内容正文:
导学达标综合训练(三) 科普、新闻类文体特征把握与分析
科技发展,象征着一个国家科学技术水平和创造能力的进步。没有全民科学素质普遍提高,就难以建立起大规模的高素质创新队伍,难以实现科技成果快速转化。唯有不断加大科技创新力度、提升公民科学素质、提升科技发展水平,才能阔步科技前沿、掌握科创高地,在复杂的国际科技竞争中取得战略主动。推动科学普及,实现创新发展,有利于培植科学严谨的价值观,为全社会形成科学严谨、理性公正、文明有序的良好氛围埋下种子。
一、阅读下面的文字,完成1~5题。
古生物学是一门古老的学科,已经有两百多年的历史。历史上如始祖鸟、北京猿人等关键化石的发现都填补了生命演化历史的空白。如今,新的观测分析手段,给古生物学这样的传统学科注入了新的活力,从原有的以及新发现的化石中挖掘出的大量前所未知的全新信息,让我们逐渐看清远古时代。
传统上,古生物学家通过肉眼、放大镜、光学显微镜、电子显微镜来观察和研究生物化石外表的宏观和微观结构。但是,生物化石的很大一部分信息量包含在其内部,需要古生物学家通过其他技术手段来揭示。
早在20世纪中叶,就有古生物学家尝试用X光“透视”化石,但简单地使用X光照射,只能取得照射方向上的一点模糊的内部结构信息,要重建各个方向上的全部三维结构信息,就必须使用断层扫描技术,这有点像无损的磨片或切片。断层扫描(CT)最初在医学和制造业中发展起来,20世纪90年代开始,古生物学家尝试将此技术应用到化石研究中。由于化石比生物体致密得多,且不同化石的物质成分千差万别,直接套用医用CT机器往往很难达到理想的扫描效果,研发古生物研究专用CT就成为迫切需求。在这方面,我国走在了国际前列——2008年,古脊椎所与高能物理研究所和自动化所合作研制了全球首套专门应用于古生物化石研究的高精度CT,包括225kV显微工业CT和450kV通用性工业CT,并于2011年投入使用。这使得古生物学家能够方便、快速、高质量地对不同大小的脊椎动物(含人类)化石及现生生物的内部精细形态和显微结构进行无损检测和重建。应用这套设备,古生物学家迅速取得了一批重要成果,如古脊椎所朱敏团队对早期有颌鱼类内部结构的重建,补充了“从鱼到人”演化史上的关键环节;刘武团队对中国重要人类化石基于CT的研究,定量重建了远古人类的颅内模、内耳骨迷路等精细内部结构。
古代生物死亡后,不同的有机物组分保留的时间长短不一,提供的生物的信息不同,而承载生物体内遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA),成为重建古生物演化历史的重要工具。这一研究方法肇始于20世纪80年代。21世纪初期,受益于人类全基因组的发表和高通量测序技术的发展,古DNA领域开始蓬勃发展。斯万特·帕博是这一领域的奠基人,开创性地解决了DNA污染问题,搭建了世界上第一个古DNA研究的超净室,并设计出超净室的工作规则。他带领团队重构出尼安德特人的基因组,发现了丹尼索瓦人——首个仅通过古分子证据而确认的已灭绝古人类。2022年的诺贝尔生理学或医学奖也因此颁给了帕博。古DNA提取物中常常包含大量污染DNA,使得测序的大部分DNA分子都是无用的信息,真正有用的常常不到测序数据的1%。对此,古脊椎所研究员付巧妹和迈耶研发应用了DNA捕获技术——通过设计DNA或RNA探针,像钓鱼一样把目标古DNA从海量的污染DNA中“钓取”出来。
