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人十分钟能吃下多少热狗?83个不能再多了……丨一周科技

发布时间:20-11-20

欢迎收看一周科技。温馨提示:安全起见,请勿尝试挑战标题中的极限……


铅笔画电路


如何制造能贴在皮肤上的轻薄传感器?最简单的答案可以是:拿张纸,然后用铅笔画一个。


利用铅笔在纸上画出的各种电路设计 | Yadong Xu et al


在本周的《美国国家科学院院刊》上,研究者们介绍了一种可以贴在皮肤表面的电路装置[1],制造它所需的两种主要原料是:随处可见的普通打印纸,以及高石墨含量、笔迹容易导电的9B铅笔。利用铅笔在纸上描绘电路图样,然后喷上一层方便贴合皮肤的涂层,再结合其他一些元件,就制成了各种可以贴在皮肤上的传感器。利用这些装置,可以持续检测体温、心电图信号、呼吸频率等一系列生理指标,记录信号的质量可以达到与常规方法相当的水平。


研究者展示铅笔画与LED、电池组成的电路 | Yadong Xu et al


贴在皮肤上的传感器此前也有很多,而这一次的新设计胜在便宜:纸张和铅笔都是十分便宜易得的材料,画电路也不需要复杂的加工工艺。


大胃王


人十分钟最多能吃下多少热狗?这可能是你从未想过的问题,但却成了本周一项生物学研究的课题[2]。


纳森吃热狗大赛 | Major League Eating


在这项神奇的研究中,论文作者分析了每年在美国纽约举行的“纳森吃热狗大赛”近40年的历史数据,利用数学模型估计了人类大胃王们快速进食的极限。作者表示,从吃热狗大赛的数据来看,人类理论上可以在10分钟的快速进食中达到大约832g/min的摄食速度——也就是说,极限是每分钟吃下8.32个热狗,在10分钟的比赛中一共吃下83个。而目前,参赛选手在该比赛中创造的实际最高记录是75个。在过去不到40年中,吃热狗比赛的最好成绩提升了大约700%——与那些体育项目的记录相比,提升幅度相当惊人


那么,又为什么要研究这个呢?其实,动物快速进食的能力也算是演化生物学的一个研究课题。野外觅食不确定性高,快速进食有时会成为促进动物生存的演化优势——不过对不愁吃饭的现代人而言,狼吞虎咽带来的恐怕更多只是消化问题了。


节能飞行


安第斯神鹫(Vultur gryphus)可以 5 小时飞行 172 千米——其间完全不用拍动翅膀。


安第斯神鹫(Vultur gryphus) | Pedro Szekely/Wikipedia


安第斯神鹫生活在南美洲,体型庞大,重可达 15 千克,翼展达 3 米。2013~2018 年,研究者对 8 只安第斯神鹫进行追踪,记录了超过 200 小时的飞行记录。结果发现,这些大鸟的飞行方式相当节能:它们只在 1.3% 的飞行时间里扑动翅膀,其余时间都处于不拍翅膀的滑翔状态;最夸张的时候,它们可以 5 小时滑翔 172 千米。


扑动翅膀的情况,75% 都发生在起飞阶段;这个过程相对耗能,安第斯神鹫会避免不必要的起飞和着陆。研究者还发现,不动翅膀的滑翔大多发生在有风但平静的天气里;扑动翅膀则通常发生在有缓慢上升气流的清晨。这项研究发表在本周的《美国科学院院刊》上[3]。


甲虫摄像头


来自华盛顿大学的研究人员在甲虫的后背上装备了迷你摄像头,能以甲虫的视角实时传输周围环境的影像[4]。摄像头通过蓝牙将160*120像素分辨率的图形传输给智能手机,传输速度达到了每秒1-5帧。


Mark Stone/University of Washington


相比起昆虫形状的机器人或无人机,这种装在甲虫身上的摄像头在节能方面有很大优势。摄像头重量仅0.5克,由锂聚合物电池驱动,能在持续传输信号的状态下连续工作超过1个小时。摄像头还内置了加速度传感器,可以被设置为只有在甲虫移动时才进行影像拍摄,这种工作模式下的续航更是能长达6个小时。虽然目前还无法控制甲虫的运动,但通过释放数十上百个配备摄像头的甲虫,研究人员能更全面地对未知环境进行监测并绘制地图。


甲虫在行走中记录下的图像(0.5倍速播放) | Vikram Iyer et al


超黑深海鱼


在深海鱼的身上也存在着深不见底的黑色,超黑皮肤能帮助它们在微弱光线的环境下更好地隐藏自己。


一只角高体金眼鲷(Anoplogaster cornuta)。在强曝光的照片中它显得不是那么黑,但体表的低反射率足以帮助它在深海隐身 | Karen Osborn, Smithsonian


本周《当代生物学》上的一项研究发现,至少有16个深海鱼物种存在超黑的皮肤,它们对光线的反射率在0.5%以下[5]。在“超黑鱼”的皮肤中,存在着紧密排列的黑素体结构,这些黑素体的大小、形状和排列方式都有利于降低光线反射,达到比普通黑色生物更黑一筹的效果。这种超黑结构存在于亲缘关系相当远的深海鱼类当中,这提示它可能多次在不同物种中独立演化。


与此前在极乐鸟和跳蛛身上发现的天然超黑结构相比,深海鱼的超黑皮肤结构更简单,于是也更方便工程师模仿,或许能催生更容易制造的人工超黑材料。


题图:吃热狗大赛目前的男子组纪录保持者,在10分钟比赛中猛吞75个热狗的Joey Chestnut。拍摄者:Richard Drew



参考文献


[1] https://www.pnas.org/content/early/2020/07/09/2008422117.short

[2]https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2020.0096

[3]https://www.pnas.org/content/early/2020/07/09/1907360117

[4]https://robotics.sciencemag.org/content/5/44/eabb0839

[5]https://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822(20)30860-5.pdf


作者:麦麦,矩阵星,窗敲雨

编辑:窗敲雨


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