世界科學(xué)前沿的方向標(biāo)

2019年，科學(xué)及其追隨者們探索前行的步伐一如既往的堅(jiān)定。對于世界我們?nèi)杂泻芏鄦栴}，其解法，是依靠科技的進(jìn)步一次次擊碎桎梏，開啟下一個(gè)增長時(shí)代;用“希望”和“發(fā)展”引導(dǎo)人們走向更加美好的未來。從這個(gè)角度而言，2019年的科技界與科學(xué)家，更值得尊重。

? ?中國“嫦娥四號”

? ?實(shí)現(xiàn)人類首次月背軟著陸

超導(dǎo)材料最高臨界溫度刷新。圖源：《自然》網(wǎng)站

今年1月3日，“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預(yù)選著陸區(qū)，并通過“鵲橋”中繼星傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖，實(shí)現(xiàn)了人類探測器首次月背軟著陸。

12月21日，著陸器受光照自主喚醒，按計(jì)劃繼續(xù)對月表線性能量轉(zhuǎn)移譜、綜合粒子輻射劑量及月表低頻射電特征開展有效探測工作。

? ?高度擴(kuò)展的仿生物細(xì)胞

? ?機(jī)器人誕生

嫦娥四號著陸器彩色全景圖。新華社發(fā)（國家航天局供圖）

美國哥倫比亞大學(xué)和麻省理工的科學(xué)家3月份報(bào)告了一種能模擬生物細(xì)胞集體遷移的機(jī)器人，25個(gè)物理機(jī)器人“粒子”，能移動、搬運(yùn)物體以及向光刺激移動。

25個(gè)松散的“粒子”，可以輕易擴(kuò)增為十萬個(gè)，這比此前傳統(tǒng)機(jī)器人和仿生系統(tǒng)具有更高的可擴(kuò)展性，也為開發(fā)有預(yù)先確定性行為的大規(guī)模群體機(jī)器人系統(tǒng)，提供了全新途徑。

? ?人類獲得

? ?首張黑洞照片

谷歌的量子處理器芯片。圖源：《科學(xué)》網(wǎng)站

天文學(xué)家們搭建了一張行星級觀測網(wǎng)——“事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）”，它比任何獨(dú)立設(shè)備都更了解黑洞，它還能達(dá)到足夠分辨率來區(qū)分光被拉入黑洞時(shí)的狀況。拜其成全，從來都無法直接觀察到的黑洞，此次“眼見為實(shí)”。

北京時(shí)間4月10日21時(shí)7分，全球6個(gè)城市（比利時(shí)布魯塞爾、智利圣地亞哥、中國上海和臺北、日本東京、美國華盛頓）在同一時(shí)間公布了首張黑洞照片，揭示了室女座星系團(tuán)中超大質(zhì)量星系M87中心的黑洞。黑洞這一神秘天體，終于展露真容。

? ?3D打印出

? ?會“呼吸”的人造器官

首張黑洞照片。圖源：NASA官網(wǎng)

5月，《科學(xué)》雜志封面報(bào)道了美國萊斯大學(xué)與華盛頓大學(xué)主導(dǎo)的研究，該團(tuán)隊(duì)克服了3D打印器官的一大障礙，創(chuàng)造出一個(gè)由水凝膠3D打印而成的肺氣囊模型。

這個(gè)模型，具有與人體血管和氣管結(jié)構(gòu)相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在體外模擬肺氣囊生理學(xué)功能，實(shí)現(xiàn)了往周圍血管輸送氧氣，完成了“呼吸”過程。

? ?超導(dǎo)材料最高

? ?臨界溫度刷新

首座浮動核電站。圖源：俄羅斯衛(wèi)星通訊社

今年5月，美德兩國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在《自然》上發(fā)文稱，其所觀察到的3個(gè)特征已可證明，在250K（約為-23℃）的溫度下，氫化鑭在超過100萬倍地球大氣壓下會變成超導(dǎo)物質(zhì)。

