山东大学发表蝙蝠论文

雅虎科技讯 我国山东大学的研究者在国际物理学最具有影响的《物理评论快报》上发表了一篇关于蝙蝠的论文。作为该文作者之一的Müller先生相信，通过对蝙蝠耳朵和鼻叶工作的不同方式进行分类，将有可能促进传感技术的发展，使该技术的使用能更好的适应周围的环境，成本也更为低廉。他认为该研究成果将对制成品无破坏性测验、无侵害生物医学诊断、无线通讯等方面产生影响。他指出，“蝙蝠向空中传播声音的方式感受的方式都是和其他系统的不同的。” 今日焦点： �6�1 可爱女生绝配 iRiver S7全国独家首测 (图文) �6�1 新年8大旗舰店热门首推笔记本价格曝光 (图文) �6�1 W830c引领跳水狂潮 主流音乐手机全报价 (图文) · 股票内幕 黑马涨60% · 重点推荐3只暴涨牛股 · 手机充值卡1折狂卖 · 手机充值卡1.0折狂赚 该研究者称，对这一区别的了解是研究更低成本的通讯科技的关键。和我们目前使用的技术体系不同，蝙蝠对于听取哪一范围的东西有更大的选择自由度。研究者把这种范围的可选择性比喻为可以自由调节的闪光灯。蝙蝠不仅能够调节闪光灯光圈的大小，还能改变闪光灯光圈的形状，甚至用椭圆来代替正圆。 目前对蹄鼻蝙蝠的观察对声波作用的研究将会有所启示。在不同的频率下，蝙蝠体内的某种机制将会使之产生不同的反应。研究人员称已经发现了能使蝙蝠发生这一效应的机制，但是如果能够知道这一机制是如何运行的，他们才能用很低廉的成本将这一机制制造出来。而目前，人们仍然需要用到各种各样的天线和信号，从而增加了成本。如果能够模仿蝙蝠体内的机制，大量的天线和信号可能就用不上了。这样就能够降低通讯成本。

具有洞穴作用，与声波产生共鸣——— 以耳“视”物是蝙蝠的高超本领。 这是说，蝙蝠能够通过听它所发出的超声波的回声，而在黑暗中“看”世界。其实，这一本领就是我们所说的“回声定位”或“生物声纳”。但是一些通过鼻腔发出声纳的蝙蝠，它们鼻孔周围有着奇特的结构；这一直令科学家们困惑不已。 近日，来自德国和中国的研究人员发现，许多蝙蝠鼻孔周围这些令人称奇的复杂皱纹和凹槽，能明显帮助它们调节发出的声纳，让它们在黑暗中“看”得更清楚明白。 蝙蝠“鼻叶”的百年之谜，终于被解开 大多数蝙蝠从嘴里发出声纳，但大约有300种蝙蝠却从鼻腔里发出声纳，包括具有最复杂声纳的蹄鼻蝠和叶鼻蝠，它们也是最具奇特面孔的蝙蝠中的两种。 这些蝙蝠鼻孔周围通常有特别精细而杂乱的折皱，形象地被称为“鼻叶”。 “鼻叶”有什么用？科学家很久以来一直都在推测,认为可能有助于蝙蝠声纳波束的形成，影响波束的近、远场特性，但都没有能解释清楚。 来自我国山东大学的特聘教授德国计算机物理学家罗尔夫·米勒和他的学生庄桥对蹄鼻蝠和叶鼻蝠的鼻叶结构上部进行了细致的研究。结果发现，正是蝙蝠的这种面部特征提升了生物声纳，最终导致声纳以特定的方向进行传播。米勒和庄桥将他们的发现发表在11月24日出版的美国《物理评论快报》杂志上，并作了这一期的封面论文。 有关蝙蝠“鼻叶”的这一百年之谜，终于有了解。 鼻叶上部的水平折皱如同洞穴，可与特定频率的声波产生共鸣 鼻叶,分上、中、下三个部分，分别称为鼻叶尖、鼻鞍和马蹄面。庄桥博士在接受本报记者采访时,详细介绍了鼻叶的基本机构以及试验的过程。 据了解，米勒领导的小组以蝙蝠为主要研究对象，通过计算机图像处理及数值仿真研究蝙蝠的声纳特性。 在试验中，他们将亚洲南部的红褐色蹄鼻蝠的鼻叶切下，利用X射线微型CT机对的鼻叶结构进行了扫描，并重建其三维电脑模型，通过计算机仿真技术模拟出蝙蝠声纳声场强度的分布。然后，米勒和庄桥再应用计算机模拟蝙蝠发出的超声波脉冲是如何与鼻叶相得益彰的。 电脑模拟结果表明，鼻叶上部的水平折皱具有洞穴的作用，可以与特定频率的声波产生共鸣。米勒形容说，这就好像吹“一排竖笛”，能产生深远的共鸣音调。 蝙蝠的折皱，可能有助于低频率的声波“探视”周围环境米勒解释说，鼻叶帮助蝙蝠制造出最好的超声波。他说：“对蝙蝠来说，声能就像是我们的钱，我们的钱有限，只能作出决定来如何分配钱的用途。”类似的道理，蝙蝠通过鼻叶来选择声音频率，并将声波分布到不同方向。 庄桥告诉记者，在蝙蝠贴地飞行时，鼻叶的这一作用可以加强蝙蝠对地面和食物的探测。 据米勒推测，蝙蝠的折皱有助于低频率的声波“探视”周围环境，而其他频率的声波保持不变，因此蝙蝠能从不同方位来扫视世界。 此外，鼻叶的复杂性加大了蝙蝠超声波的波束，有助于它们完成更加复杂的声纳任务，如在复杂环境中导航，就像茂密的森林中，也帮助它们同时做几件事情，如寻找猎物的同时避免障碍。 “这一点对人类实际应用很有帮助。希望我们的研究能够对传统的天线技术及设计有所启发与帮助。”庄桥说。 米勒认为，可以应用此原理来提高天线技术，以用于声纳装置、扫描器和无线通信上

