本周，我们谈论的是电动汽车:我们让某人开几天电动汽车，看看切换到电动汽车有多容易。还有关于智能计算机在对抗超级细菌方面取得突破的新闻，以及在火星上为什么小绿人会发抖的新闻……
在这一集里
人工智能发现新抗生素
詹姆斯·柯林斯教授，麻省理工学院
在全世界竞相寻找药物和疫苗来对抗Covid-19冠状病毒的同时，我们也面临着抗生素耐药细菌的重大威胁。但本周，麻省理工学院的研究人员宣布，他们已经在使用人工智能，换句话说，可以自己“思考”的计算机，来设计新的抗感染药物。他们利用这个新系统发现了一种叫做盐素的抗生素，这种抗生素在实验小鼠身上被证明能很好地阻止超级细菌感染，很快就会在人类身上进行测试。另一个好消息是，这种人工智能系统也可能有助于开发对抗新型冠状病毒的药物。克里斯·史密斯采访了吉姆·柯林斯。
吉姆:我们要解决的问题是抗生素耐药性。我们正面临着一场全球性的危机:细菌病原体，那些引起严重感染的病原体，对抗生素的耐药性越来越强，这意味着它们对抗生素没有反应，因为这些药物的过度使用。随着制药公司和生物技术公司纷纷退出抗生素行业，正在开发和批准的新抗生素数量正在急剧下降。所以在麻省理工学院，我们决定看看我们是否可以利用人工智能的力量，也被称为AI，来解决抗生素耐药性危机。
克里斯:在我们考虑你是怎么做到的之前，吉姆，你说了一些很有趣的事情，那就是我们需要大量的抗生素，但制药公司正在抛弃这个行业，就像老鼠离开沉船一样。为什么?
Jim -抗生素的经济学被打破了，这有很多原因。其一，开发一种抗生素的成本与开发另一种药物(例如治疗癌症或治疗血压的药物)的成本一样高。然而，抗生素只能在很短的时间内使用。你服用抗生素几天，也许一个星期，而你余生都在服用降压药。因此，交付和使用的经济效益非常低。第二，当人们发明新的抗生素时，他们实际上并不是出于对耐药性产生的担忧而开处方的。所以当新的抗生素被开发和批准时，它们被搁置了，所以公司甚至不能销售他们的产品。
Chris:那么人工智能如何帮助解决阻碍制药行业走上这条道路的经济因素呢?
吉姆:我们想看看我们是否可以利用人工智能快速而廉价地扩大我们的抗生素库，从而显著降低所谓的临床前阶段的风险。因此，在进行人体试验之前的发展阶段，提出全新的分子，可以克服现有的阻力，从而大大降低经济障碍。所以在我们的项目中，我们训练了一个人工智能模型，这是一个基于计算机的模型，它包含了针对大肠杆菌的现有药物的信息。大肠杆菌是一种在我们肠道中发现的细菌，通常对我们无害，但在很多情况下是有害的。我们都听说过有关污染肉类的恐慌。在这种情况下，我们看看这些FDA药物中哪些具有抗菌活性，那么它能抑制大肠杆菌的生长或杀死它吗?我们利用这些数据，以及每种药物的信息，来训练这个基于计算机的模型来学习分子特征，这些分子的特征与抗生素或抗菌有关。
Chris -所以人工智能正在询问分子的实际物理形状。它知道什么能对抗这些特定的微生物吗?
吉姆:我们训练它，使它能够了解这些化合物的哪些特征，即使是在一个原子一个原子的水平上，似乎与抗菌活性有关。然后，我们将该模型应用于一个药物再利用文库，该文库由6100个分子组成，这些分子已被开发为药物，或被探索为可能的药物，用于治疗各种疾病。我们要求模型做两件事。一种是识别被预测为抗菌或好的抗生素的分子，另一种是，然后只识别那些看起来不像我们现有抗生素的分子。在这个药物再利用库中，有一个分子符合这些标准，这个分子就是我们所说的HALICIN，它是迄今为止发现的最强大的抗生素之一。它能够杀死范围广泛的细菌病原体，包括具有泛耐药的病原体，即对所有抗生素都具有有效耐药性;结核病是世界上死亡人数最多的细菌病原体。它能够杀死一种叫做艰难梭菌的病原体，这是一种令人讨厌的肠道病原体，HALICIN也能够杀死一种叫做鲍曼不动杆菌的细菌，这是一种听起来很奇怪的细菌，但它也被称为伊拉克细菌。从伊拉克和阿富汗服役回来的美国士兵和英国士兵都感染了鲍曼不动杆菌，主要是在皮肤伤口，我们现有的抗生素不能很好地治疗它我们在老鼠的皮肤伤口模型中展示了HALICIN实际上可以非常有效地治疗这些感染。
Chris -鉴于目前世界正处于由这种冠状病毒引起的潜在大流行的控制之下，你是否可以利用你开发的技术，然后在我们已经拥有的大量药物分子中，我们是否可以尝试其中的一些，看看我们是否能找到一种我们可能没有考虑过的药物，但它可能会给我们一个机会来干预这种新的大流行?
