了解氮化硼粉末加熱后的色彩變化是怎么樣之前，我們先來了解一下什么是氮化硼粉末，其實氮化硼粉末一般指的是六方氮化硼產品.

d

六方氮化硼是一種白色疏松粉末，類似于石墨的性質，被稱為“白色石墨”。良好的電絕緣性，導熱性和耐化學性；氮化硼粉的抗氧化溫度可達900℃，在高溫下具有良好的潤滑性。它是一種良好的高溫固體潤滑劑。氮化硼粉末具有很強的中子吸收能力。化學穩定，當高溫到2000℃時，幾乎所有熔融金屬都是化學惰性的。模塑產品具有良好的性能，便于加工。所以氮化硼粉末加熱后幾乎沒有變色！

另外小編就介紹一下六氮化硼粉末使用什么呢！
導熱系數：各種散熱材料，如添加材料
電氣絕緣：絕緣耐熱材料填料
潤滑性：油脂，機油添加劑等
耐熱性：高溫潤滑添加劑等
耐腐蝕性：熔融金屬保護涂層材料等
脫膜：金屬，玻璃模具涂料等

文章來源：https://www.honyansz.cn/Article/dhpfmjrysb.html

譯局是36氪旗下編譯團隊，關注科技、商業、職場、生活等領域，重點介紹國外的新技術、新觀點、新風向。

編者按：Marc Andreessen十年前說的“軟件蠶食世界”不僅完全正確，而且似乎不僅如此：軟件正在重塑世界。人類世界的運轉已經無法離開軟件。在浩如煙海的軟件代碼當中，哪些對我們起到了關鍵作用呢？Slate網站邀請了各方人士對那些改變了一切的代碼進行評選，這里篩選出36個代碼片段。如果你有更好的選項，不妨在評論區留下你的意見。原文作者是Future Tense，標題是：The Lines of Code That Changed Everything。鑒于篇幅太長，我們將分三部分刊出，此為第一部分。

早在2009年，Facebook推出了改變世界的代碼段——點“贊”按鈕。“贊”是幾名程序員和設計師的創意，其中包括Leah Pearlman和Justin Rosenstein在內。他們推測，Facebook用戶常常因為太忙而沒時間到朋友的帖子上發表評論，所以想如果有一個簡單的按鈕可以按一下的話，也許互動就會爆發：這可以釋放出大量令人興奮的肯定。就像Pearlman 后來所說那樣：“朋友們可以通過這種頻繁的多、容易得多的互動手段來相互驗證。”

這個點子奏效了，也許有點太好了。通過把“贊”做成一個零阻力的手勢，到了2012年，大家的點贊次數已經超過1萬億次，并且的確釋放出了大量的驗證。但是它的副作用也令人不安。我們發布了一張照之后片，就會坐在那里焦急地不斷刷新頁面，等待點贊數的增加。我們想知道為什么別人拿到的點贊數會比自己的多。于是我們開始給自己日常的在線行為放大功率：想變得更有趣、更刻薄、更迷人、更極端。

代碼塑造了我們的生活。就像風投家Marc Andreessen所寫那樣：“ 軟件蠶食整個世界”，盡管此刻說軟件正在消化世界可能會更準確些。

從文化角度上來講，代碼是比較下層的存在。我們可以感覺到它對我們日常現實的神秘影響，但是卻很少能看到它，而且對于非初學者來說有點高深莫測。（硅谷的人喜歡這樣這有助于他們自我神話為巫師。）我們給電影、游戲和電視都立了十大排行榜，讓那些塑造了我們靈魂的作品揚名立萬。但是，即便代碼跟這些類型的作品一樣反映了時代思潮，我們卻未曾坐下來匯編過世界上最重要的代碼清單。

所以Slate雜志決定自己來做這件事。為了弄清楚有哪些讓世界為之傾斜的軟件，雜志編輯對計算機科學家、軟件開發人員、歷史學家、政策制定者以及新聞工作者進行了民意調查。這些人需要做出以下選擇：哪些代碼段影響巨大？哪些代碼改變了我們的生活？約有75位受訪者提出了各種各樣的想法，Slate從中選擇了36位。鑒于寫成的有影響的代碼如汗牛充棟，這里的清單并不完整，也不可能完整。（我很喜歡的一個并沒有人選：快速排序算法！或者Ada Lovelace的伯努利算法也許也算一個。）就像所有的榜單一樣，它的目的是啟發，去幫助我們重新思考代碼是如何影響我們的生活，以及程序員所做的決策是如何影響未來的。

里面的有些代碼你可能已經聽說過，比如HTML什么的。有的代碼功能強大（比如用來對概率建模的蒙特卡洛模擬），但一般人完全不知道是什么。有的則包含了致命錯誤，比方說波音737 Max的缺陷。還有一些令人毛骨悚然，比方說讓營銷人員知道你是否已打開電子郵件的像素跟蹤。

有一個趨勢是很明顯的：最重要的代碼往往會通過消除阻力來塑造新行為。當軟件讓做某件事情變得更容易時，這種事情我們就會做得更多。1988年編寫的代碼第一次建立起“Internet Relay Chat（IRC，多人在線交談系統）”，這使得早期的網民彼此可以實時進行文字聊天。現在，實時文字聊天已經無處不在，從令人應接不暇的Slack職場閑聊吹水，到Twitch直播的釣魚和反釣魚之戰，不一而足。

