从单张图片生成全3D动画:CNN+SMPL模型新突破 华盛顿大学与Facebook团队开发“Photo Wake-Up”,用卷积神经网络(CNN)从单张静态图片生成3D角色动画:可让画中人走出、坐下、奔跑、跳跃,支持显示器、VR/AR设备交互式观看。区别于视频/连拍动画,仅需单图输入即提供完整3D体验。 五步流程 用可变体模型拟合图像 估计身体标签图 在可变体模型引导下逐步构建网格 绑定网格并估计蒙皮权重 重建纹理并置于空白背景 CNN依赖预训练SMPL模型,运行于NVIDIA TITAN GPU。适用海报、艺术画、运动照片等正面图像;用户可编辑照片中人物、3D查看重建体、在AR中漫游动
病毒演变:从个人恶作剧到全球性网络武器 早期黑客窃取个人数据,现代攻击者瞄准算法漏洞实施大规模破坏。本文梳理15大最具破坏力病毒,按估算损失金额排序: Top 15 榜单 MyDoom (2004) - $380亿:最快传播邮件蠕虫,创建后门、伪造邮件源,导致Google服务瘫痪,每12封邮件含1封病毒。 Sobig (2003) - $370亿:特洛伊木马,6变体通过邮件附件传播,将系统变垃圾邮件后门,创作者未知。 Klez (2001) - $190亿:邮件蠕虫,利用IE漏洞,可禁用杀毒软件、伪造发件人,仅预览邮件即感染,至今未绝迹。 ILOVEYOU (2000) - $150亿:V
无视觉信息的长文本→高保真图像生成 特拉维夫大学团队构建深度学习模型,输入纯文本食谱(无标题、含食材与步骤),从零生成成品菜肴图片。采用条件生成对抗网络(cGAN)结合跨模态嵌入:语义正则化与非语义正则化两种技术,三步完成——食材/步骤初始嵌入→整体食谱神经嵌入→引入高层分类目标的语义正则化损失整合。 训练与人工评估 模型在5.2万对食谱-图片上训练(NVIDIA TITAN X GPU + cuDNN)。生成图片经30人打分(1-5分)评估:非语义正则化法优于语义法,生成图像更生动逼真,甚至难辨真伪。两方法均擅长生成粥/沙拉/饭类“糊状”食物,但难以生成鸡肉/汉堡/饮料等定型食物。 参
深度学习低成本绘制贫民窟分布,助力NGO精准救援 全球近四分之一城市人口居住于非正规居住区(贫民窟),缺乏基础设施、处环境危险区。手工测绘耗时耗力。国际团队开发深度学习系统,利用免费低分辨率卫星影像自动检测绘制此类区域,输出二值地图。 双模型互补:低分辨率高效+高分辨率精细 方法一:Canonical Correlation Forests(典型相关森林)从低分辨率影像学习贫民窟光谱信号,计算高效。 方法二:卷积神经网络(CNN)用极高分辨率影像提取精细特征,虽成本高但提供上下文信息。 两模型结合可全球泛化识别。团队在8块NVIDIA Tesla V100 GPU上训练,发布低/极高分辨
解决区块链扩展性瓶颈:引导与存储双重突破 加密货币面临两大瓶颈:引导(新用户下载数据量)与存储(每用户存储量)。比特币需下载约200 GB(2019年1月)才能加入网络,极不友好。MIT新加密货币Vault将5亿笔交易的引导存储成本降至477 MB,较比特币143 GB降低99.7%,较以太坊5 GB降低90.5%。 核心机制:面包屑验证与分片存储 面包屑验证:每新证书含前数百区块验证信息(面包屑);用户加入时匹配前后区块面包屑,仅需一前区块即可验证后续区块,跳过中间区块,大幅节省带宽。 分片与Merkle树:交易数据分片分布,每用户只处理小片段;二叉Merkle树根节点存区块哈希,叶节点
