科技 | 2024年國際十大科技新聞揭曉

　　12月24日，由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體負(fù)責(zé)人共同評選的2024年國際十大科技新聞揭曉。

　　入選的2024年國際十大科技新聞分別是：

　　全球最大古人類基因庫創(chuàng)建

　　首例腦機(jī)接口設(shè)備人體移植完成

　　OpenAI公司文本-視頻程序Sora驚艷全球

　　最大神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)研制成功

　　分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)首次形成

　　嫦娥六號實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回

　　自身免疫性疾病治愈曙光初現(xiàn)

　　“星艦”上演“筷子夾火箭”場景

　　第三種磁性材料交變磁體發(fā)現(xiàn)

　　新一代量子芯片糾錯能力達(dá)到實(shí)際應(yīng)用必要條件

　　01　　全球最大古人類基因庫創(chuàng)建

　　在遙遠(yuǎn)的過去，當(dāng)冰河尚未完全退去，人類的故事已經(jīng)在西歐和亞洲的大地上悄然展開。

　　時間快進(jìn)到今天，一群來自世界各地的175位科學(xué)家集結(jié)成一支非凡的探險隊(duì)。他們肩負(fù)著揭開古老秘密的使命。這支隊(duì)伍的目標(biāo)是解開那些埋藏在34000年前的骨骼與牙齒化石中的遺傳密碼——這些珍貴的遺物屬于曾經(jīng)在這片土地上生活過的近5000名古人。

　　隨著研究的深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一幅比任何人想象中都要復(fù)雜的人類遷徙圖景。就像一條由無數(shù)細(xì)流匯聚而成的大河，古代人類帶著他們的基因跨越了山川湖海。其中一些基因竟然攜帶著可能導(dǎo)致現(xiàn)代疾病的秘密;另一些保護(hù)古人免受傳染病侵害的獨(dú)特基因優(yōu)勢，仿佛是一道古老的防線，在歲月長河中默默守護(hù)著人類。

　　研究團(tuán)隊(duì)對古人類基因組數(shù)據(jù)集展開研究。圖片來源：《自然》在線版

　　令人驚奇的是，科學(xué)家找到了那些隱藏在歷史深處的遺傳標(biāo)記。它們像是被時間遺忘的信使，攜帶著關(guān)于阿爾茨海默病、Ⅱ型糖尿病等疾病的早期信息。每一個新發(fā)現(xiàn)都是對過去的一次致敬——通過了解祖先留給的遺產(chǎn)，我們可以更好地面對今天的挑戰(zhàn)，并為后代鋪就更健康的道路。

　　故事并未就此結(jié)束。這些基因密碼，未來會進(jìn)一步揭示人們健康狀況背后的遺傳線索，穿越時空幫我們找到理解自身、改善生活的寶貴知識。古老DNA不僅連接了過去與現(xiàn)在，也為未來點(diǎn)亮了一盞明燈。

　　02　　首例腦機(jī)接口設(shè)備人體移植完成

　　腦機(jī)接口技術(shù)描繪了一幅未來醫(yī)療的美好畫卷。它展示了人類科技的水平和力量，也傳達(dá)著對生命的尊重和關(guān)愛。

　　1月29日，美國企業(yè)家埃隆·馬斯克在其社交媒體平臺X上宣布，他旗下腦機(jī)接口技術(shù)公司“神經(jīng)連接”成功進(jìn)行了首例腦機(jī)接口設(shè)備的人體移植手術(shù)。移植者恢復(fù)情況良好，初步結(jié)果顯示神經(jīng)元尖峰檢測具有積極前景。

植入物示意圖。圖片來源：美國《新聞周刊》網(wǎng)站

　　這次手術(shù)標(biāo)志著腦機(jī)接口技術(shù)的一個重要進(jìn)展。神經(jīng)元尖峰檢測是指能夠識別和記錄大腦中單個神經(jīng)細(xì)胞的電活動，這對于理解大腦如何處理信息至關(guān)重要。如果這項(xiàng)技術(shù)能夠準(zhǔn)確地解碼這些信號，它可能為開發(fā)新治療方法提供基礎(chǔ)，特別是針對那些影響運(yùn)動或語言功能的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