某些代碼什么時候具備了劃時代意義未必總是很清晰。一開始它只是個怪異的嘗試，一個實驗氣球。《Spacewar ！》是第一個獲得病毒式流行的視頻游戲。可是在1961年的時候，用價值12萬美元（相當于2019年的100萬美元）的機柜式計算機萬游戲被視為一種相當無聊的使用方式。但是它獨創了很多幫助計算機進入主流的概念：用圖標表示數據，讓用戶用手持控制器操作這些圖標。

代碼的影響可能會讓所有人感到驚訝，包括寫代碼的人在內。—Clive Thompson，《程序員: 新部落的形成和世界的重塑（Coders: The Making of a New Tribe and the Remaking of the World）》作者

1、二進制穿孔卡片

年代：1725

第一段代碼

二進制編程早在計算機誕生之前就有了。大家認為Basile Bouchon 是第一個給紙片打孔并用來控制機器的人：1725年，他發明了一種織布機，這種機器可以根據送入的穿孔卡片的指令編織圖案。打孔的是“1”，沒有打孔是“0”。盡管此后東西發生了很大的變化，但代碼的基本構建塊并沒有改變。— Elena Botella ，Slate

2、執行的第一段現代代碼

年代：1948

既開辟了計算機代碼的使用，也引領了塑造冷戰軍備競賽的核毀滅計算機模型的使用

ENIAC（電子數字積分計算機）是第一臺可編程的電子計算機。機器于1945年建成，每解決一個新問題都要靠重新連線許多部件來完成。當一項任務（比如加法）完成時，會用一個脈沖來觸發下一項任務。但是幾年后，克拉拉· 丹·馮·諾依曼和洛斯阿拉莫斯的科學家Nicholas Metropolis對ENIAC重新進行了接線，讓這臺機器跑出來有史以來在任何計算機上執行的第一段現代代碼：從可尋址只讀存儲器（ENIAC的函數表開關）執行數百條數字指令。他們模擬了新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室正在評估的幾種原子彈設計的爆炸情況，用蒙特卡洛技術來模擬一個復雜系統，幾乎是一步步地把可能結果的概率分布呈現出來。馮·諾依曼和Metropolis）向洛斯阿拉莫斯的核科學家發送了20000多張卡片，跟蹤彈頭引爆后模擬中子的變化情況。知道今天，這段代碼的子孫后代還在洛斯阿拉莫斯那里發揮作用。—Thomas Haigh ，《ENIAC in Action: Making and Remaking the Modern Computer（ENIAC實戰：現代計算機的制造和改造）》合著者

3、Grace Hopper的編譯器

年代：1952

令計算機處理文字成為可能

IF END OF DATA GO TO OPERATION 14 .

來自維基百科

當Grace Hopper決定通過以人類語言為基礎來簡化整個過程時，她正在對一臺早期計算機進行編程。二戰期間，Hopper加入了美國海軍預備隊，她知道，像她在部隊的上司一樣，大家都在努力去理解二進制代碼。而如果編程語言是基于英語的話，那么這項工作就不會那么容易出錯，并且對于那些沒有數學博士學位的人來說也更加平易近人了。

一些人對這種想法嗤之以鼻，但1950年代初時，她設計出了一種編譯器，也就是一組可以將更容易理解的代碼轉化為由機器處理的較低級代碼的指令。通過這一工具，她和她的實驗室開發出了FLOW-MATIC，這是第一種將英語納入該過程的編程語言。——Molly Olmstead，Slate

4、星際飛行（Spacewar）！

年代：1961年

發行的第一款視頻游戲

/ this routine handles a non-colliding ship invisibly

/ in hyperspace

hp1, dap hp2

count i ma1, hp2

law hp3 / next step

dac i ml1

law 7

dac i mb1

random

scr 9s

sir 9s

xct hr1

add i mx1

dac i mx1

swap

add i my1

dac i my1

random

scr 9s

sir 9s

xct hr2

dac i mdy

dio i mdx

setup .hpt,3

lac ran

dac i mth

hp4, lac i mth

sma

sub (311040

spa

add (311040

dac i mth

count .hpt,hp4

xct hd2

dac i ma1

hp2, jmp .

Steve Russell，收集自Bitsavers.org

1961年末，一群年輕的MIT雇員、學生和同事（其中很多是Tech Model Railroad俱樂部的成員）拿到了最近別人捐贈的DEC PDP-1計算機的深夜使用權。屬于非軍事計算前沿技術的PDP-1售價為12萬美元（按今天計算將超過100萬美元），字長達18位，程序存儲用的是紙帶。這幫程序員用五個月的時間開發了一個游戲，里面是兩名玩家控制著飛船（針和楔形物）進行一對一的太空戰，同時還要避開位于屏幕中心的恒星的引力。

很快，星際飛行！就在早期的“黑客”社區中傳播開來。后來DEC把它預裝進了每一臺PDP-1里面，并預裝到核心內存里面，準備在安裝時進行演示。這個程序對1960年代規模還很小的編碼社區產生了重大影響，并啟發了后面數代的視頻游戲創作者。現在它還從模擬者那里找到自己的存在，并且在計算機歷史博物館的最后一臺可操作PDP-1上還在定期演示。2018年，游戲的首席開發者Steve Russell在史密森尼學會上說：“它已有50多年的歷史。沒有未解決的用戶投訴。沒有崩潰報告。而且支持依舊提供。”——Arthur Daemmrich ，導演，勒梅森發明與創新研究中心

