関する将来の研究にとって潜在的に価値がある。

論文リンク:

https://bjsm.bmj.com/content/early/2022/12/12/bjsports-2022-106021