　　不過，盡管初期結(jié)果令人鼓舞，腦機(jī)接口技術(shù)仍處于早期發(fā)展階段，未來還需要更多的研究和臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證其安全性和有效性。科學(xué)家將繼續(xù)監(jiān)測移植者的健康狀況，并對設(shè)備性能進(jìn)行評估，以確保長期的安全性和功能性。

　　03　　OpenAI公司文本-視頻程序Sora驚艷全球

　　Sora在今年融入了我們的生活。它帶來的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這項(xiàng)技術(shù)本身。

　　Sora是OpenAI公司推出的文本-視頻程序。它宛如一位魔法師，只需一段簡單的文字描述，就能編織出如好萊塢大片般逼真且充滿想象力的視覺盛宴。它不僅僅是一款工具，更被視為一個“數(shù)據(jù)驅(qū)動的物理引擎”，能夠?qū)⑷祟惖南胂蠡癁橛|手可及的畫面。

　　由Sora生成的視頻截圖。圖片來源：OpenAI

　　Sora對人類世界的理解和描繪，尚有很多不足。而人類對它的到來，已有了復(fù)雜的情感——這款技術(shù)仿佛是一把雙刃劍，既帶來了希望的光芒，也投下了陰影。

　　不少科學(xué)家歡呼雀躍，他們看到了Sora背后蘊(yùn)含的巨大潛力。這不僅是一個技術(shù)上的飛躍，更是對未來創(chuàng)造力的一次解放。有了Sora的幫助，電影制作、藝術(shù)創(chuàng)作乃至教育領(lǐng)域都將迎來革命性的變化。它可以成為藝術(shù)家手中最得力的助手，讓那些曾經(jīng)只存在于腦海中的奇思妙想，瞬間變?yōu)榱钊藝@為觀止的影像作品。

　　然而，并非所有人都對此感到樂觀。一些人擔(dān)心Sora強(qiáng)大的功能可能會被別有用心的人利用，制造深度偽造視頻，從而加劇錯誤信息和虛假內(nèi)容的泛濫。這樣的技術(shù)無疑會帶來新的挑戰(zhàn)，迫使社會重新思考如何界定真實(shí)與虛構(gòu)之間的界限。

　　我們站在一個新的起點(diǎn)上，既期待著它能打開一扇通往無限可能的大門，又謹(jǐn)慎地審視著每一個選擇，確保這一強(qiáng)大工具能夠造福于人類，而不是成為破壞和諧的利器。

　　04　　最大神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)研制成功

　　這臺機(jī)器是對人類大腦復(fù)雜運(yùn)作方式的模仿和致敬。

　　4月17日，英特爾公司宣布成功研制出世界上最大的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)“Hala Point”。這款計(jì)算機(jī)宛如一顆人造大腦，包含了11.52億個人造神經(jīng)元，分布在1152個Loihi 2芯片上，每秒能進(jìn)行380萬億次突觸操作，展現(xiàn)了前所未有的計(jì)算能力。

　　Hala Point神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)由英特爾的Loihi 2芯片提供動力。圖片來源：英特爾公司

　　Hala Point通過模擬人腦處理和存儲數(shù)據(jù)。英特爾公司希望這一創(chuàng)新能大幅提高AI模型的效率和能力。因?yàn)樗麄兪褂萌斯ど窠?jīng)元來執(zhí)行存儲和計(jì)算功能，數(shù)據(jù)就不再需要在各個組件之間來回穿梭，從而實(shí)現(xiàn)了更高的能源效率。

　　在運(yùn)行優(yōu)化問題時，Hala Point耗費(fèi)的能源僅為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的百分之一。這意味著它不僅速度更快，而且更加環(huán)保。想象一下，計(jì)算機(jī)不僅能像人類一樣思考，還能以極低的能量消耗完成復(fù)雜的任務(wù)，這不僅僅是技術(shù)上的突破，還是對未來可持續(xù)發(fā)展的承諾。