自2010年起,古脊椎所建立了国际一流水平的分子古生物学实验室,以古DNA技术为核心,在主攻古人群基因组研究的同时,并行开展动物古基因组、共生微生物及病原微生物演化、古蛋白质研究等衍生研究方向。2016年首次翔实地绘制出冰河时代欧亚人群的遗传谱图;2017年对田园洞人个体进行DNA测序,实现中国地区乃至整个东亚最古老人类的第一个全基因组测序;2018年从末次冰期前后迄今最古老的大熊猫化石成功提取到完整线粒体,揭示大熊猫新的线粒体谱系。2018年建立自动化实验平台后,实验速度快、精确度高、产量高,产出了系列重磅成果,例如,揭示东亚早期现代人的遗传多样性及长时间尺度下动态演化图谱;阐明华夏族群万年来的遗传连续性及不同文化人群的迁徙融合历史;阐述东亚特有适应性基因的选择机制;明确以台湾省阿美人和泰雅族为代表的南岛语族与福建内陆古人群同源。这些研究更新、补充或修正国际学术界相关学术假说,为阐明华夏族群的形成过程及追溯南岛语族源流等提供了重要科学依据。实验室也在珍稀保护动物(如金丝猴、南方灰狼)演化研究上取得重大新发现,并推广至更多已灭绝动物及濒危动物研究领域。
随着研究的深入,古生物学从定性描述进入定量的计算,引进统计学模型。研究中越来越关注生物多样性的变化、形态特征的宏演化。在古生物学中系统发育分析规模越来越大,涉及上百个物种、数千个性状。这些研究都涉及大数据,需要高性能计算机的协助。
为了建立古生代(约5.4亿年—2.4亿年前)海洋生物多样性,南京大学樊隽轩团队遴选了3112个地层剖面、11 268个海洋化石物种的26万条化石数据,团队结合了模拟退火算法和遗传算法,自主开发了基于并行计算的约束最优化方法。利用“天河二号”超级计算机,经过反复计算和验证,获得了全新的寒武纪——三叠纪海洋无脊椎动物的复合多样性曲线。
近些年来贝叶斯方法在古生物学中广泛运用,但是这种方法对于计算性能要求高,即使使用目前的高性能计算机一次运算也可能需要数周甚至上月的时间。不少古生物研究机构专门购置了高性能计算机,运行专门开发的分析软件。比如,近些年古脊椎所发表的重要成果大多离不开高性能计算机的支撑。
近些年科研人员基于深度学习、卷积神经网络、图像识别等等进行探索,以期实现化石的自动鉴定。在古生物学中微体化石的鉴定费时费力,而且很多是重复劳动,但是这一工作在油田钻井、环境研究中却必不可少。我们还希望能够实现牙形刺、笔石、孢粉等由人工鉴定转向自动识别。这个领域刚刚兴起,需要专业的古生物学家建立鉴定准确的图片库以供机器学习,也需要人工智能等多学科交叉,以实现可靠的自动鉴定。
(摘编自《光明日报》2023.3.2《当古生物遇到新科技》)
1.下列对材料相关内容的理解和分析,正确的一项是( )
A.“新的观测分析手段”即除了肉眼、放大镜、光学显微镜、电子显微镜等传统技术手段以外的高精度扫描技术。
B.“DNA捕获技术”,通过设计DNA或RNA探针,把被测序的DNA分子从海量的被污染古DNA提取物中“钓取”出来。
C.“分子古生物学实验室”是以古人群基因组、动物古基因组、共生微生物及病原微生物演化、古蛋白质等为研究方向的实验室。
D.“化石的自动鉴定”这一目标,依靠建立鉴定准确的图片库,借助人工智能等多学科交叉的手段,就可以实现。
解析 A项,“‘新的观测分析手段’即除了肉眼、放大镜、光学显微镜、电子显微镜等传统技术手段以外的高精度扫描技术”以偏概全,错。“新的观测分析手段”还包括分子古生物学技术以及大数据和自动识别技术等。B项,“把被测序的DNA分子从海量的被污染古DNA提取物中‘钓取’出来”错。原文是“把目标古DNA从海量的污染DNA中‘钓取’出来”。D项,“就可以实现”错。原文是“科研人员基于深度学习、卷积神经网络、图像识别等等进行探索,以期实现化石的自动鉴定”。原文是未然,选项说“就可以实现”表述太过绝对。故选C项。
答案 C
