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触发器的原理和应用 作者：浮槎 审核：时光   要提到计算机的工作原理，就不得不提到一种电子装置：触发器。触发器主要由两个电子管组成，当电流通过触发器时会通过其中一个电子管。触发器一共有四个接触点，其中两个用来接收外部脉冲，另外两个用来输出回答脉冲。外部脉冲输入的瞬间，触发器就会“翻转”，使原本导通的电子管变成闭合状态，电流转而进入另一个电子管。当一边电子管闭合、另一边电子管导通的瞬间，触发器就会输出回答脉冲。   现在我们给触发器连续不断地输入脉冲，并根据图1中两根电子管其中的一根——右侧的电子管的状态来确定触发器的状态：当右侧电子管闭合时，设定触发器是「0 状态」；当右侧电子管导通时，设定触发器是「1 状态」。   如果触发器的初始状态为「0 状态」，即右侧电子管为闭合状态时（如图 1所示），那么输入第一个脉冲后，右侧电子管导通，触发器翻转成「1 状态」。此时，触发器不会输出回答脉冲，因为左侧电子管并未导通。接下来，当我们输入第二个脉冲时，左侧电子管导通，右侧电子管闭合，触发器翻转为「0 状态」，输出回答脉冲。   通过观察可以发现，经过两次输入脉冲之后触发器回到了原始状态。接着继续输入第三个脉冲，触发器变成了「1 状态」，再输入第四个脉冲，触发器又变成「0 状态」……也就是说，触发器的状态是以2个脉冲为周期进行循环的。 图1   如果将多个触发器相互连接会发生什么事呢？以三个触发器：触发器1、触发器2、触发器3相连为例（如图 2 ），给触发器1输入脉冲信号，之后触发器1的回答脉冲会作为触发器2的输入脉冲，触发器2的回答脉冲之后又会作为触发器3的输入脉冲，最后触发器3产生回答脉冲。 图2   假设一共有 5 个触发器相互连接，最初的状态都为「0 状态」，我们可以把这个触发器组的状态标记为「00000」。给最右边的触发器输入第一个脉冲后，该触发器的状态变为「1 ...

纠缠态——从理论到技术 Alain Aspect、John Clauser和Anton Zeilinger用纠缠量子态进行了开创性的实验。在纠缠量子态中，即使两个粒子分离，它们也表现得像一个单独的单元。他们的研究结果为基于量子信息的新技术扫清了道路。 量子力学的不可言喻的效应正在开始得到应用。现在有一个很大的研究领域，包括量子计算机、量子网络和安全的量子加密通信。 这一进展的一个关键因素是，量子力学如何允许两个或多个粒子以所谓的纠缠态存在。纠缠对中的一个粒子发生的情况决定了另一个粒子发生的情况，即使它们相距很远。 在很长一段时间里，问题在于这种相关性是否是因为纠缠对中的粒子包含隐藏变量，即告诉它们在实验中应该给出哪个结果的指令。20世纪60年代，John Stewart Bell提出了以他的名字命名的数学不等式。这表明，如果存在隐藏变量，那么大量测量结果之间的相关性将永远不会超过某个值。然而，量子力学预测，某种类型的实验将违反贝尔不等式，从而产生比其他情况下更强的相关性。 John Clauser发展了John Bell的想法，开展了一个实际的实验。当他进行测量时，它们显然违反了贝尔不等式，从而支持了量子力学。这意味着量子力学不能被使用隐变量的理论所取代。 在John Clauser的实验之后，仍然存在一些漏洞。Alain Aspect发展了这个设置，利用它堵住了一个重要的漏洞。他能够在一个纠缠对离开它的源后切换测量设置，所以当它们被发射时存在的设置不会影响结果。 通过精密的工具和一系列的实验，Anton Zeilinger开始使用纠缠量子态。 而且，他的小组还展示了一种被称为量子隐形传态的现象，这种现象使得量子态在一定距离内从一个粒子移动到另一个粒子成为可能。 “越来越明显，一种新的量子技术正在出现。我们可以看到，获奖者对纠缠态的研究非常重要，甚至超越了解释量子力学的基 ...