　　在這個追求更快、更強(qiáng)、更節(jié)能的時代，Hala Point代表著一個全新的起點(diǎn)。它不僅挑戰(zhàn)了現(xiàn)有計(jì)算機(jī)架構(gòu)的極限，也為AI的發(fā)展開辟了新的道路。

　　05　　分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)首次形成

　　分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)(BEC)的實(shí)現(xiàn)，是人們向著那片神秘而又迷人的量子世界邁出的一大步。

　　今年，美國和荷蘭的物理學(xué)家攜手將鈉銫極性分子冷卻至接近絕對零度，使1000多個分子凝聚成一個巨大的量子態(tài)，形成了前所未見的分子BEC。

　　科學(xué)家用鈉銫分子創(chuàng)造出玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。圖片來源：美國哥倫比亞大學(xué)

　　早在20世紀(jì)20年代，愛因斯坦等人便預(yù)言，在極度低溫下，原子等粒子會停止“單兵作戰(zhàn)”，轉(zhuǎn)而“整齊劃一”地聚集成一個“超級原子”。這種狀態(tài)被稱為BEC。自1995年首次實(shí)現(xiàn)原子BEC以來，科學(xué)家一直在追求穩(wěn)定的分子也能達(dá)到這一神奇的狀態(tài)。因?yàn)榉肿硬粌H能像原子那樣移動，還能以獨(dú)特的方式旋轉(zhuǎn)和振動，這為模擬和理解更廣泛的物理現(xiàn)象提供了無限可能。

　　然而，分子的控制和冷卻比原子更具挑戰(zhàn)性，就像馴服一群調(diào)皮的孩子，需要極其精細(xì)的操作和技術(shù)。在這次研究中，科學(xué)家利用一團(tuán)極性分子，克服了重重困難，最終實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。而分子BEC不僅讓科學(xué)家能夠更深入地探究量子化學(xué)和強(qiáng)相關(guān)量子材料的本質(zhì)，還可能為新型量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)鋪平道路。

　　06　　嫦娥六號實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回

　　在科學(xué)探索的長河中，總有一些時刻讓我們屏息凝神，見證人類科技與宇宙奧秘交織出的輝煌篇章。

　　6月25日，這一天注定將被載入人類探索宇宙的歷史長河。我國的嫦娥六號月球探測器成功完成了從月球背面南極-艾特肯盆地采樣的壯舉，攜帶重達(dá)1935.3克的珍貴樣品返回地球。這片區(qū)域不僅是月球上最大、最深且最古老的盆地，更是隱藏著關(guān)于月球正面與背面物質(zhì)組成差異的秘密，以及破解月球二分性之謎的關(guān)鍵線索。

　　經(jīng)過數(shù)月緊張而細(xì)致的研究，我國科學(xué)家發(fā)表文章，基于嫦娥六號帶回的樣本，首次揭示了月球背面在大約28億年前仍存在活躍的巖漿活動，填補(bǔ)了這一時期月球玄武巖記錄的空白。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解月球演化提供了至關(guān)重要的科學(xué)證據(jù)，也為行星科學(xué)研究開辟了新的視野。

　　嫦娥六號實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回。新華社記者 貝赫 攝

　　《自然》和《科學(xué)》雜志同期刊登了這兩項(xiàng)獨(dú)立研究成果，標(biāo)志著中國在深空探測領(lǐng)域取得的重大突破得到了全球科學(xué)界的廣泛認(rèn)可。《自然》多位審稿人對這項(xiàng)“令人興奮”的研究給予了高度評價，稱贊研究團(tuán)隊(duì)以細(xì)致謹(jǐn)慎的態(tài)度首次對月球背面玄武巖進(jìn)行了地質(zhì)年代學(xué)分析，提供了高質(zhì)量、高水準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。一位審稿人特別提到：“這是首個來自嫦娥六號月球樣品的地質(zhì)年代學(xué)研究，對月球和行星科學(xué)界具有深遠(yuǎn)意義，必將引發(fā)更廣泛的關(guān)注。”

