这些有趣而严肃的研究获2022菠萝科学奖

升龙

心理学奖

爸爸也能辨认娃的哭声

人类对于孩子哭泣的声音非常敏感，特别是妈妈似乎总能分辨孩子哭声的细微差别。人类爸爸也是如此吗？在人们的刻板印象中，父亲在育儿的时候往往没有母亲敏感，正所谓“父爱如山”——如大山般一动不动，甚至连识别自己家娃的哭声，都没有妈妈反应快。但是法国圣艾蒂安大学的尼古拉斯·马修文团队的研究，为世界上的爸爸们正了名。

科学家找到了来自法国和刚果的29个有娃家庭，在孩子洗澡脱衣服的时候，完成了哭声录音。科学家平衡了录音音量、时间等信息，通过分析音频信息发现，不同婴儿哭声有着微妙的声学差异。而后，科学家给这些父母播放了两组各15段哭声录音，要求他们判断，哪一段哭声录音来自自己的孩子。结果发现，不管是爸爸还是妈妈，辨认自家娃的哭声时，虽然都会偶尔犯错误，但父母双方的分辨能力几乎一样。科学家进一步调查发现，能不能听声辨娃，最重要的因素是经验。亲身参与育儿的时间长，对孩子的哭声就更敏感。

数学奖

狗开心时摇尾巴是右撇子

狗尾巴不仅能在高兴的时候甩起来，上翘、下垂、摇摆都可能代表了不同的情绪。中科院遗传发育所张永清团队、中科院自动化所余山、中科院深圳先进技术研究院蔚鹏飞团队，利用五台摄像机，多角度拍摄小狗的行为，同时利用计算机分析图像，建立了多个观察点，可以自动追踪小狗的肩膀、后背、臀部、尾巴尖等位置。多台摄像机，可以建立起一个狗摇尾巴的三维模型，精确定位狗身体的运动轨迹。接下来，通过人工智能，科学家可以详细分析狗尾巴运动的规律。

科学家发现，狗摇尾巴并不是左右对称的。对于刚刚认识、还不太熟悉的工作人员，狗摇尾巴的角度更偏左，但是几天之后，随着小狗和工作人员越来越熟悉，它们摇尾巴的角度也会渐渐偏右。而且，就像每个人走路的姿态都有微妙不同一样，每只小狗搖尾巴的方式也并不一样，都有自己独特的习惯。

物理学奖

如何体验超音速？开瓶香槟试试！

二百多年前，人们对香槟内二氧化碳产生的机制还不很清楚，香槟爆炸事故经常发生。酿酒工人在处理香槟的时候，还要带上特殊的面具。不过，今天人们已经熟悉了香槟酿造的工艺。在许多场合，人们会故意摇晃酒瓶，让香槟爆发、喷洒。这也并不算浪费，香槟瓶塞喷射而出，发出一声“嘭”，这可是制造狂欢气氛的关键。

法国雷恩大学物理研究所阿卜杜萨马德·贝尼达尔、罗伯特·乔治斯等，对发射香槟瓶塞这件事很感兴趣。他们利用计算机模拟了瓶塞飞出那一刻，香槟酒瓶发生的变化。还利用高速摄像机，拍摄了香槟开瓶的场面，终于把香槟开瓶的这一刻弄得明明白白。瓶塞飞出的一瞬间，究竟有多快呢？不测试不知道，瓶塞飞出瞬间的速度，居然达到了1.6到1.8马赫，也就是实验时音速的1.6到1.8倍。此外，几位科学家还提供了全套的计算公式，对于流体力学和酿酒工艺都有借鉴意义。

化学奖

烤花生还是带壳的香

化学奖颁给了日本东京大学农业与生命科学研究生院应用生物化学系的村松智成等人，因为他们利用核磁共振波谱和液相色谱等科学手段证实：带着壳一起烤的花生更香。

村松智成和他的团队选择了一个颗粒大、最常被用于制作烤花生的花生品种，分为带壳组和无壳组在烤箱中烘烤，烘烤时长也进行了量化，从10分钟、20分钟起，一直到60分钟，都逐一分组实验。之后，把这些烤花生分别磨碎、均质化（带壳的当然要先剥出来），放到仪器里开始检查成分。首先可以检测到，无论带不带壳，在烘焙过程中，影响味道和香气的化合物都增加了——蔗糖、谷氨酸/焦谷氨酸等，这些可能都为烤花生的独特风味做出了贡献。同时，花生中有益人体的营养也增加了，比如类黄酮（增加高达3.9倍）。

此外科研人员发现，不同的烘烤模式下，花生壳对花生种子受热的影响也很明显，导致焦谷氨酸盐等多种化合物的增加，其中与美拉德反应过程相关的氨基酸和糖的增加最为显著。

医学奖

忍着困劲儿坚持研究

美国纽约州立大学的演化生物学家盖洛普追踪了大量爱打哈欠的动物，对于打哈欠，他有话说。盖洛普认为，打哈欠真正的作用是提升大脑的觉醒。简单来说，大脑有清醒和睡眠两种状态，而觉醒就是两种状态转换的尺度，当觉醒程度降低，大脑就会转入睡眠。相反，要想保持清醒，就要提升觉醒程度。打哈欠之后，觉醒程度就能短暂升高，这就是为什么人在犯困的时候会哈欠连连——这是大脑在和困意做最后的抵抗。

同样，人刚睡醒的时候，也容易打哈欠，此时大脑也在尽快觉醒，赶紧转换到清醒模式。不仅如此，盖洛普还发现，打哈欠和体温有关，体温升高的时候，人就更容易打哈欠，而打哈欠的时候，大脑也随之降温了。

