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By Yong Ju Lee, Architect, South Korea

青苔柱:自然与技术之间的新联盟

Image credit: Yong Ju Lee 青苔柱:自然与技术之间的新联盟 在COVID-19大流行的阴影下,我们与生活空间的关系经历了深刻的变革。在这一背景下,南韩的Yong Ju Lee建筑事务所引入了一项创新探索——青苔柱,这是一个将生命体的本质与建筑设计的精确性结合起来的项目。此原型标志着建筑行业新时代的到来,挑战了建筑材料长期以来保持不变的现状。 Image credit: Yong Ju Lee 这一开创性项目的核心是一个简单而深刻的概念:直接将青苔嵌入人造材料中。青苔以其低矮以及非维管的结构,不需要土壤滋养,使其成为这个实验的理想选择。它们可以锚定,无需深根或广泛的护理即可茁壮成长。这一特性允许使用先进的计算工具制作出复杂且高分辨率的设计,创造出有机与无机之间的共生关系。 Image credit: Yong Ju Lee 采用最先进的建筑技术,包括配备工业机器人臂的大型3D打印机,青苔柱项目将一度被认为难以实现的复杂形态变为现实。这种创新方法不仅旨在将绿色植物整合到建筑中,而且寻求在自然和人造结构之间建立无缝的联系,反映了一种模仿自然界自身有机过程的共生关系。 项目利用一种称为反应-扩散系统的数学模型来模拟自然生长和衰退的复杂模式,使得创造一个动态结构成为可能,在这个结构中,青苔不仅装饰而且积极融合进其3D打印的基础中。采用熔融颗粒制造(FGF)技术,并通过6轴机器人臂操作,确保这些设计不仅具有远见,而且可行,标志着迈向可持续和环保建筑实践的重要一步。 Image credit: Yong Ju Lee 这一努力不仅仅是一个实验;它是重新思考我们如何将自然世界整合到城市景观中的呼吁。通过突出数字、物理和自然元素之间和谐共存的潜力,青苔柱项目为建筑行业的未来创新铺平了道路。它展示了技术和自然不是对立,而是合作伙伴,共同创造一个可持续、能呼吸的城市环境。 当我们展望未来时,这种整合的含义是广泛的,承诺将彻底改变我们构思和建造生活空间的方式。通过像青苔柱这样的项目,Yong Ju Lee建筑事务所不仅挑战了传统设计的界限,而且还邀请我们设想一个新的城市愿景。 建筑师:Yong Ju Lee Architecture 制造:首尔科技大学机器人制造工作室设计团队:Jisu Noh 和 Hyun Kyung Yoo

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Prototype of an artificial neuron: Nanofluidic slits function similarly to ion channels, facilitating communication between neurons. The transport of ions, achieved through ion clusters, enables this interaction by © Paul Robin, ENS Physics Laboratory (CNRS/ENS-PSL/Sorbonne University/University of Paris).

罗宾博士(Dr. Paul Robin)的离子计算革命:人工神经元塑造未来电子记忆新纪元

Self portrait, Image credit: Dr. Paul Robin 罗宾博士(Dr. Paul Robin)的离子计算革命:人工神经元塑造未来电子记忆新纪元 我们最近有幸采访了保罗·罗宾博士(Dr. Paul Robin),他曾在ENS接受Lydéric Bocquet的指导,目前就职于奥地利科学技术研究所。作为人工神经元领域的领军人物,罗宾博士及其团队的研究成果已于2021年8月6日在《科学》杂志上发表。他们的工作聚焦于脑启发式电子学,并且是与法国国家科学研究中心(CNRS)和巴黎高等师范学院 – PSL的科学家们的合作项目。该研究强调利用离子开发人工神经元,探索了使用单层水的石墨烯纳米缝隙进行类似神经元的信号传输。此项研究突显了纳米流体学在开发能效电子学中的重要性,旨在复制人脑以极低能耗运作的能力及其在电子记忆和人工智能中的潜在应用。在与罗宾博士的对话中,我们深入地了解了他的开创性工作,进一步阐明了他在人工神经元和脑启发式电子学研究方面的重要影响。 Prototype of an artificial neuron: Nanofluidic slits function similarly to ion channels, facilitating communication between neurons. The transport of ions, achieved through ion clusters, enables this interaction. Image credit: © Paul Robin, ENS Physics Laboratory (CNRS/ENS-PSL/Sorbonne University/University of Paris).

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Craft Bridge interior by Brick Visual by Bjarke Ingels Group, Architecture firm, USA, Europe, Asia