关于石正丽的论文解析如下：

《自然》论文提到，石正丽团队发现新型冠状病毒序列与一种蝙蝠冠状病毒在全基因组水平上相似度高达96%，表明蝙蝠可能是该冠状病毒的来源。这一结论，与该团队1月23日公布在论文预印网站上的结果一致。

冠状病毒是人类传染病流行的一个来源，过去20年里，冠状病毒已经引发2次大规模的流行病：严重急性呼吸综合征（SARS）和中东呼吸综合征（MERS）。此前已有研究发出提示，主要存在于蝙蝠体内的严重急性呼吸综合征相关冠状病毒（SARSr-CoV）可能会导致未来疾病的爆发。

此次论文显示，石正丽及其同事分析了7例重症肺炎患者的样本，其中6人为武汉海鲜市场内的工人，该海鲜市场在2019年12月已首次发现病例。研究团队发现在其中5名病人身上获取的全长度基因组序列，彼此之间几乎完全一致——相似度超过99.9%，与SARS冠状病毒有79.5%的序列一致。

研究团队进一步将新型冠状病毒基因组与实验室早期检测的冠状病毒的部分基因序列进行比较，发现该病毒与来源于中国菊头蝠样本的一株冠状病毒（RaTG13 ）的基因相似，两种病毒序列一致性高达96.2%。

同时，研究团队确认了新型冠状病毒进入细胞的路径与SARS冠状病毒一样，即通过ACE2细胞受体。感染新型冠状病毒的病人体内的抗体显示出在低血清稀释度下中和病毒的潜力，但是抗SARS病毒抗体是否能与新型冠状病毒交叉反应，仍需用从SARS病毒感染中痊愈的病人的血清来确认。

此外，研究团队还开发出了一种可以将新型冠状病毒与其他所有人类冠状病毒区分开的测试，并展示在最初的口腔拭子样本中检测到了新型冠状病毒，但随后（大约十天后）采集的样本没有显示阳性病毒结果。

