当奶牛配上VR眼镜,里的科学疑点

当奶牛配上VR眼镜:愉悦了!

中国农科院狂犬病病毒感染机制研究取得进展

云南省农业科学院院长李学林: 成就彩云之南高原特色农业

《巨齿鲨》里的科学疑点

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本报讯
近日,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所重要人兽共患病与烈性外来病研究团队在狂犬病病毒(rabies
virus,RABV)致病机制研究方面取得重要进展,发现代谢型谷氨酸受体2为RABV入侵神经细胞的全新受体,相关研究在病原学权威期刊《公共科学图书馆—病原体》(PLOS
Pathogens)上在线发表。

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奶牛也可以戴眼镜?这可不是普通的眼镜。近日,扬州大学机械工程学院副教授张燕军带领“VR
Family”大学生创新实践团队,借助虚拟现实技术为奶牛定制了一款用于情绪行为调节的智能VR眼镜,可分别在奶牛静息、挤奶、交配繁殖、进食等环节,针对奶牛情绪行为状态推送虚拟场景,达到对奶牛情绪安抚和行为调控、改善奶牛食欲、提高奶质和产奶量的效果。

本研究系首次报道重要神经信号传导分子——代谢型谷氨酸受体家族成员与嗜神经性病毒存在直接相互作用关系。

云南省农业科学院(以下简称云南农科院)作为省级公益性农业科研事业单位,是全省区域农业科技创新的航母和排头兵,承担着云南全局性、关键性、战略性重大农业科技问题的研究和创新任务,以及服务“三农”科技进步这一根本任务。自1912年建立以来,为边疆民族地区区域科技创新和科技进步作出了卓有成效的贡献。

■本报记者 倪思洁

“科技支农,服务社会。基于虚拟现实的奶牛智能眼镜将奶牛的生理心理特点与虚拟现实技术相结合,不仅实现了产品功能的一大飞跃,也将一定程度上带动畜牧业的发展。”张燕军表示。

囊膜糖蛋白是介导RABV侵入宿主细胞的主要功能蛋白。该团队研究发现,mGluR2与G直接相互作用,并与RABV粒子一起内吞,在胞内运输系统被一同运输至早期和晚期内吞体。小鼠体内研究表明,mGluR2可溶性蛋白能够中和RABV街毒的致死攻击;mGluR2在全脑广泛性分布,并与RABV抗原呈共定位。

“长期以来,我院着力抓好科技创新与成果转化工作,为云南粮食安全、特色农业产业发展、农业生物资源开发、科技扶贫及生态安全与生态文明建设做出了重要贡献。”云南农科院院长李学林在接受《中国科学报》记者采访时表示。

电影《巨齿鲨》自上映以来,热度不断攀升。这部科幻冒险片讲述了2000万年前的史前生物巨齿鲨意外逃离11000米的深海,在三亚湾及沿海地区大开杀戒的故事。

设计初衷:让奶牛处于愉悦状态

结果证明,mGluR2是RABV入侵中枢神经系统的关键受体。mGluR2为7次跨膜蛋白,属于C类G蛋白偶联受体家族,广泛分布于中枢神经系统,是兴奋性神经递质谷氨酸的受体分子,其功能紊乱可引起多种神经系统疾病,是精神分裂症等多种神经系统疾病药物靶点。

云南作为农业大省,长期以来,由于投入不足、人才缺乏、科技含量低等原因,农业综合生产能力和比较效益较低,农民增收难度大,农民人均纯收入均在全国后列。目前,其贫困县数量、贫困人口数量和贫困程度均居全国之首。

“这部电影效果我打9分,科学的准确性只能打1分,顶多2分。”史密森学会国家自然历史博物馆的古脊椎动物馆馆长、史前生物学家Hans
Sues在接受《科学》杂志采访时如是评价。

在现代化畜牧业养殖情况下,奶牛的饲养都处在一个集中化的环境中,而奶牛的情绪与其视觉接收有密切关系。在集中化养殖环境中,由于活动空间狭小、视野单调等因素,极易导致奶牛情绪不稳定,出现奶质、奶量下降的情况。

狂犬病是由RABV引起的重要人兽共患病,近年来,我国每年狂犬病报告病死人数在法定传染病中始终居世界前3、4位。RABV专门侵染神经系统,人感染后一旦出现神经症状,致死率几乎100%,目前尚无有效治疗药物。RABV感染神经细胞的机制仍不十分明确,寻找决定RABV入侵过程的关键宿主蛋白,对阐明其神经致病机制并指导治疗药物研发具有重要意义。(方舍
温志远 王金良)

