2024年值得期待的科學(xué)事件

編譯/莫莊非

人工智能工具發(fā)展升級(jí)，月球任務(wù)蓄勢(shì)待發(fā)，神速的超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)啟征程…… 2024《自然》雜志的科研大事件值得期待。

人工智能再進(jìn)階

ChatGPT的崛起對(duì)過(guò)去一年的科學(xué)界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。其締造者，位于加利福尼亞州舊金山的OpenAI或?qū)⒂?024年底發(fā)布下一代支持聊天機(jī)器人的AI模型——GPT-5。GPT-5可能會(huì)展現(xiàn)比其前輩GPT-4更先進(jìn)的功能，而它們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，來(lái)自谷歌DeepMind的Gemini也備受科學(xué)家關(guān)注。以ChatGPT為代表的大語(yǔ)言模型能處理多種類(lèi)型的輸入，包括文本、計(jì)算機(jī)代碼、圖像、音頻和視頻。

此外，DeepMind的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)工具AlphaFold的新版本也將于2024年發(fā)布。研究人員此前已使用該AI工具，以極高準(zhǔn)確度預(yù)測(cè)了蛋白質(zhì)的三維形狀。人工智能有能力以原子水平精度模擬蛋白質(zhì)、核酸和其他分子之間的相互作用，這有望為藥物設(shè)計(jì)研發(fā)開(kāi)辟新天地。

另一方面，聯(lián)合國(guó)的人工智能高級(jí)別咨詢機(jī)構(gòu)將于2024年中期分享最終報(bào)告，為AI的國(guó)際監(jiān)管制定指導(dǎo)方針。

觀星聽(tīng)波

薇拉·魯賓天文臺(tái)將對(duì)南半球天空進(jìn)行為期十年的調(diào)查

智利的薇拉 · 魯賓天文臺(tái)計(jì)劃于2024年底開(kāi)始運(yùn)行部分儀器，隨后對(duì)整個(gè)南半球天空進(jìn)行為期十年的觀測(cè)?？茖W(xué)家團(tuán)隊(duì)希望借助天文臺(tái)的8.4米望遠(yuǎn)鏡和3200兆像素的巨型相機(jī)，發(fā)現(xiàn)許多新的瞬變現(xiàn)象和近地小行星。

此外，位于智利境內(nèi)阿塔卡馬沙漠的西蒙斯天文臺(tái)將于2024年中期竣工，然后開(kāi)展新一代宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)工作，尋找宇宙微波背景中的原初引力波（大爆炸的余音）的特征。該天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡將配備多達(dá)5萬(wàn)個(gè)聚光探測(cè)器——這個(gè)配置是目前類(lèi)似項(xiàng)目的10倍。

不過(guò)天文學(xué)家仍然擔(dān)心，由于越來(lái)越多的明亮衛(wèi)星星座——用光污染夜空——新的地面望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)可能會(huì)變得無(wú)法使用。

蚊子無(wú)毒

世界蚊子計(jì)劃將于2024年開(kāi)始在巴西的一家工廠生產(chǎn)抗病蚊子。這些蚊子因感染了特定細(xì)菌菌株，而無(wú)法傳播致病病毒。預(yù)計(jì)有多達(dá)7000萬(wàn)人會(huì)因此免受登革熱和寨卡病毒等病原體的侵害。世界蚊子計(jì)劃將在未來(lái)十年內(nèi)每年產(chǎn)生50億只受感染的抗病蚊子。

后新冠時(shí)期的努力

世界已度過(guò)新冠大流行的緊急階段，美國(guó)政府則正資助3種下一代疫苗的試驗(yàn)，其中兩種是鼻內(nèi)疫苗，通過(guò)在呼吸道組織中產(chǎn)生免疫力來(lái)預(yù)防感染，另一種是mRNA疫苗，可增強(qiáng)抗體和T細(xì)胞反應(yīng)，有望提供針對(duì)多種SARS-CoV-2變異毒株的持久免疫力。

世界蚊子計(jì)劃生產(chǎn)的蚊子受細(xì)菌感染，因而無(wú)法傳播登革熱等病毒

另一方面，世界衛(wèi)生組織（WHO）將于2024年5月舉行的第77屆世界衛(wèi)生大會(huì)（WHA）期間公布其大流行病協(xié)議的最終草案。該協(xié)議旨在幫助世界各國(guó)政府更好地預(yù)防和管理未來(lái)的流行病；194個(gè)WHO成員國(guó)將圍繞協(xié)議做出一些決定，包括其中任何條款是否具有法律約束力。談判的核心是確保大家公平獲得預(yù)防流行病所需的工具，包括疫苗、數(shù)據(jù)和專業(yè)知識(shí)。