Jim:原则上，可以考虑使用这个平台或相关的平台来解决这个问题。将其应用于病毒感染(如冠状病毒)的困难在于获取适当的数据来训练人工智能模型。所以在很多情况下，我们在实验室没有好的实验装置，这将使我们首先探索哪些分子起作用。例如，在冠状病毒的情况下，我不知道有好的基于细胞的模型来获得这些数据。如果一个人有那些基于细胞的实验，你可以产生数据，那么我认为这种类型的平台将变得非常有价值。
通过蓝牙追踪冠状病毒
拉姆齐·法拉格博士，焦点定位
虽然抗生素可以对抗细菌，但它们不能影响像新型冠状病毒这样的病毒，这种病毒正在全球范围内稳步传播。目前，许多国家正在采取“遏制”策略，即发现病例，然后追踪与他们接触过的人，以隔离他们并阻止传播。但是，要找出人们去过哪里，因此他们可能感染了谁，是非常劳动密集型的，而且速度很慢。但是Focal Point Positioning公司的计算机科学家Ramsey Faragher认为，可能会有一种非常快速、简单、极其便宜的方法来实现这一目标，这种方法使用的技术我们已经触手可及，或者就在我们的口袋里。
拉姆齐:克里斯，就像你说的，这是一个非常劳动密集型的过程。当有人被宣布感染病毒时，他们基本上被要求在一张纸上写下过去两周他们接触过的所有人，这很疯狂，我们在2020年还在这样做，而我们口袋里的智能手机是一种存储、收集和快速使用所有这些信息的绝妙方式，比我们自己做的要可靠得多。
克里斯:你的智能手机怎么知道你和谁擦过面呢?
拉姆齐-所以你可以用你的智能手机来解决这个问题。我建议的是蓝牙连接。我们手机中的一种无线电是蓝牙。距离很近。这是一个非常低的功率，对大多数手机来说，它是一直开着的。我们用它来使用无线耳机，无线鼠标，和别人的手机交换联系方式。但我们的手机一直都有一种光环。所以我的手机现在知道你的手机和我在同一个房间里，因为它们通过蓝牙互相通话。我的建议是，我们可以把这些数据存储在手机上，如果我感染了COVID-19，我们可以让我的手机立即给我过去两周内我联系过的所有其他手机的列表。
克里斯:但前提是我的手机，当它通过蓝牙告诉你的手机这是我的手机时，你知道我的手机是谁，你可以来找我。
拉姆齐-像我提议的系统会涉及到每个手机的唯一id被共享，然后在设备上加密。你不需要给我你的数据。这是一个简单的唯一标识符，手机之间总是相互共享。
克里斯-但是如果你需要在一天结束的时候确认你和我有过接触让我接触到这种病毒比如说，你最终需要知道，我带着我的手机这有两个问题，不是吗?第一，你必须知道那部手机是我的，所以你必须知道怎么找到我，你假设我拿着那部手机，不是凯蒂·海勒偷了克里斯的手机并带着它在公共汽车上实际上是凯蒂拿到了联系方式，而不是克里斯。
拉姆齐:当然。如果人们共享设备，这当然是一个潜在的问题，但我怀疑你使用手机的频率比凯蒂高得多。所以误报的风险可能比你记得你在过去两周见过我的风险要低。
克里斯:如果我们这样做，它的实施有多实际?会有多大的不同?
Ramsey—实现起来很简单。很可能我们手机中的许多应用程序已经在做类似的事情了。如果社交网络应用已经将此作为其工作方式的一部分，我不会感到惊讶。每次你使用LinkedIn或Facebook时，它都会尝试向你推荐另一个新朋友。这是在线网络和实体网络的结合，他们用它来确定你是否刚刚认识我，以及你是否应该被推荐为我的新联系人。
Chris -你有把这个问题交给任何一个有能力实施这个问题的人吗?
拉姆齐-我没有，但也许我们应该，克里斯。
克里斯-是啊，我觉得你应该。我只是想知道你得到了什么样的反应，人们是否担心突然之间，这可能会被视为另一种网络监视手段，还是人们普遍支持?他们可以看到这样做的好处，因为你可以确切地知道你接触过谁，并在这种情况下进行接触追踪。
拉姆齐——我毫不怀疑，如果这样的事情得以实施，将会挽救很多人的生命。有一些问题是它被滥用了，但这就是这种情况。只要它的使用是出于它被放置在适当位置的原因，那么它的使用方式就是正确的。
火星上的地震
大卫·罗瑟里教授，开放大学
我们要飞向火星，因为本周有消息称，这颗红色星球地震活跃，而且会发生地震。凯蒂·海勒报道。
凯蒂-美国宇航局的洞察号任务是找出这颗红色星球内部发生了什么。2018年11月，静态着陆器到达月球表面，并开始工作。现在，几篇有价值的论文的发表揭示了迄今为止的发现，开放大学的行星地球科学家大卫·罗瑟里告诉了我真相。
大卫:在过去的10个月里，已经发生了近200次不同的火星地震，其中大多数都是小地震，它们似乎只是通过地壳传播的振动，地壳是地球最外层的岩石层。它们还没有被很好地理解。但是已经有24次记录到里氏3到4级的地震，这些地震引起了振动，这些振动足够强烈，可以穿过地壳进入地幔，然后从探测器所在的地表返回。
这些火星地震是由“洞察号”安装在火星表面的地震仪探测到的:它本质上是一个非常敏感的麦克风，可以记录火星的振动。
大卫-他们可以确定其中一些地震的来源。其中至少有两个似乎位于距离Lambda Kerberos断层一侧约1000公里的区域。这是地表严重断裂的地方，那里有很深的裂缝，人们以前认为那里会发生地震。所以你可以看到巨石从斜坡上滚下来，在沙丘上反弹。所以最近有什么东西在扰乱地面。会是地震吗?现在看来，这个推断是正确的，因为火星地震已经被精确地定位在那个地区。
凯蒂:那么到底是什么导致了这些火星地震呢?