云南农科院深入学习贯彻习近平总书记精准扶贫、精准脱贫战略思想,汇集全院各方力量,充分发挥科技资源优势和特色,主动融入全省脱贫攻坚主战场,创新扶贫思路和扶贫举措,积极打造精准科技扶贫模式,取得明显成效。

下面,让我们一起看一看,这部大片里有哪些科学疑点。

“注意到这个现象后,我们便想能不能利用自己所学的专业知识,结合最新科技手段让奶牛处于愉悦的状态。这也是我们设计这款产品的初衷。”团队负责人杨昊铮说。

相关论文信息:

主动作为,担当挂联村镇扶贫任务,按照“聚焦顺南、服务凤山、辐射景谷”的工作思路,他们提出了一条以茶叶、烤烟和粮食作物等传统作物提质增效,林下药材、养蜂、特色热果、种养结合等复合经营发展为重点,以培养专业合作社和技术技能培训为抓手,积极发展高原特色生态农业,助推农民增收脱贫的精准科技扶贫之路。

疑点1 巨齿鲨的长相合理吗?

记者了解到,“VR
Family”创新实践团队发明的这款VR奶牛智能眼镜能使奶牛“亲身融入”到虚拟的理想自然环境中,实现奶牛与虚拟环境的直观、自然交互。即使在狭小的养殖棚里,也能让奶牛感受到户外无限的自然风光,沉浸于碧水蓝天的美好景象之中,以愉悦的心情更好地进行静息、进食和产奶。

《中国科学报》 (2018-08-22 第6版 科研)

科技促进传统农业生产方式和经营模式的创新,比如,以“互联网+”为切入点,打造“爱心茶园”工程,为贫困农民提供了新的就业机会和脱贫致富门路。该工程的实施,促使顺南村“爱心茶园”茶叶价格从之前的平均每公斤18元提高到如今的40元。“爱心茶园”模式被中央网信办评为“全国网络社会组织品牌项目”,并被国务院扶贫办作为成功范例推荐。

巨齿鲨在希腊语中的意思是“大牙齿”。这种鲨鱼平均14米长、40吨重,长得大的可能超过20米,最大咬合力推测为20吨,可能是地球历史上已发现的咬合力最强的生物之一。

据了解,该产品将互联网技术、计算机图形图像技术、传感器技术和虚拟现实技术与现代畜牧业有机结合,使奶牛可以进入到虚拟的理想自然环境中,在不影响常规饲养模式的同时又能达到调节其情绪、体验真实自然美好环境的效果,从而提高其产奶质量。

不仅如此,云南农科院紧紧围绕创新驱动发展战略、云南高原特色农业和生物医药大健康产业等重大战略部署,围绕“绿色能源、绿色食品和健康生活目的地”三张国际品牌,突出抓好“八大重点产业”科技创新,支撑“云花”“云茶”“云菜”“云咖”“云蔗”等高原特色农业产业发展。“十二五”以来,全院年均科技成果转化面积2000万亩以上,新增产值30亿元以上。

可是,巨齿鲨到底长啥样,还只能靠想象,因为人类至今没有发现完整的脊椎骨骼化石加以证明。

“从奶牛的生活习性来看,其一天的生活中有很多阶段,如进食前、挤奶后、静息时,可以通过佩戴这款VR眼镜,使其处于不同场景来调节情绪。这样既可有效提高奶牛身心健康,又能有效提高牧场乳业效益。”杨昊铮表示。

农民作为发展农业生产和新农村建设的主体,对农作物新品种、病虫害防治、水肥管理等有强烈的需求。云南经济社会发展滞后,农民受教育程度普遍偏低,尤其是一些直过民族和少数民族地区,云南农科院结合当地农业发展实际和农民需求,充分发挥自身技术、品种、人才等优势,向社会公布了专家团队联系方式,选派业务强的农业科技工作者,加大对农村地区农业新品种、新技术的推广力度,进一步提高农作物产量、质量,促进农业提质增效和农民增收脱贫。

“巨齿鲨属于软骨鱼类,身体里没有外骨骼,所以现在留存下来的基本上都是牙齿。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员朱敏说,电影里巨齿鲨的模样基本是根据现在常见的鲨鱼模样推测的,鲨鱼进化速度比较慢,从上亿年前到现在,发生的变化并不大。

成果完善:更好地戴上“眼镜”

“我们通过举办培训班、实地指导田间种植、参观考察、信息提供等多途径多形式,切实增加农民农业和科技知识,进一步提高农民素质和能力。”李学林表示,“我们还积极搭建咨询服务平台,及时解决农民生产生活中遇到的困惑和问题。”