简介 人类一直对自己的起源感到好奇：我们究竟从何而来？我们（智人）与那些在我们之前出现的人类又有什么关系？是什么使智人与其他人类不同？ 通过Svante Pääbo教授的开创性研究，他完成了一些看似不可能的事情：对人类的一个已灭绝的亲戚——尼安德特人的基因组进行测序。不仅如此，他还轰动性地发现了一个以前不为人知的人种–丹尼索瓦人(Denisova)。重要的是，Pääbo还发现，这些现已灭绝的人种在大约7万年前离开非洲后，他们的基因转移到了智人身上。这种古老的基因存在于现今人类的体内，并具有生理上的意义，例如影响我们的免疫系统对感染的反应等。 Pääbo的开创性研究催生了一门全新的学科：古基因组学(paleogenomics)。通过揭示区分所有活人和已灭绝人种的基因差异，他的发现为探索什么使智人成为独特的人类提供了基础。 我们从哪里来？ 自古以来，我们从何而来、我们为何独特的问题一直困扰着人类。古生物学和考古学对人类进化的研究非常重要，相关研究提供的证据表明解剖学上的现代人（即智人）最早出现在大约30万年前的非洲。而我们已知的最接近的亲属——尼安德特人，在非洲以外的地方发展起来，从大约40万年前到3万年前在欧洲和西亚居住，在那之后他们灭绝了。大约7万年前，智人群体从非洲迁移到中东，并从那里扩散到世界其他地区。因此，智人和尼安德特人在欧亚大陆的大部分地区共存了数万年。但是我们对智人与已灭绝的尼安德特人之间的关系了解多少呢？线索可能来自于基因组信息。到20世纪90年代末，几乎全部人类基因组都已被测序。这是一个相当大的成就，使科学家们得以在后来对不同人类种群之间的遗传关系进行了研究。然而，对现今人类和已灭绝的尼安德特人之间关系的研究需要对从古人标本中提取的基因组DNA进行测序。 一个看似不可能的任务 在科研生涯早期，Svante Pääbo就对利用现代遗传学方法研究尼安德特人 ...

作者：我本张逸仙 作者知乎主页链接：Thinker 变分推断 基本思路就是：在概率模型中，经常需要近似难以计算的概率分布。对于所有未知量的推断都可以看作是后验概率的推断（因为贝叶斯公式可以构造）： p(x)=∑p(x∣z)p(z)p(x) = \sum p(x|z)p(z) p(x)=∑p(x∣z)p(z) 对于大量数据而言，马尔可夫蒙特卡洛方法就太慢了，因此就需要用到变分推断法。 这里经常遇到的是两种变量，一个是real data：xxx，还有一个是latent data: zzz​。 那么构造的推断问题就是：输入数据的后验条件概率分布p(z∣x)p(z|x)p(z∣x)​​的得知。通过ELBO的方法，希望找出一个真实的分布q(z)q(z)q(z)，用这个真实的分布来近似代替真实的后验分布p(z∣x)p(z|x)p(z∣x)​。 因此需要优化的是它们的KL散度: q∗(z)=argminq(z)∈QKL(q(z)∣∣p(z∣x))q^*(z) = argmin_{q(z)∈Q}KL(q(z)||p(z|x)) q∗(z)=argminq(z)∈Q​KL(q(z)∣∣p(z∣x)) 而KL散度值也可以进一步改写：(下面的期望均是对q(z)q(z)q(z)的期望​) KL(q(z)∣∣p(z∣x))=E(log⁡q(z))−E(log⁡p(z∣x))=E(log⁡q(z))−E(log⁡p(x,z))+log⁡p(x)KL(q(z)||p(z|x)) =E(\log q(z)) - E(\log p(z|x))\\ =E(\log q(z)) - E(\log p(x,z)) + \log p(x)KL(q(z)∣∣p(z∣x))=E(logq(z))−E(logp(z∣x))=E(logq(z))−E(logp(x,z))+logp(x) 因此，定义evidence ...