BIG的格勒普(Gelephu)总体规划:不丹的正念与可持续发展愿景

Aerial View by Brick Visual, Image credit: Bjarke Ingels Group BIG的格勒普(Gelephu)总体规划:不丹的正念与可持续发展愿景 2023年12月,Bjarke Ingels Group(BIG)联同Arup及Cistri,宣布了一项宏大的格勒普总体规划,即在策划中的不丹「正念之城」。此愿景是在不丹第116届国庆节期间,由吉格梅·凯萨尔·纳姆耶尔·旺楚克国王陛下提出,与该国作为世界首个碳负排放国家的地位相符。该总体规划覆盖超过1000平方公里,旨在将不丹的文化、国民幸福总值原则及精神遗产整合至城市布局中。位于不丹南部,靠近印度和不丹边境的格勒普,将借助其战略位置促进经济增长,并为当地社区提供发展机遇,规划内容包括发展绿色技术措施、教育设施,以及建设国际机场和铁路连接等基础设施。 Airport exterior by Brick Visual, Image credit: Bjarke Ingels Group Healthcare exterior by Atchain, Image credit: Bjarke Ingels Group 「正念之城」位于不丹丰富的生态系统之中,目标是扩大该国丰富的生物多样性。城市由一个互相连接的生态系统和充满活力的社区网络组成,设计灵感来源于35条河流和溪流,其社区仿照稻田,在山丘至山谷之间形成梯田式布局。这种规划促进了从乡村到城市环境的渐进式过渡,完美地融合了不同的居住空间。BIG对格勒普的建筑规划是将其打造成一个以桥梁为显著特色的城市,让人想起传统的宗堡,不仅作为文化的象征,还连接着自然与人类、过去与未来,以及地方与全球社区。这些“宜居桥梁”成为了公民和文化活动的焦点,体现了国民幸福总值的九个领域。 Village, Image credit: Bjarke Ingels Group BIG的目标是将不丹的「正念之城」格勒普建立成全球首个负碳社区。在BIG的创新规划下,格勒普正逐步地发展成为一个典范,展示城市的和谐与环境的完整性,该城市被细致地规划为11个精心设计的社区。这些社区展示了曼荼罗设计原则,其公共空间展现了深刻的团结与和谐氛围。从北部宁静的郊外到南部繁忙的城市核心,格勒普完美地融合了平静生活与都市活力。 Streetscape, Image credit: Bjarke Ingels Group Roofscape, Image Credit: Bjarke Ingels Group 位于格勒普河边的稻田不仅具有防洪功能,还为当地野生动物提供了支持,将该镇的农业遗产与环境保护承诺有效结合。BIG的精湛设计使城市建筑与不丹丰富的文化遗产及现代城市发展理念紧密融合,打造出一个既强调社区联系和文化认同,又融入现代舒适设施的城市环境。 Craft

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By Curtis Benzle, Potter, Ceramic Artist, USA

柯蒂斯·本兹勒(Curtis Benzle)的艺术之旅:提炼光泽优雅的彩色透明瓷

Self portrait, Image credit: Curtis Benzle 柯蒂斯·本兹勒(Curtis Benzle)的艺术之旅:提炼光泽优雅的彩色透明瓷 柯蒂斯·本兹勒(Curtis Benzle)在陶瓷世界的旅程是一个引人入胜的故事,始于密西根州希尔斯代尔学院 (Hillsdale College)。在伯特·芬克(Bert Fink)的专业指导下,本兹勒深入研究陶瓷手工制作的传统艺术,点燃了他对这种表现媒介的终身热爱。之后,他的学术之路将他带到了俄亥俄州立大学,在佐久间隆雄(Takao Sakuma)的指导下,他更加注重实践和触觉体验,而不仅仅是理论学习。 本兹勒在威斯康辛州与罗伯特·埃克斯 (Robert Eckles)学习期间,职业生涯迎来重要发展,主要在于提升陶艺技能。后来,他被罗彻斯特理工学院的玻璃项目所吸引,对玻璃的清晰度和透明度产生浓厚兴趣。但最终,陶土的丰富性和触感吸引他回归,他在南卡罗来纳州建立了自己的工作室。在那里,本兹勒创造性地结合了玻璃的光感与黏土的物质感,开创了独特的透明瓷和彩色陶土技术。这种被称为“堆层泥”的技术,将他推上了艺术领域的新高度。 Scone, Image credit: Curtis Benzle 本兹勒的艺术之旅证明了他将精致美学与创新工艺相结合的坚定承诺。当我们探索他的旅程以及他的创作过程和理念的演变时,我们与本兹勒进行了深思熟虑的对话,揭示了他在彩色透明瓷方面的专长和面对的挑战。 背景:你提到最初对陶轮的热爱导致了你对黏土的终生迷恋。能否详细叙述这一段历程?事实上,我对黏土的热爱并不始于陶艺车轮,而是从密歇根州一所小型文理学院——希尔斯代尔学院,在伯特·芬克(Bert Fink)的指导下学习传统手工制作时开始。我和希尔斯代尔学院并不是特别合拍,因为那时它已经逐渐成为保守思想的堡垒。然而,在离开去俄亥俄州立大学之前,出于兴趣我决定再上一学期的课程。这些课程包括陶瓷学。芬克教授那个夏天让我成为他的助手,我为他的所有课程制作黏土。我发现制作黏土和制作陶器一样有趣。这是化学和创造力的美妙融合。 等到我到达俄亥俄州立大学时,我已经全身心投入到黏土中,幸运的是,当时俄亥俄州立大学有一个优秀的陶瓷系。我的第一个OSU陶瓷指导来自佐久间隆雄(Takao Sakuma)。佐久间隆雄英语有限,这很完美,因为它迫使我通过观察和重复动作来学习。当我的美术本科同学们专注于图像、态度和新奇性时,他鼓励我提升自己的技艺。 毕业后,我在威斯康辛州贝菲尔德的罗伯特·埃克尔斯(Robert Eckles)那里继续我的陶瓷教育。在本科教育的竞争性喧嚣中脱身后,我继续沿著佐久间隆雄开创的道路前进。在制作了数千件成品后,我的技能和可接受率从接近零缓慢提高到大约 75%。 Pottery example from apprenticeship with Robert Eckels, 1970, Image credit: Curtis Benzle 你能告诉我们更多关于这段旅程是如何开始,以及是什么特别吸引你对瓷器及其透明度的兴趣吗?在罗伯特·埃克尔斯学徒期结束后,我报名参加了罗切斯特理工学院/美国工匠学校的玻璃研究生项目。我在OSU学习了玻璃,并对其鲜艳的色彩和透明度着迷。虽然我喜欢玻璃的外观,但几乎完全没有触感参与是个问题。一年后我离开了玻璃项目,在南卡罗来纳州开了一间黏土工作室。在那里的两年时间里,我制作了很多陶器,但开始思考如何能将玻璃的发光品质与黏土的触感特性结合起来,并开发出一种将成型和装饰过程融合在一起的工作方式,就像玻璃、编织和篮子编织一样。被北伊利诺伊大学粘土研究生课程录取后,我花了一年半的时间开发出一种高度半透明的粘土体以及将颜色直接融入粘土的材料和工艺。因为这种探索早于梅森著色剂的出现,所以我尝试了各种有颜色的材料…氧化物、釉著色剂和釉下著色剂。最终,我找到了能够创造出粉红色、蓝色和黄色的材料,这些材料既能承受2,300 °F度的高温,又能保持新瓷体的半透明性。 至于你问我为何被瓷器和透明度所吸引,我更直接的回答是……以下图像一直在我的脑海中。我确切地知道所用材料和最终成品应该是什么样子。更多的是发现和发明特定的方法和材料,将我的想象转化为现实的过程。 Piece from graduate studies at Northern Illinois University, 1976, Image