2.下列对材料相关内容的概括和分析,不正确的一项是( )
A.观察和研究生物化石外表的宏观和微观结构,通过新的观测分析手段揭示其内部结构,这样挖掘出的全新信息能让我们逐渐看清远古时代。
B.我国研制的专门应用于古生物化石研究的高精度CT,让朱敏团队完成了对早期有颌鱼类内部结构的重建,走到了国际前列。
C.建立自动化实验平台后,古脊椎所产出的研究成果,既有助于阐明华夏族群的形成过程,也有助于南岛语族源流的追溯研究。
D.樊隽轩团队遴选大量地层剖面和化石数据,自主开发了基于并行计算的约束最优化方法,是为了建立古生代海洋生物多样性。
解析 B项,“让朱敏团队……走到了国际前列”张冠李戴,错。并不是朱敏团队的研究走到了国际前列,原文第三自然段表述的意思是研发古生物研究专用CT走到了国际前列。故选B项。
答案 B
3.根据材料内容,下列说法正确的一项是( )
A.生物化石的很大一部分信息包含在其内部,又因为化石比生物体更致密,故只有高精度CT能取得生物化石内部结构信息。
B.刘武团队使用应用于古生物化石研究的高精度CT定量重建远古人类的颅内模、内耳骨迷路等精细内部结构,说明医用CT机器无法达到理想的扫描效果。
C.因为古DNA提取物中常常包含大量污染DNA,使得测序的大部分DNA分子都是无用信息,所以古DNA研究超净室的出现能重建古生物演化历史。
D.化石的自动鉴定领域刚刚兴起,这一技术有多种应用场景,科研人员要基于深度学习、卷积神经网络、图像识别等进行探索。
解析 A项,“只有高精度CT能取得生物化石内部结构信息”错。原文是“简单地使用X光照射,只能取得照射方向上的一点模糊的内部结构信息,要重建各个方向上的全部三维结构信息,就必须使用断层扫描技术”,可见,选项的表述过于绝对,“X光照射”也能取得照射方向上一点模糊的内部结构信息。B项,“说明医用CT机器无法达到理想的扫描效果”错。原文是“应用这套设备,古生物学家迅速取得了一批重要成果,如……刘武团队对中国重要人类化石基于CT的研究,定量重建了远古人类的颅内模、内耳骨迷路等精细内部结构”,可见,选项推断有误,即刘武团队的研究无法说明医用CT的问题,医用CT在医用方面也具有理想的扫描效果。C项,“所以古DNA研究超净室的出现能重建古生物演化历史”错。原文是“古DNA领域开始蓬勃发展。斯万特·帕博……着手解决DNA污染问题,搭建了世界上第一个古DNA研究的超净室,并设计出超净室的工作规则”“古DNA提取物中常常包含大量污染DNA,使得测序的大部分DNA分子都是无用的信息,真正有用的常常不到测序数据的1%”,可见,选项中的因果推断不成立。故选D项。
答案 D
★4.(整体分析科普类文本特征) 本文采用了怎样的行文结构?请简要说明。
答:________________________________________________________________________
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解析 本文采用总分的说明结构。根据第一段“新的观测分析手段……让我们逐渐看清远古时代”,和第二段“生物化石的很大一部分信息量包含在其内部,需要古生物学家通过其他技术手段来揭示”可知,文章先总说古生物学需要新的观测分析手段;根据“断层扫描(CT)最初在医学和制造业中发展起来……古脊椎所与高能物理研究所和自动化所合作研制了全球首套专门应用于古生物化石研究的高精度CT”“古脊椎所建立了国际一流水平的分子古生物学实验室……古蛋白质研究等衍生研究方向”“在古生物学中系统发育分析规模越来越大,涉及上百个物种、数千个性状。这些研究都涉及大数据,需要高性能计算机的协助”可知,然后分别从高精度扫描技术、分子古生物学技术以及大数据和自动识别技术,来说明怎样挖掘出古生物学前所未知的信息。