5、電子郵件的起源

年代：1965

拜托，這是電子郵件。

WHENEVER A(1).E.FENCE.OR.A(2).E.FENCE.OR.A(3).E.FENCE

PRFULL.($'R'1INSTRUCTIONS:$)

PRFULL.($ '4MAIL NAME1 NAME2 PROB1 PROG1 PROB2 PROG2 ...$)

PRFULL.($ WHERE '=NAME1 NAME2'= IS THE FILE TO BE MAILED,$)

PRFULL.($ AND '=PROBN PROGN'= ARE DIRECTORIES TO WHICH '8$,

1 $IT IS TO BE SENT.'B$)

CHNCOM.(0)

END OF CONDITIONAL

CTSS 程序員MAIL手冊頁

1961年，麻省理工學院的黑客開發了一個系統，這個可以讓多個用戶登錄到同一臺計算機上，然后他們開始互相給對方簡短留言。1965年，一群編碼人員決定開發一個正式的命令系統來發送、接收和顯示這些數字化的信函。對于“MAIL”這個命令一開始上級是拒絕的，覺得有點輕率，但它的使用卻大行其道，以至于到1971年，麻省理工學院甚至出現了第一條垃圾郵件：一條反越戰的信息。——Clive Thompson

6、警察巡邏算法

年代：1968

現代預測警務和種族定性計算機化的開始

1965年，當林登·約翰遜總統組建總統執法與司法委員會時，他下令該委員會研究如何利用計算機來幫助解決美國的的“犯罪問題”，他和該委員會對這個問題的定性是“城市問題”和“黑人問題”。這個問題的答案是“警察巡邏算法（Police Beat Algorithm，PBA）”，該算法旨在解決規劃問題，比方說在城市的特定區域需要安排多少名警察巡邏之類的問題。通過將PBA與犯罪數據庫相結合，警方可以在犯罪實施之前根據種族人口統計數據自動生成嫌犯檔案，并相應部署資源（警察，武器和其他裝備）。今天的預測警務對黑人和棕色人種監視并定罪的情況相對不成比例。就像PBA的故事提醒我們那樣，這種情況并不是不可預見的技術故障的結果：相反，這是這項技術50年設計的完美體現。——Charlton McIlwain，《黑人軟件（Black Software: The Internet & Racial Justice, From the Afronet to Black Lives Matter）》作者

7、阿波羅11號登月艙的緊急救助代碼

年代：1969

防止登月艙的計算機在太空中耗盡空間的代碼

POODOO INHINT

CA Q

TS ALMCADR

TC BANKCALL

CADR VAC5STOR # STORE ERASABLES FOR DEBUGGING PURPOSES.

INDEX ALMCADR

CAF 0

ABORT2 TC BORTENT

OCT77770 OCT 77770 # DONT MOVE

CA V37FLBIT # IS AVERAGE G ON

MASK FLAGWRD7

CCS A

TC WHIMPER -1 # YES. DONT DO POODOO. DO BAILOUT.

TC DOWNFLAG

ADRES STATEFLG

TC DOWNFLAG

ADRES REINTFLG

TC DOWNFLAG

ADRES NODOFLAG

TC BANKCALL

CADR MR.KLEAN

TC WHIMPER

數字化：Virtual AGC與MIT Museum

阿波羅制導系統計算機（AGC）是一個奇跡：就像計算阿波羅重返地球軌跡的Poppy Northcutt告訴我那樣，AGC的計算能力還比不上今天記錄個人信息的賀卡。但是，它卻做到了該做的。

有限的計算能力和存儲空間意味著必須細致地管理好任務，因此AGC始終聚焦在最重要的工作上。如果它沒有足夠的空間來執行任務，那就不可能完成任務。AGC軟件團隊知道，總有些事情是自己計劃不到的。因此，他們開發了BAILOUT。當計算機有空間用完（或“溢出”）的風險時，AGC會觸發BAILOUT把不太重要的數據和操作調走，從而讓重要的數據和操作保持正常運行。

當Eagle著陸器準備降落到月球表面時，大概在30000英尺高空處，AGC 發出了“1202”的警報，尼爾·阿姆斯特朗和休斯敦的飛控都沒有馬上意識到這一點。但是在不到30秒的時間內，指揮中心的計算機專家表示，AGC軟件正在按預期的方式運行：放棄了低優先級的工作并重新開始重要的工作（這個過程很快，以至于大家都無法察覺）。阿姆斯特朗和Buzz Aldrin可以繼續從AGC那里得到他們絕對需要的東西，好繼續安全著陸。

在阿姆斯特朗說出“鷹已降落”之前，溢出警報還會再響三聲，但永遠是因為事情按預期進行才會響。“救助”一詞通常表示任務以失敗結束，但在這里卻讓人類的最高成就成為現實。— 史密森尼國家航空航天博物館主任Ellen Stofan

8、Hello, World!程序

日期：1972年或更早

把世代引入代碼的一句話

main{ printf （“ hello，world \ n”）; }

當你坐下來學習一門新的編程語言時，教程要你做的第一件事就是讓計算機顯示出 “Hello，world！”這句話。也許早期最著名的例子來自貝爾實驗室備忘錄，《C語言編程教程》。 這本書寫于1974年，盡管有人發現在1972年的B語言手冊里面也發現了它，而且可能時間比這還要早。