大卫:嗯，这些火星地震不像我们在地球上遇到的大地震，大地震发生在运动板块之间的边界。火星的地壳和上地幔不像地球上那样被分成在塑料内部滑动的刚性板块。火星上的地震就像发生在地球大陆内部的地震，压力只会导致一些破裂或屈曲或类似的事情。所以它们相对较小。它们就像我们在英国偶尔遇到的最大的地震。但是火星的地壳，一个坚硬的外层，承受着压力，有时压力会超过岩石的强度，岩石会破裂。这就是火星地震。
凯蒂-现在我们确定火星确实在震动。这对我们更好地了解地球邻居的地质有何帮助?
大卫-我们还想再来几次地震再下结论。但我们知道，第一，火星今天很活跃。地震肯定在发生。以前我们是推断出来的，现在我们看到了。地幔的一部分很可能是糊状的，因为震动波，即所谓的S波，根本不能很好地穿过地幔的一部分。而纵波却传播得很好。所以我们开始了解火星内部的机制。
展望未来，这些发现是否会对将来的火星基地产生影响?
大卫:我们对浅层地壳性质的了解将会有所帮助，因为我们想知道我们的基础是什么。但有些人在社交媒体上说:“哦，那里有地震，去那里建基地太危险了。”这完全不是真的。你不会因为这里偶尔发生3级地震就拒绝在英国建基地，也不会因为经常发生3级地震就拒绝在西伯利亚中部建基地。火星在地震上是完全安全的。您不会在Kerberos Fossi的某个峡谷底部建立基地，因为您的上方有一个巨大的悬崖，如果被火星地震移动，一块巨石可能会掉下来。这是常识。我们并没有从中学到，我们不应该去火星，因为火星地震会发生。我们正在从火星地震中了解地球的内部情况。
捕捉轮胎污染
Hanson Cheng，伦敦帝国理工学院和皇家艺术学院
听到“车辆排放”这个词，你可能会立刻想到尾气。但是轮胎磨损占道路交通空气颗粒物排放的近一半，伦敦帝国理工学院和皇家艺术学院的一个学生小组本周宣布，他们已经制造了一种设备，可以捕获汽车、卡车和卡车在使用过程中脱落的轮胎碎片。克里斯·史密斯采访了硕士生汉森·程。
汉森:是的，欧洲每年生产50万吨。
克里斯:只在欧洲。所以当你加上世界上其他地方，这将是一个巨大的数字。
汉森:说得通。轮胎磨损实际上是仅次于一次性使用的第二大微塑料污染物。每次我们加速、刹车和转弯时，塑料和轮胎都会磨损。这些颗粒实际上很小，可以通过空气传播，这与肺部疾病有关，那些进入水道的颗粒会影响海洋生物，也会进入我们的食物链。虽然电动汽车很好，而且可再生能源尾气排放的发展预计将大幅下降，但由于电池重量和汽车扭矩的增加，轮胎磨损将会增加。
克里斯-是的，这是一个很好的观点。所以基本上，你知道，当我们走向电气化的未来时，当我们在处理一种形式的污染时，实际上还有一种非常重要的污染仍然存在，就像房间里的大象，那就是轮胎的磨损颗粒。你有一个可行的解决方案吗?
汉森:我们发现轮胎上的微粒由于与路面的摩擦而带电。所以我们发明了一种利用静电捕获粒子的装置，从源头收集它们，甚至阻止它们进入我们的环境。
克里斯:他们为什么要收费?
汉森-由于与路面的摩擦。
克里斯-所以这就像在头上揉一个气球，然后把它贴在墙上?你会得到一些静电，从轮胎后面飞出去的粒子也会以同样的方式带电。
汉森-是的。这是我们最早的实验之一。我们拿砂纸到轮子上，摩擦气球，看到颗粒上下跳动。所以我们建立了一个测试平台来测试我们最初的想法，我们探索了不同的方法和几何形状来最大化表面积来收集颗粒。我们目前的效率是60%左右。
克里斯-这是不是有点像，你知道在车的后面有一个挡泥板，它可以垂下来，用来减少水花?它的工作方式和你在上面放置陷阱的方式是一样的吗?当粒子浮上来的时候，它们会经过它，它是带电的，可以吸引它们，就像铁屑被磁铁吸引一样?
汉森-是的。所以我们现在的装置是连接在一个轮子上，利用轮子的旋转和它的位置，利用轮子周围所有的气流，引导粒子进入我们的装置，然后静电作用来捕获它们。
克里斯-效果如何?你知道大概有多少会进入我肺部的微粒会被吸入吗?
汉森:目前，在我们的测试设备中，我们每隔一小时就能捕获60%的空气中颗粒，但下一步将把我们的设备放在汽车上，看看它的表现如何。
为什么只有60%?我不是贬损的意思60%总比没有好，但为什么少了40%呢?
汉森:这很大程度上是因为设备的位置。它需要尽可能靠近触点贴片，但你也必须小心碰到减速带之类的东西，所以我们必须在比我们想要的更远的地方定位。
克里斯-它是如何抓住粒子的?一旦它抓住了它们，你怎么确保它们不会再掉下来呢?
