今日科技话题：地铁施工首用全自动无人监测系统、龟类演化新证据、大型地震工程模拟研究设施、隐形眼镜造成塑料微粒污染

1 地铁施工首用全自动无人监测系统

地铁施工中，地面、隧道、拱顶的一举一动都有全自动设备的检测，一旦发现问题将迅速通知技术人员。正在建设的北京地铁12号线和平西桥站，采用了全自动化无人监测系统，这在全国地铁施工项目中还是第一次尝试，将对地铁施工中的安全、高效、便捷起到重要作用。

12号线和平西桥站，将与既有5号线可实现换乘。车站地处交通繁华的市中心、邻近三环主路，为地下两层分离岛式车站。施工方北京住总集团项目部相关负责人介绍，在施工现场埋设了自动化监测设备，也就是静力水准仪、激光测距仪，对地面沉降、隧道收敛及拱顶下沉监测。目前，已具备明挖、暗挖工程数据采集、录入、分析等功能。

实现无人监测的，是智能监测点。在距离车站小导洞洞门3.8米位置，埋设了一排、10个智能监测点，可实时监测前后10米左右的开挖过程中的沉降信息。智能沉降点能够将自身感知的沉降变形数据自动发射到电脑里，无需人工量测便可以迅速得出监测结论。利用这些基础数据，可有效指导现场安全施工。

“地铁工程系统庞大、人员密集、环境密闭、安全风险高，一旦发生突发事故，造成的人员伤亡和经济财产损失将难以估量。”技术负责人说，在隧道内设置自动化监测系统代替人工操作是十分必要的。相比较传统的监测方法，采用自动化监测代替人工监测，能够带来更多优势。

以往，传统的地铁施工中，基坑及隧道监测主要为人工监测，信息传送效率慢；在施工现场环境危险复杂的条件下，采用传统人工方式进行监测的次数有限，不能实时掌握施工状况。然而，这次采用的智能沉降监测系统能够替代监测人员的高危环境高频率作业，实现实时动态监测、远程异地可视化等功能，大幅提高了安全风险监测过程中数据采集、传输、处理的效率，系统能在3分钟到5分钟内实现对隧道水平、垂直位移以及线路的连续、精确监测，让技术人员能够随时掌握地铁运行过程中隧道变形特征和规律，以便及时控制风险。

——《北京日报》

2 我国科学家领衔发现龟类演化新证据

▲中国始喙龟头骨复原图。陈瑜绘

我国科学家领衔的国际合作团队在贵州发现了重要早期龟类化石。它是原始龟类出现喙的最早化石记录，因此被命名为“中国始喙龟”。北京时间8月23日出版的学术杂志《自然》发表了这一成果。

该成果的主要完成人、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员李淳介绍，中国始喙龟完整的骨架化石保存于距今约2.28亿年的三叠纪晚期海相泥灰岩中。它是体长超过2米的大型史前龟类，躯干短，肋骨加宽，首次出现了角质喙、封闭的上颞孔和刚性腰带（即臀部腹侧两耻骨和两坐骨形成前后、左右缝合而不能活动的联合体）；背、腹甲均未形成；虽然角质喙已经出现，但上、下颌的后部仍保留有牙齿，呈现出“牙齿退化，角质喙产生”的过渡状态。

来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等四国学者组成的研究团队分析了来自世界不同地区的全部重要原始龟类化石材料，确定了中国始喙龟的系统位置介于罗氏祖龟和半甲齿龟之间，在龟类早期演化中承上启下，弥补了该类群系统发育中“缺失的一环”。

李淳说：“中国始喙龟比半甲齿龟更为原始，但是它集多种原始特征、进步特征和过渡特征于一身，其先于半甲齿龟发育出角质喙同时保留牙齿的现象显示了龟类演化初期的高度复杂性。此外，尽管完整的骨架化石保存于海相地层，但其骨骼结构显示中国始喙龟并非长期生活于海洋中，而很可能是在海滨近岸河口地带营水、陆两栖生活，且有掘穴的习性。”

——《光明日报》

3 隐形眼镜造成塑料微粒污染

▲深海中巨大幼形海鞘吞食塑料微粒

近日在美国化学学会年会暨展会上发布的一项新研究提醒人们，用完的“美瞳”等隐形眼镜不要乱扔，以免造成对河流的塑料微粒污染。

隐形眼镜通常由硅水凝胶等材料制成，属于塑料。研究人员选取5种市面常见的隐形眼镜材料，把它们暴露在污水处理厂使用的厌氧微生物和嗜氧微生物环境中，再用拉曼光谱仪检测。他们发现，经污水处理厂使用的微生物长期处理后，隐形眼镜发生物理降解，最终形成塑料微粒。这些塑料微粒会随着处理过的污水排入自然环境中，对水生生物造成威胁。

参与研究的亚利桑那州立大学的查理·罗尔斯凯说，水生生物会把塑料微粒误当成食物，然而塑料不能被消化，所以这势必影响其消化系统。一些水生生物最终会进入人类的食物供应链，这意味着人类有可能接触到这些塑料微粒及微粒表面附着的污染物。