首个全柔性器件:二维半导体钼 disulfide 实现GHz频段能量收集 MIT团队研发新型整流天线,利用厚度仅三原子层的二维材料钼 disulfide (MoS₂),将WiFi等射频电磁波转为直流电。器件在普通WiFi信号(150微瓦)下输出40微瓦,足以驱动硅芯片或点亮LED。 核心创新:肖特基二极管降低寄生电容 传统整流天线用砷化镓或硅,虽覆盖WiFi频段但质地刚性,大面积制造成本高;且现有柔性整流器难在GHz频段工作。新器件利用MoS₂接触特定化学物质时发生相变(半导体→金属),形成半导体-金属结即肖特基二极管,同时最小化寄生电容与串联电阻,实现高达10 GHz的射频捕获转换,覆盖L
自动驾驶的隐患:仿真训练无法覆盖所有真实场景 自动驾驶汽车在仿真环境中大量训练,却常在现实中犯错:例如未识别救护车鸣笛而未让行。MIT与微软研究人员开发新模型,引入人类反馈,检测AI在仿真中学到的、会导致现实危险错误的“盲点”。 人类反馈如何融入训练? 系统先在仿真中训练,将情境映射为最佳动作;随后部署现实,人类在系统错误干预时接管。反馈两种方式:纠正(安全员接管方向盘,发出错误信号)与演示(人类驾驶,系统对比自身决策与人类动作的差异)。每个不匹配都标记为系统不可接受的行为。 用Dawid-Skene算法聚类盲点 训练结束后,系统拥有可接受/不可接受动作列表。团队引入Dawid-Skene
突破性发现:利用“挤压热态”绕过理论极限 在数字电子学中,能量耗散始终是核心设计考量。随着处理器尺寸不断缩小,单次计算所需电压持续下降,晶体管终将触及单任务操作的理论最低电压极限。荷兰特文特大学Jan Klaers教授近期提出“挤压热态”概念,可让处理器在更低有效温度下运行、大幅降低能耗,从而突破这一理论瓶颈。 兰道尔极限与比特擦除能耗 1961年,IBM物理学家Rolf Landauer建立比特热力学模型:任何逻辑不可逆操作(如将比特从1重置为0)都会增加熵,并以热量形式耗散能量。他计算出擦除一个比特的理论最低能耗为 0.7 × kB × T(kB为玻尔兹曼常数,T为环境温度),即约0.0
新型智能手机成像算法让未受训练用户分析复杂检测,如HIV、卵巢癌抗原、结核病DNA。 通过生成小方差、高动态范围的平均像素强度工作。 智能手机已成为各应用高能力评估设备:比色测试、侧向层析分析、细胞计数分析、手机显微镜。因结合强大处理能力、复杂传感器、无线连接于小型设备,成可行选择。 这些设备不再仅用于自拍,成为特定场景下诊断医疗条件的吸引人选。让无经验者收集数据发送给医疗专业人员。 考虑所有智能手机特性,佛罗里达大西洋大学研究人员创建新型智能手机成像算法,让未受训练用户分析通常由本征复杂强大技术——光谱学评估的检测。 如何做到? 现有手机板载相机硬件不够智能,限制设备效用。为解决限制获取
研究人员使用光子芯片和AI算法配置宽带光源特性。 技术将通过自我优化方法助力各种智能光学系统发展。 日常生活中我们使用多依赖混沌动力学大量参数的复杂系统。光子学中许多系统属此类,含用于计量、激光科学、生物医学成像的先进光源。 为改进此类技术有效控制光特性,需不断推进光子方法极限。过去几年全球科学家致力生成超连续谱——光脉冲在散射、色散、非线性综合效应下传播产生的宽带谱。 超短强激光脉冲发展(获2018诺贝尔物理学奖)与空间限制引导光传播技术结合,催生极强光学架构。 加拿大国家科学研究院 (INRS) 研究团队近期成功生成操控强超短脉冲模式产生超连续谱。利用集成光子结构创建可重构飞秒光脉冲串