Hello, World!是一個很美麗的教材。這是一項很小的、可完成的任務，可以讓人早早獲得成就感。這已成為了標準，有助于說明不同編程語言之間的差異。對于高級程序員來說，這也是一個快速簡便的方法，可確保在安裝新環境后一切正常。（有時候程序員會用“實現'hello world'的時間'作為比較語言和環境的速度測試。）也許最重要的是，“Hello，world！”天真、友善，而且有助于說明新程序員的代碼可產生的影響范圍。那就是全世界。——IBM AI設計主管Chris Noessel 。

9、空終止串——Null

年代：1972

計算史上最災難性的設計錯誤

char yellow[26] = {'y', 'e', 'l', 'l', 'o', 'w', '>char yellow[26] = {'y', 'e', 'l', 'l', 'o', 'w', '\0'};<'};

GNU C參考手冊

1972年，丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）做出了一個重大決定：自己的新語言要用一種所謂的“空終止串”來表示文本。這個概念其實早就出現了，但是他在自己的新語言，C語言里面把它奉若神明，而這一決定的遺產從此就一直纏住了我們。

編程語言表示一段文本的主要有兩種方式：它可以是內在的固定長度的——“我就包含10個字符，就這么多。”也可以用過空值（null）結尾——這里有一堆的字符，你盡管看下下去，直到最后到達零字節為止，祝你好運！”

C代碼中一個極其常見的錯誤是把一個長字符串復制到一個較短的字符串，造成結尾處溢出，這意味著你破壞了剛好在附近的其他數據。就像在白板邊上寫東西一樣。

除了只是導致程序發生故障外，此類錯誤還可以用來說服程序用經過精心設計的特定數據去覆蓋某些內容，從而改變程序的行為。這就是緩沖區溢出攻擊。但凡你聽說過的安全漏洞幾乎都是從這里開始的，其始作俑者就是1988年的莫里斯蠕蟲病毒（Morris Worm）。

仔細寫代碼可以避免在C語言中出現此類錯誤，但是這種語言的特點導致此類錯誤產生容易檢測難。幾乎所有的現代語言都避開了以null終止的字符串，但是從路由器到“智能”燈泡，C和C ++仍然在世界的基礎處運行著。因此，在將近50年后，我們仍跟這類bug在玩打地鼠的游戲。——Jamie Zawinski，Netscape開發者，Mozilla.org創始人，DNA Lounge老板

10、Telenet遠程網

年代：1975

第一個基于數據包交換的公共數據網絡，是當今互聯網的骨干

互聯網的前身是ARPANET，這是一個供高級研究計劃局（現為DARPA）研究人員機器之間交換數據的計算機網絡。隨著ARPANET在政府內部的擴張，網絡搭建者意識到這項技術可能對普通大眾也很有價值，以及參與到其中可以催生多少的商機。1975年8月，ARPANET的商業版本Telenet 在七個城市上線，該網絡可讓最早期的客戶（主要是計算機或數據庫公司）用電話撥號方式上傳下載（如電子郵件原型消息）或遠程訪問存儲在中央計算機上的代碼。雖然ARPANET通常被認為是現代Internet的鼻祖，但實際上為公眾消費而設計的Telenet才是Web的前身。實際上，1980年代Telenet的最大客戶之一就是Quantum Link，后者后來成為AOL。——Jane C. Hu，Future Tense contributor

11、溫哥華證券交易所的舍入誤差

年代：1982

一個小小的小數點之別付出的巨大代價

- return floor(value)+ return round(value)

溫哥華證券交易所使用的代碼大概是這樣的。

1982年初，溫哥華證券交易所推出了一種一開始錨定基點為1000點的電子股票指數。但是推出后在兩年的時間之內，它就跌到了原始價值的一半，這種走勢在牛氣沖天的1980年代初期是一個令人困惑的反例。一項調查顯示，對指數的計算在一個地方出了問題，那就是用floor而不是round。用floor意味著指數被舍入而不是取整到小數點后三位。（數字計算機必須要有有限的精度，因此需要四舍五入或截斷。）因此，如果指數計算值為532.7528的話，計算機保存下來的值是532.752，而不是四舍五入為532.753。這一點點的差異本來關系不大，但由于每天都要對指數進行數千次計算，這種看似很小的差異（基本上每次都進行不進位舍入）導致指數值出現急劇下降。這個編程錯誤最后在1983年11月被修正，當時的某個周五收盤時指數已經降到500左右了。到了下周一指數以超過1000點開盤，損失掉的價值被恢復回來了。——伊利諾伊大學香檳分校助理教授Lav Varshney

12、Therac-25代碼

年代：1985–1987年

事實證明，過分自信會殺死人

當真相顯現時，頭條新聞就現代化發出了警告。《洛杉磯時報》宣稱：“復雜時代的軟件故障會死人。” 一種本來用于治療癌癥的機器由于在幾家醫療機構對六名患者進行了過大劑量的放射，造成了至少三人死亡。

研究人員經過調查發現，Therac-25的程序允許致命錯誤的出現。本來這臺機器提供的是低功率和高功率兩種類型的治療，而后者需要金屬設備來過濾光束。但是由于軟件存在的錯誤，操作員可以在沒有合適的金屬設備就緒的情況下意外觸發高功率模式。