这项发现表明，最有可能的病毒传播途径是通过个体的呼吸道，不过研究团队也指出其他途径亦不无可能，仍需更多患者数据来进一步研究传播途径。

驶过蔚蓝的天空，穿过飘逸的云彩，飞机带来了人类社会的进步，其中，我们要感谢雷达的发明。雷达会通过天线发出无线电波，电波遇到障碍物会反射回来，然后显示在荧光屏上。驾驶员从荧光屏上，就能清楚地看到前方有没有障碍物，所以，即使在黑暗的夜里，飞机也能安全地飞行。雷达有如此神功，蝙蝠功不可没。 黑夜精灵耳朵“视”物 为了避开与其他陆地和海洋兽类的竞争，蝙蝠飞上了天空，它也是唯一能够飞行的哺乳动物；为了避开与飞鸟的竞争，蝙蝠利用了一个独特的生态位――黑暗的天空，这要归功于回声定位系统的高度进化。 蝙蝠为什么能够在黑暗中自如地飞行呢?早在1793年，意大利的斯帕兰赞尼就针对这一问题，进行了对比实验。他发现，眼睛被刺瞎或被黑布蒙住的蝙蝠仍能照常飞行，但耳朵被塞住的蝙蝠却无法正常飞行和捕食。斯帕兰赞尼继续证明了蝙蝠不是利用触觉和嗅觉飞行的，因为当他用布袋把蝙蝠的头部套起来或堵住蝙蝠的一只耳朵时，它们就失去了方向感。原来，蝙蝠探路依靠的不是眼睛，而是嘴和耳朵。因此，斯帕兰赞尼提出了在当时看似荒谬的结论：蝙蝠能用耳朵“看东西”。 直到1938年，其中的奥秘才由美国哈佛大学的格里菲恩揭开，他提出了“回声定位”的概念，从而解决了斯帕兰赞尼的“蝙蝠问题”。他利用“声纳探测器”对蝙蝠的飞行进行监控，发现蝙蝠能快速有力地收缩咽喉肌，从而产生超声波，即蝙蝠在飞行中产生频率在2万赫兹以上超出人类听觉范围之外的超声波脉冲，这就是我们所说的蝙蝠的“回声定位声波”。 并不是所有的蝙蝠都由嘴发出超声波，有些是用鼻孔，有的两者兼有。超声波以发出点为延长线，形成一个圆锥体，当它遇到环境中的物体后就会以声波的形式返回。蝙蝠通过像天线般的耳朵来接收回声，内耳与大脑将回声频率转成信号。通过信号的接收和处理，蝙蝠不仅可以探测到运动物体的距离、方向和运动速率，还可以判断其大小、形状和结构，从而建立周围环境的“声音图像”，在完全黑暗的环境中飞行和捕捉猎物。 传音辨物初见成效 蝙蝠的回声定位使它们的世界充满了色彩，那么，根据这个原理，是不是也可以使盲人听见世界呢?受此启发，科学家开发了多种回声定位装置。 墨西哥科学家成功研制了一种盲人电子避障仪，这种装置由电子信号发生器、变频器、放大器、电子处理器等构件组成，模拟蝙蝠避障的机能，利用超声波反射原理来探测障碍物，并通过变频器将反射回来的超声波信号转换成机械振动或声音，及时给盲人发送避障信号。 英国科学家制造了称为“蝙蝠手杖”的装置，这个手杖每秒钟能发射6万个人耳听不到的超声波脉冲，帮助使用者探测他们前方、周围甚至上方至少3米以外的障碍物。任何物体反射回来的声波都能被这个装置接收并转换成人手能感知的轻微振动(有些蝙蝠手杖转化成的是声音)，通过安装在拐杖塑料手柄上的4个小衬垫传递给使用者，障碍物越近，振动的频率越快，从而帮助存在视力缺陷的人士避开台阶或低洼的地面。 一般盲人的听力会更加敏锐，经过培训，他们能利用听力解读回声，进而在脑中形成一系列详细形象，包括物体距离，甚至大小和密度等，让盲人“360°”看到周围环境，这也称为“人回声定位术”。因为物体的远近、质地、大小、方位不同，声音就会有很大的差异。比如说当障碍物越来越近时，声音就会越来越大；墙和柱子则会反射出不同的声音。当盲人走入花园的时候，或许可以听到各种各样的花，知道这是桃花，那是杏花，还有杜鹃花等等；还会知道这个花开了，那个正含苞欲放。 另外，科学家还仿制了盲人用的“超声波眼镜”，这些仪器同样内置超声波发射器，盲人可以通过辨别回声来感知物体形状、距离等详细情况，用另一种方式“看到”世界。 蝙蝠仿生任重而道远 德国科学家从蝙蝠对树木的回声定位中开发出一套运算法则，利用此算法可依据植物的声波识别其物种属类。生物学家据此不仅发现了蝙蝠寻觅喜爱的水果和昆虫的方法，同时还利用这项发现帮助工程师设计超高速系统，以及辅助辨别传送中物品的属性。这项研究成果帮助人类完善声波算法，将在弱光或者黑暗的环境下发挥很大优势。 山东大学的罗尔夫・米勒教授和庄桥博士相信通过对蝙蝠回声定位系统的分类，可以制造出成本更小，更能适应周围环境的感应科技。他们认为，目前的技术使用了太多的天线和信号，如果能够模仿蝙蝠回声定位分类机制，就可以减少天线的数量，从而降低成本，其研究成果已于2006年发表在美国的《物理评论快报》上。另据英国《飞行国际》2007年7月12日的报道，美国空军已启动一项为期5年的大学研究项目，以探究蝙蝠如何飞行，并据此开发微型无人间谍机，其能在混乱环境中飞行，并收集相关信息适时传递给军方。 比利时安特卫普大学的研究人员利用机器人技术开发出了数字版的蝙蝠超声波声纳系统，并成功打造出了机器蝙蝠侠。机器蝙蝠同样竖着两只可以转动的“耳朵”――超声波接收器，和一个喇叭――超声波发生器，可发出所有自然蝙蝠的声音。与此同时，信号处理软件可分析回声是如何产生的，从而进行目标定位。 蝙蝠通过接收碰到障碍物反射的声波来“看”东西在1938年才被发现，而在此时，雷达早已发明出来，人们发现两者原理相像，所以习惯上称其原理来自蝙蝠的回声定位。随着蝙蝠回声定位系统的深入研究和应用，科学家通过模仿蝙蝠按照目标情况随时调整脉冲参数和调整方向的探测方法，提高了雷达的灵敏度和抗干扰能力。现代的无线电定位器――雷达，质量从几十到几千克，而蝙蝠的超声定位系统却只有几分之一克，但在一些重要性能上，如确定目标方位的精确度、抗干扰能力等都远优于雷达，从这一角度而言，即便最先进的人造声纳系统，仍远不如蝙蝠回声定位系统精确和高效，因此，在蝙蝠的回声定位仿生学领域，我们依然任重而道远! (责编桑新华)