新的一年带来了新的增长机会，你更好地相信事情正在发生变化。虽然无肉汉堡和3D打印牛排已经塑造了食品的未来，但数字农业希望彻底改变农业产业。 未来的智能农场可以使用人工智能 是时候问你如何滋养你的身体了。期待新的趋势 – 你可能知道你可以通过购买的预先计划好的食物。在将来，你将不得不提供更多钱来获得晚餐。据报道，公司会要求您提供血液和唾液样本，以便它们能够将您的DNA与DNA特异性食物相匹配，确保食谱建议符合您的营养需求。 3D打印牛排：无肉产品将淹没未来市场 随着资源的减少，科学家们正在想出新的方法来养活不断增长的人口。今年看到了 汉堡 – 一种像牛肉一样嘶嘶作响，闻起来和烹调的肉类替代品，以及一种用植物蛋白制成的无肉原料3D打印牛排。食物的未来肯定是数字的 – 人类可以依靠它！而对于那些喜欢鱼类的人来说，不要忘记寿司传送现在是一件事。开放式餐食创造了一种“像素食品打印机”，3D打印可食用的像素连接到“食物基地”，其作用类似于各种不同食物的数字数据库。使命让人们有一天上传，搜索和下载食物数据！  寿司隐形传输：一个专利申请中的系统，其打印出从食用凝胶制成像素立方体定制的机器人手臂   未来的实验园：在城市环境中种植植物的方式 能够找到光线的植物机器人机器人有可能激发近年来席卷千禧一代的室内植物购买趋势。同时，一组专门设计的植物盆作为能量来源，利用光合作用的力量起到电池系统的作用。2019年可以看到科学家和技术人员联手建立与自然和人工的共生相互作用。 HEXA是一种六足机器人工厂，它追逐太阳以照顾其多汁植物

这张照片显示的是一片看似大片的雪 – 这是冬季旅游爱好者的梦想。然而，对于最后一刻的冬季度假来说有点太遥远了：这个被称为Korolev陨石坑的特征在火星上被发现，并且在这里以火星快车所见的美丽细节展示。 ESA的火星快车任务于2003年6月2日启动，六个月后到达火星。该卫星于12月25日发射了主发动机并进入红色星球轨道，使本月成为航天器入轨15周年和新的科学计划的开始。 这些图像是对这一里程碑的极好庆祝。由火星快车高分辨率立体相机（HRSC）拍摄，这个Korolev 火山口的视图包括五个不同的“条带”，它们组合成一个单一的图像，每个条带聚集在不同的轨道上。火山口也以透视，背景和地形视图显示，所有这些都提供了火山口内和周围地形的更完整视图。 科罗廖夫火山口位于火山北部低地82公里处，位于火山北部低地的一大块沙丘地带的南部，环绕着地球北极地帽的一部分（称为奥林匹亚冰山）。这是一个保存完好的火星陨石坑的例子，它不是由冰块填充，其中心一年四季都有1.8公里厚的水冰。 这种冰冷的存在是由于一种被称为“冷阱”的有趣现象，顾名思义就是如此。火山口的地板很深，位于其边缘下方两公里处。 Korolev火山口最深的部分，那些含有冰的火山口，充当了一个天然的冷阱：在冰层上方移动的空气冷却下来并沉没，形成一层直接位于冰层上方的冷空气。 作为盾牌，这一层有助于冰保持稳定并阻止冰升温和消失。空气是一种不良的热量导体，加剧了这种影响并使Korolev火山口永久结冰。 火山口以首席火箭工程师和航天器设计师谢尔盖·科罗廖夫命名，后者被称为苏联太空技术之父。 科罗廖夫参与了许多着名的任务，包括Sputnik计划 – 1957年以及随后几年发射进入地球轨道的第一颗人造卫星，Vostok和Vokshod人类太空探索计划（Vostok是携带的宇宙飞船）第一个人类，尤里加加林，1961年进入太空）以及第一次到月球，火星和金星的行星际任务。他还研究了一些火箭，这些火箭是成功的联盟号发射器的先驱 – 仍然是俄罗斯太空计划的主力，并用于机组人员和机器人飞行。 火星地区也引起了其他任务的兴趣，包括欧空局的ExoMars计划，旨在确定火星上是否存在生命。 ExoMars跟踪气体轨道器上的彩色和立体表面成像系统（CaSSIS）仪器于2018年4月28日开始在火星上运行，也拍摄了科罗廖夫火山口部分的美丽景色 – 这是该航天器发送的第一批图像之一到达我们邻近的星球后返回地球。 CaSSIS成像了一个40公里长的火山口北缘边缘，整齐地展示了其迷人的形状和结构，以及明亮的冰冷沉积物。