在設計上，Therac-25是Therac-20的“改進”版，而且這種軟件被認為已經萬無一失，因此不需要外部的安全檢查。結果：重大死亡的責任要歸咎于過度自信的工程師，因為他們沒有對錯誤發生的可能性做出解釋。——Molly Olmstead

人類歷史上最重要的36個代碼片段（二）

人類歷史上最重要的36個代碼片段（三）

譯者：boxi。

文 | 小溪

審校 | 朱佩平、清川

誰都知道蚊子令人厭煩，這種小小的飛蟲其雄性是“素食者”只吸食植物汁液，而雌性以吸食人及動物的血液為主，偶爾吸食植物液汁，一旦婚配就非吸血不可了，因為只有吸了血才能促進它的卵子成熟。叮人吸血的只是雌蚊。

正在叮人吸血的蚊子(圖片來自網絡)

正在吸食植物汁液的蚊子(圖片來自網絡)

不小心被雌蚊叮咬，讓它吸了血并在皮膚上留個瘙癢包算是輕的，如果它已攜帶了某些病原體那就嚴重了，在它再刺入人體時就會將病原體帶入人的血液。已知經蚊子傳播的可怕疾病有瘧疾、乙型腦炎、登革出血熱、絲蟲病、黃熱病等80余種。據報道，僅瘧疾這一種疾病，每年被蚊子傳播感染的有數億人，其中幾十萬人甚至有可能被奪走生命。

正因蚊子對人類健康的危害極大，科學家們一直致力于研究蚊子，想弄清它究竟是如何傳播疾病的。研究纖小的蚊子憑肉眼無法進行，必須借助科技手段。隨著科技的發展，光學顯微鏡、電子顯微鏡、離子和X射線顯微技術以及高速攝影等高科技手段的涌現使相關的研究不斷獲得進展。

近段時間傳來了令人吃驚的消息，科學家們意外發現了蚊子在叮人吸血時一種前所未知的“秘功”，而科學家們說：能夠獲得如此有突破性的成果首先要歸功于粒子加速器技術的發展，使研究者擁有了功能強大的研究手段。

這是怎么回事呢？來看看科學家們是怎么發現蚊子有秘功的吧，這里可有不少有趣的事。

蚊子的嘴

蚊子體型纖小，為何它能這么“穩”、“準”、“狠”地吸食呢？通常猜想它應有個尖利的“嘴”。仔細觀察蚊子的頭部，蚊子的確有個針狀的“嘴”，長在它的一對復眼下面，兩邊各有一根帶須毛的觸角。

蚊子有個針狀的“嘴”(圖片來自網絡)

借助顯微鏡，發現人們肉眼所看到的蚊子“嘴”其實只是個保護性的外套(稱為下唇)，而出乎人意料的是這個細長的保護套里居然包裹了6根比頭發絲還細的針狀物：1根是食管(上唇)，1根是唾液管(舌)，2根是刺針(上腭)，還有2根是鋸齒刀(下顎)。

動物學中將昆蟲的“嘴”稱為口器，而蚊子這種既能刺入寄主體內又能吸食寄主體液的口器，則稱為“刺吸式口器”。

蚊子口器的結構示意圖(圖片來自網絡)

蚊子的口器又細又軟，怎么能在人毫無覺察時就穿透皮膚吸飽了血呢？

顯微鏡下進行的研究顯示：蚊子的口器刺入表皮時用的是一種動態沖擊姿勢，口器繃直后快速刺向皮膚，包裹著6根“針”的“下唇”立即打開并折疊起來，其前端緊貼著皮膚起到引導和支撐作用。

6根針中的兩根“上顎”尖頭先刺破皮膚表面，再以一種周期性的振動增加刺入深度，帶有鋒利微型鋸齒的兩根“下顎”緊跟著鋸開皮膚。上顎與下顎配合著很快深入到表皮下血管豐富的區域，上顎的尖頭還會不斷變換位置探查血管。

只要上顎一找到血管，“上唇”立即卷曲成一個吸管(上唇的上端與蚊子體內的食道相連)，蚊子擴張自己的食道就可以使血液沿著上唇卷成的吸管吸入體內了。

與此同時，蚊子通過“舌”將分泌的唾液注入人體。蚊子的唾液里含有舒張血管、抗凝血以及起麻醉作用的化學物質，便于更快地吮吸血液，也正是這種物質會引起被叮咬者過敏，表現為皮膚起包并發癢。如果蚊子體內已攜帶某種病原體，就會隨著唾液進入人體——這正是蚊子叮人傳播疾病之時。

新機遇

生物學家們一直在探尋更高水平的成像技術手段來深入研究蚊子的吮吸功能，而隨著粒子加速器技術的發展，同步輻射光源的誕生為他們帶來了全新的機遇。

X射線是德國物理學家威廉·倫琴(Wilhelm Conrad Rentgen)1895年發現的。此后，常規的X射線在多個研究領域得到了廣泛的應用，但只有出現同步輻射光源后X射線成像技術的發展才真正得到了質的飛躍。

同步輻射是一種電磁輻射。20世紀初，理論研究學者根據電磁場理論預言：真空中接近光速運動的電子在磁場中作曲線運動時，會沿著彎轉軌道切線方向發射連續譜的電磁輻射，只是在相當長時間內誰也沒真見到過這種輻射。1947年，美國通用電氣公司在調試70MeV電子同步加速器時意外觀察到了這種電磁輻射。同步輻射并非粒子物理實驗所需，但通過對其特性的研究卻發現它具有其它輻射源難以比擬的強度高、準直性好、能量范圍廣等優異特點，可為多個學科領域的研究提供優良的光源。