汉森:所以一旦它们被收集到盘子上，我们就会使用各种清洁机制将它们收集到一个存储单元中，然后一旦它们被收集到一个存储单元中，就可以取出来。这些颗粒实际上足够小，可以重复使用。因此，一旦我们收集到碳，我们就可以将其用于轮胎的制造过程，以及其他更有创意的应用，比如提取碳用于染料和3D打印。
克里斯-这么做的能源成本是多少?如果你部署这个，它会有效地增加一加仑汽油的行驶里程吗?
汉森:这是我们目前正在研究的。我们正处于概念验证阶段，在我们的下一个原型中，我们将考虑更经济有效的方法来开发一种更集成的设备。
克里斯-你能改装一下吗?我知道你已经想到了电动汽车市场，但现有的汽车是一个主要的头痛。你能对现有的道路进行改造吗?
汉森:是的，所以我们正在考虑在公共汽车上改装它们，因为它们每公里产生的能量更多，基本上是由它们的重量产生的，而且它们有一个定期的维护计划，我们可以利用它来取出药筒，然后把它寄回给我们。
凯瑟琳约翰逊-美国宇航局数学传奇
听到美国国家航空航天局的数学传奇人物凯瑟琳·约翰逊最近去世的消息，我们感到很难过。正是她的计算让人类登上了月球，并安全返回家园。事实上，一些宇航员拒绝飞行，除非她亲自看过这些数字。亚当·墨菲一直在反思她对太空竞赛的贡献。
亚当-凯瑟琳·约翰逊，美国宇航局传奇数学家，于2月24日去世，享年101岁。约翰逊以她的数学才能而闻名。她开始在NASA的前身——美国国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics)工作，在那里她是一台人类计算机，读取飞机黑匣子的数据。她在那里度过了被种族和性别隔离的时光。最终，人们无法忽视她的数学能力，她开始协助美国宇航局的太空飞行，尽管她仍然面临着普遍的歧视。她计算出了火箭需要发射的轨道，甚至是可能发射的时间。约翰逊克服了黑人女性在科学领域面临的障碍，她的工作是NASA历史上许多标志性时刻的一部分。约翰逊计算了火箭的轨道，以及1961年艾伦·谢泼德(Alan Sheppard)任务的发射窗口，这使他成为第一个进入太空的美国人。当美国国家航空航天局开始使用电子计算机时，宇航员约翰·格伦拒绝接受这些数字，直到约翰逊检查过这些数字，他说:“如果她说这些数字不错，我就准备好出发了。”约翰逊参与了第一次将人类送上月球的任务，帮助计算他们的发射轨迹。 And when Apollo 13 announced that “Houston, we have a problem”, Johnson’s work on backup procedures helped to get them home safely. Johnson’s contributions to the history of space travel went relatively unrecognised for decades, but in 2015 she was awarded the Presidential Medal of Freedom by Barack Obama, the highest civilian honour the United States gives. And she and her colleagues were also the focus of the 2016 film Hidden Figures. A fitting honour for someone who’s work has impacted so much of modern science.
邮箱:反馈海狸
凯蒂·海勒和克里斯·史密斯打开裸体科学家的邮箱，看看你们都寄来了什么……金宝搏app最新下载
克里斯:我们上周收到了约翰的来信，他联系了关于海狸的那篇文章。他说，只是为了说明背景，我们解释说，有一个项目是在大约400年前在英国灭绝后将海狸重新放回野外，因为它们被认为是重要的生态系统工程师，因此可能能够帮助我们减轻英国最近遭受的洪水风险。
约翰说:“我住的地方有很多海狸。他们堵塞涵洞，因为他们不喜欢流水的声音。它们建造大型水坝，吃掉当地的植被，然后离开。几年后，大坝决堤，冲毁了道路。我对现实的看法与我在节目中听到的非常不同。我相信他们在某些方面是好的，但他们所说的并不公平。”所以约翰显然不喜欢海狸。
凯蒂:如果你对节目有任何意见或问题，你可以通过电子邮件联系我们。这是chris@thenakedscientist.com，我们总是喜欢听到你的想法和反馈，如果你想给我们留下评论，你可以在任何你得到播客的地方这样做。
电动车电池是如何工作的
大卫·霍尔博士，剑桥大学
一般电动汽车的动力是什么?化学家大卫·霍尔在剑桥大学研究电池技术，克里斯·史密斯和凯蒂·海勒向他询问了电池的真相……
大卫:每一块电池，不管是汽油车里的铅酸电池，还是手表的电池，或者是手机的锂离子电池，都有两个电极。它们是固体材料，它们被一种由盐和某种溶剂组成的电解质分开。铅酸使用的是溶于水的酸。锂离子电池使用溶解在有机溶剂中的锂盐，这种有机溶剂是碳基的。
克里斯:它到底是怎么发电的?
电池利用了电化学原理，我们可以在化学能和电能之间进行转换。我们通过外部的导线传递电流，然后在电池内部有电流流过电解质。这是盐中带电粒子的运动。
克里斯:那么当电池充电和放电时，化学成分有什么不同?
大卫:在锂离子电池的例子中，基本上我们从正极的一种材料中提取锂，然后把它移到负极的材料层中。这是一个非常不稳定的，高能量的排列，它想回到原来的样子。
克里斯-当它处于不稳定状态时，它是带电的?
大卫:没错。
克里斯-当它沿着能量山向下流动，回到另一种更舒服的物质上时，它就被排出了?
大卫:对。完全正确。
克里斯:所以这就是为什么它想在电路中推动电流，因为为了实现这一旅程，锂必须首先在电路中释放一些电荷?