在将光转换成电能的过程中，例如在太阳能电池中，大部分输入光能量会丢失。这是由于材料内部的电子行为。如果光照射到材料上，它会在能量将能量传递回环境之前，在几分之一秒内激发电子。由于飞秒的持续时间非常短 – 飞秒是一千万亿分之一秒 – 这些过程迄今为止几乎没有被探索过。基尔大学（CAU）实验与应用物理研究所的一个团队，在Michael Bauer教授和KaiRonagel教授的指导下，现在已经成功地实时研究了电子与环境的能量交换，从而进行了区分。个别阶段。在他们的实验中，他们用强烈的超短光脉冲照射石墨，并拍摄出对电子行为的影响。对于超快光电子器件的应用，全面了解所涉及的基本过程非常重要。研究小组已在当前版本的期刊上发表了这些研究结果物理评论快报。 材料的性质取决于其组成电子和原子的行为。描述电子行为的基本模型是所谓的费米气体的概念，以诺贝尔奖获得者恩里科费米命名。在该模型中，材料中的电子被认为是气态系统。通过这种方式，可以描述它们彼此之间的相互作用。为了在实时描述的基础上跟踪电子的行为，基尔研究小组开发了一个极端时间分辨率的研究实验：如果材料样品用超快光脉冲照射，电子被刺激一小段时间。第二个延迟光脉冲从固体中释放出一些这些电子。对这些的详细分析可以得出关于在第一次用光刺激之后材料的电子特性的结论。一个特殊的相机拍摄引入的光能如何通过电子系统分布。 凭借其超快光线，基尔系统是世界上速度最快，功能最强大的系统之一。 基尔系统的特点是其极高的时间分辨率为13飞秒。这使它成为世界上最快的电子相机之一。“由于所使用的光脉冲持续时间极短，我们能够实时拍摄超快速过程。我们的研究表明，这里发生了大量令人惊讶的事情，”CAU超快动力学教授Michael Bauer解释道。他与同步辐射固态研究教授KaiRonagel的工作组一起开发了该系统。 在他们目前的实验中，研究小组用一个持续时间仅为7飞秒的短而强烈的光脉冲照射石墨样品。石墨的特征在于简单的电子结构。因此，可以特别清楚地观察到基本过程。在实验中，撞击的光粒子 – 也称为光子 – 扰乱了电子的热平衡。该平衡描述了一种条件，其中电子中存在精确可定义的温度。然后，基尔研究小组拍摄了电子的行为，直到大约50飞秒后平衡恢复。 在这样做时，科学家观察到激发电子与撞击光子以及材料中的原子和其他电子的许多相互作用过程。在电影胶片的基础上，它们甚至可以区分这个超短时期内的不同阶段：首先，被照射的电子吸收了石墨中光子的光能，从而将其转化为电能。然后，在将能量传递到周围原子之前，能量被分配到其他电子。在该工艺中，电能源最终永久转换成热量; 石墨升温了。 基尔研究小组的实验也首次证实了理论预测。它们为研究课题提供了新的视角，这在很短的时间内几乎没有被研究过。“通过我们新的技术可能性，这些基本的，复杂的过程可以直接第一次被观察到，”鲍尔说。这种方法也可以在将来应用于调查和优化的光搅拌超快运动的电子在材料有希望的光学特性。