20世紀60年代末、70年代初，利用已建供粒子物理研究用的同步加速器，以“寄生”模式運行的第一代同步輻射光源開始出現，其X射線的亮度(指單位時間、單位面積、單位立體角、一定光子能量范圍內的光子數。亮度越高表明束流品質越好)比常規X射線源約高4-5個量級。80年代初，基于技術的發展，一批發射度(束流尺寸與張角的乘積)較前大大降低、亮度大大提高的專用同步輻射光源陸續建成——被稱為“第二代”。

第一、二代同步輻射光源主要利用電子束經過加速器彎轉磁鐵發出的同步輻射光。70年代末開始使用在加速器彎轉磁鐵之間的直線段插入產生周期性磁場部件(稱為插入件)的技術。當電子束通過插入件時會被往復、周期性地偏轉方向，在近似正弦曲線的扭擺偏轉中發出更多的同步輻射光，可大幅度提高光源品質。第二代同步輻射光源使用部分插入件，光源亮度可達10¹⁵-10¹⁶。

90年代中期，一批以低發射度和采用大量插入件為特征的高亮度同步輻射光源建成——被稱為“第三代”，光源亮度可達10¹⁸-10¹⁹。

同步輻射光源所具有的高亮度、高通量、高準直度、精確可控、能量連續可調等特點，為X射線成像研究提供了高水平的平臺，使之前無法實施的許多成像研究得以實現。加上近年來相襯成像、相干衍射成像、吸收譜成像、X射線熒光成像等一系列新的X射線成像方法陸續出現，相關的應用研究如虎添翼，科學家們擁有了全新的X射線成像技術手段。

以美國阿貢國家實驗室的先進光子源(APS)為例。

APS屬第三代同步輻射光源，電子能量為7GeV，由直線加速器、增強器、儲存環、插入件和實驗大廳組成。

直線加速器將電子加速到450MeV(電子以接近光速的速度運行)，電子束流被注入到增強器后在半秒時間內被加速到7GeV，然后進入安裝了1000多塊磁鐵、周為長1104米的儲存環，強大的磁場使電子束聚焦后沿接近圓形的多邊形真空軌道運行。在每個多邊形的直邊上安裝具有多周期磁鐵結構的插入件，用于大幅度提高光源品質。

APS儲存環共設計了40個單元，其中35個單元用于為科學實驗提供高品質光源。每個單元至少包括兩條引出X射線的光束線，一條用儲存環彎轉磁鐵作為光源，另一條用插入件作為光源。

APS提供的高亮度、高通量、高準直度、精確可控、能量連續可調的X射線為生命、材料、能源、環境等多種尖端科學研究提供了高水平的研究平臺。

美國阿貢國家實驗室先進光子源(APS)鳥瞰(圖片來自網絡)

APS組成部分示意圖(圖片來自網絡)

APS的儲存環(部分)(圖片來自網絡)

APS的一個插入件裝置(圖片來自網絡)

APS光束線分布示意圖(圖片來自網絡)

一個由來自東北大學(日本)、弗吉尼亞理工學院(美國)、布魯克海文國家實驗室(美國)和東洋大學(日本)等多個機構研究人員組成的研究團隊在APS上研究蚊子的吮吸功能。

研究蚊子之類的小型昆蟲，為了實時捕捉昆蟲系統內部各部分是如何協調配合工作的，需要借助同步輻射性能優異的X射線，透過昆蟲外部輪廓不僅揭示其體內軟組織結構千分之一秒內的運動，而且分辨出長度為百萬分之一米的細節。一般的顯微鏡顯然不能滿足這些需求，只有同步輻射X射線成像才能滿足這類實驗所需的苛刻條件。

該研究團隊用APS一個插入件光束線提供的高性能X射線和配套的成像實驗設施，選擇適用的X射線參數，通過極為精細的實驗控制，可在蚊子不被汽化的情況下觀察它體內的情況，成功地拍攝到了活體蚊子吮吸行為的高分辨率視頻，捕捉到蚊子在吸食液體時一種前所未知的“秘功”，在蚊子吮吸液體行為的研究中取得了突破性的研究成果。

蚊子的秘功

令人感興趣的是：如此精細的實驗是怎樣進行的呢？沒想到實驗的過程竟這樣有趣，科學實驗真是魅力無窮！

蚊子雖然既小又脆弱，但卻是世界上最難對付的害蟲之一。研究團隊很明白，沒有獨特的創造性，就不可能揭示新的秘密。

傳統的X射線成像基于這樣一個原理：用X射線照射被研究的物體，安置在物體后面的成像探測器將接收到的X射線轉化為圖像。被照物體內密度較高部分(例如骨骼)吸收較多的X射線，成像時表現為圖像中較暗部分，而密度較低部分(例如液體或軟組織)吸收較少的X射線，成像時表現為圖像中較亮部分。因而傳統的X射線成像被稱為“吸收襯度成像”。一般動物體內由于骨骼與肌肉等軟組織的密度差異大，可獲得明暗襯度較大的清晰圖像。然而，蚊子體內沒有骨骼之類高密度的部分，體內各個部分的密度相差不多，吸收X射線的能力差異并不大，無法產生明暗襯度大的清晰圖像。因此，研究蚊子等昆蟲類物體就遇到了難題。

