《自然-光子学》

光学斯格明子的扰动弹性整数算法

英国牛津大学的何超团队研究了利用光学斯格明子的扰动弹性整数算法。相关研究成果近日发表于《自然-光子学》。

许多现代光子计算策略是通过模拟实现的，因此很容易受到噪声影响，并且本质上难以扩展。光学斯格明子为打破这些限制提供了一条途径。通过数字化的形式，研究人员可以将离散拓扑数分配给模拟光学场。除了固有的抗扰动性外，光学斯格明子代表了一种尚未完全用于光子计算的新介质，即空间变化偏振。

研究团队提出并实验证明了一种使用光学斯格明子和无源光学元件执行微扰弹性整数算法的方法，实现了在没有外部能量输入的情况下直接对光学斯格明子进行离散数学运算。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01779-x

《自然-地球科学》

西印度亚南极浮游植物大量繁殖原因获揭示

法国布雷斯特大学的Eva Bucciarelli团队报道了西印度亚南极浮游植物的大量繁殖，是因为受到富含铁的阿古拉斯洋流的滋养。相关研究成果近日发表于《自然-地球科学》。

在西印度亚南极区，科研人员观察到跨越100万平方公里水域内浮游植物持续大量繁殖。这个位于南大洋印度板块的亚热带和亚南极锋面之间的海洋区域贡献了20%~40%的南大洋向深海输出的碳。然而，作为初级生产的关键限制养分，风吹来的铁只满足了浮游植物对铁的一半需求。

研究团队揭示了西印度亚南极地区的初级生产是通过阿古拉斯洋流的铁的远程运输维持的。漂浮物轨迹和高分辨率模型诊断表明，在非洲边缘富含铁的水，通过该地区强烈的中尺度涡旋变率穿过亚热带锋。在模型中去除非洲沉积铁质会使西印度亚南极区表面铁浓度降低55%，使年初级生产和碳输出分别减少25%和26%。因此，在过去130年里，阿古拉斯洋流的加强可能增加了印度亚南极区的铁供应和生产力，并导致大气中二氧化碳的减少。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41561-025-01823-z

《美国医学会杂志》

AI驱动的生活方式干预对糖尿病患者的影响

美国约翰斯·霍普金斯大学医学院的Nestoras Mathioudakis团队比较了人工智能（AI）驱动的生活方式干预与糖尿病预防计划（DPP）中的人类指导的效果。相关研究成果近日发表于《美国医学会杂志》。

为了确定患有前驱糖尿病和超重的成年人转诊到基于DPP的AI主导的生活方式干预的效果，研究团队进行了一项随机临床试验。他们想比较AI主导的生活方式干预在使患者达到体重减轻、血红蛋白A1c（HbA1c）降低和每周身体活动的推荐阈值方面，是否逊色于人类主导的DPP。研究对象为368名18岁或以上患有前驱糖尿病、超重或肥胖的成年人。

研究人员将参与者以1：1的比例随机分配，让他们接受通过移动应用程序和蓝牙数字秤提供的AI驱动的DPP生活方式干预，或接受人类教练远程指导的DPP生活方式干预。试验的主要结局是在整个研究过程中维持HbA1c低于6.5%、体重减轻至少5%，体重至少减轻4%、每周至少开展150分钟的体育活动，或12个月时HbA1c降低至少0.2个百分点。

结果显示，AI主导的DPP组的183名参与者中有58名达到了主要结局，人类主导的DPP组的185名参与者中有59名达到了主要结局。这表明，在患有前驱糖尿病和超重或肥胖的成年人中，在实现基于体重减轻、身体活动和HbA1c的复合结局方面，转介到全自动AI主导的DPP并不亚于转介到人类主导的DPP。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1001/jama.2025.19563

《自然-神经科学》

精神分裂症患者的神经元染色质与早期发育有关

美国弗里德曼大脑研究所的Panos Roussos团队发现精神分裂症（SCZ）患者大脑中的神经元染色质与早期胎儿发育有关。相关研究成果近日发表于《自然-神经科学》。

研究团队对1393个文库中两个新皮质区域的神经元和非神经元进行了大规模的染色质可及性分析。该团队观察到SCZ患者和对照组之间的神经元染色质可及性存在实质性差异，以及SCZ风险位点相关的神经元中开放染色质区域（OCR）上调。SCZ相关的OCR与胎儿脑特异性OCR的比较显示，SCZ染色质的上调变化与胎儿脑皮质的开放性之间存在很强的相关性，将疾病相关的染色质改变与神经发育联系起来。

研究团队发现，一个突出的神经元反调节结构域包含上调的OCR，巩固了关键的神经发育染色质特征，并在未成熟的谷氨酸能神经元中富集。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41593-025-02081-3