网络安全研究人员和分析师都理所当然地担心，一个新类型的计算机，基于量子物理而不是更标准的电子产品，可能会打破最先进的加密技术。其结果是将通信视为不安全，就像它们根本没有编码一样。 幸运的是，迄今为止的威胁是假设的。目前存在的量子计算机不能破坏任何常用的加密方法。根据美国国家科学院的一份新报告，在能够打破互联网上广泛使用的强大代码之前，需要取得重大的技术进步。 仍然有令人担忧的原因。支持现代互联网通信和电子商务的密码学有朝一日可能会屈服于量子攻击。要了解风险以及可以采取的措施，重要的是要更加密切地关注数字密码术及其使用方式 – 并将其打破。 密码学基础知识 从最基本的角度来说，加密是一种获取原始信息的行为 – 例如一条消息 – 并按照一系列步骤将其转换为看起来像胡言乱语的东西。 今天的数字密码使用复杂的数学公式将明确的数据转换为安全加密的信息，并将其转换为安全加密的信息。计算根据数字键而变化。 有两种主要的加密类型 – 对称，其中相同的密钥用于加密和解密数据; 和非对称或公钥，它涉及一对数学链接的密钥，一个公开共享，让人们为密钥对的所有者加密消息，另一个私有地由所有者私下解密消息。 对称加密比公钥加密快得多。因此，它用于加密所有通信和存储的数据。 IBM量子计算机的内部。 公钥加密用于安全地交换对称密钥，以及对公钥与其所有者身份配对的消息，文档和证书进行数字身份验证（或签名）。当您访问使用HTTPS的安全网站时，您的浏览器使用公钥加密来验证网站的证书，并设置对称密钥以加密与网站之间的通信。 这两种类型的加密的数学计算是完全不同的，这会影响它们的安全性。因为几乎所有互联网应用程序都使用对称和公钥加密，所以两种形式都需要是安全的。 打破密码 破解代码最直接的方法是尝试所有可能的密钥，直到你得到一个有效的密钥。传统的计算机可以做到这一点，但这很困难。例如，在2002年7月，一个小组宣布它已经找到了一个64位的密钥 – 但是这项努力在超过四年半的工作中花费了超过30万人。密钥长度的两倍，即128位，可能有2 12’个可能的解决方案 – 超过300十亿，或者一个3后跟38个零。即使是世界上最快的超级计算机也需要数万亿才能找到合适的钥匙。 然而，一种称为Grover算法的量子计算方法加速了这一过程，将该128位密钥转换为64位密钥的量子计算等价物。然而，防守是直截了当的：让钥匙更长。例如，256位密钥具有与量子攻击相同的安全性，因为128位密钥具有针对传统攻击的能力。 处理公钥系统 然而，由于数学运算的方式，公钥加密会带来更大的问题。今天流行的算法，RSA，Diffie-Hellman和椭圆曲线，都可以从公钥开始，并在不尝试所有可能性的情况下以数学方式计算私钥。 例如，对于RSA，可以通过将一个数字作为两个素数的乘积来计算私钥 – 因为3和5是15。 一对密钥可以帮助陌生人交换安全消息。图片来源：DavidGthberg/ Wikimedia Commons 到目前为止，通过使用非常长的密钥对（例如2,048位），公钥加密已经无法破解，这对应于长度为617十进制数的数字。但是，使用Shor算法的方法，足够先进的量子计算机可以在短短几个小时内破解甚至4,096位密钥对。 这是未来理想的量子计算机。到目前为止，在量子计算机上考虑的最大数字是15 – 只有4位长。 美国国家科学院的研究指出，现在运行的量子计算机处理能力太强，而且容易出错，无法破解当今强大的代码。未来破坏密码的量子计算机将需要100,000倍的处理能力，错误率比现在最好的量子计算机要好100倍。该研究并未预测这些进展可能需要多长时间 – 但它并未预期这些进展会在十年内发生。 然而，潜在的伤害是巨大的。如果这些加密方法被破坏，人们将无法信任他们通过互联网传输或接收的数据，即使它是加密的。攻击者将能够创建虚假证书，对在线任何数字身份的有效性提出质疑。 量子抗性密码学 幸运的是，研究人员一直致力于开发公钥算法，这些算法可以抵御量子计算机的代码破解工作，保留或恢复对证书颁发机构，数字签名和加密消息的信任。 值得注意的是，美国国家标准与技术研究院已经在评估其所谓的“ 后量子密码学 ”的69种潜在新方法。该组织预计到2024年将有一个标准草案（如果不是之前的话），然后将其添加到网络浏览器和其他互联网应用程序和系统中。 原则上，对称密码术可用于密钥交换。但是这种方法取决于受信任的第三方保护密钥的安全性，不能实现数字签名，并且难以在互联网上应用。尽管如此，它仍在整个GSM蜂窝标准中用于加密和认证。 用于密钥交换的公钥加密的另一种替代方案是量子密钥分发。这里，发送器和接收器使用量子方法来建立对称密钥。但这些方法需要特殊的硬件。 坚不可摧的加密并不意味着安全 强大的加密技术对整体个人和社会网络安全至关重要。它为安全传输和数据存储以及验证人员和系统之间的可信连接提供了基础。 但密码学只是一个更大的馅饼的一部分。使用最佳加密技术不会阻止用户点击误导性链接或打开附加到电子邮件的恶意文件。加密也无法抵御不可避免的软件缺陷，或者滥用其数据访问权限的内部人员。 即使数学是牢不可破的，密码学的使用方式也可能存在缺陷。例如，微软最近确定了两个无意中向公众透露其私有加密密钥的应用程序，这使得它们的通信不安全。 …

