科研成果一：地震和月震的研究

　　加州理工學院的研究者利用現(xiàn)有的地下光纖電纜，獲得了關(guān)于地震物理學的新見解，這些見解可能會改進早期預警系統(tǒng)。同時，他們研究了加利福尼亞州塞拉內(nèi)華達山脈東側(cè)的地震群，得出結(jié)論認為長谷火山口——一次76萬年前火山爆發(fā)的遺跡——僅僅是在受到古老事件影響后的自然沉降，而不是在向另一次爆發(fā)邁進。

　　更遠的月震也在研究之列。研究人員使用了五十年前阿波羅宇航員在月球表面放置的地震儀的數(shù)據(jù)，借助機器學習，他們發(fā)現(xiàn)，月球的震動比地球更頻繁且更可預測，主要原因是其無大氣層表面經(jīng)歷的極端溫度變化。除了這些”熱”月震外，還發(fā)現(xiàn)每天早晨都會發(fā)生規(guī)律性的月震，這是由廢棄的阿波羅17號月球著陸器結(jié)構(gòu)在表面溫度變化時膨脹和收縮引起的震動。

　　加州理工學院的研究人員還支持了一個理論，即月球本身是地球與另一個行星體(稱為希婭)碰撞的結(jié)果。此外，一項建模研究表明，我們太陽系的內(nèi)行星和外行星的衛(wèi)星，以及宇宙中無數(shù)的“超級地球”，可能都是一種發(fā)生在恒星或行星周圍狹窄帶內(nèi)的巖石行星形成機制的結(jié)果，在這里，相互競爭的力量將蒸汽轉(zhuǎn)化為固體。

　　科研成果二：宇宙觀測和發(fā)現(xiàn)新行星

　　感謝加州理工學院領(lǐng)導的Keck Cosmic Web Imager在夏威夷的莫納克亞山頂?shù)腤. M. Keck天文臺獲取的光譜發(fā)射數(shù)據(jù)，我們能夠以前所未有的精度觀測到宇宙網(wǎng)，即喂養(yǎng)星系的氣體流。加州理工學院的團隊還發(fā)現(xiàn)了一個熱氣巨行星，大約是我們木星大小，位于距離我們12000光年的地方，正被它的恒星吞噬(就像我們的太陽將在50億年后吞噬水星、金星，可能還有地球)。此外，還發(fā)現(xiàn)了一個非常不尋常的白矮星，它每15分鐘在其軸上旋轉(zhuǎn)一次，向地球基地望遠鏡展示兩個非常不同的面孔，一個主要由氫組成，另一個由氦組成。

　　Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav)使用從監(jiān)測已死恒星，即脈沖星的射電望遠鏡獲得的數(shù)據(jù)，增強了加州理工學院天文學家的信心，除了LIGO(位于華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓的激光干涉引力波天文臺)能探測到的由超大質(zhì)量事件產(chǎn)生的引力波外，宇宙中還存在著一種背景嗡嗡聲，或者說是引力波的緩慢滾動的海洋。而LIGO本身則通過一種稱為“壓縮”的技術(shù)，將其觀測擴展到量子極限之外，該技術(shù)允許操縱量子噪聲以改進即將到來的引力波的檢測和分析。

　　在更接近我們的地方，加州理工學院天文物理學中心的地下室在2023年全年作為測試SPHEREx(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer)空間望遠鏡儀器的場所。SPHEREx計劃于2025年發(fā)射，將以紅外波長繪制整個天空的地圖。

　　科研成果三：通過現(xiàn)代科學和古文獻了解自己

　　鈉是人類的關(guān)鍵營養(yǎng)素，但攝入太少和過多之間有很細微的界限。今年，加州理工學院的生物學家確定了大腦中的區(qū)域，這些區(qū)域在我們需要時讓我們對鹽產(chǎn)生食欲，并能夠容忍食物和水中高水平的鹽分。他們還使用機器學習獲得了對憤怒的獨特神經(jīng)機制以及我們對藝術(shù)美的感知的洞察。

　　盡管新技術(shù)有很大的應用前景和探索能力，但它們無法探究幾個世紀前人們的行為。為此，加州理工學院的一位歷史學家開發(fā)了一種方法，利用當時教會當局收集的記錄經(jīng)濟交易、婚姻、離婚、繼承、爭端等的文檔，來更多地了解早期中世紀歐洲的普通人。

　　科研成果四：通過人工智能、可穿戴傳感器和人造胚胎改善人類健康

　　2023年，加州理工學院(Caltech)的研究人員繼續(xù)通過多種方法改善現(xiàn)代醫(yī)學和人類狀況，這些方法包括人工智能(AI)、計算機模型、可穿戴傳感器、尖端成像技術(shù)等。

　　加州理工學院的研究人員及其同事提出了一種新方法，利用AI幫助外科醫(yī)生評估和提高他們的表現(xiàn)，同時，加州理工學院的醫(yī)學工程師進一步增強了可穿戴汗液傳感器的功能，這些傳感器現(xiàn)在可以監(jiān)測雌激素和C反應蛋白(一種炎癥標志物)的水平，并開發(fā)了一種“智能”繃帶，承諾通過監(jiān)測炎癥或細菌感染的跡象來改善慢性傷口護理。