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Rodent optic nerve head showing astrocytes (yellow), contractile proteins (red) and retinal vasculature (green) by Hassanain Qambari, Biologist, Scientist, Australia

微观世界一瞥:哈桑纳因·卡姆巴里(Hassanain Qambari)在尼康微观世界2023年显微摄影大赛中的视觉胜利

Self portrait, Image credit: Hassanain Qambari 微观世界一瞥:哈桑纳因·卡姆巴里(Hassanain Qambari)在尼康微观世界2023年显微摄影大赛中的视觉胜利 在艺术与科学相遇的迷人显微摄影领域,尼康微观世界显微摄影比赛呈现了隐藏的瞬间之美。这项享有盛誉的全球竞赛最近宣布了第49届年度获奖者,以及展示了一幅不仅吸引眼球而且对医学科学有深远贡献的惊人作品。赢得第一名的是哈桑纳因·卡姆巴里(Hassanain Qambari),与来自狮眼研究所的合作者,杰登·迪克森(Jayden Dickson) 。他们的囓齿动物视神经头图像,生动地展现了黄色的星形胶质细胞、红色的收缩蛋白和绿色的视网膜脉管系统,这不仅仅是一张图像。这是理解和对抗糖尿病视网膜病变的关键飞跃,糖尿病视网膜病变是一种影响全球数百万人的衰弱疾病。 在我们与卡姆巴里的独家采访中,我们探讨了这幅非凡图像背后的灵感、挑战和技术掌握。从他的教育之旅到捕捉眼睛的复杂细节,卡姆巴里阐明了早期检测和创新研究在逆转糖尿病视网膜病变中的重要性。他的奉献和开创性工作不仅为他在尼康微观世界显微摄影比赛中赢得了最高荣誉,也激励了新一代科学家和爱好者在发现和理解的追求中前进。加入我们,一起揭开这幅照亮微观复杂美丽并在医学科学上取得重大进步的图像背后故事。 教育之旅: 你能否与我们分享你的教育历程以及关键经历让你专注于视网膜疾病研究?高中毕业后,我在西澳大学攻读神经科学、解剖学和人类生物学学位,然后完成了神经科学专业的硕士学位。在我的论文研究期间,我与澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)合作,运用深度学习模型检测糖尿病视网膜病变中的视网膜微血管变化。正是出于这份热情以及对这些血管变化的理解,我在西澳大学狮眼研究所攻读博士学位。我目前正在狮眼研究所的生理学和药理学团队,完成我的博士候选人学位,由该系系主任Dao-Yi Yu教授指导,并由副教授Paula Yu和临床教授Chandra Balaratnasingam共同监督。就是在这里,我加入了团队,通过独创的整眼制备方法,研究糖尿病患者眼睛中这些早期的血管变化。 Confocal system, Image credit: Hassanain Qambari 培训和技术: 你在狮眼学院期间掌握了哪些具体培训或技术,而这些培训或技术对于拍摄获奖照片至关重要?我学到的最重要技术是考虑所有在制作成功染色中至关重要的变量。这些变量包括所使用的化学物质、浓度以及暴露时间(对某些化学物质,如Triton X-100的过度暴露,这有助于细胞标记的穿透,意味着对细胞结构的损伤,或在极端情况下完全溶解组织)。然而,在进行不同试验方案之前,我首先必须发展分离灌注眼制备的精细技术。这项技术需要解剖一个称为眼动脉的单一血管,直径大约100微米,并在其中放置一个玻璃吸管。通过不断的尝试和错误,我能够发展出进行组织灌注染色的技能。 还有一点需要注意的是,这幅图像是通过灌注和浮染的结合所产生。浮染是一种组织学技术,涉及将组织浸入必要的溶液中。这需要进一步的尝试和错误,因为化学品暴露的浓度和时间对于是否损害了灌注后的染色结构,或者组织本身是否溶解非常重要。 使用共聚焦显微镜扫描样本可能最不费事,因为在图像捕获过程中所犯的任何错误都可以立即重新尝试,而且需要考虑的变量要少得多。 Eye, Image credit: Hassanain Qambari 竞赛动机: 是什么促使你参加尼康微观世界显微摄影比赛?你希望透过参赛作品传达什么讯息?去年我在解决一些关于共聚焦成像的问题时,偶然发现了尼康微观世界显微摄影比赛。杰登和我都回顾了过去几年的获奖者,我们认为提交一件作品是个好主意,因为我们捕捉到的一些图像在美学上令人愉悦,但它们背后却有着类似大脑的复杂性。 我希望这幅图像能揭示眼睛的复杂性和研究视网膜疾病所面临的困难。我也希望这幅图像能吸引注意力,并激励年轻学生追求研究生涯,因为这对我来说是一个促进因素。我的目标是提高人们对糖尿病其他较不为人知的表现形式的认识,这些表现形式可能和其他更常见的病理一样,甚至更加致残。通过提高人们对视网膜疾病进展的认识,我希望更多的人寻求预防性健康护理,提高糖尿病视网膜病变的早期诊断率 – 这目前是减缓疾病进展的最佳方法。 Winner of the 49th Annual Nikon Small World Photo Microscopy Competition: Rodent optic nerve head showing