不过,电影里的巨齿鲨长期生活在深海底部。“这种环境中,它可能会为了适应深海独特的生活环境,形成特异适应,骨骼、器官都会特化。”朱敏说。

由于奶牛和人类在生理构造方面存在诸多差异,故现有的人类所使用的VR眼镜,在视野范围、佩戴方式、虚拟场景内容上均无法满足奶牛头部结构的使用。这也为“VR
Family”团队的研发之路增添了许多困难。

“十二五”以来,全院年均推广新品种、新技术各100项以上,培养地方科技骨干100人以上,年均培训农技人员及农民10万人次,持续发力,持之以恒。

深海生物们大多长相“清奇”,像尖牙、深海龙鱼、吞噬鳗、鮟鱇鱼等,它们的长相大多拜海底常年无光等特殊环境所赐。

针对这种情况,研究团队前往扬州大学农牧场进行实地考察、3D测量,并通过奶牛头部及眼部解剖了解奶牛的生理以及心理特性,采集记录了不同生长期多个品种的奶牛头部尺寸、瞳距宽度等数据。

从2005年开始,云南农科院还推出“三农通”涉农信息服务体系,每天都通过手机短彩信、电话语音、网站、微信、手机APP等多种服务手段和方式,向全省700万农民传递最新涉农政策、农产品市场、农业科技、灾害预警等实用信息,并提供农业科技咨询服务。

所以,按照电影设置的情境,在深海底部谋生的巨齿鲨恐怕并非电影里的模样。

经过不断地设计和改进,研究团队最终设计出了一款独属于奶牛的眼镜结构。据悉,这种用于奶牛的VR眼镜结构,采集分置式仿形镜框结构,解决了奶牛大眼睛、宽视野的视觉需求。

“三农通”及时解决了云南省广大农民在农业生产中遇到的技术问题,构建了政府、农业专家、企业协同服务的公共科技信息服务体系,受到广大农户的一致好评。

疑点2 巨齿鲨浮出水面之后会“爆炸”吗?

团队成员郭雅婧介绍,这种实用新型产品结构简单、调节方便、外形美观,非常方便佩戴与拆卸;后端小前端大的喇叭形镜框壳体,可适应奶牛脸部扩张的结构;接触边采用硅胶圈柔性材料,使镜框壳体后端面更加贴合眼部,减轻奶牛眼部受到的压力,增加奶牛的舒适度和眼镜的配合稳定性。

围绕粮食高产创建与间套种工作,云南农科院每年组织近300名中高级科技人员,常年活跃在农业生产第一线,高质量完成了省粮食高产创建及间套种的技术指导任务,有力支撑全省农业产业发展。

不少观众看完电影后,都很自豪地说发现了Bug,他们认为,巨齿鲨从深海游上来之后会因为压差发生“爆炸”。不过,这种说法可能太低估鲨鱼了。

这些细节都体现着最“牛性化”的结构设计理念,让奶牛有一个舒适的佩戴方式,更好地戴上“眼镜”。

前几年,特别是针对全省稻飞虱暴发、昆明稻水象甲危害、德宏州微甘菊入侵、滇南橡胶白粉病灾情以及突发的雪灾、百年不遇的干旱,“我们及时组织各类专家奔赴各地开展技术指导,充分发挥科技支撑服务作用。加大抗性强的农作物新品种选育推广应用力度,支撑农业增产增效,取得明显成效”。李学林介绍。

“鲨鱼的适应性很强,从上千米的深水到浅水再到近岸,鲨鱼都能适应。”
世界自然保护联盟鲨鱼专家组成员、山东大学威海校区海洋学院教授王亚民说。

目前,该团队已经成功申请了一项发明专利和一项实用新型专利、发表了一篇论文。“我们的VR奶牛智能眼镜还在不断完善,团队还将进一步分析不同的虚拟场景对奶牛情绪、泌乳量的影响程度,为奶牛定制最优场景,使产品能够发挥更好的效果。”张燕军表示。

比如选育的“云粳”系列水稻品种、“云瑞”系列玉米品种、“云麦”系列小麦品种、“云薯”系列马铃薯品种在生产中得到了广泛推广应用,并相继创造了多项高产纪录。

鲨鱼与一般鱼类不同,鲨鱼由于没有鱼鳔,一是会依靠体积可达自身三分之一的巨大肝脏内含有的大量油脂来保持部分浮力,二是会依靠胸鳍的摆动来保持浮力。

《中国科学报》 (2018-08-22 第6版 科研)

新时期,云南农科院将抢抓机遇,厚植优势,与时俱进加强研究方向和学科结构调整,凝练重大科技命题进行研究,抢占制高点,产出一批以新品种、新技术、新产品、新标准为标志的重大科技成果,加快推进具有区域特色的高水平省级农业科学院建设,为推进高原特色农业现代化和农业科技创新作出新贡献。

“鲨鱼体内是没有空气的,因此也就不会发生‘爆炸’。”王亚民说。

李学林表示,下一步,我们要加强南亚东南亚农业科技辐射中心建设。发挥好云南面向南亚东南亚的区位优势,和周边国家农业基础相近、生产条件优越、资源丰富等特点,为利用国际国内两种资源、两个市场拓展更加广阔的发展空间,努力扩大开放的广度和深度。

疑点3 鲨鱼都喜欢攻击人类吗?