盖洛普表示，为了研究打哈欠的机制，科学家观看了太多的哈欠时刻，每天都被弄得哈欠连连。很长时间过后，他们才对哈欠视频“免疫”。

生态奖

亮晶晶的玻璃幕墙，鸟类的墓地

在昆山杜克大学，李彬彬带领的生物多样性与可持续发展团队，在校园里转悠，专门收集死掉的小鸟，调查鸟撞事件。他们的工作揭示了中国鸟撞的常见鸟类，容易发生鸟撞的建筑，以及鸟撞的时间等。2022年，他们的团队和国内多家自然保护公益机构发起“全国防鸟撞行动网络”，联合众多社会力量，推动解决鸟撞问题。

李彬彬团队总结了前人的研究，发现透明度低、颜色鲜艳的玻璃可以减少鸟撞，对于已经修建好的玻璃，也可以用遮阳板等简单设施，减少鸟撞。而且，鸟类的眼睛可以看到紫外线，人类却看不到。人类可以制作反射紫外线的贴纸。这些贴纸人看不见，不会影响建筑的美观，却可以提示鸟类此路不通。

发明奖

“毒液”机器人

机器人爱好者普遍梦想着开机甲，梦想着这些冷冰冰的金属和电线能表现得更大、更强、更坚硬、更暴力……但事实上，真正的前沿机器人研发走的却是完全相反的路数：更小、更软、更柔韧、更可控。然而目前为止，我们已知的柔性机器人，无论采用硅基材料、液态金属还是磁流体，最大的问题都是材料本身的限制。硅基材料做出来的是柔软的固体，往往变形能力太弱；液态金属和磁流体倒是很容易变形，但又非常难以控制、无法适应复杂的工作空间。换句话说，如果我们用现存的材料和工艺复制一根可以变形的金箍棒，那悟空把它塞进耳朵的时候，也很可能是塞不进去、掏不出来，或者整个掉进耳道、堆在某处无法动弹。

为了防止类似意外的发生，无数科研人员都在不断努力改进材料。在哈尔滨工业大学读博的孙猛猛也是其中一员，他向导师谢晖提出想要做一个介于二者之间、像史莱姆一样的半固體机器人。博士毕业后，他又在攻读博士后的香港中文大学跟随张立教授继续这一研究。最终，“毒液”机器人诞生了——在聚乙烯醇溶液中，按比例依次加入钕铁硼和硼砂，就可以得到一坨磁性泥。这一坨磁性泥，无论外表还是性状都很像电影里的“毒液”。通过控制磁场，操作员可以无接触地控制它改变形状、做出各种动作，它的拉伸与收缩特性可以被用于“抓住”和“吞噬”目标物体。为了让“毒液”变得无毒，科学家还要给它包裹上二氧化硅薄膜。

生物学奖

失眠的蚊子不叮人

生物学奖颁发给了美国辛辛那提大学生物科学系约书亚·B·贝努瓦团队。他们发现，蚊子的睡眠和进食都受到昼夜节律的调控。和绝大多数动物一样，蚊子们按时吃饭，按时睡觉。它们会保持120分钟不动，也就是说它们至少能连续睡上两个小时。和人一样，埃及伊蚊和斯氏按蚊在被迫失眠后，都在次日晚上（或白天）出现了睡眠反弹——多睡了好几个小时，以弥补前一天失去的睡眠时长。

科学家研究蚊子睡觉，不仅能加深人类对于睡眠本质的理解，还可以根据蚊子行为的特点，制订更好的防蚊策略。

希望奖

一克月亮土带来了畅想未来的可能

有没有一种可能，让人类在月球实现自给自足？中国空间技术研究院嫦娥五号探测器系统总指挥、总设计师杨孟飞院士，中国科学院物理研究所汪卫华院士，以及南京大学邹志刚院士领衔的研究团队完成了一项研究，给这个设想提供了希望。2021年12月17日，我国的嫦娥五号飞船在月球表面自动采集了月球土壤样本，并成功返回。自此，我国科学家获得了第一手月球表面物质的研究资料。于是，南京大学的科研团队取得了1克月球土壤样本。

这1克样本虽少，包含的信息量却非常大。团队分析发现，月球土壤样本中包含钛铁矿、氧化钛、羟基磷灰石，以及多种铁基化合物等8种成分，有较好的光催化性能。人们可以在月球表面，利用太阳能来加工这些物质，生产出氧气、氢气、甲烷和甲醇等。这些物质都是人类工业生产所需原材料。根据科学家的设想，如果人们要登陆月球，这些材料无疑会推进人类建立月球基地的进程。

科学艺术奖

曳尾菌的小世界

科学艺术奖，颁给了百万粉丝科普博主“曳尾菌”。她用装上放大镜的相机和延时摄影装置，给大家展示了一个光怪陆离的微观世界。从餐桌上会出现的食用蘑菇，到罕为人知的黏菌，从随处可见、剩饭菜里都能长出来的霉菌，到精心伺候、仔细摸索培育条件才最终养成的独家菌种，都在她的拍摄名单上。而在其中，关于黏菌的科普可以说是她的特色。

黏菌是介于动物和真菌之间的微生物，大多为腐生。它们会形成具有细胞壁的孢子，但是生活史中没有菌丝的出现，反而有一段黏黏的时期，这就是黏菌的营养生长期。此时，没有细胞壁的黏菌可以像变形虫一样，任意改变体形，把自己摊开、收起、移动，甚至像动物一样四处觅食、走迷宫，这就是黏菌的“变形体”。变形体的这些动作本来是缓慢的，但利用延时摄影却能清晰展示它的神奇，这也正是曳尾菌的工作。一条“黄色原质团发网菌”的视频，短短40秒，就在网络平台上收获了超200万的播放。