這些有趣而嚴肅的研究獲2022菠蘿科學獎

升龍

心理學獎

爸爸也能辨認娃的哭聲

人類對于孩子哭泣的聲音非常敏感，特別是媽媽似乎總能分辨孩子哭聲的細微差別。人類爸爸也是如此嗎？在人們的刻板印象中，父親在育兒的時候往往沒有母親敏感，正所謂“父愛如山”——如大山般一動不動，甚至連識別自己家娃的哭聲，都沒有媽媽反應(yīng)快。但是法國圣艾蒂安大學的尼古拉斯·馬修文團隊的研究，為世界上的爸爸們正了名。

科學家找到了來自法國和剛果的29個有娃家庭，在孩子洗澡脫衣服的時候，完成了哭聲錄音?？茖W家平衡了錄音音量、時間等信息，通過分析音頻信息發(fā)現(xiàn)，不同嬰兒哭聲有著微妙的聲學差異。而后，科學家給這些父母播放了兩組各15段哭聲錄音，要求他們判斷，哪一段哭聲錄音來自自己的孩子。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不管是爸爸還是媽媽，辨認自家娃的哭聲時，雖然都會偶爾犯錯誤，但父母雙方的分辨能力幾乎一樣。科學家進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，能不能聽聲辨娃，最重要的因素是經(jīng)驗。親身參與育兒的時間長，對孩子的哭聲就更敏感。

數(shù)學獎

狗開心時搖尾巴是右撇子

狗尾巴不僅能在高興的時候甩起來，上翹、下垂、搖擺都可能代表了不同的情緒。中科院遺傳發(fā)育所張永清團隊、中科院自動化所余山、中科院深圳先進技術(shù)研究院蔚鵬飛團隊，利用五臺攝像機，多角度拍攝小狗的行為，同時利用計算機分析圖像，建立了多個觀察點，可以自動追蹤小狗的肩膀、后背、臀部、尾巴尖等位置。多臺攝像機，可以建立起一個狗搖尾巴的三維模型，精確定位狗身體的運動軌跡。接下來，通過人工智能，科學家可以詳細分析狗尾巴運動的規(guī)律。

科學家發(fā)現(xiàn)，狗搖尾巴并不是左右對稱的。對于剛剛認識、還不太熟悉的工作人員，狗搖尾巴的角度更偏左，但是幾天之后，隨著小狗和工作人員越來越熟悉，它們搖尾巴的角度也會漸漸偏右。而且，就像每個人走路的姿態(tài)都有微妙不同一樣，每只小狗搖尾巴的方式也并不一樣，都有自己獨特的習慣。

物理學獎

如何體驗超音速？開瓶香檳試試！

二百多年前，人們對香檳內(nèi)二氧化碳產(chǎn)生的機制還不很清楚，香檳爆炸事故經(jīng)常發(fā)生。釀酒工人在處理香檳的時候，還要帶上特殊的面具。不過，今天人們已經(jīng)熟悉了香檳釀造的工藝。在許多場合，人們會故意搖晃酒瓶，讓香檳爆發(fā)、噴灑。這也并不算浪費，香檳瓶塞噴射而出，發(fā)出一聲“嘭”，這可是制造狂歡氣氛的關(guān)鍵。

法國雷恩大學物理研究所阿卜杜薩馬德·貝尼達爾、羅伯特·喬治斯等，對發(fā)射香檳瓶塞這件事很感興趣。他們利用計算機模擬了瓶塞飛出那一刻，香檳酒瓶發(fā)生的變化。還利用高速攝像機，拍攝了香檳開瓶的場面，終于把香檳開瓶的這一刻弄得明明白白。瓶塞飛出的一瞬間，究竟有多快呢？不測試不知道，瓶塞飛出瞬間的速度，居然達到了1.6到1.8馬赫，也就是實驗時音速的1.6到1.8倍。此外，幾位科學家還提供了全套的計算公式，對于流體力學和釀酒工藝都有借鑒意義。

化學獎

烤花生還是帶殼的香

化學獎頒給了日本東京大學農(nóng)業(yè)與生命科學研究生院應(yīng)用生物化學系的村松智成等人，因為他們利用核磁共振波譜和液相色譜等科學手段證實：帶著殼一起烤的花生更香。