参考答案 本文采用总分的说明结构。先总说古生物学需要新的观测分析手段。然后分别从高精度扫描技术、分子古生物学技术以及大数据和自动识别技术,来说明怎样挖掘出古生物学前所未知的信息。
★5.(赏析科普文语言)本文作为科普文章,语言严密且运用了多种说明方法,请指出其中两种,并结合文章简要分析其表达效果。
答:________________________________________________________________________
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解析 根据“真正有用的常常不到测序数据的1%”,运用列数字的说明方法,准确说明DNA遭到污染的严重性;“3112个地层剖面、11 268个海洋化石物种的26万条化石数据”,运用列数字说明方法,具体说明研究数据,客观呈现科学家的探索精神。根据“古脊椎所研究员付巧妹和迈耶研发应用了DNA捕获技术——通过设计DNA或RNA探针,像钓鱼一样把目标古DNA从海量的污染DNA中‘钓取’出来”可知,运用打比方的说明方法,增加DNA捕获技术的生动性和形象性,让深奥专业的科学研究变得有趣味。根据“古生物学家尝试用X光‘透视’化石……这有点像无损的磨片或切片”“直接套用医用CT机器往往很难达到理想的扫描效果……古生物学家迅速取得了一批重要成果”可知,运用作比较的说明方法,把“X光照射”“断层扫描”“高精度CT”三种技术的扫描结果作比较,更突出强调古生物学需要新的观测分析手段的介入。根据“古生物学家迅速取得了一批重要成果,如古脊椎所朱敏团队对早期有颌鱼类内部结构的重建,补充了‘从鱼到人’演化史上的关键环节;刘武团队对中国重要人类化石基于CT的研究,定量重建了远古人类的颅内模、内耳骨迷路等精细内部结构”可知,运用举例子的说明方法,分条列举各科学家团队的重要研究成果,更具体真实地让读者理解新科技为古生物学研究带来的贡献。根据“断层扫描(CT)最初在医学和制造业中发展起来……古脊椎所与高能物理研究所和自动化所合作研制了全球首套专门应用于古生物化石研究的高精度CT”“古脊椎所建立了国际一流水平的分子古生物学实验室……古蛋白质研究等衍生研究方向”“在古生物学中系统发育分析规模越来越大……需要高性能计算机的协助”分析,运用分类别的说明方法,从高精度扫描技术、分子古生物学技术以及大数据和自动识别技术三个方向来说明新技术手段,使文章条理清晰,层次分明。
参考答案 ①列数字:“真正有用的常常不到测序数据的1%”,准确说明DNA遭到污染的严重性;“3112个地层剖面、11 268个海洋化石物种的26万条化石数据”具体说明研究数据,客观呈现科学家的探索精神。②打比方:“像钓鱼一样”“钓取”,增加DNA捕获技术的生动性和形象性,让深奥专业的科学研究变得有趣味。③作比较:把“X光照射”“断层扫描”“高精度CT”三种技术的扫描结果作比较,更突出强调古生物学需要新的观测分析手段的介入。④举例子:分条列举各科学家团队的重要研究成果,更具体真实地让读者理解新科技为古生物学研究带来的贡献。⑤分类别:从高精度扫描技术、分子古生物学技术以及大数据和自动识别技术三个方向来说明新技术手段,使文章条理清晰,层次分明。(任答两点即可)
二、阅读下面的文字,完成6~10题。
材料一:
主持人:科学探究一直以来都是人们认识世界和了解自身的重要认知方式,人工智能等信息产业的革命如何影响着人们的认知方式?