大卫:没错。与燃烧燃料相比，这是一种更可控的释放能量的方式，燃烧燃料基本上只是不受控制地释放热量。
克里斯:那些正在上路的电动汽车，它们是否使用了和我的手机一样的技术，同样有效的锂电池?
大卫:他们在很多方面都很相似。不同的是这些材料的确切成分或组成，尤其是正极材料。因此，许多手机将使用钴，而现代电池将使用钴、镍、锰和铝的某种组合。
凯蒂-大卫说到手机，我的手机电池，呃，真的需要更换了。为什么电池会随着时间退化?
大卫:当你使用电池时，理想情况下，所有这些变化，将锂从一边移动到另一边是完全可逆的，但不幸的是，有这些副反应。你可以把它想象成你的车是如何随着时间而生锈的。它只是慢慢地降解这些物质，然后它们就分解了。你也会慢慢地降解我提到的有机溶剂，释放出气体和氧气之类的东西。
凯蒂:你能调整一下化学反应来解决这个问题吗?
大卫:当然，这是英国和世界范围内一个巨大的研究领域，以了解究竟是什么导致了这些不同的降解和寄生反应。你怎么能减缓它们，控制它们，甚至只是可靠地预测它们。
凯蒂:那习惯呢?电池的不良充电习惯。我想的是手机，但我想电动汽车也应该是类似的东西，对吧?
大卫:当然，对于手机和笔记本电脑，你能做的最好的事情就是确保它们不会太热。所以不要让它在你的毛绒地毯上开满电，那里会变得非常非常热。热量是主要因素。
发明锂电池的那个家伙得了诺贝尔奖，不是吗?为什么我们还和锂离子结婚，大卫?为什么我们还没有找到更好的化学物质或更好的方法来做这件事呢?因为人们对我说，尽管锂电池在可存储能源方面掀起了一场革命，但它们仍然存在局限性。正如凯蒂说的那样，她的手机响了起来，我的笔记本电脑现在只能运行10分钟，而以前是5个小时。
大卫:锂离子电池的主要概念并没有改变。把锂从一边拿出来，放到另一边的负极上，但是这些材料和获得大奖的原始材料有很大的不同。所以现代电池的化学性质实际上是非常不同的，你可以在同样的空间里储存两到三倍的能量。因此，即使在锂离子电池领域，也有很大的进步。
凯蒂:我们提到了充电习惯。我很好奇你对电动汽车的充电习惯有什么建议吗，就电池而言?
大卫，这也是一个很大的研究领域，我花了很多年思考这个问题，特别是如何快速给汽车充电。通常充电速度越快，对电池的破坏性和破坏性就越大。所以你试着让东西更导电性，这样离子和电就能更快更容易地流动。这确实是一个设计方面的问题，我们认为这些飞行器将被用在哪里，我们认为它们将如何被使用。
Chris -所以这只是一个问题，不要滥用你的电池。电池里有没有内置的技术来阻止我们滥用它们?
大卫:当然，在工程领域，建立我们所说的电池管理系统是一个很大的领域，它可以调节温度，尽量不让过多的电流过快地进入一个电池。这是汽车制造商真正擅长的另一个发展领域。
车辆对电网充电
克莱尔·米勒，章鱼电动汽车公司
除了避免污染和使用可再生能源为汽车提供动力的潜力之外，电动汽车还有另一个优势:当汽车闲置时(大多数汽车大部分时间都是这样)，为它们供电的电池也非常适合为国家电网供电。这就是像Octopus这样的公司看到市场空白的地方:这个想法很简单——当能源便宜且容易获得时，你的汽车可以用剩余的电力充电。然后，当形势逆转，电网需要帮助时，你的车会出售一些储存的能量来支持供电。但首先，你需要把它插上电源!在这里，梅根·麦格雷戈掌握了如何给电动汽车充电，然后你将听到克莱尔·米勒和凯蒂·海勒的报道……
梅根:我们刚刚打开了油箱盖，还是电箱盖?里面有两个插座。一个上面有一个橙色的盖子，我要打开它。这是在车的前面，而不是车的侧面，像汽油盖一样。现在我有了电缆，一端进入车里。另一端应该是插进充电器的。现在我有了射频识别标签，它看起来就像一张忠诚积分卡。我把它扫描到电脑上。现在仪表盘上的蓝灯在闪烁，汽车正在充电。所以如果我想做，我现在就可以做我的事。就这么简单。
凯蒂-梅根在剑桥的马丁利公园和骑行中心充电，但在家里充电可以带来一些有趣的机会。电动汽车有可能通过一种被创造性地称为“车辆到电网”的过程将电力输送回电网。八达通电动汽车公司(Octopus Electric Vehicles)的技术与创新总监克莱尔•米勒(Claire Miller)阐述了实现这一目标所需的条件。
克莱尔-你需要一辆合适的车。日产聆风是极少数能做到这一点的汽车之一。还有一个特殊的充电器，它可以从汽车中取出能量，也可以把它放回汽车中。当你在晚上5点、6点、7点左右给汽车充电时，你会看到汽车开始把能量放回电网。那是因为在晚上的那个时候，每个人都回家了，想要泡茶，打开电视，用很多电。所以这是一个好时机，让你的车能够把一些电力回馈给电网。
然后在凌晨时分，当电网上的电很便宜的时候，通常有很多电可用，特别是当我们有更多的可再生能源可用的时候。例如，在一个刮风的夜晚，电网上有很多电需要被输送到某个地方。你会看到你的车开始充电。
Katie -我们知道随着时间的推移，大量的充电和放电会导致电池退化。看看你手机电池寿命的变化就知道了。那么，车辆到电网的额外充放电对你的汽车电池寿命有什么影响呢?事实证明并不是所有的电池循环都是一样的。
克莱尔:早期的研究表明，汽车到电网的循环方式对汽车电池来说，实际上是一种非常安全的充电和放电方式。如果你想象一下当你在做一个汽车到电网的循环时，你给汽车插上电源。从电池中取出能量的方式。我们做了很多工作，以确保我们的，我们称之为电池配置文件，以一种非常顺利的方式完成。