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A chemical structures of compounds A-D used to-weave the crystalline patches by Dr. Panče Naumov, Material Scientist, NYU Abu Dhabi, USA

Panče Naumov教授和张红雨教授研究团队联合开发出首款柔性有机晶体的编织材料

Dr. Panče Naumov, Image credit: NYU Abu Dhabi Panče Naumov教授和张红雨教授研究团队联合开发出首款柔性有机晶体的编织材料 美国纽约大学阿布扎比分校智能工程材料中心及智能材料实验室的Panče Naumov教授和中国吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室的张红雨教授及其研究团队在智慧材料领域又取得了令人瞩目的突破,他们开发出了首款完全由柔性有机晶体制成的编织材料。这项创新性的工作最近发表在《自然通讯》上,它将传统的一维晶体转化为坚固而灵活的二维结构。这种材料的强度比原始晶体高出15倍,而且在极低温度下也能保持其灵活性,在柔性电子和太空探索领域应用具有巨大的潜力。 A chemical structures of compounds A-D used to-weave the crystalline patches, Image credit: Dr. Panče Naumov 这项研究代表了对有机晶体的理解发生了重大转变,因为传统上人们认为有机晶体是硬而脆的材料。该团队采用了一种创新的方法,将晶体编织成各种纹理,如平纹、斜纹和缎纹,从而产生了一种轻便但机械强大、在广泛温度范围内都表现出热稳定性的织物。这些性能超越了许多传统聚合物和弹性体材料。此外,这种材料的光学透明度为光学计算开辟了新的可能性,研究人员成功地使用这些编织晶体进行简单的逻辑功能实现。 该团队创造性地将历史悠久的编织技术应用在了晶体上。将细长的晶体结构编织成二维织物显著增强了其机械稳定性和坚固性。虽然在可扩展性方面仍然存在挑战,尤其是在选择均匀尺寸的晶体进行编织方面,但未来的自动化可能会简化这一过程,增强这项技术的实际应用。不同编织模式(如平纹、斜纹和缎纹)的机械强度差异也揭示了基于编织方法的多样化应用潜力。这些编织有机晶体在柔性电子和太空探索等领域具有巨大的应用前景。它们对低温和机械冲击的抵抗力,以及编织结构内的协同作用增强,使其具有独到的应用有价值。这项工作是与中国吉林大学长期合作的一部分,在该合作中采用常见的化学方法,已经开发了多种荧光特性的多样化材料库,增强了它们在各种应用中的实用性。编织有机晶体技术的发展标志着材料科学领域的一个重要里程碑。它挑战了人们对晶体作为刚性和不灵活物质的传统看法,揭示了它们作为适应性强、柔韧材料的潜力。这一突破不仅拓宽了它们在柔性电子产品以及其他需要柔韧材料的应用领域的前景,而且预示着材料科学的一个新时代。在这个新时代,柔性与结构的完美融合为技术进步开辟了新的前沿,巩固了这些创新材料在未来科学和技术创新中的重要角色。 Naumov教授的研究重点是智能材料,他的实验室在众多著名出版物中发表了很多智能材料研究工作,包括智能晶体和与石油化学相关的材料。这些智能材料对外部刺激(如光、热和机械力)做出响应,具有独特的特性,如耐用性、自我修复和适应性。他对这些材料的研究兴趣源于它们能够转换能量。这些晶体的动态响应能力也得到了广泛的研究,它们对外部刺激的适应性是一个显著特点,突显了材料属性与基本物理原理之间的相互关系。这个研究不仅推动了我们对智能材料的理解,还强调了基本物理原理在现代科学研究中的重要性。 向Panče Naumov教授和张红雨教授团队表示感谢,他们的工作为这一领域的进展作出了重要贡献。

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Ramagrama Stupa by Stefano Boeri Architetti, City planner, Archecture firm, Italy

