深度神经网络(DNNs)是现代人工智能的核心,其强大的学习能力一直备受关注。然而,DNNs为何能从数据中有效学习,尤其是当参数数量远超训练数据点时,仍能做出良好预测,这一问题此前一直没有明确答案。近日,一项发表在《自然·通讯》(Nature Communications)的研究发现,DNNs具有内置的“奥卡姆剃刀”原则,偏好简单解决方案,这正是其学习能力的关键所在。
研究团队通过研究DNNs如何学习布尔函数来探究其内在的学习机制。他们分析了DNNs在面对多种可能的解决方案时的选择偏好,并观察了改变某些决定神经元是否“激活”的数学函数时,网络性能的变化。研究发现,尽管DNNs理论上可以拟合任何函数,但它们天生倾向于选择更简单的函数。这种内置的“奥卡姆剃刀”原则恰好抵消了随着系统复杂度增加,复杂函数数量呈指数级增长的趋势。
这一发现有助于揭开DNNs决策过程的“黑箱”,为理解AI系统如何得出结论提供了新的视角。同时研究还指出,DNNs的这一原则与自然世界中进化的简单性偏好存在千丝万缕的联系,为未来的研究开辟了新的方向。(UNIVERSITY OF OXFORD)
星舰七飞计划明早进行,将测试新一代星舰
美国太空探索技术公司(SpaceX)表示,星舰的第七次测试飞行将于美国时间1月15日进行,试飞窗口将在当天下午4:00开启(北京时间1月16日早6:00)。第七次试飞将测试新一代星舰飞船,新一代星舰飞船优化了前襟翼设计,降低了襟翼在再入大气层时承受的热压力。新一代星舰飞船的热防护设计、推进系统、航电系统也都经过了重新设计,性能和可靠性均有提升。
在星舰第七次试飞中,星舰飞船将在太空中尝试重新点燃一台发动机;星舰飞船还将在轨道上部署10颗星链模拟器,这些模拟器在尺寸和重量上和下一代星链卫星相似,这些模拟卫星也将溅落在印度洋。同时,此次飞行中,SpaceX将再次尝试用“筷子夹火箭”的方式回收一级火箭超重型推进器。本次试飞中,SpaceX将移除大量星舰飞船的隔热瓦,对新一代飞船的隔热系统进行极限测试。(SpaceX)
近日,德国研究人员在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表论文,表示他们发现了一个寿命仅为60纳秒的超重原子核,𬬻-252。该原子核会自发裂变,并且寿命比之前寿命最短的原子核短了2个数量级。研究人员总共观察到27个𬬻-252原子,其基态寿命仅为60纳秒,在超重原子核中属于寿命较短的元素类型——例如第117号元素鿬与第118号元素鿫的寿命均在几毫秒左右。
研究团队用钛-50离子脉冲轰击铅-204制成的箔靶,他们尝试了4种不同能量的离子脉冲,成功通过核聚变制造了𬬻-254。𬬻-254不稳定,会失去1个中子变成𬬻-253或失去2个中子变成𬬻-252。按照目前对同位素的定义,原子核必须稳定存在10-14秒以上,允许电子进入壳层结构,才能被称为原子。另外,𬬻-252是𬬻元素中中子极度缺乏的同位素,而这项研究结果可以帮助改进中子缺乏的𬬻同位素的裂变模型,也可以改进对富含中子的超重核裂变半衰期的预测。(Physics)
传统的制冷技术通常是蒸汽压缩式制冷技术,需要消耗大量能源,还会将二氧化碳气体作为制冷剂。最近一项发表于《科学》(Science)的研究基于电热效应(电场会导致材料温度变化),开发了一种紧凑型制冷技术,利用柔性薄膜把热量给带走。
研究人员将6层高分子薄膜堆叠成圆形堆栈,整个堆栈的直径不到2.54厘米,厚度约为1.27厘米,且每一层薄膜的两面均涂有碳纳米管。这样就得到了一种铁电材料,它在施加电场时会改变形状。结果显示,当该器件内有电场导通时,6层薄膜之间会成对地彼此压缩;当电源关闭时,那些彼此靠近的薄膜层则会拉开,然后压在另一个相邻层上。随着这两个过程的重复,这些像拉手风琴的连续动作会逐渐把热量给带走。他们发现,这种仅靠电力运行的高分子薄膜层可以在大约30秒后,使其周围环境温度降低约8.89摄氏度,并使热源处的温度降低大约13.89摄氏度。未来,这项技术或能整合到可穿戴技术或便携式冷却设备中。(UCLA Samueli Newsroom)
黑猩猩脑网络组图谱。图片来源:中科院自动化研究所
黑猩猩(Pan troglodytes)是人类(Homo sapiens)最亲近的灵长类亲戚之一,尽管黑猩猩的大脑体积只有人类的三分之一左右,但它们在神经解剖学和认知功能上和人类展现出许多相似之处。近日,在一篇发表于《创新》(The Innovation)的论文中,中国科学院自动化研究所脑网络组研究团队联合国内外多个科研机构,发布了迄今为止最精细的黑猩猩脑图谱——黑猩猩脑网络组图谱(Chimpanzee Brainnetome Atlas, ChimpBNA)。这一成果不仅为比较神经科学领域的研究提供了重要工具,也为理解人脑的演化提供了新的视角。
黑猩猩脑网络组图谱显示,黑猩猩与人类大脑皮层的连接模式具有显著区别,特别是在外侧颞叶和背外侧前额叶皮层。这些差异与大脑皮层扩张的模式不同,表明大脑皮层演化中的连接性变化可能比之前认为的更为复杂和微妙。此外,研究还发现了物种间连接性不对称的区域,其形成可能与演化分歧有关。在这些连接性差异区域高表达的基因富集在对皮层投射回路和突触形成至关重要的细胞类型中,表明这些基因在神经回路的发展、功能和演化中发挥了重要作用。(中科院自动化研究所)