如果你将其与我们驾驶电动汽车的方式进行比较，我们可能会在城里开车，停车，启动，加速，制动，然后驶上高速公路，所以开得很快，然后再次减速以适应交通。这是一种更不受控制的使用电池的方式。让电池放电，使用电池的能量，再把它放回电网是一种更平稳的使用能量的方式。
凯蒂-关于车辆联网对电池寿命的长期影响，目前还没有定论。一些研究表明，它可能会延长电池的长期寿命，而另一些研究则认为它的结果是中性的或负面的。这一切似乎都取决于汽车在静止状态下电池退化的程度。然而，车辆到电网的优势不仅仅是电动汽车电池寿命的潜在增加，它还可以帮助提高电网的弹性。
克莱尔:所以电网的好处是，当下午茶时间的需求激增时，它提供了除了燃烧天然气以外的能源，在英国，我们这样做是为了迅速满足需求。所以它确实有助于平衡电网。这意味着很多人都在要求或要求用电，所以电网必须从某个地方获得电力。
凯蒂:如果某个地方要生产电动汽车电池，就需要一些相当复杂的管理软件。对于一个用户来说，它可以是一个智能电表或一个手机应用程序，但对于整个车队来说，将需要能够协调充电和放电的软件。汽车到电网的倡导者将这项技术视为家庭能源管理新方法的一部分，汽车只是一个更大系统的一部分，这个系统可以让消费者更好地控制他们的能源使用。
克莱尔:车辆到电网只是我们能够控制和决定我们在哪里使用能源，以及未来我们在哪里投入能源的一种方式。想象一下，如果一个家庭的屋顶上有太阳能电池板，或者车库里有一个静电电池。也许你也有一辆尼桑Leaf。我们正在开发系统，让你可以选择。比如，我是否会用电网中的能源给我的车充电，因为那是晚上，有很多风，所以这是电网中的绿色能源，而且非常非常便宜。所以你可能会选择从电网给你的汽车充电，你也可能会从电网给你的家用电池充电。另一个时间可能是喝茶的时间，例如，喝茶的时间，需求高峰，你可能会选择把你的汽车和/或电池的能量放回电网，因为你知道电网需要这些能量，你可能会因此得到回报。
所以我们绝对在寻找方法来帮助人们控制和决定他们在哪里使用能源，他们如何在家里储存能源，大多数人目前没有储存能源的方法，并做出这些决定。所以从经济角度来看，我是否会得到报酬，对我来说是否便宜?还有，这是一种绿色的给汽车充电的方式吗，或者我可以通过避免燃烧化石燃料来帮助电网吗?
储存绿色能源
凯瑟琳·托希尔博士，兰开斯特大学
很多电动汽车的侧面都印有“零排放”字样。但它们的绿色程度取决于为它们充电的能量。可再生能源正变得越来越容易获得，但不一定是全天候“随时可用”。例如，太阳在晚上不发光!兰开斯特大学的Kathryn Toghill正在研究这个问题的一个潜在解决方案，正如她向克里斯·史密斯和凯蒂·海勒解释的那样……
Kathryn -在过去的几年里，可再生电力一直在以显著的速度渗透市场。我们用了三分之一的能量，这是间歇性的能量。因此，我们需要在能源生产和电网使用之间建立某种媒介，以实现平衡。这就是电池的用武之地。
克里斯-它是否就像人们放在手电筒里的那种电池一样简单，你有很多很多这样的电池，你把它们放在风力发电场附近，或者放在太阳能电池阵列附近，甚至放在你的房子里，你基本上就像一块能源海绵一样使用它们，当你不需要的时候，它们会吸收掉多余的能源?这是基本的概念吗?
Kathryn:这就是基本的概念，是的。
克里斯-有什么不喜欢的?
Kathryn:系统的成本是问题所在。所以我们为这些便携式技术制造的电池的问题是，比如电动汽车或你的手机，任何类似的东西，它们都是为高功率，高使用率而设计的，它们被设计得很轻，它们被设计成完全不同的能源使用模式。然而这些固定的能源系统，它们需要大量的能量，它们需要比便携式系统大得多的规模，它们还需要以更平稳的方式传递能量。
克里斯，我认为重量，当你谈论一个固定的电池，只是停在一个网站上，甚至在你的杂物间，是不太重要的问题，因为它是电动汽车的电池必须有一定的重量，最小，大概也要符合一定的规格，因为它必须有一定的尺寸，适合在汽车的特定空间。你较少受到国内或风力发电场系统的限制。
凯瑟琳:当然。是的，所以你现在有了一个完全不同的化学领域去探索，因为你不再那么受限制了。另一个问题是我们真正想要的固定存储系统是有寿命的东西。所以现在寿命真的很重要，骑车的深度真的很重要。之前你说过手机或笔记本电脑的电池很快就没电了，但在固定存储设备中，这种情况是不可能发生的。所以这就是我们现有的替代方案出现的地方。这就是设计新化学的地方。
Chris -当你说到新化学;换句话说，我们不打算把电动汽车上的电池重新包装起来供家庭使用吗?你可以这么做，但实际上你说你可以做得更好。
凯思琳-是啊，那样做没有什么好处。首先，对锂离子的需求将会很高，所以如果每种技术都要使用锂，那么锂就不是可持续的;所以我们可以换一种不同的化学物质，这是一个更好的主意。我们可以使用的替代化学物质也会有完全不同的设计。所以我们不需要那么高的功率，我们不需要那么快的充电能力，所以我们可以开始研究像液流电池这样的东西，你可以用完全不同的金属和完全不同的系统设计来工作。
Chris -那么什么是液流电池呢?