重构灵性与生态:博埃里建筑设计事务所 (Stefano Boeri Architetti) 为尼泊尔的拉玛格拉玛佛塔制定的变革性总体规划

Ramagrama Stupa, Image credit: Stefano Boeri Architetti 重构灵性与生态:博埃里建筑设计事务所 (Stefano Boeri Architetti) 为尼泊尔的拉玛格拉玛佛塔制定的变革性总体规划 坐落于尼泊尔帕拉西区(Parasi)贾哈里(Jharahi River)河畔的拉玛格拉玛佛塔(Ramagrama Stupa),是佛教世界中历史和精神性的灯塔。这个距离佛祖释迦牟尼的诞生地——蓝毗尼(Lumbini)东部50公里的神圣地点,正在经历一场变革性的复兴。著名的国际建筑和城市规划工作室博埃里建筑设计事务所(Stefano Boeri Architetti)公布了一项雄心勃勃的总体规划,旨在将祈祷、冥想和生态和谐在此圣地融为一体。 拉玛格拉玛佛塔(Ramagrama Stupa)是一座考古瑰宝,历史可追溯到佛教传统的最早时期,其特色是独特的绿色土丘,顶部有一棵雄伟的菩提树,树下安放著完整的佛陀舍利。这个遗址因其深刻的文化、历史和宗教意义而备受尊敬,现正在被重新构想为和平与生物多样性的纽带。 Ramagrama Stupa – External Stupa, Image credit: Stefano Boeri Architetti 在蓝毗尼举行的盛大仪式上,佛教僧侣、尼泊尔总理以及多国政要的见证下,博埃里建筑设计事务所展示了他们对拉玛格拉玛佛塔的愿景。这份总体规划是对“佛塔”的大胆诠释,旨在提升其作为考古奇迹和精神实践圣地的地位。 这个富有远见的项目核心是「和平草地」(Peace Meadow),这是一个专为冥想和聚会设计的广阔空间,包围着菩提树和佛塔。这个空间不仅仅是一个实体区域,而且是宁静和反思的体现。「和平草地」周围是生物多样性环形花园,它是生态意识和对自然崇敬的象征。这个花园是一个精心设计的斜坡,种植著70个不同品种的80,000株植物,这些植物经过精心挑选,代表了佛陀出生地德赖平原(Terai plain)的本地植物。 Ramagrama Stupa Biodiversity Ring Garden and Peace Meadow, Image credit: Stefano Boeri Architetti 博埃里建筑设计事务所的创办人博埃里(Stefano Boeri)在致词中强调了在这样一个具有重要精神意义的地点创造和平中心所面临的独特挑战和荣誉。设计尊重佛教经典中固有的丰富象征意义,提出生物多样性花园环作为佛教统一和多样性的见证。该计划预计将成为尼泊尔文化遗产的里程碑,以展示超越文化和国家界限的合作努力。 该项目尊重佛塔和菩提树的神圣性,保持适当的距离,以保护考古完整性并为未来的研究做好准备。设计包括一个渐进式的朝圣地方法,从四个象征不同方向的宏伟入口门开始,通往中心的山丘。通过入口门到山顶的旅程是精神朝圣的隐喻性表现,增强了佛塔的象征意义。 为了符合工作室将自然与建筑相协调的精神,总体规划中包括了「和平草地」,它被认为是一个沉思的开放空间。地面设计的灵感来自于曼陀罗,强化了该地点的精神和象征作用。生物多样性环形花园,其圆形的高架步道被树木遮荫,提供了对佛塔的全景视图,与周围的自然环境建立了深厚的联系。 该计划也向丹下健三(Kenzo Tange)的建筑遗产致敬,他于1978年为蓝毗尼博物馆制定了总体规划。新的祈祷和冥想中心将是可持续设计的体现,呼应了当地的建筑遗产并将环境影响降至最低。 Ramagrama Stupa –

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SnowyNight by Jialing Cai, Biologist, Ocean photographer, China