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一种新型学校课桌，带有旋转板，学生可以根据自己的需要移动。很轻，可以生产多种颜色，如果需要，学校可以选择双色组合。座椅具有圆锥形状，因此可以放在其他座椅的顶部进行存放，并且靠背上还有一个挂钩，这样使用者就可以将书包挂在上面。座位下方的口袋允许学生存放书籍和学习用品。                  

“波浪”标志着一个新的雕塑地标。结构清晰易辨的标志将住宅区与大海，景观和城镇连接起来。在白天，白色波浪在水中反射，在夜间，特征轮廓类似于照明的多色山脉。   我们将这一设计为引人注目的新亮点，一个反映并体现周围区域的波浪。我们觉得我们的设计融合了我们自己的现代设计和强烈的本地认同感。      

一个绿色的小规模城市环境，其质量接近历史悠久的花园城市。蜿蜒的通道网络在冬季绿色树篱之间形成。这些途径创造了一个明确的私人和公共空间定义，并将内部社区与更广泛的社区联系起来。 结构将以各种不同的颜色实现 为了提供丰富多样的城市空间，相同的房屋将以不同的颜色实现;红色，绿色，黑色和灰色。垂直组织为每个家庭创造了一系列生活空间：一个社区入口楼层，私人花园受到高层篱笆的保护;位于较高楼层的更隐蔽的卧室可欣赏到新社区和自然景观;顶楼的工作室设有大型天窗。 每个家庭有140平方米的面积，并提供1-4间卧室 整个项目将采用交叉层压木材（CLT）建造，并通过使用高精度预制和坚固的材料和配件，符合最高的环境和能源标准。建筑师说，该计划的综合绿化和景观将增加生物多样性，并为可持续的社区做出贡献。每个家庭有140平方米的面积，并提供1-4间卧室。同时，顶层一室公寓可以配备额外的阁楼卧室或屋顶露台。 在绿色树篱之间形成蜿蜒路径的网络 整个项目将采用交叉层压木材（CLT）建造

工程师们开发了一个自主群体机器人网络，其本能就是形成没有指令的结构和形状。这些生物启发的机器人像身体中的细胞一样连接，在本地通信并自动集中在不同的地方。 机器人根据他们发送给彼此的信号聚集并分支到不同的方向。这一发展可能会训练机器人网络建立桥梁或其他结构，还可以帮助救灾工作。 群体机器人通过发出仅达到约10厘米的短程红外信号来工作。这个信号告诉其他机器人它们含有多少被称为“morphogen”的模拟物质。morphogen是生物信号分子的虚拟版本，作为机器人代码的一部分。   在实验中，群体松散，每个人指示只寻找一个所谓的“图灵斑点”，定义为高形态发生素浓度的区域。结果，那些具有更多量的形态发生素的机器人成为其他人迁移的枢纽。除了创造一些有趣的形状，研究人员记录了看到个别机器人远离群集，也许是为了寻找天空中伟大的形态发生素群。研究人员希望有朝一日能够开发出一批机器人，这些机器人可以像生物细胞一样形成三维结构，形成组织和器官。