Kathryn:所以氧化还原液流电池是所有的电荷都进入溶液的地方;我们之前讨论过电极和电解质在它们之间在普通电池中，你的电极很重要它是所有电荷保存的地方;但在液流电池中，它全部保存在电解质中。所以溶液中的这些化学物质可以充电也可以放回电这取决于你想让电池中的电流往哪个方向流动。然后把这些溶液储存在大罐里，这样它们就和电极分开了。这意味着你可以根据你需要的存储容量来扩大你的油箱，或者你可以根据你需要的电量来扩大中间电极的数量。
Katie - Kathryn，你提到电解质在这里是很重要的。那么这个领域有什么新奇之处呢?
凯思琳:我们这里用的是最先进的钒。所以溶液中的钒离子，没有固体。它们在充电和放电，不同的状态，取决于你需要什么。但我们也在远离以金属为中心的液流电池。因此，我们正在努力寻找完全不含金属的技术，因为它们有两个与之相关的政治问题。
Chris - Kathryn，如果你有一个围绕液体构建的电池系统，你说电解质是带电的东西，电极不那么重要，对我来说这听起来很像我们放进汽车油箱的汽油。那么，难道我们没有一个真正好的解决方案来利用我们已经拥有的大部分基础设施来为汽车分配高能量燃料吗?你可以用充满电的电解液充满你的汽车电池，然后当电量用完的时候，你把耗尽的电解液抽出来，用充满电的电解液代替。
Kathryn:其实这不是一个疯狂的想法。但不幸的是，钒液流电池和大多数液流电池，能量密度太低。所以你看到的是能量密度比锂离子电池低十倍的东西。所以这是不可行的，因为汽油的能量密度非常高，尽管这个系统效率很低。但是有人在研究……例如，在格拉斯哥，有人一直在研究这些能提供高能量密度液体电解质的新材料。这可能是未来的一种选择。但现在离得还很远。
克里斯-那价格呢，凯思琳?因为我一直在和一些住在澳大利亚偏远地区的人交谈。例如，他们非常依赖太阳能。因此，对他们来说，在一块像样的电池中储存大量电量的能力，可能会改变他们的生活。但是安装一个钻井平台要花多少钱呢?
Kathryn:这取决于你的设备，但是你考虑将它与太阳能一起安装，这也会影响成本。然后是电池管理系统。所以有很多不同的组件，并不完全依赖于电池本身。但你要花几万英镑买一个家庭存储系统。
克里斯-那很贵。
凯瑟琳:但这相当于一辆电动汽车。
克里斯:但是我想，如果你把电动汽车停在车库里，把固定电池放在杂物间里，我们是否会达到每个人基本上都在家里有自己的发电站的地步?这不是过分了吗?
凯思琳-我不……我个人不想让我的汽车电池循环，因为电池的设计不适合多次循环。我希望家用电池储存系统的长寿命负荷是在为这个目的而设计的东西上。
支付费用
埃尔斯佩思·布朗，章鱼电动汽车公司
如果你在家里给汽车插上电源，你的家庭账单就会被收取。但最让未来的电动汽车驾驶者担心的是，如果你在外出时需要充电怎么办?目前，这是这个系统的一大弱点。正如Elspeth Brown向Megan McGregor解释的那样，尽管有很多潜在的充电点，但市场上有很多玩家，你需要与其中几个人签约才能为你的车辆充电……
Elspeth -我们今天使用了BP Chargemaster Polar。这是英国各地以每便士千瓦时收费的公共充电选择之一。在高速公路上有Ecotricity;Ionity网络;特斯拉超级充电站网络;有成百上千的人进入公共充电区。很多车可能只有在高速公路上才有;所以我的普通按键上有四五个这样的按键，手机上还有一些应用程序。这变得越来越困难，每千瓦的价格都不一样，而且都有细微的不同。我们正在尝试创造一种解决方案，那就是一张漫游卡，它可以将所有的费用减少到一张卡上，或者尽可能多的网络想要与我们合作，然后它会出现在你的八达通能源账单上，或者从你的卡上扣除。
回收电动汽车电池
伯明翰大学的Gavin Harper博士
电动汽车的电池一旦使用寿命结束，如何回收利用?我们需要为此做好计划，因为如果我们没有办法补充原材料供应，汽车行业将难以继续获得制造新车和电池所需的材料。梅根·麦格雷戈向伯明翰大学的加文·哈珀讲述了未来的道路。
加文:如果你拿一个电池，你可以非常小心地把它切开，而不会污染电池中的材料，如果你可以从电极上刮掉阴极材料，然后你可以应用一些工艺来提高它的质量，然后把这些材料直接涂在新电池上，这就是直接回收。这个过程的好处是，它不仅仅是关于回收进入电池的原材料，它还关于保留阴极材料的结构。很明显，很多的能量，很多的努力，都投入到制造阴极材料的结构中。
Megan -在我看来，电池的化学性质将保持相当稳定。如果电池的化学成分发生变化，回收的可能性是否存在?例如，所需材料的量是增加还是减少?