蔡佳灵(Jialing Cai):深入探索海洋生物学与水下摄影世界-专访2023年海洋摄影师年度大奖获奖者

Self portrait, Image credit: Jialing Cai 蔡佳灵(Jialing Cai):深入探索海洋生物学与水下摄影世界-专访2023年海洋摄影师年度大奖获奖者 在这次独家专访中,我们深入探讨了海洋生物学和水下摄影的迷人世界,对话的主角是2023年海洋摄影师年度大奖的获得者蔡佳灵(Jialing Cai)。佳灵,一位毕业于哥伦比亚大学,主修生态学、进化生物学和环境生物学的硕士,分享了她从学术研究到深海探险的独特旅程。她对海洋生物学和水下摄影的热情不仅显示了她与水下世界的深刻联系,而且还强调了海洋生物学中错综复杂且常被忽视的方面。 从讨论她意外地攻读硕士学位的经历,到黑水摄影的驚奇探险,这次访谈展现了科学探索与艺术表达的交融。佳灵的旅程体现了她对于探索和记录海洋未知奇观的深刻承诺,把她的学术背景转化成了一种神秘而美丽的海洋生命镜头,让我们所有人都能够欣赏到。 与我们一同深入了解蔡佳灵选择海洋生物学的背后灵感、她将摄影与科学研究相结合的过程、黑水摄影的刺激与挑战,以及她凭借一幅迷人的纸鹦鹉螺图像赢得2023年海洋摄影师年度大奖的故事。这次访谈不仅是关于捕捉未知之物的成就,更是关于理解和欣赏海浪之下生命的复杂织锦,以及个人成长和演变的过程。 Ghost, Image credit: Jialing Cai 教育背景:你能否分享一下你的学术经历,尤其是你为何选择在哥伦比亚大学攻读生态学、进化论和环境生物学硕士学位的决定?答:我今年5月在哥伦比亚大学完成了生态学、进化生物学和环境生物学(E3B)的硕士学位。这两年的研究生学习在智力上很有满足感,但最初我选择入学并非出于学术抱负,而是作为逃避我尚未准备好面对的现实。 作为本科生,我主修生物学,专注于海洋科学,并将水下摄影作为爱好。尽管我喜欢生物学,但我缺乏追求传统生物学相关工作的动力,比如在制药公司工作。2019年毕业后,我发现自己失业,但我不愿将此视为失败,仍对海洋生物学充满热情。唯一明确的道路似乎是将我的爱好变成职业。 我自信地(也许是天真地)设想了自己的职业生涯,成为一名自由水下摄影师,考虑了如出售照片打印品、获得赞助和开展工作坊等收入来源。计划制定后,我向家人寻求支持。他们既不懂生物学,也不懂摄影,却慷慨地资助了我最初的努力,包括相机装备、潜水设备和旅游费用。 我在2019年下半年专注于在中国的微博上建立社交媒体影响力,并撰写关于我遇到的海洋动物的科普帖子。将摄影与科学描述和个人观察相结合,证明对于科学传播非常有效,我在六个月内吸引了5万名粉丝。赞助商和主流媒体开始表现出兴趣,我觉得自己即将取得突破,但随后疫情爆发。被困在家中两年无法潜水,我面对了自己雄心的脆弱性和未来的不确定性。不愿面对竞争激烈的就业市场,我认为重返学校是我唯一的避难所。 尽管当时感到胆怯,但我对海洋生物学的热爱仍是我的核心身份。我选择哥伦比亚大学的E3B项目,作为我人生旅程上的一次绕道。最初不情愿的妥协转变为一次令人满意的经历。在两年内,我完成了鱼类学、鸟类学、哺乳动物学、爬行动物学、矿物学、昆虫学和植物学的课程。这段智力之旅与生命的进化之路平行。 作为一名经常在夜晚出海的浮游生物摄影师,我在黑暗深处发现了神秘和冒险。然而,我的学习让我更加欣赏陆地世界,从纽约市公园中的含羞草到我阳台上不起眼的树木。疫情减轻后,我毕业并恢复了水下摄影,对生命的相互连结和多样性有了新的看法。即使在陆地上,我也能从自然世界的简单元素中找到慰藉。 Fireworks, Image credit: Jialing Cai 海洋生物学背后的灵感: 是什么最初激发了你对海洋生物学的兴趣?这些年来这种热情是如何演变?答:在我人生的前18年里,我与海洋没有任何身体或精神上的联系。我在中国内陆城市重庆长大,我的父母并不特别喜欢户外活动,因此我成为一名水下摄影师的道路既是随机,也是自发。 在大学的海洋科学讲座中,我的教授讨论了一种被称为浮游动物的昼夜垂直迁移现象。本质上,浮游动物是一群微小的动物,它们在夜间从深水迁移到浅水区,黎明时再返回深海。它们在开阔海域每天都会进行数百甚至数千米的垂直迁移。 这个描述如闪电般击中了我。 我发现,要接触深海生物,并不必非得成为一位可以使用研究设施的深海生物学家,也不必拥有足够的财富去负担昂贵的潜水艇商业之旅。