彭家锋:人工智能等信息产业的革命,促进了科学研究新范式——数据科学的诞生,进而对人们的认知方式产生深刻影响。数据科学被认为是继实验、理论和模拟之后的新的科研范式。相较于传统科学,数据科学融合了统计和计算思维,通过人工智能等技术提供的海量数据、强大算法和算力,能够直接从数据中寻找相关关系、提取相关性或者预测性知识,进而产生一种基于相关性的科学思维模式。但这种相关性并不一定能够转化为因果关系,因为可解释性对于从数据科学技术确定的相关性中提取因果解释至关重要,而相关技术一般都缺乏必要的透明度和可解释性。数据科学更可能成为一种预测科学,但是预测并不是科学追求的唯一目标。通过揭示世界的潜在因果结构来解释和干预现象,也是科学的两个重要目标。因此,尽管数据科学能够通过分析大量数据生成相关性知识,却不能直接产生因果解释。对此,传统科学的可检验性假设方法和因果规律探求仍有其重要价值。数据科学并非取代传统科学,相反,两者将相互补充,共同成为人类探索世界的有效工具。
虞昊:显而易见的是,随着人工智能向着通用人工智能迈进,其能够为人们提供的教育资源、生活娱乐、工作讯息也越来越丰富,人们势必越来越依赖通过与人工智能进行交互来获取外界信息。因此,当人工智能深度地构成人们认知世界的滤镜时,若不对人工智能本身具有重复性、同质性倾向的认知框架保持警醒,人工智能可能扭曲人们的认知方式直至影响人的主体创造性。
邓玉龙:以人工智能为代表的全新技术发展被称为第四次工业革命,其中最显著的特征就是机器与人类的深度融合,机器不再作为一种外在性的工具被人类使用,而是在与人类的深度关联中影响人类的认知方式。一方面,信息产业革命丰富了人类认知的联结方式。人工智能和大数据技术的发展促进人类的分析逻辑从因果关系扩展为相关关系,对相关关系的重视使人工智能可以从大数据而非小数据维度获取信息,为人类认知提供新的视角。按照传统人类认知方式的理解,因果关系要求关于世界的认知是确定性的,而这在数字时代的复杂性社会中很难实现。人工智能对相关关系的认知填补了这一缺失,允许我们在无法掌握确定信息但在掌握大量数据的条件下对未来趋势作出预测。另一方面,如果我们对人工智能等科技的输出结果和生成内容盲目信赖,将结果和内容与经验事实之间进行绝对等同的连接,误认为是事实的全部,那么我们就会丧失人文主义抽象反思的能力,对此我们应当保持警惕,始终坚持反思和批判的人文精神。
(摘编自张颖天整理《人工智能的伦理
挑战与科学应对》)
材料二:
人类的意识是长期进化的结果,是不可能被设计出来的。何为意识?到目前为止,“意识”的产生机制仍令科学家们困惑不已。人们认为,意识是生命感知与适应环境、调整自身行为从而保护和完善自己的能力,意识的产生与生物的神经中枢——大脑有着紧密的联系。人类拥有地球上最高级最强大的大脑,它使得我们能完成一系列复杂的意识行为。人工智能是计算机科学的一个分支,它能通过执行人类的指令完成某些工作,产生类似人类的智能反应,但它并不拥有类似人类的意识。
在人们看来,现在的人工智能越来越“聪明”,甚至在某些领域比人类更“聪明”。其实人工智能的“聪明”仅仅是人类基于0和1的编程代码来控制的,或者说人工智能之所以能模仿人类的思维而完成某项工作,关键因素是人类为它们量身打造的一串串操控代码,人工智能仅仅是在完成人类的指令而已。因此无论人工智能如何强大,它也仍然只是在人类编制的智能程序对大量数据处理的基础上得到的结果。虽然人工智能可以在某个领域出色地完成人类规定的任务,但它们并不知道自己为什么要完成该项任务,更不会在此过程中拥有快乐、满足的情感体验。基于算法和大数据的人工智能是人类用以发展和改善生产生活的工具,人类发明和发展它们,目的是让它们更好地为人类服务,而不是取代人类自身。
从这个意义上说,人工智能仅仅是一项服务于人类的技术,是人类的工具,人类没有必要也不可能让其拥有独立的自我意识而成为取代人类自身的主体。
(摘编自张今杰《推动人工智能更好
增进人类福祉》)
6.下列对材料一相关内容的理解和分析,不正确的一项是( )
A.数据科学的思维模式是一种基于相关性的思维模式,允许人们在无法掌握确定信息但在掌握大量数据的条件下对未来趋势作出预测。