作者：丛雨 审核：白烟   如果你视力极佳，在晴朗且无光污染的夜晚也许能在夜空中看到2500颗以上的恒星，而全天肉眼可见的恒星总数更是接近6000。古人们早已发现，与金木水火土五颗行星相比，绝大多数天体之间的相对位置似乎是永恒不变的，由此便有了“恒星”一词。如今我们已经知道，只是恒星距离遥远而使它们在天球上的运动不易察觉罢了。本文将简略介绍恒星相对天球背景运动的三种方式： 视差 自行 光行差 视差   竖起一根手指放在眼前，分别闭上左眼或右眼，可以发现手指相对背景物体的位置有明显不同，这便是视差的原理：在不同位置观测同一物体产生的方向差异。这不同位置的两点之间的连线是视差基线，两点与目标连线之间的夹角是视差角。显然，测得视差角后对距离的计算只是简单的三角形问题，视差因此也被称作三角视差。   地球绕太阳公转时的位置不停变化，这就满足了产生恒星视差的条件。日地距离是已知的，以日地平均距离1 AU作为视差基线的恒星视差被称为周年视差。如图1所示，由于恒星的距离普遍过于遥远，视差π是极其微小的，此时的tan π ≈ π，然后只需在地球轨道平面（黄道面）中找到一条垂直于该恒星方向的视差基线，恒星的距离便很容易得到：d = a / π。而我们又规定，周年视差为1角秒（″）的天体的距离为1秒差距（pc），约等于3.262光年。此定义的实用性使pc成为了天文学中最常用的一种距离单位，在这种单位制下，只需对以角秒为单位的周年视差取倒数，就能直接得到以秒差距为单位的恒星距离。因为距离越远，视差现象越不明显，所以只有较近的目标才能进行准确的视差测距，但2013年投入使用的盖亚望远镜的测量精度达到10微角秒量级，能够测出几千秒差距内的恒星视差。 恒星的周年视差   在实际的视差测量中，对于空间内的任意一颗恒星，它与太阳的连线和黄道面之间应当存在一个夹角，也就是日心黄道坐标系中的黄纬β ...

作者：未名 审核：未名 前言   1886年卡尔·奔驰制造出世界上首辆三轮内燃汽车，这种汽车和马车的主要区别就是动力系统不同，而现代四轮车的雏形则来源于戴姆勒的灵感。在此后一百多年时间里，随着人们对汽车机动性的需求越来越高，以及审美的嬗变，汽车外形也一直更新换代。从甲壳虫汽车到船型车，再到楔形车，人们总是倾向于使汽车外形阻力更小且兼具美观的方向发展。本文将简单讨论汽车外形与空气动力学的关系。 汽车造型与气动阻力   大气压下汽车均速、水平行驶中的空气动力学阻力由压差阻力和摩擦阻力构成，根据二者占比以及汽车部位不同，空气空气动力学阻力分为形状阻力、诱导阻力、粗糙度阻力和干涉阻力、内循环阻力。而汽车69%的燃油用于克服空气阻力，空气动力学阻力的58%为形状阻力，所以汽车造型对降低其阻力有着至关重要的影响。这里引入风阻系数Cw=F_风阻/(ρ/2 〖v_∞〗^2 A)，其中v_∞为无穷远处的均匀气流与汽车的相对速度，A为汽车正投影面积。图1-1是不同造型汽车相同水平均匀理想气流中水平匀速行驶时的气动阻力系数，可以看出，不同车型的气动阻力系数差异非常大。 图 1-1   接下来我们将对以上空气动力学阻力逐个简要分析。 形状阻力   汽车形状阻力的80%-90%为压差阻力，空气摩擦阻力仅占10%-20%。图1-2 是对不同形体在相同理想流体中所受压差阻力的演示： 图1-2   钝体如横放的平板、长方体在物体横截面最大处压力增加很大，以致流体分离，在背流侧形成涡流 ，这导致在物体表面的压力分布不对称，从而产生压差阻力。倒圆角可以使绕过棱线的流动不产生分离。这样可以使流动延迟分离，减小压差阻力。压差阻力在汽车上也应如此分析。   而对于摩擦阻力： 图1-3  &e ...