研究團隊采用“相位襯度成像”技術來解決這個難題。這項技術有兩個關鍵點：首先，雖然密度的微小差異不能產生可觀測的吸收襯度，但這微小的密度差異卻可以使X射線產生敏感的相位變化，導致X射線在蚊子體內發生微小角度折射；其次，第三代同步輻射光源可提供一般X射線光源所沒有的高通量和高準直的X射線，可以使微小角度折射的X射線和背景X射線發生干涉，產生相位襯度。利用這兩個關鍵點，研究團隊使微小的密度差異產生出十分敏感的相位襯度圖像，所獲圖像甚至可區分昆蟲食道中的液體與空氣。

研究團隊的杰克?索查(JakeSocha)教授說“這仿佛為我們揭示了一個全新的世界”，“幾乎所有你能放進這個光束的東西，都會使你首次以一個全新的視角來觀察。”“圖像中昆蟲內部結構的清晰性相當驚人。”

杰克·索查在他位于弗吉尼亞州諾里斯的實驗室里(圖片來自網絡)

實驗的過程并不簡單。

開展正式實驗之前，研究人員須謹慎地選擇相關的實驗參數，測試比較在什么條件下才能對昆蟲的傷害最小，得到最好的圖像。當然，X射線的波長越長，穿透能力越弱，所得圖像的吸收襯度越高，吸收襯度對圖像襯度貢獻越大。但X射線的波長越長，對昆蟲的損害就越大。這將使昆蟲的行為不自然，甚至會立即殺死它們(雖然科學家們在研究實驗結束后常會殺死這些蟲子，但可不希望它們在實驗半途中就死去喲)。測試結果表明：將實驗時間控制在5分鐘之內，對大多數昆蟲沒有太大的負面影響，可是，一旦實驗超過20分鐘，就會使它們發生暫時癱瘓。

即使有了縝密的預先研究，研究團隊在每次實驗之前仍要花6-8個小時來進行各項實驗參數的調試準備。另外，還有一個具有挑戰性的問題：用什么方式固定實驗用的蚊子呢？你可沒法對蚊子說：“X光照射時你身子“別動”啊”。

實驗用的蚊子是在APS旁邊的森林中用陷阱誘惑捕捉的，捉到的蚊子被關在有食物和水的小籠子里養著。實驗時只選用雌蚊，在進行正式實驗前要將它們餓上48小時。臨近實驗，先用氮氣暫時麻醉蚊子，再用某種品牌的指甲油將蚊子粘在一根針的頂端(這不屬于高技術哈，但研究者們對此種指甲油贊不絕口)，然后把蚊子長長的口器浸入含糖的喂食液(含10%葡萄糖)，糖溶液中還需混入一種碘同位素，用于增強X射線的吸收，以便拍攝液體流動的清晰圖像。待蚊子蘇醒后就可以開始實驗了。

研究人員用獨創的實驗裝置在APS的(XSD)2-BM彎鐵光束線上拍攝獲得了蚊子頭部的X射線投影圖像，所得的二維投影圖像用APS的tomPy軟件轉換成三維圖像。他們還在APS的(XSD)32-ID插入件光束線上，用單色X射線(能量為33.25 keV)拍攝了饑餓蚊子吸吮花蜜時的高清視頻，再用相關的軟件處理分析視頻數據。

研究團隊有了驚人的發現，他們的研究結果發表在2018年2月的《科學報告(Scientific Reports)》期刊上，文章描述他們發現了蚊子的一種前所未見的“爆發式”吮吸模式。

在APS的(XSD)2-BM彎鐵光束線上捕捉到的蚊子頭部的X射線三維圖像(圖片來自網絡)

2018年2月發表的論文及相關報道(圖片來自網絡)

盡管科學家們早就認識到研究蚊子叮人吸血方式的重要性，但以前的研究并不了解蚊子具有兩套不同的吮吸系統。正常情況下，蚊子吸血是“連續模式”的，吮吸以連續運動的方式進行，是較高頻率的多次小體量沖程，就像用吸管小口小口品嘗似地連續吮吸。

然而，在新發現的這種“爆發模式”下，蚊子的吮吸竟有一次性的大體量沖程——通過吸管的巨大吞咽——產生大量、快速的液體流入，所產生的流量比連續模式中觀察到的要高出27倍。這是以前從未觀察到的，而這種動作所需能量是原來的1000倍。這就引出了問題，為何蚊子有兩種吮吸模式呢？什么情況下蚊子會使用爆發模式呢？

為了更深入地探索這個問題，研究人員利用觀察到的形態學和運動學參數建立了蚊子吮吸的流體力學數學模型，對蚊子不同的吮吸模式原理進行詳細分析，便于提出更多的假設，指導進一步研究的思路。研究發現，爆發模式允許蚊子按需產生一個低壓真空，可用來驅動吮吸中的障礙物，例如氣泡或小顆粒。也許這是蚊子試圖避免被發現，暫時增加攝入量以更快地吮吸？然而，這種情況似乎發生機會較少，因為實驗表明爆發模式只是偶爾發生。

發現蚊子爆發式吮吸模式的實驗示意圖(圖片來自網絡)

當然，這個實驗的過程對用于實驗的蚊子來說肯定不算愉快的。

蚊子不僅是一種討厭的東西，也是對人類健康的一種威脅。近年來寨卡(Zika)病毒的大爆發以及一種新黃熱病的流行，都是由蚊子攜帶病毒傳播疾病引起的。關于蚊子吮吸機制和爆發式吮吸模式的新發現僅是研究的開始，還需在未來的研究中深入探索，更好地了解蚊子是如何傳播疾病以及怎樣才能更好地應對蚊子的危害。