　　通過嫦娥六號任務(wù)，我們不僅觸摸到了月球深處的歷史記憶，還開啟了探索太陽系乃至整個宇宙奧秘的新篇章。

　　07　　自身免疫性疾病治愈曙光初現(xiàn)

　　在人類與自身免疫疾病長期斗爭的歷史中，今年將是一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

　　紅斑狼瘡、硬皮病、多發(fā)性硬化癥等疾病，都是由一個“背叛”的免疫系統(tǒng)引起的。這個系統(tǒng)本應(yīng)保護(hù)人們，可它卻反過來攻擊健康組織。盡管現(xiàn)有的免疫抑制藥物在一定程度上有所幫助，但并不總能阻止疾病的進(jìn)展，反而可能帶來使人虛弱的副作用。然而今年，一種治療方法——嵌合抗原受體T細(xì)胞(CAR-T)療法，在患者身上取得了顯著效果，這可能開啟治療自身免疫疾病的新篇章。

　　在我國，中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)的內(nèi)科醫(yī)生徐滬濟(jì)，利用供體來源的基因編輯T細(xì)胞，成功治療了致命的自身免疫性疾病。這一基于T細(xì)胞的療法不僅在免疫疾病治療中取得成功，還為前沿CAR-T治療的批量生產(chǎn)帶來了希望。徐滬濟(jì)的努力象征著全球科學(xué)家共同追求的目標(biāo)——將實(shí)驗(yàn)室里的突破轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)用療法。

　　嵌合抗原受體T細(xì)胞(CAR-T，粉色)緊緊包圍并摧毀一個B細(xì)胞。圖片來源：《科學(xué)》在線版

　　德國研究人員則報告稱，15名患有紅斑狼瘡、硬皮病或肌肉損傷疾病的患者，在接受CAR-T治療后4到29個月內(nèi)發(fā)生了巨大變化。8名紅斑狼瘡患者全部處于無需藥物的緩解狀態(tài);其他一些患者雖然仍有癥狀，但所有人均已停止使用免疫抑制劑。

　　隨著越來越多的成功案例涌現(xiàn)，CAR-T療法正在重新定義我們對自身免疫疾病的理解和治療方法。它不僅僅是一種技術(shù)上的進(jìn)步，更是一束照亮未來醫(yī)療發(fā)展的光芒。

　　08　　“星艦”上演“筷子夾火箭”場景

　　當(dāng)“星艦”尚處于研究階段，距離首次發(fā)射遙遙無期之時，社交媒體上已有好奇者向SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克拋出疑問：“星艦”的超重型助推器能否像“獵鷹9”火箭那樣實(shí)現(xiàn)著陸?馬斯克的回答簡短而充滿未來感：我們將用發(fā)射塔機(jī)械臂抓住它。

　　美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的“星艦”火箭。圖片來源：SpaceX

　　彼時，這一設(shè)想在許多人眼中顯得過于大膽，甚至有些不切實(shí)際。然而，北京時間2024年10月13日晚8時25分，隨著第五次試飛發(fā)射的啟動，“星艦”以實(shí)際行動證明了夢想的力量——超重型助推器穿越大氣層，精準(zhǔn)返回發(fā)射塔，被兩支機(jī)械臂穩(wěn)穩(wěn)夾住。SpaceX幾乎完美實(shí)現(xiàn)了馬斯克當(dāng)初看似遙不可及的愿景。

　　為了達(dá)成“快速重復(fù)使用”的宏偉目標(biāo)，使助推器能夠直接落回發(fā)射塔，就地完成檢修、加注燃料并再次發(fā)射，這幾乎是唯一可行的選擇。在全球范圍內(nèi)，“筷子夾火箭”不僅是一項(xiàng)技術(shù)上的壯舉，更是航天工程領(lǐng)域的一次革命性突破。對于SpaceX和馬斯克而言，這不僅是對理想堅(jiān)定不移追求的結(jié)果，也是他們在探索宇宙征程中邁出的重要一步。

