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1、Unit 1 Main Reading -拥有自己头脑的机器如果任其自由发展，有些机器可以学得更聪明，在一些最需要脑力的任务方面甚至会超越人类。人类能否建造出可以演变得更好并可以超出人们想象而发明解决方案的机器吗？利用计算蛮力方法，计算机现在可以进行通行的国际象棋游戏。1997年，IBM的一款名为深蓝的超级计算机击败了卡斯帕罗夫。世界冠军认为这次经历如同与顶尖的人类挑战者对抗一样艰难。阿蓝图灵，战时英国谜团破译密码工作背后的数学天才，于20世纪50年代设立了人工智能的标准，而深蓝的行为至少达到了其中的一个。然而，深蓝的成功并没有给人工智能界留下深刻的印象，那是因为这台机器的创举仅仅在于运算速度
2、快于其他任何以前的计算机。巨大的处理能力可以使它预测到向前推进的棋步多达30个，而且它聪明的编程可以计算出数百万的可能的棋步中哪一步会加强它的位置。但就本身而言，深蓝所能做的，而且出色完成的仅仅是数学。它不能为象棋游戏制定自己的战略。但是如果深蓝被赋予一种演变的能力，使用反复试验的经历学会完善自身，会怎么样呢？一种名为“演化硬件”的新技术正试图这么做。和深蓝一样，演化硬件也是通过尝试几十亿个不同的可能，寻求解决方案。区别在于，和深蓝不同，演化硬件不停地调整和完善它的搜索算法，而这也正是找到解决方案所需的逻辑步骤。它每次都选择最好的，并加以尝试。而且，它所作的一切不是根据编好的指令，而都是自动完
3、成的，。传统观念长期认为一个机器的能力是受限于创造者的想象力。但是在过去的几年里，演化硬件的前驱已经成功地建造了一些可以自行调整并且表现更佳的设备。有些情况下，后来出现的机器甚至超出了创造者的能力。例如，在电路设计领域，对几十年来人类束手无策的一些问题，演化硬件却找出了创造性的解决方案。演化硬件首先需要硬件可以重新配置。如果一个设备不能调整形状或调整做事方法，它是不可能演变的。拿一把瑞士军刀为例，如果要完成开启瓶子的任务，使用者要确认刀具中合适的工具，然后打开刀具，再把设备转变成一个可以敲开瓶盖的用具。在这种情况下，现实的客制化是很简单的：无论瓶盖的大小和形状，开瓶器的形状始终没变。对于一把瑞
4、士军刀，（使用哪个工具的）程序可以被调整， 但是硬件（开瓶器）不可以。演化硬件工程师们所要做的就是发明一把刀， 可以根据瓶盖来定制形状，自行调整。演化硬件技巧在于创造一个设备，它知道如何在正确的时间做出正确的结构调整。为了寻找最合适的设计，工程师们使用“遗传算法”的编程工具，这种软件技术调配反复尝试的学习过程来模拟生活世界的动力之源自然选择过程。在设备的运行初期可以确定目标或是之后持续调整。无论那种方式，设备要改变自己的结构以最好的方式来执行手头的任务。在瑞士军刀的情况下，它会自行算出应该变成的形状，从而解放它的“处理器”（使用者的大脑）去处理其他事情。今天，遗传算法的所有内容（蓝图创造，素质
5、评价和重新配置）可以包含在单个芯片中，几分之一秒就可以运行几千个演化试验。虽然发明至今只有三十年的时间，各种遗传算法已经被普遍地应用于软件当中，它们耗费处理器大量的时间，常常是让人望而却步。演化硬件通过在硬件上运行遗传算法避免了这个问题。这种区别是很关键的。任何电子设备中，把配线指令设置在实际硬件中，而不是当做部分软件加以运行，势必会提高运行速度。在演化硬件中，速度优势十分明显，对于软件中不能解决的问题，遗传算法却可以以实时时间破解方案，达到发现问题和找到解决方案同步完成。这种速度和灵活性使演化硬件成为处理快速变化局势的理想选择。迄今为止演化硬件最显著的应用在于模拟电路的设计。虽然数字设备已经