圣奥古斯丁的哲学与神学 作者：Михaїл-А-Булгáкoв☦️ 审核：观复·钧天   圣奥古斯丁是一个著述极其丰富的作家，他的著作主要是关于神学问题。他所写的争论性的文章属于时事问题，即一旦成功之后随即失去其所有意义；但某些文章，特别是关系到裴拉鸠斯教派的文章，却直到现代仍有其现实的影响。我不想论及他所有的作品，我只是把我认为具有内在性的、或历史性的重要论著等作一番考察： 第一：他的纯粹哲学，特别是他的时间论 第二：在《上帝之城》一书中所展示的历史哲学 第三：作为反对裴拉鸠斯教派而提出的有关救赎的理论 纯粹哲学   一般来说，圣奥古斯丁并不专心致力于研究纯粹的哲学，但在他研究过程中，却显示出极其卓越的才能。历史上有许多人，他们纯粹思辨的见解曾受到符合经文必要性的影响，奥古斯丁在这一长串人物中则占据首要位置。然而这种情况对早期基督教哲学家们，例如对欧利根来说，便是不适合的。在欧利根的著述中基督教和柏拉图主义同时并存，且不互相渗透。与此相反，在奥古斯丁的著述中纯粹哲学的独创思想却受到柏拉图主义在某些方面与《创世记》不相协调这一事实的刺激。   在圣奥古斯丁的著作中，《忏悔录》第十一卷是最好的纯粹哲学作品。一些普通版本的《忏悔录》只有十卷，因为十卷以后的部分是枯燥乏味的；其所以枯燥乏味正是由于这一部分不是传记，而是包含许多哲学思想。第十一卷涉及的问题是：假如创世有如《创世记》第一章，其中奥古斯丁反驳摩尼教徒时所主张的那样，那么，创世一事则是应该尽早发生的，于是他就这样假想出一个反对者，从而展开了他的论证。 《忏悔录》片段   为了理解他的论述，首先必须认清旧约全书中无中生有的创造，对于希腊哲学来说是一个完全陌生的概念。当柏拉图论及创世时，他想到的是一种由上帝赋予形相的原始物质；而 ...

作者：时光 审核：东达   相信很多朋友们第一次接触“程序绘画”是在小学时期信息技术课，课本上介绍了一种名叫海龟绘图（Turtle Graphics）的有趣软件。回想一下，我们是怎么让小海龟运动起来的？答案是：利用代码。1996年，Seymour Papert和Wally Feurzig发明了一种专门给儿童学习编程的语言——Logo语言，我们正是利用这种语言指挥海龟在屏幕上绘图的。然而随着时代的发展，Logo已经渐渐淡出人们的视线，主流的绘图方式也发生了改变。   本文介绍的是如何利用着色器（下文写作Shader）语言达成绘制3*3棋盘格效果，笔者在这里借助了UE4进行演示。如果感兴趣的话可以在Unity或者其他在线渲染网站（例如ShaderToy）中利用本文例举的算法进行尝试。   为什么程序绘画的第一篇文章讲的是棋盘呢？因为棋盘格子的绘制是程序绘画中较为基础的部分，原因是实现这个效果的算法比较简单，可以通过演算轻松的得到结果，对感兴趣但又不是很了解Shader的同学比较友好。不过由于涉及到一些术语，这篇文章推荐有一定计算机图形学基础的同学阅读。那么话不多说，我们正式开始吧！ 开始绘制   打开我们强大的UE4的Shader Graph，我们正式准备开始绘图。首先我们要做的事情是将texcoord（一组纹理坐标）节点连接到输出根节点的base color上，会得到以下效果：   这是个什么东西，它是怎么得到的？（怎么说呢，它看起来真的很像某种水果。）首先我们要明确的是：texcoord节点储存了一组纹理坐标，它的范围从0 ~ 1。如果我们以图1中的矩形的左上角为原点建系，并且让y轴指向下方，那么texcoord对应的(0, 0)坐标就指的是左上角，(1, 1)指的就 ...