索尼新专利描述前后双面透明显示屏智能手机。 显示屏含自发光像素,每像素关联光控制元件。 透明显示技术存在超十年,但未见于任何热门消费产品。虽自2012年起Planar Systems和三星等公司将其融入少数电视和手持设备。 2018年5月,索尼向世界知识产权组织提交专利——“显示装置和电子装置”,基于已在美国和日本获批两项专利。 索尼制造手机数十年。首家提供多项独特功能,含超级慢动作(现几乎所有智能手机标配)。2015年推出首款4K显示智能手机(Xperia Z5 Premium)。历史显示其具备发布首款透明显示智能手机潜力。 专利内容 专利描述智能手机两块显示屏: 含发光元件的前显示屏
新脑机接口让瘫痪患者有效交互商用电子设备。 仅凭思考移动光标和点击鼠标即可使用各种应用。 使用不同应用时每分钟完成22次“点选”操作。 移动计算设备已无处不在且成日常生活关键部分,但对瘫痪者难以使用。美国超500万人有不同类型瘫痪限制日常活动能力。 ALS等病症患者最终可能失去所有有效沟通周围环境能力(含语言)。辅助技术领域已帮助很多:持续改善瘫痪者功能能力使其轻松与通用计算机交互。 布朗大学研究人员近期展示脑机接口,让残障人士仅凭思考指向点击鼠标直接操作平板设备。实验中3名瘫痪参与者能网购、与家人聊天、使用其他平板应用。 BrainGate接口工作原理 BrainGate联盟多年致力改进
MIT研究人员利用深度神经网络在完全黑暗中揭示不可见物体。 可在不暴露有害射线和强光下成像生物细胞和组织。 大多数成像系统仅产生被成像物体扭曲或部分数据。主要因缺乏相位信息、空间频率损失、照明噪声、光学系统未知散射体。 过去几年,称为深度神经网络的机器学习技术在计算成像领域受关注。在鬼成像、自适应光学、自适应照明显微镜、相位恢复、光学断层扫描、欠采样成像等多应用中证明是高效求解器。 首次,MIT研究团队用深度神经网络解决不同噪声水平下的相干相位恢复问题。通俗说,发现完全黑暗中揭示不可见物体方法。 这与谷歌Pixel 3手机现有AI“夜景模式”截然不同,后者捕捉多张噪声图像合成清晰照片,但需
想象只需给笔记本和手机每月充两次电。 基于氟负离子的电池可实现此愿景。 首次研制出室温下正常工作的可充电氟化物电池。 寻找满足现代设备需求的高能量密度电池持续升温。能量密度取决于反应传递电子数、阳极阴极电位差、电池体积和法拉第常数。 综合考量这些因素,加州理工学院研究人员开发基于氟化物(氟负离子)制造可充电电池新方法。 该技术有潜力消除每天给笔记本或手机充电需求。事实上可将需求降至每月仅两次。因氟化物电池能量密度相对锂离子电池更高,续航可达8倍。但氟化物极活泼、腐蚀性强、难处理。 可充电氟化物电池 非首次尝试氟化物电池。1970年代科学家尝试用固态模块开发可充电氟化物电池。但固态电池需高温
新被动冷却系统在炎热环境提供有效冷却,无需燃料动力。 干燥环境中可提供环境温度以下40°C冷却。 可补充现有冷却系统,在炎热离网地区储存疫苗和食品。 现有冷却机制依赖流体冷却和蒸汽压缩系统,复杂昂贵。被动冷却系统如大气辐射制冷利用地球大气中红外波段降温。 多年研究人员尝试开发被动冷却系统,目前仅能用复杂光子仪器构建,制造昂贵难普及。大多旨在完美反射所有波长并发射中红外辐射。但需添加多层材料并纳米级控制厚度。 MIT研究人员现开发新型廉价被动系统,炎热晴天提供冷却,无需燃料动力。可补充其他冷却系统在离网地区储存/保存药品和食品。 理论上系统可提供环境温度以下20°C冷却。演示中实现6°C降温