6、无处不在，但它们仍要与现实世界沟通，而现实世界始终都是模拟的。事实是人类不能用计算机词汇的二进制来说话、倾听、观察、触摸和品尝，而需要模拟电路来测量或产生有关光、声音或温度的如波纹般的信号。其他的模拟电路被称作AD和DA转换器，可以把波纹般的信号转化成电子设备使用的离散语言，或对该语言进行转化。传感器、接收器和显示部件在现代无线世界中起着至关重要的作用，而模拟线路正是它们的必要组成部分。不足为奇，随着最近对数字线路的特别强调，模拟设备的设计成为一个严重的问题。首先，做出高效的模拟电路如物理学一样，是与本能密切相关。加州斯坦福大学的约翰科扎声称模拟电路的设计工作专属“少数的顶级的拥有非凡才能的”
7、工程师。此外，拥有必要技能的工程师十分短缺。例如，德州仪器公司每年需要招聘500个模拟工程师，这比美国所有大学该方向毕业的人数还要多。尽管机器可能也会发展自己的头脑，但看起来并没有人脑将被废弃的即时危险。Unit 2 Translation of the Texts有关本底辐射的生物学效应的情况说明辐射无处不在，它天然存在于环境中，从地球产生那天起便如此。因此，生命是在一个电离辐射水平相当高的环境中完成进化的。辐射来自于外太空（宇宙辐射）、大地（地表辐射），甚至来自于我们人体自身。辐射存在于我们呼吸的空气中、吃的食物中、喝的水中、用于盖房子的建筑材料中。有些食物像香蕉和巴西果天然含有的辐射水平
8、比其它食物高。砖房和石头房子比其它建筑材料（如木材）建成的房子的辐射水平高。天然辐射或本底辐射的水平因地而异。比如，科罗拉多州的居民比东海岸或西海岸的居民承受更多的天然辐射，这是因为，由于地势较高，科罗拉多州受到更多的宇宙辐射，而由于其土壤天然富含铀元素，又受到更多的地表辐射。另外，许多天然辐射是由氡气引起的，这是一种来自于地壳、存在于空气中的气体。人造辐射来自于医疗活动、商业活动和工业活动。其中最大的辐射源之一是CT扫描，占约150毫雷姆。其它的医疗活动的辐射量总和约为150毫雷姆。此外，有些消费产品（诸如烟草、化肥、焊条、紧急出口指示牌、夜光表盘、烟尘探测器等）也在我们每年辐射总量中占约1
9、0毫雷姆。我们倾向于从辐射对活体细胞的影响的角度来思考辐射的生物学效应。对于较低水平的辐射，其生物学效应较小，可能难以察觉。人体有修复机制来对抗由辐射及化学致癌物所引起的损伤。因此，辐射对活体细胞的生物学影响可能导致以下三种结果：（1）受伤细胞自动修复，不留任何残留损伤；（2）细胞死亡并通过正常的生理代谢过程被替代，如同人体内数以百万计的其它细胞一样；（3）细胞修复失误，引起生物物理学变异。辐射与癌症的关系主要取决于受高浓度电离辐射的剂量（例如日本的原子弹爆炸幸存者和接受某些诊断性或治疗性医学治疗的患者）。与高剂量辐射（超过50，000毫雷姆）有关的癌症包括白血病、乳腺癌、膀胱癌、结肠癌、肾癌
10、、肺癌、食道癌、子宫癌、多发性骨髓瘤以及胃癌等。来自健康与人类服务部的文献显示，电离辐射与前列腺癌、鼻窦癌、咽喉癌及胰脏癌等之间也可能有联系。从受到辐射到发现癌症症状所经历的时间叫做潜伏期，潜伏期可能是许多年。这些可能由辐射引起的癌症与自然发生的癌症或由其他致癌物引发的癌症没有区别。美国国家癌症委员会的文献显示其他化学因素、物理危险、生活习惯（如吸烟、饮酒、饮食）等也很可能引发上述疾病。虽然高剂量辐射可能引起癌症，但目前尚无数据证明癌症的发病与接受低剂量辐射（低于10,000毫雷姆，即100毫西沃特）之间存在确定的联系。住在高水平本底辐射区高于每年1000毫雷姆（10毫西沃特）的人没有表现出反
11、常的生物学效应。即便如此，防辐射组织保守估计任何剂量的辐射都有诱发癌症和遗传病的风险，这一风险比高剂量辐射还要高。可以用一条线性无阙值的曲线来描述受辐射剂量与癌症发病率之间的关系。这一剂量-反应假设提出无论剂量多小，只要受辐射水平有所增加，都会导致发病风险的提高。线性无阙值曲线假设被美国国家科学研究委员会接受，作为判断辐射剂量标准的保守模型，但同时该委员会承认这一模型有可能过高估计了辐射的风险。高剂量辐射可能杀死细胞，而低剂量辐射可能损坏或改变受辐射细胞的基因代码。高剂量辐射可能杀死太多细胞以导致组织和器官立即损伤，这将引起身体的快速反应，这种反应常被称为急性放射综合症。辐射量越高、辐射症状表
