2017年世界十大科技進(jìn)展新聞

2017年12月31日，由中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院主辦，中國(guó)科學(xué)院學(xué)部工作局、中國(guó)工程院辦公廳、中國(guó)科學(xué)報(bào)社承辦，中國(guó)科學(xué)院院士和中國(guó)工程院院士投票評(píng)選的2017年世界十大科技進(jìn)展新聞在京揭曉，包括華人科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)“天使粒子”、引力波研究獲重要進(jìn)展、“二手”火箭成功發(fā)射回收、3D打印卵巢具有生育能力、科學(xué)家成功用引力為星球測(cè)重等前沿話題。

新傳感器技術(shù)可實(shí)現(xiàn)意念操控機(jī)械假肢

一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)在《自然—生物醫(yī)學(xué)工程》上發(fā)表論文表示，在他們研發(fā)的傳感器技術(shù)助力下，機(jī)械假肢能探測(cè)到使用者脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)出的電信號(hào)，使假肢的控制更加靈活，這相當(dāng)于用意念控制假肢。有關(guān)技術(shù)有望幫助截肢人士恢復(fù)更多活動(dòng)功能。這種新傳感器能讓機(jī)械假肢直接探測(cè)到來(lái)自脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)出的電信號(hào)，比起單純依靠肌肉抽動(dòng)來(lái)控制的方式，這樣的操控可做到更精確，可完成的動(dòng)作也更復(fù)雜，機(jī)械假肢的實(shí)用性隨之提高。團(tuán)隊(duì)下一步將對(duì)這一新型機(jī)械假肢進(jìn)行更大范圍的臨床測(cè)試，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)后，這類產(chǎn)品有望在未來(lái)三年進(jìn)入市場(chǎng)。

DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)新法問(wèn)世

美國(guó)科學(xué)家在2017年3月2日出版的《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們想出了一種新的方式將數(shù)據(jù)編碼進(jìn)脫氧核糖核酸（DNA），從而創(chuàng)造出迄今最高密度大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。在這套系統(tǒng)中，1克DNA具有存儲(chǔ)215拍字節(jié)（2.15億千兆字節(jié)）的能力。原則上，它可以將人類有史以來(lái)的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)大小和重量相當(dāng)于兩輛小貨車的容器中。然而這項(xiàng)技術(shù)能否起飛主要取決于成本。用DNA存儲(chǔ)數(shù)據(jù)有很多優(yōu)勢(shì)。它是超級(jí)壓縮的，并且在寒冷干燥的地方可以保存數(shù)十萬(wàn)年。同時(shí)只要人類社會(huì)還在讀取和書寫DNA，他們就能夠解碼這些信息?？茖W(xué)家還可以為這些文件制作幾乎不受數(shù)量限制的無(wú)差錯(cuò)文件副本。

“二手”火箭成功發(fā)射回收

美國(guó)太空探索技術(shù)公司于2017年3月30日利用翻新的“二手”火箭把一顆商業(yè)通信衛(wèi)星發(fā)射上天，這是人類太空史上的第一次。此次發(fā)射的主要任務(wù)是把歐洲衛(wèi)星公司的SES-10衛(wèi)星送至地球同步靜止軌道，但特殊之處在于這枚“獵鷹9”火箭的第一級(jí)曾于2016年4月為國(guó)際空間站運(yùn)送過(guò)貨物，此后降落在太平洋的一艘無(wú)人船上，是人類從海上成功回收的第一個(gè)火箭第一級(jí)。經(jīng)翻新并加上第二級(jí)后，火箭第一級(jí)被運(yùn)回肯尼迪航天中心再次承擔(dān)軌道級(jí)發(fā)射任務(wù)?；鸺谝患?jí)回收的目的是研制可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭。傳統(tǒng)火箭都是一次性使用，一旦能夠回收重復(fù)使用，將有望降低發(fā)射成本。

3D打印卵巢具有生育能力

2017年5月16日出版的《自然—通訊》雜志報(bào)道稱，美國(guó)科學(xué)家通過(guò)3D打印技術(shù)，由凝膠制成的人工卵巢能夠使老鼠受孕并產(chǎn)下健康的后代。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家使用了一個(gè)具有發(fā)射凝膠噴嘴的3D打印機(jī)，而其所使用的凝膠來(lái)源于動(dòng)物卵巢中天然存在的膠原蛋白。研究人員通過(guò)在載玻片上打印各種重疊的凝膠纖維圖案來(lái)構(gòu)建卵巢。隨后，他們利用外科手術(shù)摘除了7只小鼠的卵巢，并在其位置上縫合了人工卵巢。小鼠交配后，其中3只雌鼠分別產(chǎn)下了健康幼崽。這些產(chǎn)崽的雌鼠同時(shí)還能自然泌乳，這表明嵌入支架的卵泡產(chǎn)生了正常水平的激素。該成果或能幫助因放療或化療導(dǎo)致不育的癌癥幸存者恢復(fù)生育能力。

科學(xué)家成功用引力為星球測(cè)重

《科學(xué)》雜志于2017年6月7日發(fā)文稱，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論提出100年后，科學(xué)家成功地運(yùn)用該理論確定了一顆白矮星的質(zhì)量，使當(dāng)初在愛(ài)因斯坦看來(lái)“不可能的希望”成為現(xiàn)實(shí)。科學(xué)家在5000多顆恒星中尋找具有這種直線排列形式的星球，發(fā)現(xiàn)白矮星STEIN 2051 B恰好有著這種完美的定位——它在2014年3月正好位于一顆背景星球之前。他們利用哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行觀察，測(cè)量背景星球表觀位置的微移動(dòng)，這一作用被稱作天體測(cè)量的微引力透鏡效應(yīng)。根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)，他們估計(jì)，該星球的質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的0.675倍。直接測(cè)量STEIN 2051 B的質(zhì)量對(duì)理解白矮星的進(jìn)化具有重要意義。