村松智成和他的團隊選擇了一個顆粒大、最常被用于制作烤花生的花生品種，分為帶殼組和無殼組在烤箱中烘烤，烘烤時長也進行了量化，從10分鐘、20分鐘起，一直到60分鐘，都逐一分組實驗。之后，把這些烤花生分別磨碎、均質(zhì)化（帶殼的當然要先剝出來），放到儀器里開始檢查成分。首先可以檢測到，無論帶不帶殼，在烘焙過程中，影響味道和香氣的化合物都增加了——蔗糖、谷氨酸/焦谷氨酸等，這些可能都為烤花生的獨特風味做出了貢獻。同時，花生中有益人體的營養(yǎng)也增加了，比如類黃酮（增加高達3.9倍）。

此外科研人員發(fā)現(xiàn)，不同的烘烤模式下，花生殼對花生種子受熱的影響也很明顯，導(dǎo)致焦谷氨酸鹽等多種化合物的增加，其中與美拉德反應(yīng)過程相關(guān)的氨基酸和糖的增加最為顯著。

醫(yī)學獎

忍著困勁兒堅持研究

美國紐約州立大學的演化生物學家蓋洛普追蹤了大量愛打哈欠的動物，對于打哈欠，他有話說。蓋洛普認為，打哈欠真正的作用是提升大腦的覺醒。簡單來說，大腦有清醒和睡眠兩種狀態(tài)，而覺醒就是兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的尺度，當覺醒程度降低，大腦就會轉(zhuǎn)入睡眠。相反，要想保持清醒，就要提升覺醒程度。打哈欠之后，覺醒程度就能短暫升高，這就是為什么人在犯困的時候會哈欠連連——這是大腦在和困意做最后的抵抗。

同樣，人剛睡醒的時候，也容易打哈欠，此時大腦也在盡快覺醒，趕緊轉(zhuǎn)換到清醒模式。不僅如此，蓋洛普還發(fā)現(xiàn)，打哈欠和體溫有關(guān)，體溫升高的時候，人就更容易打哈欠，而打哈欠的時候，大腦也隨之降溫了。

蓋洛普表示，為了研究打哈欠的機制，科學家觀看了太多的哈欠時刻，每天都被弄得哈欠連連。很長時間過后，他們才對哈欠視頻“免疫”。

生態(tài)獎

亮晶晶的玻璃幕墻，鳥類的墓地

在昆山杜克大學，李彬彬帶領(lǐng)的生物多樣性與可持續(xù)發(fā)展團隊，在校園里轉(zhuǎn)悠，專門收集死掉的小鳥，調(diào)查鳥撞事件。他們的工作揭示了中國鳥撞的常見鳥類，容易發(fā)生鳥撞的建筑，以及鳥撞的時間等。2022年，他們的團隊和國內(nèi)多家自然保護公益機構(gòu)發(fā)起“全國防鳥撞行動網(wǎng)絡(luò)”，聯(lián)合眾多社會力量，推動解決鳥撞問題。

李彬彬團隊總結(jié)了前人的研究，發(fā)現(xiàn)透明度低、顏色鮮艷的玻璃可以減少鳥撞，對于已經(jīng)修建好的玻璃，也可以用遮陽板等簡單設(shè)施，減少鳥撞。而且，鳥類的眼睛可以看到紫外線，人類卻看不到。人類可以制作反射紫外線的貼紙。這些貼紙人看不見，不會影響建筑的美觀，卻可以提示鳥類此路不通。

發(fā)明獎

“毒液”機器人

機器人愛好者普遍夢想著開機甲，夢想著這些冷冰冰的金屬和電線能表現(xiàn)得更大、更強、更堅硬、更暴力……但事實上，真正的前沿機器人研發(fā)走的卻是完全相反的路數(shù)：更小、更軟、更柔韌、更可控。然而目前為止，我們已知的柔性機器人，無論采用硅基材料、液態(tài)金屬還是磁流體，最大的問題都是材料本身的限制。硅基材料做出來的是柔軟的固體，往往變形能力太弱；液態(tài)金屬和磁流體倒是很容易變形，但又非常難以控制、無法適應(yīng)復(fù)雜的工作空間。換句話說，如果我們用現(xiàn)存的材料和工藝復(fù)制一根可以變形的金箍棒，那悟空把它塞進耳朵的時候，也很可能是塞不進去、掏不出來，或者整個掉進耳道、堆在某處無法動彈。