Gavin:我认为目前主要的挑战是钴。钴含量高的电池能量密度非常高，从电动汽车行驶里程的角度来看，这是件好事。钴的采购面临挑战，这意味着人们正在努力减少其在电动汽车电池中的使用。钴主要来自刚果民主共和国。它的开采条件会引起很多担忧。那些在采矿业工作的孩子，以及那些与主流采矿业并行的不受监管的行业。目前有一项工作正在进行中，首先，如果你有一系列不同的钴化学物质，你把所有东西混合在一起，你如何在直接回收过程中分离这些不同的阴极材料?这是第一步。其次，正在进行的研究是如果你有一种钴配方的化学成分，你能通过调整混合物将其重新配方成不同的电池化学成分吗?我认为它们都是探索直接回收的有趣途径。
Megan:在未来，如果我们设法降低未来电池中的钴浓度，那么由于钴浓度过高，现在的电池是否有可能更迅速地回收利用呢?
加文-是的。所以我认为在回收和再利用之间确实存在矛盾。如果我们考虑回收电池的市场可能会如何运作，如果一个电池从汽车里出来，它仍然有使用寿命，那么它就有经济价值。所以我们通常的方法是重复使用电池，从它身上提取最大的寿命，你知道，把它挤出来。然而，你可以想象未来钴的供应受到限制的情况，要么是因为供应链，要么是因为加工能力，要么是因为采矿。在这种情况下，早期回收含有高钴化学成分的电池可能是有利的。如果你有一种技术，可以用同样的资源用更低的钴化学成分生产更多的电池，我认为你可以从资源分配和资源效率的角度来看什么是最佳的。但这显然会遇到现实世界经济的缓冲。
梅根对电动汽车的评价
梅根·麦格雷戈，裸体科学家
本周的节目开始时，梅根·麦格雷戈把一辆电动汽车的钥匙交给了她，她通常开的是标准的汽油车。那么她的结论是什么呢?
梅根:在用了一个周末的电动车之后，我觉得怎么样?首先，我认为很多关于范围的担忧并没有真正跟上现实。这个周末我在附近闲逛的时候没有任何问题，除非你每天开车60英里去上班，否则我预计日常使用不会有任何问题。我仍然对充电有一些挥之不去的担忧。我可以凑合着用公园里的充电点，然后这个周末骑车，但老实说，我不希望这是一个长期的解决方案。
所有不同的充电网络都给你提供了选择，但对于一个新手来说，这感觉相当沉重。从我为这个节目采访过的人看来，如果你能安装一个家用充电器，似乎一切都要容易得多，但我不能这样做。也就是说，如果你能得到一个家庭充电器，我认为你是一个赢家，我确实希望公共充电基础设施发展到一个点，不能在家里充电不会成为拥有一辆这样的汽车的障碍。
大狗比小狗聪明吗?
狗有各种大小，从小吉娃娃到大丹麦。它们的头部大小和大脑大小大不相同。这是否意味着大丹犬比吉娃娃聪明得多?
狗确实是地球上形态最多样的哺乳动物之一，最小的狗的体重比最大的狗轻17倍。这意味着有些狗的大脑是其他狗的两倍大。
我们在论坛和推特上提出了这个问题。Alan Calverd认为我们也需要定义狗的智力。为了回答这个问题，我们找到了亚利桑那大学的生物人类学家Daniel Horshcler，他去年发表了一项研究，专门研究了狗的大脑大小。
丹尼尔-我们研究了74个不同品种的7000多只狗，发现大脑更大的品种确实有更好的认知能力，这可以帮助动物控制自己的行为。大脑更大的狗有更好的自我控制能力——在被禁止吃东西后，即使在控制了它们的训练历史之后，它们也能等更长的时间才会屈服于偷东西的诱惑。大脑更大的品种也有更好的短期记忆，因为它们在延迟一到两分半钟后，更善于记住隐藏食物的位置。
梅尔-尽管大脑袋的狗在某些领域更熟练，但它们在物理推理或理解社会暗示(如对指向手势的反应)方面并不擅长。
丹尼尔-虽然看起来大脑大小的差异可以使大型狗在某些领域更熟练，但说它们比小型狗聪明得多是不公平的。
那么是什么让大脑更聪明呢?我与剑桥大学的神经学家蒂姆·里特曼(Tim Rittman)进行了交谈，让我对这个问题有所了解。
有许多因素使大脑更聪明。尺寸有帮助，但不是一切。随着大脑在进化中发展，最近增加的是额叶。它处理部分行为和计划，即所谓的执行功能。
让大脑更有效率的一种方法是让大脑有褶皱，这就是为什么人类的大脑看起来很皱，而刺猬或老鼠的大脑是光滑的。这些褶皱有助于缩短任何两个大脑区域之间的距离，使大脑更有效率。所以，最终，你的狗有多聪明，部分取决于某些大脑功能的大小，但也取决于大脑连接或布线的成本平衡，而不是拥有一个高效组织的大脑。
感谢蒂姆和丹尼尔的回答。下周是史蒂夫关于核聚变的问题。
史蒂夫-随着核聚变能源的出现显然只有20年的时间，商业原型的建设很快就会开始。我们期望从输入的能量中得到多少，是输出的两倍还是1000倍?到目前为止，是否也没有人能够获得比他们投入的更多的资金?
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