初创公司ClimaCell利用无线网络追踪预测天气。 可追踪地球表面每500米区块天气,每分钟更新数据。 准确度远超雷达和卫星天气报告。 通常天气状况在气象站测量,包含多种记录天气数据设备。重要设备包括湿度计、气压计、雨量计、风速计、温度计、日照记录仪。 数据从气象气球、飞机、船只、卫星和气象站大区域收集,通过天气图映射,至少每6小时更新一次。 此天气记录机制有诸多局限:天气雷达除非配合额外遥感否则无法独立探测雾和风。也非完全可靠,需一定专业知识分析数据。 为克服局限,初创公司ClimaCell研发突破性技术,以常规传感器(雷达、卫星)无法企及的方式追踪预报天气。 HyperCast 日常
为保安全,必须采用真正随机、不可逆向工程的加密密钥。 研究人员利用人类T细胞创建加密密钥。 这些密钥拥有最大熵,使系统无法被攻破。 数字信息在现代社会各领域指数级增长:医疗、农业、自动化、通信、国防。全球数字数据预计2020年达35泽字节(350亿太字节)。 处理如此海量数据成信息技术行业最艰巨任务。如今频繁听到数据泄露、勒索软件、系统被黑,包括政府和私企泄露信息到不法之手。 宾夕法尼亚州立大学工程师提出解决方案:开发创建不可克隆、不可逆向工程加密密钥的方法。该方法即使在量子计算机比今日超算快百万倍的后量子时代也有效。 目前使用数学算法(单向函数)加密数据。这些算法用公私钥使单向容易、反向
研究人员开发新光缆,数据传输速率达1拍比特/秒(1000太比特/秒)。 光纤细如人发,抗损伤能力更强。 光纤电缆自约4十年前问世以来彻底改变网络通信。利用细玻璃丝传输编码成光的数据。全反射防止光从电缆侧面逸出,传输速率远高于电信号。 今日光纤用于互联网、有线电视、计算机网络、电话、汽车工业、机械检查、牙科手术、军事航天应用。研究人员永远追求高数据率与长距离并重。 视频内容、社交网络等服务加速普及,互联网流量指数级增长。支撑此基础设施的骨干即光纤带宽也逐年增加。但标准光纤提速增带宽有极限,未来10年可能达极限。 多芯光纤 科学家研发新传输系统克服限制。现有光纤石英玻璃单丝用单模传输,新设计依
研究人员构建新系统求解典型离散优化问题MaxSAT。 该模拟求解器优于数字计算机,可扩展至其他优化问题。 当今数字计算机执行大多数任务良好。适合特定计算、文字处理、网页浏览、图形艺术。但依赖二进制代码(0和1),不适合解决所有问题。 数字计算几乎达最大潜力,因此一些数学家开始重振模拟计算兴趣。可帮助推进超越数字框架的计算。 诺特丹大学和罗马尼亚巴贝什-博亚伊大学研究人员近期开发新模拟求解器,可评估NP难问题最优解。 NP难问题指无算法能多项式时间求解。求解时间随问题规模指数增长。通常与医学成像、生物信息学、蛋白质折叠、调度相关。 研究人员在广泛NP难问题测试模拟求解器,发现新方法有潜力在更
基于暂态光栅光谱学的新系统实时检测材料辐射诱导变化。 现有技术完全表征给定材料需半年,新系统仅需一天。 核电站核心等高辐射环境要求极高材料质量。材料微观结构及其在核设施中的性能随运行年限剧烈变化。 大多数材料因增强沉淀、体积膨胀、弹道包含物溶解、辐射辅助应力腐蚀开裂、增强偏析而失效。 测试材料耐受此类恶劣环境能力的现有方法效果不佳。依赖“烹饪并观察”法:材料置于高辐射环境后取出仔细检查。过程极耗时,延缓新反应堆先进材料开发。 为解决此问题,MIT和桑迪亚国家实验室研究团队构建新系统,能有效实时追踪辐射诱导变化,提供比传统技术更多洞见。 因众多核设施接近运行寿命末期,技术可帮助决定哪些核电站
工业技术