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責人共同評選的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

　　首例腦機接口設備人體移植完成

　　OpenAI公司文本-視頻程序Sora驚艷全球

　　最大神經形態(tài)計算機研制成功

　　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到實際應用必要條件

　　01　　全球最大古人類基因庫創(chuàng)建

　　在遙遠的過去，當冰河尚未完全退去，人類的故事已經在西歐和亞洲的大地上悄然展開。

　　時間快進到今天，一群來自世界各地的175位科學家集結成一支非凡的探險隊。他們肩負著揭開古老秘密的使命。這支隊伍的目標是解開那些埋藏在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在這片土地上生活過的近5000名古人。

　　隨著研究的深入，科學家發(fā)現(xiàn)了一幅比任何人想象中都要復雜的人類遷徙圖景。就像一條由無數細流匯聚而成的大河，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致現(xiàn)代疾病的秘密;另一些保護古人免受傳染病侵害的獨特基因優(yōu)勢，仿佛是一道古老的防線，在歲月長河中默默守護著人類。

　　研究團隊對古人類基因組數據集展開研究。圖片來源：《自然》在線版

　　令人驚奇的是，科學家找到了那些隱藏在歷史深處的遺傳標記。它們像是被時間遺忘的信使，攜帶著關于阿爾茨海默病、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，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。

　　故事并未就此結束。這些基因密碼，未來會進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，也為未來點亮了一盞明燈。

　　02　　首例腦機接口設備人體移植完成

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

　　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，他旗下腦機接口技術公司“神經連接”成功進行了首例腦機接口設備的人體移植手術。移植者恢復情況良好，初步結果顯示神經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》網站

　　這次手術標志著腦機接口技術的一個重要進展。神經元尖峰檢測是指能夠識別和記錄大腦中單個神經細胞的電活動，這對于理解大腦如何處理信息至關重要。如果這項技術能夠準確地解碼這些信號，它可能為開發(fā)新治療方法提供基礎，特別是針對那些影響運動或語言功能的神經系統(tǒng)疾病。

　　不過，盡管初期結果令人鼓舞，腦機接口技術仍處于早期發(fā)展階段，未來還需要更多的研究和臨床試驗來驗證其安全性和有效性。科學家將繼續(xù)監(jiān)測移植者的健康狀況，并對設備性能進行評估，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。它帶來的影響遠遠超出這項技術本身。

　　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“數據驅動的物理引擎”，能夠將人類的想象化為觸手可及的畫面。

　　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，已有了復雜的情感——這款技術仿佛是一把雙刃劍，既帶來了希望的光芒，也投下了陰影。

　　不少科學家歡呼雀躍，他們看到了Sora背后蘊含的巨大潛力。這不僅是一個技術上的飛躍，更是對未來創(chuàng)造力的一次解放。有了Sora的幫助，電影制作、藝術創(chuàng)作乃至教育領域都將迎來革命性的變化。它可以成為藝術家手中最得力的助手，讓那些曾經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。一些人擔心Sora強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容的泛濫。這樣的技術無疑會帶來新的挑戰(zhàn)，迫使社會重新思考如何界定真實與虛構之間的界限。

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

　　04　　最大神經形態(tài)計算機研制成功

　　這臺機器是對人類大腦復雜運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形態(tài)計算機“Hala Point”。這款計算機宛如一顆人造大腦，包含了11.52億個人造神經元，分布在1152個Loihi 2芯片上，每秒能進行380萬億次突觸操作，展現(xiàn)了前所未有的計算能力。

　　Hala Point神經形態(tài)計算機由英特爾的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據。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。因為他們使用人工神經元來執(zhí)行存儲和計算功能，數據就不再需要在各個組件之間來回穿梭，從而實現(xiàn)了更高的能源效率。

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

　　在這個追求更快、更強、更節(jié)能的時代，Hala Point代表著一個全新的起點。它不僅挑戰(zhàn)了現(xiàn)有計算機架構的極限，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

　　早在20世紀20年代，愛因斯坦等人便預言，在極度低溫下，原子等粒子會停止“單兵作戰(zhàn)”，轉而“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年首次實現(xiàn)原子BEC以來，科學家一直在追求穩(wěn)定的分子也能達到這一神奇的狀態(tài)。因為分子不僅能像原子那樣移動，還能以獨特的方式旋轉和振動，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，就像馴服一群調皮的孩子，需要極其精細的操作和技術。在這次研究中，科學家利用一團極性分子，克服了重重困難，最終實現(xiàn)了這一目標。而分子BEC不僅讓科學家能夠更深入地探究量子化學和強相關量子材料的本質，還可能為新型量子計算機的開發(fā)鋪平道路。