為了防止類似意外的發(fā)生，無數(shù)科研人員都在不斷努力改進材料。在哈爾濱工業(yè)大學讀博的孫猛猛也是其中一員，他向?qū)熤x暉提出想要做一個介于二者之間、像史萊姆一樣的半固體機器人。博士畢業(yè)后，他又在攻讀博士后的香港中文大學跟隨張立教授繼續(xù)這一研究。最終，“毒液”機器人誕生了——在聚乙烯醇溶液中，按比例依次加入釹鐵硼和硼砂，就可以得到一坨磁性泥。這一坨磁性泥，無論外表還是性狀都很像電影里的“毒液”。通過控制磁場，操作員可以無接觸地控制它改變形狀、做出各種動作，它的拉伸與收縮特性可以被用于“抓住”和“吞噬”目標物體。為了讓“毒液”變得無毒，科學家還要給它包裹上二氧化硅薄膜。

生物學獎

失眠的蚊子不叮人

生物學獎頒發(fā)給了美國辛辛那提大學生物科學系約書亞·B·貝努瓦團隊。他們發(fā)現(xiàn)，蚊子的睡眠和進食都受到晝夜節(jié)律的調(diào)控。和絕大多數(shù)動物一樣，蚊子們按時吃飯，按時睡覺。它們會保持120分鐘不動，也就是說它們至少能連續(xù)睡上兩個小時。和人一樣，埃及伊蚊和斯氏按蚊在被迫失眠后，都在次日晚上（或白天）出現(xiàn)了睡眠反彈——多睡了好幾個小時，以彌補前一天失去的睡眠時長。

科學家研究蚊子睡覺，不僅能加深人類對于睡眠本質(zhì)的理解，還可以根據(jù)蚊子行為的特點，制訂更好的防蚊策略。

希望獎

一克月亮土帶來了暢想未來的可能

有沒有一種可能，讓人類在月球?qū)崿F(xiàn)自給自足？中國空間技術(shù)研究院嫦娥五號探測器系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計師楊孟飛院士，中國科學院物理研究所汪衛(wèi)華院士，以及南京大學鄒志剛院士領(lǐng)銜的研究團隊完成了一項研究，給這個設(shè)想提供了希望。2021年12月17日，我國的嫦娥五號飛船在月球表面自動采集了月球土壤樣本，并成功返回。自此，我國科學家獲得了第一手月球表面物質(zhì)的研究資料。于是，南京大學的科研團隊取得了1克月球土壤樣本。

這1克樣本雖少，包含的信息量卻非常大。團隊分析發(fā)現(xiàn)，月球土壤樣本中包含鈦鐵礦、氧化鈦、羥基磷灰石，以及多種鐵基化合物等8種成分，有較好的光催化性能。人們可以在月球表面，利用太陽能來加工這些物質(zhì)，生產(chǎn)出氧氣、氫氣、甲烷和甲醇等。這些物質(zhì)都是人類工業(yè)生產(chǎn)所需原材料。根據(jù)科學家的設(shè)想，如果人們要登陸月球，這些材料無疑會推進人類建立月球基地的進程。

科學藝術(shù)獎

曳尾菌的小世界

科學藝術(shù)獎，頒給了百萬粉絲科普博主“曳尾菌”。她用裝上放大鏡的相機和延時攝影裝置，給大家展示了一個光怪陸離的微觀世界。從餐桌上會出現(xiàn)的食用蘑菇，到罕為人知的黏菌，從隨處可見、剩飯菜里都能長出來的霉菌，到精心伺候、仔細摸索培育條件才最終養(yǎng)成的獨家菌種，都在她的拍攝名單上。而在其中，關(guān)于黏菌的科普可以說是她的特色。

黏菌是介于動物和真菌之間的微生物，大多為腐生。它們會形成具有細胞壁的孢子，但是生活史中沒有菌絲的出現(xiàn)，反而有一段黏黏的時期，這就是黏菌的營養(yǎng)生長期。此時，沒有細胞壁的黏菌可以像變形蟲一樣，任意改變體形，把自己攤開、收起、移動，甚至像動物一樣四處覓食、走迷宮，這就是黏菌的“變形體”。變形體的這些動作本來是緩慢的，但利用延時攝影卻能清晰展示它的神奇，這也正是曳尾菌的工作。一條“黃色原質(zhì)團發(fā)網(wǎng)菌”的視頻，短短40秒，就在網(wǎng)絡(luò)平臺上收獲了超200萬的播放。