　　由干細胞制成的類胚胎模型模仿了人類胚胎發(fā)育的第二周，可能很快就會為某些懷孕失敗的原因、某些缺陷和疾病的產(chǎn)生提供新見解，并幫助科學家弄清楚如何發(fā)展用于移植的合成人體器官。

　　在更小的尺度上，加州理工學院的研究人員調(diào)查了一種特定類型的噬菌體(一種針對細菌細胞的微小病毒)稱為φX174是如何逃離其細菌宿主并成功感染和摧毀更多細菌細胞的機制。這項工作可能會導致治療對現(xiàn)有抗生素有抵抗力的細菌感染的新療法。研究人員開發(fā)了一種新的分子成像裝置，可以在單分子水平上可視化材料，并設(shè)計了一種使用超聲波和氣囊的新型藥物輸送平臺，顯示出更直接針對癌細胞的化療的前景。

　　在COVID-19方面，加州理工學院的研究人員開發(fā)了一種更敏感的在家COVID-19抗原測試，該技術(shù)可用于設(shè)計其他病原體的測試，并結(jié)合了當前COVID-19疫苗中使用的兩種不同技術(shù)——mRNA技術(shù)和蛋白質(zhì)納米顆粒技術(shù)——制造出一種強效的混合疫苗。在其他工作中，生物學家提出了關(guān)于人類免疫缺陷病毒(HIV)在原子尺度上的生物過程的新見解。

　　科研成果五：熱浪、空氣污染和太空太陽能

　　加州理工學院繼續(xù)調(diào)查氣候變化的驅(qū)動因素，并開發(fā)替代能源。自2014年以來，加州法律要求減少甲烷排放，但加州理工學院的一項研究發(fā)現(xiàn)，洛杉磯地區(qū)的甲烷排放量下降得比公用事業(yè)公司估計的要慢得多。在其他工作中，研究人員顯示，洛杉磯縣最近的破紀錄熱浪比富裕地區(qū)對低收入地區(qū)的影響更大，并開發(fā)了新技術(shù)，用于理解揮發(fā)性有機化合物自然轉(zhuǎn)化為氣溶膠的化學過程，這將使科學家能夠更好地預測氣溶膠對環(huán)境和人類健康的影響。

　　在綠色能源方面，2023年1月，加州理工學院太空太陽能項目(SSPP)將一種儀器發(fā)射到地球軌道上，該儀器收集太陽能并無線傳輸?shù)降厍颉４禾欤@種儀器，即太空太陽能示范器(SSPD)，成為第一個成功接收太陽能并將其傳輸?shù)降厍虻膬x器，在加州理工學院校園的戈登和貝蒂·摩爾工程實驗室的屋頂上檢測到了一個接收器。

　　科研成果六：進化光學、變色塑料和強大的變形機器人

　　加州理工學院的科學家和工程師鑒定、工程化并設(shè)計了一系列新設(shè)備和材料，有可能重塑我們的世界，包括創(chuàng)造出當應力施加到它們身上時會改變顏色的聚合物，使應力的位置可見;以原子尺度混亂排列的金屬3D打印，令人驚訝的是，它們比具有更有序結(jié)構(gòu)的類似尺寸材料強三到五倍;以及3D打印的納米級光學設(shè)備，它們?nèi)绱酥。梢詫⒉煌伾墓鈱蛳鄼C圖像中的單個像素。

　　在更大的尺度上，加州理工學院的工程師創(chuàng)造了M4，即多模態(tài)移動形態(tài)變形機器人，這是一種受生物啟發(fā)的機器人，能夠進行八種不同類型的運動(包括飛行、滾動和行走)，并能感知即將到來的地形并選擇最有效的運動形式。

　　科研成果七：量子聲音、量子顯微鏡、量子擦除器和一個新的量子研究中心

　　加州理工學院作為量子研究的首要中心之一，今年夏天舉行了艾倫和夏洛特·金斯堡量子精密測量中心的奠基儀式。該中心將作為精密測量、量子信息和探測引力波(或時空中的波紋)的跨學科家園。

　　在關(guān)于量子領(lǐng)域的其他新聞中，一種將電子量子態(tài)轉(zhuǎn)換為聲音并再次轉(zhuǎn)換回來的新方法被揭示，允許設(shè)備將聲音(像光一樣，既是粒子又是波)存儲起來，用于未來的量子計算機。其他研究人員通過量子糾纏將顯微鏡的分辨率提高了一倍，在量子糾纏中，兩個粒子的各自狀態(tài)即使它們不接近，也會相互聯(lián)系。糾纏是今年開發(fā)的“量子擦除器”的核心，它可以消除量子計算機中某些類型的錯誤。

　　科研成果八：“蜿蜒、游泳和旋轉(zhuǎn) – 以數(shù)字觀察動物的運動

　　最終，在自然界的現(xiàn)象通過數(shù)學方式進行映射時，揭示了一些驚人的一致性，包括這樣一個發(fā)現(xiàn)：當非常不同的動物——如蛇、單細胞生物和魟魚——通過改變形狀來移動時，一個單一的數(shù)學算法就能成功描述它們的運動。”

　　以上是關(guān)于加州理工學院2023年重大科研成果的全部盤點，如果您對美國留學感興趣，歡迎隨時在線咨詢托普仕留學老師。托普仕留學多年名校申請經(jīng)驗助力你的留學申請。