中国科学院（CASHIPS）的合肥物理科学研究所的科学家们已经开发出一种核聚变反应堆，在今年为期四个月的实验中，核反应堆的核心等离子体达到了1亿摄氏度。绰号为“中国人造太阳”，实验先进的超导托卡马克（EAST）可以达到比真实太阳的核心温度高七倍的温度，即大约1500万摄氏度。 EAST是世界上第一个具有非圆形截面的全超导托卡马克，由中国设计和建造，重点关注与聚变能应用相关的关键科学问题。中国科学家与国内外同行合作，开展了等离子体平衡和不稳定性，限制和传输，等离子体壁相互作用和高能粒子物理实验，以证明长期稳态H模式操作，杂质控制良好，核心/边缘MHD稳定性，以及使用类似ITER（国际热核实验反应堆）钨偏滤器的排热。实验表明，中国在以托卡马克为基础的聚变能生产方面取得了重大进展，可为无限的清洁能源提供基础。     图。1 2018年EAST上等离子体电子温度超过1亿度（图片来自EAST团队）

翠城新景（The Interlace）由举世闻名的大都会建筑事务所(Office for Metropolitan Architect，简称OMA)前合伙人奥雷·舍人精心设计，将是新加坡未来最显眼地标之一。雕细琢的现代化家园，有如一座宏伟的雕像矗立于新加坡南部山脊的葱茏绿意中。占地8公顷的园内建有各类公共活动空间和景观各异的主题庭院，加上环绕四周如诗似画的优美景致，入住其中，随时都能尽情放松休闲和互相交流。

nendo设计了一种书写工具，旨在创造一种流畅的体验，不仅仅是创造直线，还有文字中的小曲线和断裂曲线。 nendo使笔具有厚实感，易于握持的形状，使用户可以长时间使用。夹子设计为扁平的，与产品形状无缝匹配，书写时保持稳定平衡，而按钮则做得平坦宽大，便于推动。该笔有3种颜色可供选择（黑色，红色，蓝色）和2种笔尖（0.5mm，0.7mm）。 使用固定元件，该固定元件已添加在墨盒和外部之间，以消除快速移动时可能发生的噪音。这样可以使构成笔的多个部件保持在正确的位置，并减少内部零件的不必要移动。 为了稳定笔的位置，通过在其尖端放置黄铜重物来建立较低的重心。这种重量允许在纸上平滑而柔和地触摸，同时显着减少由于写入时产生的向心力而导致的笔的意外移动。另外一个弹簧也被添加到可伸缩按钮系统中，该弹簧起到悬挂的作用，以减少书写时的咔嗒声和噪音。 为了增强顺畅的书写体验，nendo和zebra开发了特殊的墨盒。设计为比正常尺寸大0.4mm，以实现最小的弯曲，它们提供厚而光滑的乳液墨水。

这是节日欢乐和欢乐的时间……但不适合狗。事实上，很多人正在为一个烟花和焦虑的宠物做准备。这是一个12月的奇迹，福特已经建造了一个降噪狗屋，为一年中最躁狂的月份给宠物一些缓解。原型是一个现代的，简约的狗窝，旨在防止你的小狗感到害怕烟花。 将其主动噪音控制技术从汽车中取出并放入狗窝。与福特的SUV一样，狗舍用麦克风探测爆炸，并通过抽出减轻声音或完全消除声音的频率来抵消它们。 消除声音的能力取决于具有声音消音特性的多层材料。外层由隔音通风装置组成，隔音通风装有隔音隔音板，第三层也是最后一层，有活动的降噪扬声器，可以消除烟花的爆炸。不幸的是，狗窝在这个阶段只是一个原型，就像福特的早期推出的智能婴儿床一样，刺激了让婴儿入睡的驾驶条件。

控制生命形态，使用植物的内部电信号，与机器人扩展一起驱动它朝向光。一种新的融合的自然交互设计设计由此诞生。 植物是电活性系统，其被生物电化学激发并在组织和器官之间传导信号。这些电信号是响应于光，重力，机械刺激，温度，伤害和其他环境条件的变化而产生的。持久的进化过程根据其在环境中的适应性改变有机体的特征。在最近的历史中，人类驯化某些植物，根据特定的性状选择所需的物种。一个新的成为室内植物，而其他人则适合农业实践。 从自然栖息地到微气候，这些植物的环境发生了显着变化。 机器人与植物的新共生关系。运动机构依赖于植物基于其自身的生物电化学信号，这种语言与人造世界相连。这些反过来又引发生理变化，例如伸长生长，呼吸和吸湿。在该实验装置中，将电极插入感兴趣的区域（茎和地，叶和地）。然后将弱信号放大并发送到机器人以触发向各个方向的移动。