简述荧光蛋白研究史及其发光机理 作者：极地冰川 审核：未名 摘要   1962年从水母Aequorea victoria中发现并提取出的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）以及1999年从珊瑚Discosoma genus中发现的红色荧光蛋白（drFP583）现已成为在生物研究中的各个领域最为广泛的蛋白质之一。由于其具有对生物体无毒无害、受特定波长光激发时可高效发射特征荧光、分子量小、易于构建载体以及在多种生物体中均可表达的特性，在众多领域中展现出了广阔的前景。现已有多种荧光蛋白被应用于实际研究中。 荧光蛋白的研究历史   绿色荧光蛋白是第一种被发现的荧光蛋白。1962年，日本科学家下村修从首次从维多利亚多管水母（Aequorea victoria）中发现并分离出了绿色荧光蛋白。起初，绿色荧光蛋白是作为下村修提取水母素的副产物出现。其在阳光下呈现绿色、钨丝下呈黄色强烈，而在紫外光下表现出强烈绿色。通过生物化学的方法和对光谱的研究，下村修初步解析了绿色荧光蛋白的发光机理及发光基团[1]。然而，作为发现者的下村修并没有意识到自己的发现将会在三十年后引起现代生物技术的一场变革。在之后不久，下村修便放弃了对绿色荧光蛋白的进一步研究而选择将研究方向转移至其他的领域。   1985年至1992年间，普拉舍成功完成了绿色荧光蛋白的基因及蛋白质序列的测定，并以此为基础，由道格拉斯·普瑞舍于1992年成功克隆出绿色荧光蛋白的基因。首个将绿色荧光蛋白应用于生物学研究的是哥伦比亚大学的马丁·查尔菲。1994年，通过分子生物学的方法，查尔菲将绿色荧光蛋白的cDNA导入线虫等模式生物并成功使其得到表达，使人们意识到GFP作为报告基因的巨大潜力。同年，钱永健团队成功解析了绿色荧光蛋白的发光机制， ...

从月球观测到地球相位 作者：丛雨 审核：円岛、时光   从月球上看地球是什么样子的？如果你对于地球、月球及月相有一定的了解，那么也许你能很容易地从这张图片中察觉到一些端倪。这幅游戏截图取自守望先锋的地图“地平线”月球基地，暂且抛开艺术性与视觉效果不谈，我们将从地球和月球入手，简单介绍一些有关天体相位的知识。 图1：守望先锋游戏截图，实际上该图严重夸大了地球的视大小，月球上看到的地球视直径大约1.9度，仅是太阳的3.6倍   天体的相位是由太阳、天体和观测者的相对位置决定的，它反映了我们看到的天体被太阳照亮部分的多少。以大家最熟悉的月相为例，由于日地距离远大于地月距离，我们可以简单地用日–地–月夹角，也就是太阳与月球的角距离来表示月球亮面的可视程度。随着月球与太阳的角距离逐渐改变，月相会按照如下的顺序变化：新月（朔）、上蛾眉、上弦、盈凸、满月（望）、亏凸、下弦、下蛾眉、新月。弦月与太阳分开的角距离约90度，满月与太阳的角距离约180度。   一定相位的月亮相对于太阳的位置是确定的，你可以通过月亮在天空中的方向来判断太阳的方位，进而估计出当地的时间。比如，如果我们不考虑月球绕地球的轨道倾角（黄白交角），上弦月的升起或落下一定比太阳晚6个小时，下弦月则比太阳早6小时。 图2：日地月的相对位置与月相的关系，该图同时也反映了恒星月与朔望月长度不同的原因   月相如此，天体相位的规律也同样适用于月球上观测到的“地相”。观察一开始的游戏截图（图1）中地球的晨昏线，可以看出它是接近下弦的亏凸相，但它与左上方的太阳相距明显不足90度，这代表此时大部分亮面处于看不到的地球后方，因此应为下蛾眉的形状。   其实，用于准确描述天体相位的是日–月–地这一夹角，称为相位角。如图3所示，它介于 ...