研究垂直迁移现象让我找到了一种更简单的方法:只需在夜晚时分待在海面上,等待这些生物自己上来找我。这听起来简直不可思议! 这个顿悟成为了我水下摄影背后的驱动力。我的目标是记录每晚上升到海洋表面的浮游动物,提供一种独特的深海探索方法。在我有机会深入深海之前,我计划在水面上漂浮,急切地等待这些深海来客,利用它们作为窗口窥探下面的深渊。 Immortal Jellyfish, Image credit: Jialing Cai 水下摄影与海洋生物学的结合: 你能否讨论一下你的水下摄影技巧如何补充你在海洋生物学方面的学术研究?答:我的硕士论文研究和我的摄影课程是截然不同的;前者着重于海底冰层的微观植物,而后者则着重于浮游动物。然而,我在海洋生物学方面的训练却是无价,它让我能够超越这些动物表面的形态和行为,深入探究它们的进化历史。在课堂上,这些生物不再仅仅是学习的对象,更成为具有审美吸引力的生命体。相反地,在潜水探险中,我不仅仅是观察活生生的动物;我还在见证自然界一个广阔、隐藏的叙事。我的海洋生物学学术背景和摄影技能相互丰富和推动,像DNA双螺旋的两股纤维一样交织在一起。 黑水摄影的魅力:你在黑水摄影中面临哪些挑战和兴奋,它如何提供关于海洋生物的独特视角?答:我对浮游动物的迷恋超出了它们与深海的联系。许多不同分类群的海洋动物在发育过程中都有一个浮游阶段,通常在进入成年栖息地之前涉及垂直迁移。因此,无论它们最终的生活环境如何——无论是珊瑚礁、深海海底还是潮间带——它们都以海洋幼虫的形式在公海中享有共同的早期生命阶段。这一事实使得黑水潜水类似于探索海洋广阔的苗圃。例如,当遇到通常生活在1000公尺以下、水深仅5公尺的幼年带鱼时,会令人震惊。即使是熟悉的海洋动物,其生命周期也笼罩在神秘之中。许多都经历了戏剧性的变形,幼虫的形态与成虫的形态截然不同,有时甚至看起来像是全新的物种。黑水摄影不仅加深了我与海洋的联系,也让我亲自观察并了解海洋物种复杂的生命周期。 SnowyNight, Image credit: Jialing Cai 拍摄纸鹦鹉螺 – 2023年海洋摄影师年度大奖: 你能分享这张获奖照背后的故事吗?答:这张摄影作品为我赢得了2023年海洋摄影师年度大奖,拍摄于2020年初,那时菲律宾塔尔火山刚刚爆发后不久的一次黑水潜水中。当时我遇到了一只雌性纸鹦鹉螺,这是一种属于阿尔戈鹦鹉螺科的章鱼,以其在公海的生活习性而闻名。雌性纸鹦鹉螺特别之处在于,它们演化出了一个用于产卵的壳。她当时正在乘坐一块漂浮木头的碎片在浑浊的海水中“搭便车”。我在拍摄这张照片时,水中的微小颗粒反射了我的手电筒光线,营造出一种耀眼迷人的效果,使人联想到飘落的雪花。在黑水摄影中,我们通常使用闪光灯在干净、黑暗的背景下凸显主体。但在这个案例中,我的闪光灯意外地照亮了相机和主体之间的空间,显现出周围所有的微粒。这些微粒不是表现了自然灾害后的混乱,而是为图像增添了一种宁静且近乎童话般的氛围,就像是在一个雪夜中所拍摄的场景。 在水下摄影,尤其是黑水摄影,我们经常寻找像外太空一样清澈的水域。我们往往忽略悬浮颗粒的重要性,例如沙粒、有机物和微生物,它们是海洋生态系的重要组成部分。这些颗粒通常会被忽略或被删除,但它们是海洋食物网的基础。如果海洋完全透明,它就无法支持如此丰富的生命多样性。这幅图像中的“雪花”提醒我们这些经常被忽视却至关重要的海洋元素。 你获奖作品中的影响因素:作为2023年海洋摄影师年度大奖得主,你那张纸鹦鹉螺的照获奖片,非常引人注目。你能分享一下日夜垂直迁移在这幅特定作品中扮演了什么角色吗?答:我的图片中的纸鹦鹉螺是公海中的活跃游泳者,不像受水流影响的浮游生物。它是典型的掠食者,以小型浮游动物为食。在白天,这些微小的浮游生物会退到深处,以躲避鱼和纸鹦鹉螺等视觉掠食者。然而到了晚上,景象却发生了巨大的变化。在黑暗的掩护下,浮游生物集体迁移到水面,将其变成一个活跃的狩猎区。纸鹦鹉螺和其他掠食者在这里搜寻水域,使其成为观察和摄影的理想时刻和地点。这种夜间活动很可能就是我能够捕捉到这只特别纸鹦鹉螺的原因。 火山爆发后,水变得异常混浊,充满了悬浮颗粒。在水下摄影,此类颗粒通常会引起反向散射,这是一个通常会避免的效果,因为它会使影像变得混乱并有损其美感。然而,我并没有试图消除反向散射,而是将其融入我的作品中。我的目的是利用反向散射来突出水中无所不在的沙粒、有机颗粒和其他小生物,从而增强照片的整体叙事性和深度。