——《科技日报》

4 大型地震工程模拟研究设施在津启建

▲设施总体鸟瞰图

我国地震工程领域首个国家重大科技基础建设项目——大型地震工程模拟研究设施日前经国家发改委正式批复由天津大学牵头在津启动建设。这也是自党的十八大以来，继贵州天眼（FAST）、广东散裂中子源、上海光源线站等之后，我国投入巨资打造的又一“国之重器”。

这项大型地震工程模拟研究设施选址在天津大学北洋园校区内，总建筑面积7.7万平方米，建设周期为5年，总投资15亿元以上。据该项目首席科学家、天津大学校长钟登华介绍，这项“大科学装置”主要包括三大系统：地震工程模拟试验系统、高性能计算与智能仿真系统、试验配套与共享系统。此项目建成后将成为目前世界最大、功能最强的重大工程抗震模拟研究设施，不仅能够最大限度地保障土木、水利、海洋、交通等重大工程的安全，还有利于减少地震灾害损失风险，全面提升抵御自然灾害的综合防范能力。

据了解，大型地震工程模拟研究设施建设涉及众多学科领域，如水利工程、土木工程、船舶与海洋工程、力学、控制科学与工程、机械工程、精密仪器科学、计算机科学、材料科学与工程、防灾安全等。天津大学学科门类齐全，科研实力雄厚，拥有4个国家重点实验室，具有丰富的科研设施建设管理经验，为这一重大科研设施的建设与运行管理提供了有力保障。

——《光明日报》

5 1亿年前蛉类幼虫就学会了伪装术

在漫长的地质历史中，昆虫演化出不同的伪装术。近日，中、意、美三国科研人员对缅甸琥珀中的蛉类幼虫进行了合作研究，揭示了蛉类幼虫的伪装、掘穴行为以及相关捕食行为的演化历史。研究成果于8月22日在线发表于《自然·通讯》上。

覆物行为（主动利用环境中的各种材料遮盖躯体）是昆虫伪装术中最奇特、最复杂的一类。该行为的化石证据极其稀少，因此我们对该行为的早期演化了解甚少。2016年，以中科院南京古生物所科学家领衔的国际研究团队曾揭示，1亿年前的缅甸、法国和黎巴嫩琥珀中蛉类幼虫就有覆物行为，但这些昆虫具体的形态演化历史和行为演化历史仍旧模糊不清。

南京古生物所“现代陆地生态系统起源与早期演化研究团队”王博研究员等在先前研究的基础上，结合美国自然历史博物馆新收集的琥珀化石，对缅甸琥珀中蛉类幼虫进行了系统发育学和形态学分析。研究团队共描述了缅甸琥珀中蛉类幼虫11新属11新种，这些新类群都属于脉翅目蚁蛉亚目。该研究基于现生蛉类幼虫和相关化石数据，重建了蚁蛉总科的系统发育关系。在此基础上，对关键的行为学特征和形态学特征的相关性进行了深入分析。

研究结果显示，蛉类幼虫的伪装行为、掘穴行为等很早就在干系类群中出现了。特别是伪装行为可能独立演化至少3次，分别出现于蚁蛉亚目基类群、细蛉亚科和蚁蛉总科。研究结果揭示了蛉类幼虫的伪装、掘穴行为以及相关捕食行为的演化历史，相关分析方法也为下一步其它昆虫行为演化提供了参考。

——《科技日报》

6 五纳米存储元器件开发成功

据物理学家组织网8月21日报道，华中科技大学、中国地质大学和美国加州大学伯克利分校科研人员组成的国际团队，开发出小于7纳米的新型存储元器件——平均直径为5纳米的磁铁。由于尺寸小、热稳定性高，以及可以应用于简单的自组装工艺制造，这种纳米磁铁被认为是下一代存储器件具有超高密度和低功耗的关键。相关论文发表在最近一期《应用物理快报》上。

以前的研究已经演示了几个不同种类的个位数纳米结构，然而到目前为止，用于制造这些结构的所有技术都涉及复杂且昂贵的图案化工艺，例如光刻和离子束蚀刻。而在此项新研究中，纳米磁铁可以进行自组装，只涉及简单的溅射工艺，不需要任何纳米级图案化加工工艺。

论文作者之一、华中科技大学的洪炯明认为，这项研究最重要的部分是展示了具有良好热稳定性的亚5纳米存储单元，这项研究是未来自旋转移力矩随机存取存储器（STT MRAM）应用的关键组成部分。“我们采用自组装方法制造5纳米磁晶粒用于信息存储，无需进行纳米级加工”。

纳米磁铁由铁铂颗粒组成，每个纳米磁铁都有两个磁化方向。这两个磁化方向对应于磁隧道结的两种状态（并联和反并联），并形成非易失性存储单元的基本组建模块。研究人员利用最先进的高聚焦自旋探头，证明了由于自旋转移力矩，施加的电流可以切换单个纳米磁铁的磁化强度。

鉴于超小型纳米磁铁具有高热稳定性，存储器的数据保留时间可以超过10年。

目前，该团队正致力于研究以可靠的方式来控制设备尺寸。

——《科技日报》