而250K，是迄今為止超導(dǎo)材料中證實(shí)的最高臨界溫度，其距離室溫的295K已并不遙遠(yuǎn)。

? ?新癌癥疫苗

? ?讓CAR-T療法攻擊實(shí)體瘤

用“萬物DNA”特殊材料3D打印的兔子。圖源：《自然·生物技術(shù)》

今年7月，麻省理工學(xué)院科學(xué)家們在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為“利用疫苗增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞治療實(shí)體瘤的療效”的研究。他們開發(fā)出新型“抗癌疫苗”，可以讓CAR-T細(xì)胞對實(shí)體腫瘤進(jìn)行攻擊，極大提高CAR-T療效，最終可清除60%的小鼠體內(nèi)的實(shí)體瘤，此外還能刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生記憶T細(xì)胞，防止腫瘤復(fù)發(fā)。

? ?全球首座浮動

? ?核電站正式啟航

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)展示的“高速量子密鑰生成終端”模型。新華社記者劉軍喜攝

20870型“羅蒙諾索夫院士”號浮動核電站，是移動式低功率核電機(jī)組的首型號，也是世界上最北端的核裝置。

浮動核電站本質(zhì)上就是一個(gè)建在船上的核電站，因其安全性和經(jīng)濟(jì)性獲得各國廣泛持續(xù)關(guān)注，被認(rèn)為是最理想的海洋能源開發(fā)保障。8月23日，“羅蒙諾索夫院士”號從俄羅斯北極不凍港摩爾曼斯克港啟航，9月抵達(dá)楚科奇地區(qū)的佩斯韋克市，隨后連接到電網(wǎng)。

12月份，浮動核電站開始試運(yùn)行。等正式運(yùn)營后，它將能替代當(dāng)?shù)匾蛔懮虾穗娬竞突鹆﹄娬镜陌l(fā)電產(chǎn)能。這座浮動式核電站在設(shè)計(jì)時(shí)留有了很大的安全余量，兩臺KLT-40S反應(yīng)堆能產(chǎn)生高達(dá)70兆瓦的電功率，可以滿足一個(gè)10萬人口城鎮(zhèn)的能源所需。

? ?“量子霸權(quán)”實(shí)現(xiàn)：

? ?200秒完成萬年計(jì)算

?我國天文學(xué)家利用LAMOST發(fā)現(xiàn)迄今最大的恒星級黑洞。新華社發(fā)（喻京川繪）

9月，谷歌發(fā)表題為《使用可編程超導(dǎo)處理程式的量子優(yōu)勢》的文章，宣布其實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”：一臺可編程量子計(jì)算機(jī)超越了最快的經(jīng)典超級計(jì)算機(jī)。該量子系統(tǒng)只用了約200秒，就完成了經(jīng)典計(jì)算機(jī)大約需要1萬年才能完成的任務(wù)——而這里慘敗的對手，是目前世界排名第一的超級計(jì)算機(jī)、美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的“Summit”。

秒殺經(jīng)典計(jì)算機(jī)業(yè)界翹楚，這一成就被視為量子計(jì)算的重大里程碑事件，“對世界領(lǐng)先的超級計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)，無疑是一項(xiàng)了不起的成就”。

? ?“基因魔剪”升級，

? ?新基因編輯系統(tǒng)問世

?基因編輯的造血干細(xì)胞移植流程圖。圖源：中國生物技術(shù)網(wǎng)

今年10月，美國博德研究所等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在《自然》發(fā)文稱，他們開發(fā)出新型多功能基因組編輯技術(shù)，可以精確地編輯基因，而不造成DNA雙鏈斷裂。其比傳統(tǒng)Cas9效率更高、副產(chǎn)物更少、脫靶率更低。

基因組編輯的最終目標(biāo)，就是能夠?qū)ι{(lán)圖做出任何特定的改變。而一種用于基因組編輯的“搜索和替換”方法，使我們朝著這一宏偉目標(biāo)邁出了一大步。

? ? “萬物DNA”材料

? ? 讓存儲無處不在

消費(fèi)者在體驗(yàn)5G云VR視頻。新華社記者沈伯韓攝

今年12月，哥倫比亞大學(xué)著名專家、以色列計(jì)算遺傳學(xué)家亞尼夫·埃爾利赫與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院報(bào)告了一種運(yùn)用“萬物DNA”特殊材料3D打印出來的“兔子”，該材料包含了用以合成DNA編碼的兔子藍(lán)圖。之后，原始兔子所含的DNA被解碼，并穩(wěn)定復(fù)制了五代兔子。這種新的存儲架構(gòu)，意味著DNA存儲的潛力又被進(jìn)一步拓展。張夢然