Science年度十大科學突破出爐：韋伯望遠鏡高居榜首，AIGC、NASA主動撞擊小行星緊隨其后

明敏 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

前腳韋伯望遠鏡運維科學家剛獲得Nature年度十大人物；

緊接著，Science也將韋伯望遠鏡評為年度最大科學突破！

今天，Science重磅發(fā)布2022年度科學十大突破，并刊登在最新一期封面上。

圍觀網(wǎng)友高呼：韋伯望遠鏡它值得！

除此之外，AIGC、NASA成功撞擊小行星、云南大學創(chuàng)制多年生稻等也一并入選。

下面我們來一文回顧詳情~

韋伯望遠鏡高居榜首

今年韋伯望遠鏡（JWST）帶來的震撼，相信你我都感同身受。

歷經(jīng)20年、耗資100億美元以及150萬公里的危險太空之旅，JWST終于用它的紅外之眼幫人類窺見了宇宙大爆炸更多奧秘。

而這些浩瀚星云照片背后，JWST更為深遠的影響在于，它將重寫人類對于宇宙的認識。

正如Science所言：

沒有人會懷疑JWST將改寫我們對于宇宙的理解，由此它獲評為2022年度科學突破事件。

基于有史以來最大的反射主鏡面和紅外敏感系統(tǒng)，JWST可以獲取前所未有的觀測細節(jié)并能解析星云。

而且合成照片的速度也更快，只需十幾個小時就能搞定，而哈勃望遠鏡需要上百小時。

由此，JWST也掀起了天文學界一場新的競速賽，arXiv上幾乎每天都在涌現(xiàn)關(guān)于JWST傳回數(shù)據(jù)的分析論文。參考此前哈勃望遠鏡的戰(zhàn)績，它為超過22000篇論文提供了數(shù)據(jù)支持，JWST可能會更多。

如今，它已經(jīng)拍攝到了距離地球46億光年的星系團、385光年外的系外行星等，為天文學界提供源源不斷的新數(shù)據(jù)。加之飛行使用的燃料比預期中少很多，所以JWST很有可能在2040年前，都是人類獲取宇宙深處數(shù)據(jù)的主要工具。

天文學界，由此也將可能開啟一段新征程。

正如一位天文學家所說：

每天我打開 arXiv，里面都有煙花綻放。

AIGC：AI進軍藝術(shù)科學探索的搶地戰(zhàn)

今年AI圈最大的趨勢，非AIGC莫屬。

它意味著，AI進軍到了此前被視為“人類獨占”的領(lǐng)域，如藝術(shù)表達、科學發(fā)現(xiàn)。

Science表示，最初AI這種滲透是緩慢的，但在今年逐漸形成了一場搶地戰(zhàn)。

Dall·E 2先聲奪人，以逼真、契合的效果，掀起了文本-圖像模型的新趨勢。緊接著Stable Diffusion在更大眾層面掀起狂潮——當然也引發(fā)藝術(shù)圈爭議。

但用擴散模型生成精美的圖像視頻，已經(jīng)成為了今年科技巨頭都在沖的領(lǐng)域，Meta、Google都在接二連三發(fā)布相關(guān)模型。

以及在科學探索、數(shù)學、編程方面，AI也在大舉闊步。

去年，AlphaFold2就獲得了Science年度最大突破。

今年，DeepMind相繼發(fā)布了AlphaTensor、AlphaCode。

其中，AlphaTensor打破矩陣乘法計算50年記錄，可用于計算機圖形學、物理模擬和機器學習。AlphaCode則在編程比賽中，成績超過了一半人類選手。

盡管AIGC目前還尚存許多爭論，但毋庸置疑的是，它能開拓人類的創(chuàng)造力。

Science評價說，這種現(xiàn)象，或許就像過去人類接受織布機、照相機等發(fā)明的過程一樣。

NASA成功撞擊1100萬公里外小行星

科幻片中的劇情，在今年成為了現(xiàn)實。

9月26日，由NASA發(fā)射的DART（戲稱“打他”）航天器，成功撞擊距地1100萬千米的一顆小行星，并使其偏離軌道。

這意味著，如果未來發(fā)現(xiàn)近地小行星撞擊地球的威脅，人類將有可能有應對之計。

畢竟之前有研究表明，6500萬年前“?？颂K魯伯小行星撞擊”事件直接導致了恐龍的滅絕。

盡管這次撞擊是一次性任務，但是它為科學家們提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)參考，能為以后設(shè)計任何撞擊小行星任務動量模型提供數(shù)據(jù)支撐。