B.数据科学作为科学研究的一种新范式,是传统科学的补充,已成为人类探索世界的重要工具,将对人们的认知方式产生深刻影响。
C.未来人们将越来越依赖人工智能来获取外界信息,如果不对人工智能特殊的认知框架保持警醒,人们的认知方式可能会被扭曲。
D.对相关关系的重视使人工智能可以从大数据维度获取信息,为人类认知提供新的视角,填补传统认知方式面对复杂数字时代时的不足。
解析 B项,“是传统科学的补充”错。原文是“两者将相互补充,共同成为人类探索世界的有效工具”。故选B项。
答案 B
7.根据材料一和材料二的内容,下列说法不正确的一项是( )
A.材料一中虞昊站在人本主义立场,表达了对人工智能发展可能带来的问题的忧虑。
B.随着人工智能等全新技术的发展,人们将重新思考与定义人与工具之间的关系。
C.根据材料二,人工智能在未来能否拥有独立的自我意识,主要取决于人类的意愿。
D.人工智能在给人类社会带来潜在巨大发展红利的同时,也会带来诸多全球性挑战。
解析 C项,“人工智能在未来能否拥有独立的自我意识,主要取决于人类的意愿”错。原文是“人工智能仅仅是一项服务于人类的技术,是人类的工具,人类没有必要也不可能让其拥有独立的自我意识而成为取代人类自身的主体”。故选C项。
答案 C
8.下列选项,最适合作为论据来支撑材料二观点的一项是( )
A.随着机器学习算法的不断发展与进步,计算机借助强大的存储与运算能力,借助完整知识库,对复杂事务进行预测与判断的准确度将会全面超越人类。
B.《超级智能:路线图、危险性与应对策略》一书提出,人工智能技术很可能在不久的将来孕育出在认知方面全面超越人类的超级智能。
C.人脑功耗只有20多瓦,处理许多感知及认知任务的精度与拥有庞大内存、运算速度达到万亿次的超级电脑相比却毫不逊色。
D.人类智能的最大优势在于逻辑推理能力、想象力、创造力及其高效性。这些能力不是依靠计算得来的,而似乎是与联想记忆及人类丰富的精神世界有关。
解析 材料二的观点是:人类拥有地球上最高级最强大的大脑,它使得我们能完成一系列复杂的意识行为;人工智能并不拥有类似人类的意识,人类发明和发展它们,目的是让它们更好地为人类服务,而不是取代人类自身。A、B、C三项都只表明计算机的技术层面的能力越来越强大,但它仍然只是人类使用的工具;只有D项突出了人类大脑的优势,符合材料二的观点。故选D项。
答案 D
★9.(赏析访谈特点)访谈有结构性访谈和非结构性访谈之分。结构性访谈是按照事先制定的调查提纲进行,在调查中对问题的解释和说明也是标准的。因此,结构性访谈的特点是比较规范的。请从结构性访谈的角度简要分析材料一的特点。
答:_______________________________________________________________________
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参考答案 ①话题聚焦。主持人的提问和访谈对象的回答都聚焦在人工智能等信息产业的革命对人的认知方式的影响这一问题上。②内容专业。三位访谈对象对问题的解释和说明体现出专业化、标准化的特点。③结构严谨。前两位访谈对象分别从科学研究和日常生活两个角度言说,第三位则做了综合性、总结性的发言。
10.材料二认为“人工智能仅仅是一项服务于人类的技术,是人类的工具”,请结合材料一评析这一观点。
答:_______________________________________________________________________
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参考答案 ①这一观点对人工智能等信息产业的革命所带来的影响持乐观态度,认为人工智能等的发展定能增进人类的福祉;②而结合材料一可知,人工智能等的发展使机器和人类深度融合,其对人的影响将更深刻、更全面,发展的机遇与风险并存,因此材料二的观点值得商榷。
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