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二○二二年重大科學突破

2022-12-29 06:35




    二○二二年重大科學突破

    據新華社北京報道:在科技領域,二○二二年是發現與突破、機遇和挑戰並存的一年。太空探索邁向更深更遠,不斷叩問宇宙奧秘;生物醫藥創造奇蹟,向無盡的科學前沿挺進;人工智能彰顯造化神奇,助力拓展人類創意邊界……

    探秘宇宙深空巨眼

    從七月發佈第一張全彩宇宙深空圖像,到發現遙遠星系和太陽系外行星大氣層,人類望向宇宙的“深空巨眼”——詹姆斯 · 韋布空間望遠鏡在二○二二年屢次登上天文學報道頭條。

    韋布空間望遠鏡由美國航天局與歐洲航天局、加拿大航天局聯合研發,被認為是哈勃空間望遠鏡的“繼任者”。該望遠鏡於二○二一年十二月發射升空,二〇二二年一月順利進入運行軌道。

    首次拍攝到太陽系外行星的直接圖像、首次在太陽系外行星大氣中發現二氧化碳存在的明確證據、拍攝到迄今最遙遠和最清晰的宇宙紅外圖像、捕捉到古老星系的身影……這個歷時二十年建造的“巨眼”正幫助天文學界探察更加深邃的宇宙空間。

    這些發現使韋布空間望遠鏡位居美國《科學》雜誌二○二二年科學突破榜首,並入選英國《自然》雜誌二○二二年十大科學新聞。該空間望遠鏡雖多次受到微流星體撞擊,持續經受極強紫外線和宇宙射線的考驗,但依然在繼續執行任務。

    行星防禦測試成功

    具有科幻色彩的行星防禦試驗在二○二二年邁出成功步伐,並入選《科學》雜誌年度科研成果盤點排行榜。

    美國東部時間九月二十六日,美國航天局“雙小行星重定向測試(DART)”航天器撞擊了一個近地雙小行星系統中較小的一顆,以期改變它的運行軌道。美國航天科學家表示,這是首次旨在保護地球免受小行星撞擊威脅的測試任務。

    在距離地球一千一百萬公里的地方,這個航天器以每小時約二萬二千五百三十公里的速度撞擊直徑約一百六十米的“雙形態”小行星。不過,這顆小行星對地球並無威脅,撞擊只是一次測試。

    地球周圍潛藏危機,特別是那些運行軌道距地球軌道七百五十萬公里以內且直徑大於一百四十米的“近地天體”。多數小行星體積較小,會在可能和地球“親密接觸”時在大氣層中燃燒殆盡,但不排除有些較大天體會威脅地球安全。DART任務的成功為科學家改進行星防禦計劃提供了更多數據。

    月球探索方興未艾

    二○二二年,月球繼續成為星際探索目的地。十二月十七日,韓國首個月球軌道探測器“賞月”號成功進入繞月飛行軌道,準備在月球上空一百公里高的軌道執行為期一年多的探測任務。

    日本方面今年也在月球探索領域不斷嘗試。日本首個登月探測器“好客”於十一月十六日發射升空後未能與地面建立通信,放棄實施登月探測任務。日本民間企業“i太空公司”的月球表面探測項目“白兔—R”一號任務的着陸器,於十二月十一日被成功發射並與地面建立通信聯繫。預計在二○二三年四月底踏上月球的該着陸器,載有阿聯酋航天機構的月面探測車“拉希德”和日本宇宙航空研究開發機構的可變形月面機器人等。

    曾數次因故障推遲發射的美國航天局新一代登月火箭“太空發射系統”,於十一月運載“獵戶座”飛船發射升空,執行“阿耳忒彌斯一號”無人繞月飛行測試任務。

    在歷時二十五天半的旅程中,“獵戶座”飛船兩次近距離飛越月球,最近時距月表一百二十七公里。十二月十一日,該飛船順利返回地球。這是美國計劃的系列探月任務的第一步,可為後續載人探月任務打下基礎。

    AI越來越有創造力

    二○二二年,人工智能(AI)在創意之路上闊步遠行,無論是藝術表達,還是科學發現,AI正全面進軍甚至超越原本只有人類才能駕馭的疆域。《科學》和《自然》的年度科研成果盤點都關注了AI最新研發進展。

    “文字轉圖片”AI模型今年在社交媒體引發熱議,利用機器學習技術分析文本,再生成不同藝術風格的畫作——山水寫意或重彩油畫,AI能在幾分鐘內輕鬆搞定。人工智能研究機構OpenAI今年推出升級版AI“畫手”DALL—E2,幫助藝術家高水平作畫。

    機器學習也在科學、數學和編程方面展現創造力。英國“深層思維”公司今年七月宣佈,其開發的人工智能程序“阿爾法折疊”已預測出約一百萬個物種的超過兩億種蛋白質的結構,涵蓋科學界已編錄的幾乎每種蛋白質。“深層思維”的研究人員還研發出可解決矩陣乘法問題的有效算法,可用於計算機圖形學、物理模擬等。該公司開發的另一款AI系統可完成簡單編程任務。

    當然,這些AI創新也帶來一些爭議,比如AI會否傳播錯誤信息甚至終結一些職業,但AI無疑將幫助擴展人類的創造力邊界。

    人體接受豬心移植

    全球器官供需缺口巨大,如何借助動物器官挽救患者生命一直是科學家研究的重點領域。二○二二年全球首例豬心臟移植手術成為這一探索中的裡程碑事件,入選《自然》雜誌二○二二年十大科學新聞。

    二〇二二年一月,美國馬里蘭大學醫學中心為一名男性心臟病人成功手術,將豬的心臟移植入其體內,屬全球首例。提供這顆心臟的豬已經過基因改造,其中包括“敲除”會引起人類排異反應的基因,以及一個特定的基因以預防植入人體的豬心臟組織過度生長。

    在術後幾周,移植心臟運轉良好,沒有排異反應跡象。儘管這位病人在三月份病情惡化後去世,但科學家認為,這一手術仍為研究人員提供了很有價值的信息,有望幫助醫生更好地開展移植手術,協助挽救未來接受手術的患者。

    今年還有兩個美國研究團隊實現了將豬腎臟移植給已經腦死亡的病人,移植後的腎臟沒有出現排異反應,並開始生成尿液。

    預測新冠變異趨勢

    新冠變異毒株奧密克戎在全球造成一波又一波感染潮。北京大學生物醫學前沿創新中心副研究員曹雲龍幫助追蹤新冠病毒演化,並預測了導致新變異株產生的部分突變,入選《自然》年度十大人物榜單。

    新冠病毒不斷變異給疫情防控帶來極大挑戰,曹雲龍團隊通過研究感染奧密克戎變異株BA.5、BA.2以及早前變異株後康復人群的抗體,成功預測了當前傳播的許多變異株的關鍵突變。這也讓團隊可在這些變異株被發現後,第一時間評估它們的免疫逃逸能力。目前,科研團隊正據此設計新的抗體療法,篩選對病毒更有效的藥物。

    面對抵禦新冠病毒的漫長戰役,全球科學家在不懈尋求下一代疫苗、抗病毒藥物等“新武器”。二〇二二年十一月,美國輝瑞製藥有限公司和德國生物新技術公司開展一款新冠和流感混合疫苗的I期臨床試驗,有望針對兩種奧密克戎變異株和四種流感毒株發揮作用。包括中國科學家在內的國際研究團隊還在繼續開發鼻噴、吸入式疫苗等更有效激活黏膜免疫的疫苗。人類正在持續構築抵禦新冠病毒的堅盾。