12、现越快，死亡的可能性越高。这一症状在1945年的原子弹爆炸幸存者和1985年切尔诺贝利核电站事故的救援人员中很常见。约有134名核电站工人和救火队员受到了高剂量的辐射80,000到160,000毫雷姆（800到1600毫西沃特）并患上了急性放射综合症。这其中28人在发病的3个月内死亡，2人在最初几天由于辐射和烧伤的并发症死亡。由于辐射对不同人的影响方式不同，因此无法指出致命剂量到底是多少。但是，普遍认为在全身受到350,000500,000毫雷姆（35005000毫西沃特）辐射（从几分钟到几小时不等）后30天内，50%的人将死亡。这将根据个体受辐射前的健康状况和受辐射后接受的医疗救治的情况不同
13、而不同。这一剂量指的是全身暴露于辐射下很短的时间（几分钟到几小时）。相同剂量的辐射如果只发生在身体的某些部位将可能引发局部的影响，比如皮肤烧伤。相反，长时间（长年）的低剂量（少于10,000毫雷姆（100毫西沃特）辐射并不会立即对任何人体器官造成伤害。低剂量的辐射如果对人体有任何影响，其影响也将发生在细胞水平，因此其所造成的改变在辐射后几年内（通常5-20年）可能不会被观察到。基因影响和癌症的发病是人们对辐射引起的健康问题的主要担忧。辐射引发癌症的可能性比基因影响（如死胎率上升，先天性缺陷，婴儿死亡率，儿童死亡率，新生儿体重下降）高五倍。基因影响是受辐射个体遗传给下一代的生殖细胞变异的结果。这
14、种影响可能显现于受辐射个体的下一代，也可能显现于几代之后，这取决于变异的基因是显性还是隐性。虽然由辐射引发的基因变异已在实验室动物（使其接受高剂量辐射）体内观察到，但广岛和长崎原子弹爆炸幸存者所生的孩子身上尚未观察到基因变异的证据。核管理委员会的规定严格限制了核设施（如核电站）所能释放的辐射量。1991年由美国国家癌症研究院进行的一项调查核设施附近人口癌症报告得出结论，居住在美国核设施附近的居民因癌症死亡的危险并无增加。在核管理委员会的要求下，美国国家科学研究院目前正在对早前的研究进行最新修订。新的研究将调查现行核电站和废弃核电站以及核燃料循环设施附近的人口癌症发病率。Unit3Transla
15、tionoftheTextsMainReading:化学计量学对食品安全的影响恰当应用信息技术会有奇效JohnR.Joyce摘自科学计算食品安全，或者说是潜在缺乏安全，是我们时常关注的话题；各类媒体更是在这方面做足了文章。不管是因为食品传播疾病的爆发还是因为类似三聚氰胺的化学污染，食品召回事件似乎没完没了。然而，很多情况下，这种风险通常是被夸大了的，可能是因为评级，也可能是因为担心责任。这并不是说接触到受污染食品不会对健康造成严重伤害，而是说为了把受污染食品撤出市场，召回范围通常是扩大了的。这样做的原因可能有很多，但主要原因之一就是通常无法及时追踪到污染源而不能把未污染的类似产品在市场保留。在
16、食品安全中恰当应用实验信息技术能为极大改变这种现状，但也应该认识到这也不是能解决所有食品安全问题的金钥匙。我们可以实验信息技术看成是一块多面的宝石，每个面代表不同的信息系统。没有哪个单一方面比其他的方面重要。但是，结合在一起，他们就能变成光芒四射的珠宝，引导我们一路解决这个问题。尽管有人试图对这个系统进行分类，但所有分类都不是很严格的，因为它们大多有功能的重合。尽管我们没有足够的空间对所有这些方面做深入的介绍，以下列出的是我们可能遇到的各类实验信息系统的非互斥的分类清单：实验信息管理系统分析自动化/色谱分析数据系统科学数据管理系统生产工艺控制化学计量跟踪系统质量管理系统这些系统有的是为了生产高品质食品，有的为了分析食品样本并储存分析结果，有的为了利用这些结果来评估食品质量和安全。然而，虽