“我们将利用好‘引进来、走出去’政策,开展与周边国家的农业科技、项目资金、资源等国际合作与交流。”李学林说,引导优势企业积极走出去,发展高效农业、山地农业、生态农业,尤其周边热带、亚热带农业,增强互补性,开展农产品及生物产品加工业,引导和支撑企业改造提升传统农业生产和经营方式,提高农业生产效益,提升开放型经济发展水平。

电影里,硬汉杰森:斯坦森饰演的乔纳斯:泰勒一次次从巨齿鲨的嘴边逃生,漂浮在海面上的海勒医生为了救下科研人员杰克斯被巨齿鲨吃掉。这些场景让不少观众“吓到腿软”。

《中国科学报》 (2018-08-22 第5版 农业周刊)

科学家认为,如果将巨齿鲨与现存鲨鱼对比,巨齿鲨确实有攻击人类的可能性。

Hans
Sues表示,巨齿鲨可能不会去攻击一两个正在游泳的人类,“因为这还不够它塞牙缝的,但是如果有一整个海滩的游泳者,巨齿鲨可能会游过去囫囵吞下几个人,连嚼都免了,就像电影里拍的那样”。

“其实即便是在概率极小的大白鲨伤人事件中,这些大白鲨也并不是刻意要去攻击人的。”王亚民说,“人在游泳的时候,特别是在使用冲浪板的时候,从水下看起来特别像海豚等大白鲨喜欢的食物,在这种情况下,大白鲨会尝试着咬一口,之后发现味道不对就会放掉。所以,一般受大白鲨攻击的人受伤的可能性大,但被吃掉的可能性小。”

电影里,海边的人群一看见鲨鱼,立刻惊慌失措,但其实并非所有鲨鱼都暴力。例如,目前海洋中最大的动物是鲸鲨,身长可达20米左右,与电影中的巨齿鲨体格相当,但鲸鲨却是一种温柔的动物,以浮游生物为食。

疑点4 在中国,有可能“邂逅”哪些鲨鱼?

《巨齿鲨》的故事发生在我国旅游胜地三亚湾。

Hans
Sues表示,《大白鲨》曾经让很多人在去亚特兰大游泳之前思虑再三,我想现在的这部电影可能也会产生同样的效果。

“现实中,全世界的鲨鱼有300种左右,中国的鲨鱼种类在100种左右,其中有可能伤害人类的鲨鱼并不多,只有大白鲨、牛鲨、虎鲨、双髻鲨。”王亚民说。

不过,观众们不必因此就不敢去景区海里游泳,毕竟景区海里都是设有防鲨网的。

疑点5 遇到鲨鱼怎么逃生?

看过《巨齿鲨》的朋友们一定都还记得,海勒医生为了救科研人员杰克斯,奋力拍打水面吸引巨齿鲨注意,结果瞬间被咬死。海勒医生说出“向前游,别回头看”时,简直让人泪目。

“人是不可能游得过鲨鱼的。遇到鲨鱼,一定不要惊慌或者剧烈运动,要尽可能镇静下来,在水中保持静止不动。”王亚民说。

鲨鱼的视力不好,但有特殊的感官系统。除了和人类共有的听觉、视觉、触觉、嗅觉、味觉以外,鲨鱼还拥有一种被称为“劳伦式壶腹”的电感受器,这种感受器遍布鲨鱼吻部和头部,可以感受到猎物肌肉移动发出的微弱电信号。同时,鲨鱼还拥有侧线,用来捕捉声波和压力波。

“一旦惊慌失措,就很容易成为鲨鱼攻击的目标。”王亚民说。

疑点6 人和鲨鱼谁更“狠”?

“鲨鱼生物学家会告诉你,鲨鱼对人类的危险程度远不及人类对鲨鱼的危险性。”Hans
Sues说。

曾经,日本发现了一种名为哥布林鲨的深海鲨鱼,根据不完全统计,仅仅是五个月的时间,大约就有近两百条哥布林鲨被捕获,到2004年的时候,在全世界范围内哥布林鲨几乎已经变得难觅踪迹。

或许这就是影片里赵文瑄饰演的张博士感慨“We discover, then
destroy”(我们发现,然后毁灭)的原因之一吧。

《中国科学报》 (2018-08-22 第4版 综合)

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