云南大學創(chuàng)制多年生稻

11月，云南大學胡鳳益團隊宣布，已經(jīng)成功培育出了能夠連續(xù)多年生長的水稻PR23。

盡管理論上所有水稻都是多年生的，但是第二年生長的水稻產(chǎn)量并不高，所以在以往耕種過程中，水稻都是一年一種的。

如今，胡鳳益團隊以長雄野生稻為父本，RD23栽培稻為母本進行雜交，歷經(jīng)數(shù)十年時間終于培育出多年生水稻PR23。

并且平均產(chǎn)量略高于一年一種水稻品種。

團隊發(fā)表在《自然可持續(xù)性》科學期刊的論文顯示，4年來，PR23水稻的平均產(chǎn)量為每公頃6.8噸（1公頃=15畝）。

而且在耕作成本上，這種水稻第一年的成本和其他品種相當，之后的管理成本會降至一半，并且能有效減少農(nóng)民耕作天數(shù)。

目前，這種水稻能保持5年內(nèi)產(chǎn)量不驟減。

在我國該品種的種植面積已經(jīng)超過1.5萬公頃，同時也在非洲進行測試，還能減緩東南亞梯田高地水土流失問題。

發(fā)現(xiàn)圖釘大的巨型細菌

按照以往認知，細菌屬于微觀世界，只有通過顯微鏡才能觀察到。

但在今年6月，科學家發(fā)現(xiàn)了一個比常規(guī)細菌體積大5000倍的巨型細菌——肉眼可見、有圖釘那么大。

它是一種絲狀單體細菌細胞，不光是體積大，基因量也是大多數(shù)細菌的3倍多。

而且它的基因組副本包含在一個有膜結(jié)構(gòu)中，這也是有別于普通細菌的地方。一般細菌不具備細胞核、細胞骨架及膜狀胞器等。

科學家將這種細菌命名為Ca. Thiomargarita magnifica，人們在一片紅樹林沼澤中的一片葉子上發(fā)現(xiàn)了它。

呼吸道合胞病毒抗體疫苗迎來曙光

呼吸道合胞病毒（RSV）是一種傳染性極強的病毒，嬰幼兒、兒童及體質(zhì)弱老人易感，其疫苗研制工作已經(jīng)開展多年。

50多年前，一項實驗性疫苗臨床試驗曾導致2名兒童死亡，80%接種者住院治療，由此RSV疫苗開發(fā)一度中斷幾十年。后來，科學家們逐漸探索出利用滅活病毒來激發(fā)人體產(chǎn)生抗體。

今年終于迎來重大突破。

在經(jīng)過大規(guī)模臨床試驗后，人們終于證明該疫苗可以有效保護嬰幼兒及老人群體，并且孕晚期孕婦注射后，還能將抗體直接傳遞給胎兒。

幾乎人人感染過的病毒，能引起多發(fā)性硬化

今年，學界還確定了多發(fā)硬化癥與皰疹病毒變體EBV之間的強聯(lián)系。

多發(fā)硬化癥是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性脫髓鞘性疾病，患者會出現(xiàn)視力模糊、疲勞、麻木等癥狀，并會逐漸喪失說話或行走能力，全球已有280萬患者。

科學家通過搜集美國1000萬士兵20年來的醫(yī)療記錄，并分析其儲存的血液樣本后發(fā)現(xiàn)，在801名患有多發(fā)性硬化的士兵中，只有1人未曾被檢出EBV病毒。

此前，科學家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多發(fā)性硬化患者血液中存在EBV病毒抗體，但其實95%的健康成年人中也含有這種抗體。

今年，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可能機制，即患者體內(nèi)會經(jīng)歷“冬眠”后蘇醒，并對人體造成神經(jīng)損傷。

這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)多發(fā)性硬化癥治療藥物開拓道路。

實際上，一種預防EBV病毒的疫苗也正在臨床試驗。由此，未來多發(fā)性硬化癥可能像脊髓灰質(zhì)炎一樣，幾乎被人類消滅。

發(fā)現(xiàn)黑死病如何改變?nèi)祟惷庖呦到y(tǒng)機制

700年前，黑死病席卷歐洲，并奪走了幾乎三分之一人口的性命。

之后科學家們便一直在研究，那些幸存者是如何逃過這場致命瘟疫的。

但是想要從當代人身上檢測到相關(guān)基因影響是幾乎不可能的，所以研究古DNA是一條更可行的方案。

今年，研究人員就分析了500多具遺骨中的古DNA，這些遺骸分別埋葬于黑死病來臨前、期間和之后。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幸存者攜帶變異基因的可能性更大，這些基因?qū)鰪娝麄儗κ笠邨U菌的免疫反應。

利用古DNA重建古代生態(tài)系統(tǒng)

還有一項新突破也是古DNA方面。

一般來說，DNA的保存期限都是100萬年左右，因為更早以前的DNA中，遺傳物質(zhì)嚴重降解。

今年，科學家們在北極的沙漠凍土中，成功提取到了至少200萬年前的DNA片段。

而通過這些DNA片段，科學家們還原出了非常與眾不同的生態(tài)系統(tǒng)，其中有馴鹿、野兔甚至乳齒象。

此前很難有人會想到，這種已經(jīng)滅絕的大象近親的活動范圍，會延伸到如此北部的地方。

美國頒布《通脹削減法案》

今年美國出臺《通脹削減法案》，Science認為這是一部具有里程碑意義的氣候法。

法案包括未來十年投入約4300億美元用于氣候和清潔能源以及醫(yī)療保健領(lǐng)域等內(nèi)容。

將提供高達3690億美元補貼，以支持電動汽車、關(guān)鍵礦物、清潔能源及發(fā)電設(shè)施的生產(chǎn)和投資，其中多達9項稅收優(yōu)惠是以在美國本土或北美地區(qū)生產(chǎn)和銷售作為前提條件。

實際上，今年全球溫室氣體排放量還在上升，諸多氣候?qū)W家認為全球氣溫上升幅度會超過1.5攝氏度，人類在保護環(huán)境上的動作，還要更快一些。

參考鏈接：
https://www.science.org/content/article/breakthrough-2022#section_rice