　　06　　嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回

　　在科學探索的長河中，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，更是隱藏著關于月球正面與背面物質組成差異的秘密，以及破解月球二分性之謎的關鍵線索。

　　經過數月緊張而細致的研究，我國科學家發(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重要的科學證據，也為行星科學研究開辟了新的視野。

　　嫦娥六號實現(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》雜志同期刊登了這兩項獨立研究成果，標志著中國在深空探測領域取得的重大突破得到了全球科學界的廣泛認可。《自然》多位審稿人對這項“令人興奮”的研究給予了高度評價，稱贊研究團隊以細致謹慎的態(tài)度首次對月球背面玄武巖進行了地質年代學分析，提供了高質量、高水準的數據。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年代學研究，對月球和行星科學界具有深遠意義，必將引發(fā)更廣泛的關注。”

　　通過嫦娥六號任務，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，今年將是一個轉折點。

　　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)本應保護人們，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)大學的內科醫(yī)生徐滬濟，利用供體來源的基因編輯T細胞，成功治療了致命的自身免疫性疾病。這一基于T細胞的療法不僅在免疫疾病治療中取得成功，還為前沿CAR-T治療的批量生產帶來了希望。徐滬濟的努力象征著全球科學家共同追求的目標——將實驗室里的突破轉化為現(xiàn)實世界中的實用療法。

　　嵌合抗原受體T細胞(CAR-T，粉色)緊緊包圍并摧毀一個B細胞。圖片來源：《科學》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上的進步，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“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)射塔機械臂抓住它。

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

　　彼時，這一設想在許多人眼中顯得過于大膽，甚至有些不切實際。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”以實際行動證明了夢想的力量——超重型助推器穿越大氣層，精準返回發(fā)射塔，被兩支機械臂穩(wěn)穩(wěn)夾住。SpaceX幾乎完美實現(xiàn)了馬斯克當初看似遙不可及的愿景。

　　為了達成“快速重復使用”的宏偉目標，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，“筷子夾火箭”不僅是一項技術上的壯舉，更是航天工程領域的一次革命性突破。對于SpaceX和馬斯克而言，這不僅是對理想堅定不移追求的結果，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)

　　在物理學的漫長歷史中，磁性材料一直是科學家探索的核心之一。98年來，物理學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，它被稱為“交變磁體”。

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

　　這種材料早在5年前就被理論物理學家假設存在，現(xiàn)在，多個國際研究團隊通過實驗驗證了它的存在，揭開了這一神秘物質的面紗。交變磁體結合了鐵磁體和反鐵磁體的特性，展現(xiàn)了一種獨特的“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備帶來革命性的變化。由于它們的獨特性質，交變磁體有可能用于制造超快磁開關，成為打開新一代高速、高效電子設備大門的鑰匙。

　　10    新一代量子芯片糾錯能力達到實際應用必要條件

　　這一成功不僅是技術上的杰作，更是對未來的一次大膽預演。

　　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鍵閾值以下。這一成就被視為實現(xiàn)未來量子計算實際應用的關鍵一步，為大規(guī)模容錯量子計算的運算要求鋪平了道路。

　　量子計算的潛力巨大，但其脆弱性也一直困擾著科學家。面對這一挑戰(zhàn)，量子計算研究人員設計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)可以在不破壞計算的情況下識別并補償錯誤。然而，這種策略并非沒有風險。額外的量子比特可能會引入更多的錯誤，使得實現(xiàn)“低于閾值”的運算成為一項艱巨的任務。

　　新一代量子芯片糾錯能力達到實際應用必要條件。圖片來源：谷歌研究院

　　這個名為“Willow”的最新一代超導量子處理芯片架構，成功實現(xiàn)了低于表面碼關鍵閾值的量子糾錯。表面碼是一種特定的量子糾錯技術，它猶如一張精密編織的安全網，捕捉并修復那些隨時可能出現(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”不僅能在數小時內穩(wěn)定運行最多100萬個周期，同時還能實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，量子計算將不僅僅是實驗室里的奇跡，而是能夠真正改變世界的力量。

　　來源：科技日報