布朗大学的物理学家开发出一种技术，利用斯格明子(skyrmions)的行为每秒产生数百万随机数，斯格明子是某些二维材料中出现的微小磁异常。研究人员表示其研究揭示了之前未探索过的单个斯格明子的动力学，研究成果发表在《自然通讯》期刊上。大约五年前发现的斯格明子引发了物理学界的兴趣，将其视为通往利用粒子磁性的下一代计算设备的道路，这一领域被称为自旋电子学。斯格明子产生于超薄材料中电子的“自旋”。自旋被认为是每个电子的微小磁矩，可指向上也可指向下，或者介于两者之间。一些二维材料在最低能量状态下具有垂直磁各向异性的特性——意味着电子的自旋都指向垂直于薄膜的方向。当材料被电或磁场激发时，一些电子自旋会随着系统能量的提升而翻转。发生这种情况时，周围电子的自旋会在一定程度上受到干扰，形成一个围绕翻转电子的磁漩涡——即一个斯格明子。

斯格明子的直径约为 1 微米或者更小，其行为有点像粒子，从一侧快速移动到另一侧穿过材料。而且它们一旦形成，就很难摆脱。因为它们非常强壮，研究人员对用其运动执行计算和存储数据很感兴趣。这项新研究表明，除了斯格明子在材料上的全局运动之外，单个斯格明子的局部行为也很有用。由布朗大学博士后研究员 Kang Wang 领导的这项研究中，研究人员使用一种在材料原子晶格中产生微小缺陷的技术制造出磁性薄膜。当材料中形成了斯格明子时，这些被研究人员称为钉扎中心的缺陷将斯格明子牢牢固定在适当的位置，而不是让它们像往常一样移动。

研究人员发现，当一个斯格明子被固定在适当位置，它们的大小会随机波动。当斯格明子的一部分被牢牢地固定在一个扎钉中心上，其余部分会来回跳跃，围绕着两个邻近的扎钉中心——一个更近一些，一个更远一些。可以用反常霍尔效应测量斯格明子大小的变化，反常霍尔效应是一种在材料上传播的电压。该电压对电子自旋的垂直分量敏感。当斯格明子的大小发生变化时，电压会变化到易于测量的程度。可以用这些随机的电压变化产生一串随机数。研究人员估计，通过优化设备中缺陷的间距，他们可以每秒生成高达 1000 万个随机数字，从而开辟出一种高效生成真随机数的新方法。

记忆被认为是对过去的重演——是我们经历过的事情和感觉的精神复制品。在大脑中，这相当于再次表现出相同的神经活动模式：例如记住一个人的脸可能会激活与看到他们的脸同样的神经模式。在某些记忆过程中，这样的情况确实会出现。但近年来研究人员一再发现视觉和记忆表征之间存在着细微但显著的差异，后者始终出现在大脑中略微不同的位置。科学家不确定该如何理解这种变化：它起到什么作用？它对记忆本身的本质意味着什么？现在他们可能找到了答案——在关于语言而非关于记忆的研究之中。

一组神经科学家创建了大脑的语义地图，详细地显示大脑皮层的哪些区域对于概念广泛的语言信息做出反应，从面部和地点到社会关系和天气现象。当他们将该地图与显示大脑表示视觉信息类别的地图进行比较时，他们观察到两者在模式上存在显著差异。这些差异看起来和视觉与记忆研究报告的差异完全一致。这项发表在去年 10 月的《自然神经科学》期刊上的研究表明，在许多情况下，记忆不是复制过去感知的重放。相反它更像是根据语义内容对原始体验的重构。这一发现可能有助于揭示为什么记忆对过去的记录往往如此不完美——并且可以更好地理解记住某件事的真正含义。

电击可能是让云生雨的关键。新研究表明，对云进行增压可以提高微小水滴之间的吸引力并帮助雨滴形成。我们最终找到了造雨的秘诀了吗？我们身边到处都有电荷。顾名思义，雷雨云里充斥着电荷，但即使是我们呼吸的空气中也带有一些带电的气溶胶和微小液滴。雷丁大学的气象学家 Giles Harrison 及其同事一直在研究非雷暴云中水滴的带电状况。由 Maarten Ambaum 领导并发表在《Proceedings of the Royal Society A》上的研究报告表明，电荷的变化越大，微小水滴之间的吸引力就越强。Harrison表示：“这加深了我们对电荷是如何影响雨滴形成的理解，并为回答这个古老的问题带来了一个新角度：为什么会下雨？”去年，Harrison 和同事在阿联酋的资助下研究增雨，让配备了离子化装置的无人机飞入云层，尝试向空中释放正电荷和负电荷。新的研究结果将帮助他们微调实验，或许可以找到在需要的地方加速形成降雨的方法。