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Scientists have discovered the history of Ekgmowechashala, a 30-million-year-old primate from North America. Comparing it with similar species in China, they suggest it was a migratory species, shedding light on primate evolution and environmental impacts. The illustration depicts Ekgmowechashala, the last pre-human primate in North America, by Kristen Tietjen of the KU Biodiversity Institute and Natural History Museum.

艾克莫韦查夏拉(Ekgmowechashala)的迁徙:人类之前居住在北美的最后一种灵长类动物

Scientists have discovered the history of Ekgmowechashala, a 30-million-year-old primate from North America. Comparing it with similar species in China, they suggest it was a migratory species, shedding light on primate evolution and environmental impacts. The illustration depicts Ekgmowechashala, the last pre-human primate in North America, Image credit: Kristen Tietjen of the KU Biodiversity Institute

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ImageJ=1.53qunit=micron by Dr. Kristopher Kilian, Biologist, Scientist, Australia, US

再生医学的革命:Kristopher Kilian博士的Trpzip水凝胶突破

Self portrait, Image credit: Ashley Nguyen 再生医学的革命:Kristopher Kilian博士的Trpzip水凝胶突破 在澳大利亚的悉尼新南威尔士大学(UNSW),研究人员推出了一种名为Trpzip的新型水凝胶,标志着再生医学和组织工程领域的潜在范式转变。这一发展为治疗和组织恢复的方法提供了新视角。相关研究成果已在最近一期的《自然通讯》杂志中发表。 从概念到创造:Kilian博士与Trpzip水凝胶的科研旅程 我们对这一新型材料抱有多重期许,于是与Kristopher Kilian博士展开了启发性的对话,以了解他的这项重要发明。首先,Kilian博士的多元化教育背景和研究经历是Trpzip水凝胶发明过程的重要因素。从基因组学到化学生物学,从材料科学到生物工程,Kilian博士的跨学科方法导致了这一重大成果,而此项发明将有利于无数的医学应用。 Trpzip水凝胶的发现 这一发明是在新冠病毒 (COVID-19) 封锁期间,由新南威尔士大学的博士生Ashley Nguyen在Kilian博士的指导下通过计算机模拟得出。Nguyen专注于自组装分子的研究,从而发现了「色氨酸拉链」(Trpzip)的一种新变体,这种短氨基酸链在促进自组装方面效果显著。这些拉链通过堆叠在一起可以形成水凝胶,无需从动物组织中提取,标志著材料科学及其在生物医学研究中的重大飞跃。 ImageJ=1.53qunit=micron, Image credit: Ashley Nguyen 愈合凝胶:Trpzip的独特性 Trpzip水凝胶的抗菌作用:Trpzip水凝胶的抗菌能力尤其引人注目。这种能力主要归因于其富含色氨酸的肽序列。色氨酸是一种必需氨基酸,在多项研究中与抗菌活动有关。Nguyen对水凝胶潜在抗菌性质的直觉促使她与抗菌剂专家纳雷什·库马尔(Naresh Kumar)博士合作。通过测试,该水凝胶对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均显示出有效性。这种广谱抗菌作用具有巨大的医学潜力。虽然其精确的分子机制尚待完全理解,但其实际应用意义明显。在医疗环境中,Trpzip水凝胶作为绷带或用于术后护理,可能在预防感染方面具有革命性意义,从而解决抗生素耐药性细菌日益增长的问题。 模仿人体组织:Trpzip水凝胶模仿人体组织的能力源于其应力松弛特性。应力松弛至关重要,因为它描述了材料在变形后恢复其形状的能力,这是许多生物组织(如基质胶和胶原蛋白)固有的特性。与可能无法恢复到原始状态的合成材料不同,Trpzip水凝胶密切模仿自然组织对机械力的反应。 此外,水凝胶的分层排序模仿了从分子到宏观尺度的自然组织组装。这种结构层次性至关重要,因为它导致了凝胶的独特机械特性,包括在应力松弛行为方面与天然组织的相似性。理解和复制这种复杂的排序不仅支持细胞生长的开发,还能与人体机械需求无缝整合。 自愈合与在3D生物打印和医疗治疗中的应用:Trpzip水凝胶的自愈合特性是其实用性的基石。一旦被破坏,例如通过注射器传输时,水凝胶的肽可以在几分钟到一个小时内重新组装成其原始结构。这种快速的自愈合使该水凝胶成为注射疗法的理想候选者,其中注射后立即凝胶化至关重要。 对于3D生物打印,该水凝胶的属性提供了显著的优势。它可以像高粘度材料一样被挤出,在沉积时保持其形状,然后在到位后固化。这种行为避免了使用交联剂或额外的固化步骤,这通常是稳定打印结构所必需的条件。 此外,自愈合特性使水凝胶能够作为复杂3D打印应用的支撑基质。打印喷嘴通过后,它可以恢复其完整性,这对于在凝胶基质内打印复杂结构至关重要。 简化后打印处理的潜力是水凝胶自愈合能力的另一个显著功能。与传统方法不同,后者需要繁琐的清洁或酶处理来检索打印对象或生长组织,Trpzip水凝胶可以通过简单的机械动作(如摇动或超声波)快速干净地与打印产品分离。这种材料处理的便利性可能简化组织工程和再生医学中的流程。 总之,Trpzip水凝胶的独特功能,从抗菌特性到仿生和自愈能力,为医疗应用带来了重大进步。它的多功能性和适应性可以彻底改变医疗保健的各个方面,从手术恢复到组织工程等。 应对全球挑战:临床应用之路 尽管Trpzip水凝胶的前景充满希望,但将这一实验室成果转化为临床批准的医用材料则充满挑战。获得美国食品和药物管理局(FDA)等机构的监管批准是一个重大障碍,需要进行广泛而昂贵的动物测试以确保安全性和有效性。这一阶段的资金寻求是一场艰苦的战斗,需要向政府机构、慈善实体和私人基金会进行战略性外展。 同样令人生畏的是,优化水凝胶属性以适应不同医疗应用的任务。在稳定性是至关重要的情况下,其快速溶解的能力可能会出现问题。目前正在探索的创新之一是添加响应光来诱导硬度的添加剂,以精细调整材料的行为来适应特定用途。 最后,进入市场的转变需要克服医疗行业内固有的保守主义。说服专业人士采用一种全新的材料,尽管它具有优势,需要强大的证据组合和与行业思想领袖建立战略联盟。 治愈的地平线:对Trpzip水凝胶的未来展望 Trpzip水凝胶从一个概念到医学治疗中的主要产品的历程概括了科学创新的本质:艰辛、充满挑战,但意义深远。随著研究的进展,越来越接近现实世界的应用,这种具有自愈性、生物活性和抗菌性的物质所带来的希望可能预示著医疗保健的新时代——在这个时代,材料不仅可以修复,还可以再生,而药物不仅可以治疗,而且可以真正治愈疾病。 在一个材料科学有潜力彻底改变医学的时代,Trpzip水凝胶脱颖而出,成为希望和创新的灯塔,这是跨学科研究的力量以及不懈追求可以改变生命的科学突破。

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