2014年10月10日《科学》杂志精选

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封面故事：用于某种全地形机器人的蛇型模板（机器人专刊的一部分）
Sidewinding with minimal slip: Snake and robot ascent of sandy slopes
一项揭示蛇是如何以侧向扭行攀爬沙坡的研究——这是一个艰难之举—正帮助科学家们改进地面运行机器人的功能。它甚或能帮助科学家们建造一种滚动机器人无法做到的能在地面——如在某塌陷矿井内的山丘上——巡航的机器人。地球表面有许多不同的组成，其中包括沙地、泥土地及树皮。然而，大多数的机器人是在实验室中设计的，它们在平坦坚硬的表面具有功能。研究在许多不同基于陆地环境中巡行的动物可教科学家们许多有关制造一种能在全地形上运行的机器人装置的知识。尤其是某些种类的蛇对研究很有帮助，因为它们用一种叫做侧向扭行（它涉及在抬升其身体某些节段的同时让其它身体节段与地面保持静态接触--这是一种将打滑最小化的策略）的特殊步态行进。人们对在坚硬表面的侧向扭行已进行过研究，但对其在松散、流动材料上的研究则少得多，因此科学家们对它是如何运作的并不完全理解。Hamidreza Marvi等人在亚特兰大动物园中对6条侧向扭行的响尾蛇在不同倾斜度的沙道上的爬行进行了监测。他们对这些蛇穿透沙子有多深、它们有多少个接触点以及这种行为在坡度增加时如何改变等进行了研究。研究人员发现，这些蛇不会在坡度增加时打滑。（与此同时，一群蝮蛇——它们是不做侧向扭行的相关蛇类——则会从山丘上翻滚下来。）Marvi等人发现，侧向扭行的响尾蛇会十分成功地在沙坡上向上爬，因为，随着坡度变陡，它们会增加其身体与沙子的接触。研究人员在他们的机械蛇中实施了这种改变，结果其行为与真蛇十分相似，它能在滑溜的斜坡上更好地运行。工程师们可用这一信息来建造能在流动性基底面上更有效运行的机器人。一篇《视角》文章凸显了科学家们是如何研究自然而受到启发，使得他们不仅能学会如何改进这些机器人，而且还能更了解这些蛇的运作原理是什么。
在这一有关机器人的专刊中，还有一篇由Auke Ijspeert撰写的《评论》进一步探索了机器人与生物学之间的相互作用。Ijspeert对工程师们——他们从生物学原理获得灵感是出了名的——现在是如何用机器人作为工具来更好地理解动物的复杂且优美的动作进行了讨论。Ijspeert说，用生物机器人作为模型来更好地理解运动——甚至人的运动——具有众多的用途，其中包括作为一个用来设计更逼真义肢装置的测试场。
在本期专刊中的一篇《政策论坛》文章对新一代人工智能（AI）系统回答有关像全球暖化、水净化及个性化基因组学等大问题上的前景进行了讨论。从大型数据集做出预测的基于AI的系统已经在使用之中，但基于可用数据模型进行推理并进行其它主要为人类活动的AI系统仍然阙如。作者们说，这些工具可让科学家们有时间关注其研究的更具创意的方面。推进基于AI的系统来应对科学挑战反过来也会促进AI的发展。
《科学》新闻团队推出的一组特别新闻讨论了“社会性机器人”的崛起，凸显了人类与这些机器所能建立的深度情感纽带；这些机器正日益普遍地担任医院中的护理者及家庭佣工的职能。该组文章对科学家们是如何克服障碍来赋予机器人感知其环境（并理解其意义）的能力进行了探索。有一篇文章解释说，随着在劳动力中的机器人变得更为成熟，它们将会在无需如今的分离及监管的情况下与人合作。机器人也会扮演其它的角色；那些被用来模仿动物的机器人能让科学家们了解进化过程。一则《问与答》部分——“机器人与法”——对源自机器人担任通常是人的范围内的社会角色所产生的新的法律困境进行了讨论。（DOI: 10.1126/science.1255718）
孩子变少老年人变多--并非世界末日
Is low fertility really a problem? Population aging, dependency, and consumption
在低生育率会让政府资金吃紧并会在全世界许多发达国家中降低生活标准的警告中，Ronald Lee及其同事提出，适度低下的生育率及缓慢衰减的人口实际上可能会提高生活标准。研究人员用一种新近能够得到的数据集——被称作国家转移账户，它将调查结果、管理数据及联合国国家账户系统进行结合来估计40个不同国家中人们在不同年龄所生产及消费的商品和服务--以及在不同世代间通过家庭成员（如大学学费）或政府计划（如社会安全金）所转移的钱的数额。通过分析全世界纳税人与受益者及工人与消费者的表观关系，他们得出的结论是，低于替代率——或维持目前人口水平所必须的百分率——的生育率会给政府预算带来最大的负担--但政府能轻松地调整它们的政策来进行适应。他们说，当诸如家庭动态及教育等因素纳入考虑时，略微低于替代率的生育率将变得理想，它能改善最大数目的人的物质生活标准。研究人员承认，在他们的研究中未被纳入的如移民及不平等问题也会影响生活标准，但他们提出，政府仍然会对目前在世界各地所见的低下的生育率做出适应性改变。由Timothy Smeeding 撰写的一则《视角》文章更为详细地对这些发现连同另外一篇显示全球人口会在整个本世纪中持续增长的报告结果进行了讨论。（DOI:10.1126/science.1250542）
形成恒星的星系，一个瞭望遥远过去之窗?
A local clue to the reionization of the universe
研究人员已经确认了一个星爆星系，或是一个以格外快的速度正在大量制造恒星的星系；该星系具有许多宇宙大爆炸之后提供早期宇宙最早一点星光所需的特征。那个被称作宇宙再电离的光亮事件多年来一直令天文学家着迷，尽管他们永远无法一瞥造成该事件的远古能量，但他们现在有一个当代的有关它是如何发生的线索。Sanchayeeta Borthakur及其同事用装在哈勃望远镜上的宇宙起源光谱仪对J0921+4509光谱进行了仔细观察；J0921+4509是一个每年可产生大约50个太阳质量恒星速度的星系。他们的结果提示，该星系正在通过在包裹它的中性气体中的间隙泄漏其约21%的莱曼连续辐射或离子通量。在将他们的数据与恒星模型进行比较之后，研究人员提出，J0921+4509的巨型、高冲击力恒星形成区域已经诞生了许多年轻、巨大的恒星--而这些允许其连续体能量逃逸的间隙是由这一极端物体产生的异常强力的风所产生的。据研究人员披露，该星系看来在模拟早期宇宙的过程；他们还提出，其技术可被用来发现其它类似的漏光星系。（DOI:10.1126/science.1254214）