　　09　　第三種磁性材料交變磁體發(fā)現(xiàn)

　　在物理學(xué)的漫長歷史中，磁性材料一直是科學(xué)家探索的核心之一。98年來，物理學(xué)家只知道兩種永久磁性材料：鐵磁體和反鐵磁體。然而今年，科學(xué)界迎來了一個令人振奮的新發(fā)現(xiàn)——第三種磁性材料終于從理論走向現(xiàn)實(shí)，它被稱為“交變磁體”。

　　在交變磁體中，相鄰原子會旋轉(zhuǎn)，其磁自旋也會翻轉(zhuǎn)。圖片來源：《科學(xué)》在線版

　　這種材料早在5年前就被理論物理學(xué)家假設(shè)存在，現(xiàn)在，多個國際研究團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了它的存在，揭開了這一神秘物質(zhì)的面紗。交變磁體結(jié)合了鐵磁體和反鐵磁體的特性，展現(xiàn)了一種獨(dú)特的“雙重性格”。

　　交變磁體的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了我們對磁性材料的理解，還可能為未來的電子設(shè)備帶來革命性的變化。由于它們的獨(dú)特性質(zhì)，交變磁體有可能用于制造超快磁開關(guān)，成為打開新一代高速、高效電子設(shè)備大門的鑰匙。

　　10    新一代量子芯片糾錯能力達(dá)到實(shí)際應(yīng)用必要條件

　　這一成功不僅是技術(shù)上的杰作，更是對未來的一次大膽預(yù)演。

　　12月10日，《自然》雜志發(fā)表了一篇論文，揭示了谷歌最新一代量子芯片“Willow”在糾錯能力上的重大突破——首次將錯誤抑制在一個關(guān)鍵閾值以下。這一成就被視為實(shí)現(xiàn)未來量子計(jì)算實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵一步，為大規(guī)模容錯量子計(jì)算的運(yùn)算要求鋪平了道路。

　　量子計(jì)算的潛力巨大，但其脆弱性也一直困擾著科學(xué)家。面對這一挑戰(zhàn)，量子計(jì)算研究人員設(shè)計(jì)了一種巧妙的解決方案：量子糾錯。

　　量子糾錯的概念簡單卻充滿智慧——通過將信息分布到多個量子比特上，系統(tǒng)可以在不破壞計(jì)算的情況下識別并補(bǔ)償錯誤。然而，這種策略并非沒有風(fēng)險。額外的量子比特可能會引入更多的錯誤，使得實(shí)現(xiàn)“低于閾值”的運(yùn)算成為一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

　　新一代量子芯片糾錯能力達(dá)到實(shí)際應(yīng)用必要條件。圖片來源：谷歌研究院

　　這個名為“Willow”的最新一代超導(dǎo)量子處理芯片架構(gòu)，成功實(shí)現(xiàn)了低于表面碼關(guān)鍵閾值的量子糾錯。表面碼是一種特定的量子糾錯技術(shù)，它猶如一張精密編織的安全網(wǎng)，捕捉并修復(fù)那些隨時可能出現(xiàn)的錯誤。

　　研究人員在一個擁有72個量子比特的處理器和另一個擁有105個量子比特的處理器上進(jìn)行了測試。隨著碼距從3增加到5再到7，邏輯錯誤率顯著減半。這意味著，“Willow”不僅能在數(shù)小時內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行最多100萬個周期，同時還能實(shí)時解碼錯誤并維持出色的表現(xiàn)。

　　“Willow”讓我們看到了一個新時代的曙光。在這個時代里，量子計(jì)算將不僅僅是實(shí)驗(yàn)室里的奇跡，而是能夠真正改變世界的力量。

　　來源：科技日報