研究團隊的馬克·斯特里姆勒(Mark Stremler)教授說：“我們越了解它們就越有可能找到控制它們的方法。”“這項研究為我們打開了一個全新的問題和可能性的大門，而這些問題以及可能性在我們觀察到這種爆發模式之前甚至沒有考慮過。”

除了蚊子傳播疾病的生物醫學意義之外，這一發現還可能幫助科學家開發新的技術。研究人員設想在微流控裝置中模仿蚊子的雙吮吸系統，研發出可用于在人體內提供有針對性藥物治療的裝置。

這項研究能成功地在APS上完成并取得可喜進展，并非偶然。21世紀初以來，APS一直是使用X射線研究昆蟲的世界領先者。在進行此項研究之前，APS上已進行過為數不少的昆蟲活體研究，相襯成像、相干衍射成像、吸收譜成像、X射線熒光成像、顯微成像、計算機斷層掃描成像，以及大實驗數據處理、圖像重建等等前沿技術已有了扎實的基礎。

結語

上述這個有意義、高水平的蚊子吮吸方式實驗令人實實在在地感受到了粒子加速器技術對人類社會發展作出的貢獻。

基于粒子加速器技術的同步輻射光源建設起步于20世紀70年代，為科學家們開展科學研究和應用研究帶來了廣闊的前景，這些年來取得了極為豐碩的成果，關于蚊子爆發式吮吸方式的新發現僅是其中一個例子。

目前全世界已建成的同步輻射光源已超過50臺。20世紀90年代初，國內最先建成的北京同步輻射裝置是基于高能物理實驗的高能對撞機兼用裝置，屬第一代同步光源。合肥建成的是同步輻射專用裝置，屬第二代光源。2009年5月投入使用的上海光源屬第三代同步輻射光源(臺灣新竹光源也屬第三代)。

即將在北京懷柔動工的北京光源屬第四代同步輻射光源(采用比第三代更先進的技術，性能更加優越)，合肥先進光源(第四代)的建設構想也已提出，廣東省正積極推動在東莞建設南方光源(第四代)與已建成的中國散裂中子源配套。可以預見，就在并不太遠的未來，中國的幾大高性能同步光源將為材料、能源、環境、物質與生命科學交叉等廣泛領域的科學研究提供強有力的技術支撐能力，為科技的發展作出更大的貢獻。

參考資料

1、When Your X-Ray Subject Has Wings: PeeringInside Insects with theAdvanced Photon Source

https://science.energy.gov/news/featured-articles/2018/08-29-18/

2、What REALLY happens when amosquito bites: Scientists capture how the parasite sucks blood in a gruesomevideo

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2385937/

3、Advanced PhotonSource

https://science.energy.gov/bes/suf/user-facilities/x-ray-light-sources/aps/

4、MosquitoesDrink with a Burst in Reserve

https://www.aps.anl.gov/APS-Science-Highlight/2018/mosquitoes-drink-with-a-burst-in-reserve

5、Burst modepumping: A new mechanism of drinking in mosquitoes

https://www.nature.com/articles/s41598-018-22866-w

6、Mosquitoes drink with a burst in reserve:explaining pumping behavior with a fluid mechanics model

http://meetings.aps.org/Meeting/DFD14/Session/R7.1

7、Argonne’sX-rays used to identify new mode of drinking in mosquitos

https://www.anl.gov/article/argonnes-xrays-used-to-identify-new-mode-of-drinking-in-mosquitos

8、Newlydiscovered mode of drinking in mosquitoes carries biomedical implications

https://vtnews.vt.edu/articles/2018/03/mosquito-burst-mode.html

9、蚊子吸血過程

http://news.ifeng.com/a/20170807/51578970_0.shtml

10、關于蚊子你所不知道的10件事

http://m.sohu.com/a/245804036_297441

11、蚊子口器為什么能刺穿人的皮膚

https://www.zhihu.com/question/21244651

12、顯微鏡發展的歷史征程

http://www.sohu.com/a/167407714_346845

13、黑科技顯微鏡

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1610666366510896008&wfr=spider&for=pc

14、同步輻射X射線顯微成像的新方法和新技術

http://www.docin.com/p-1702165788.html

15、同步輻射X射線三維顯微成像

https://wenku.baidu.com/view/ba9730f8941ea76e58fa046b.html

16、散裂中子源+南方光源

http://www.sohu.com/a/278644650_356071

來源：中科院高能所

編輯：井上菌
近期熱門文章Top10
↓ 點擊標題即可查看 ↓
1. 掉入地下一萬米
2. 從前有個學生熬夜遲到了，錯把困擾數學家的難題當作業做了出來
3. 原子彈制造指南
4. 吸貓一時爽，一直吸貓一直爽
5. 為什么長時間不洗頭，洗的時候搓不出很多泡沫？| No.145
6. 一個大活人，還能讓尿活活憋死？？？
7. 所以，WiFi 和 4G 到底哪個更耗電？
8. 傳紙條被發現，一看竟寫著...
9. 鉛筆上面那塊廢柴橡皮為什么容易把紙擦破？
10. 一幅圖讀懂量子力學（薛定諤的貓）