全球首次發(fā)現(xiàn)雙粲重子

歐洲核子研究中心于2017年7月6日宣布，經(jīng)多國(guó)科學(xué)家共同努力，在世界上首次發(fā)現(xiàn)了一種被稱為雙粲重子的新粒子，這將有助于人類深入理解物質(zhì)的構(gòu)成和強(qiáng)相互作用的本質(zhì)。中國(guó)團(tuán)隊(duì)對(duì)這一發(fā)現(xiàn)功不可沒(méi)。這一最新發(fā)現(xiàn)來(lái)自歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）上的底夸克探測(cè)器（LHCb）合作組。據(jù)介紹，這種雙粲重子含有兩個(gè)質(zhì)量較大的粲夸克和一個(gè)上夸克，質(zhì)量約3621兆電子伏，幾乎是質(zhì)子質(zhì)量的4倍，理論預(yù)期其內(nèi)部結(jié)構(gòu)迥異于普通重子。底夸克探測(cè)器是歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的粒子物理實(shí)驗(yàn)裝置之一，專門研究重夸克粒子的產(chǎn)生和衰變。

華人科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)“天使粒子”

美國(guó)斯坦福大學(xué)華人科學(xué)家張首晟等人于2017年7月20日在《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們首次發(fā)現(xiàn)了馬約拉納費(fèi)米子存在的證據(jù)。這一重大發(fā)現(xiàn)解決了困擾量子物理學(xué)80年的難題，對(duì)量子計(jì)算也具有重要意義。張首晟領(lǐng)導(dǎo)的理論團(tuán)隊(duì)預(yù)言了通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠找到馬約拉納費(fèi)米子，哪些實(shí)驗(yàn)信號(hào)能夠作為證據(jù)；加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的何慶林、王康隆以及歐文分校的夏晶領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)與理論團(tuán)隊(duì)密切合作，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了被稱為手性馬約拉納費(fèi)米子的一類最基本馬約拉納費(fèi)米子。意大利物理學(xué)家埃托雷·馬約拉納預(yù)言，自然界中可能存在一類特殊的粒子，它們的反粒子就是自身，這種粒子被稱為馬約拉納費(fèi)米子。

科學(xué)家用基因剪刀修復(fù)人類早期胚胎致病基因

2017年8月2日出版的《自然》雜志報(bào)告，一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)利用CRISPR基因編輯技術(shù)，成功修復(fù)了人類早期胚胎中一種與遺傳性心臟病相關(guān)的基因突變。這是美國(guó)國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行人類胚胎基因編輯。研究人員以肥厚型心肌病為研究對(duì)象。這是一種常見(jiàn)的單基因遺傳病，由MYBPC3基因突變引起，是青壯年運(yùn)動(dòng)員猝死的主要原因之一。研究人員利用CRISPR基因編輯技術(shù)修復(fù)了人類早期胚胎中的這種突變，且定向非常精確，沒(méi)有在非靶點(diǎn)位置產(chǎn)生突變。研究人員介紹，精確的基因編輯技術(shù)還有助獲得更多健康胚胎，提高體外受精成功率。但研究團(tuán)隊(duì)謹(jǐn)慎表示，相關(guān)基因編輯方法仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

世界首個(gè)分子機(jī)器人誕生

《自然》雜志于2017年9月20日?qǐng)?bào)道，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家研制出世界上首個(gè)“分子機(jī)器人”，其能接收化學(xué)指令并完成組裝分子等基本任務(wù)，未來(lái)可用于研發(fā)藥物、設(shè)計(jì)先進(jìn)制造工藝以及搭建分子組裝線和分子工廠。組成分子機(jī)器人的碳、氫、氧和氮等原子總共只有150個(gè)，大小只有百萬(wàn)分之一毫米，將幾百億個(gè)這種機(jī)器人堆起來(lái)，也只有一粒鹽那么大。但如此微小的分子機(jī)器人，卻擁有機(jī)器手臂，能夠根據(jù)指令操控單個(gè)分子，用機(jī)器手臂搭建分子產(chǎn)品。由于非常微小，這些分子機(jī)器人具有很多優(yōu)勢(shì)，能降低材料需求、加速藥物研發(fā)、大幅減少能源消耗及推進(jìn)產(chǎn)品微型化等。

引力波研究獲重要進(jìn)展

全球多國(guó)科學(xué)家于2017年10月16日宣布人類第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波，并同時(shí)“看到”這一壯觀宇宙事件發(fā)出的電磁信號(hào)。美國(guó)“激光干涉引力波天文臺(tái)”（LIGO）捕捉到這個(gè)引力波信號(hào)。此后2秒，美國(guó)費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到同一來(lái)源發(fā)出的伽馬射線暴。這是人類歷史上第一次使用引力波天文臺(tái)和電磁波望遠(yuǎn)鏡同時(shí)觀測(cè)到同一個(gè)天體物理事件，標(biāo)志著以多種觀測(cè)方式為特點(diǎn)的“多信使”天文學(xué)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。6月1日，科學(xué)家就稱，第三次探測(cè)到了引力波。此次結(jié)果不僅再次驗(yàn)證了廣義相對(duì)論，也為了解雙黑洞系統(tǒng)的成因提供了線索。9月27日，宣布第四次探測(cè)到引力波，這是歐洲和美國(guó)的探測(cè)器首次共同發(fā)現(xiàn)引力波。