月球任務(wù)，系外探索

工程師正在研究NASA的飛船“歐羅巴快船”——將于2024年飛往木衛(wèi)二

美國(guó)宇航局（NASA）計(jì)劃最快于2024年11月發(fā)射阿耳忒彌斯2號(hào)（Artemis II），屆時(shí)會(huì)有四名宇航員（三男一女）乘獵戶座飛船進(jìn)行為期十天的繞月飛行。這將是美國(guó)自20世紀(jì)70年代以來(lái)首次開(kāi)展載人繞月任務(wù)，也能為后續(xù)阿耳忒彌斯3號(hào)任務(wù)奠定基礎(chǔ)——在3號(hào)任務(wù)中，將有宇航員踏足月球，其中包括第一位登月的女性宇航員。中國(guó)也準(zhǔn)備在2024年發(fā)射嫦娥六號(hào)月球采樣返回任務(wù)，嘗試首次從月球背面采集樣本。

探索外太陽(yáng)系衛(wèi)星的任務(wù)包括NASA的歐羅巴快船，預(yù)計(jì)于2024年10月出發(fā)前往木衛(wèi)二歐羅巴，旨在探索其“地下海洋”能否孕育生命。日本的火星衛(wèi)星探索（MMX）任務(wù)將訪問(wèn)火星的衛(wèi)星火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，并計(jì)劃登陸火衛(wèi)一，收集表面樣本，最后于2029年返回地球。

暗物質(zhì)的面目，中微子的重量

軸子是一種構(gòu)成暗物質(zhì)的假想粒子，由太陽(yáng)發(fā)射并能轉(zhuǎn)化為光子，不過(guò)學(xué)界尚未通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到這種微小粒子，因?yàn)榇祟?lèi)實(shí)驗(yàn)需要靈敏的探測(cè)工具和極強(qiáng)的磁場(chǎng)。2024年，探測(cè)軸子的BabyIAXO實(shí)驗(yàn)將公布結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)在德國(guó)漢堡電子同步加速器中心進(jìn)行，使用由10米長(zhǎng)磁鐵和超靈敏、無(wú)噪聲的X射線探測(cè)器組成的太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，每天跟蹤太陽(yáng)中心12小時(shí)，捕捉軸子向光子的轉(zhuǎn)化。

2024年也可能成為科學(xué)家確定中微子質(zhì)量的一年。中微子是粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中最神秘的粒子。2022年德國(guó)卡爾斯魯厄氚中微子實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，中微子的質(zhì)量不超過(guò)0.8電子伏特。研究人員將在2024年完成數(shù)據(jù)收集，更精準(zhǔn)測(cè)量出中微子的質(zhì)量。

意識(shí)的理論能否被大腦數(shù)據(jù)驗(yàn)證？

2024年底，我們有望得到關(guān)于意識(shí)的神經(jīng)基礎(chǔ)的新見(jiàn)解，屆時(shí)一個(gè)通過(guò)一系列對(duì)抗性實(shí)驗(yàn)測(cè)試兩種意識(shí)理論的大型項(xiàng)目將發(fā)布第二次實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在第一輪實(shí)驗(yàn)中，兩種理論都未能與觀察到的大腦成像數(shù)據(jù)完全契合。而在第二輪努力過(guò)后，神經(jīng)科學(xué)會(huì)更接近破譯主觀體驗(yàn)的奧秘。

關(guān)于氣候和塑料的說(shuō)法

2024年下半年，位于荷蘭海牙的國(guó)際法庭可能會(huì)就各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的法律義務(wù)發(fā)表意見(jiàn)，并裁定破壞氣候者需承擔(dān)的法律后果。盡管法庭的裁決不具有法律約束力，但其影響力可以推動(dòng)各國(guó)鞏固自己的氣候目標(biāo)，并在本國(guó)法律案件中進(jìn)行引用。

聯(lián)合國(guó)塑料條約旨在建立一項(xiàng)具有約束力的國(guó)際協(xié)議以消除塑料污染，關(guān)于它的談判將在2024年結(jié)束。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，全球已生產(chǎn)100億噸塑料，其中超過(guò)70億噸成為廢棄物——大部分開(kāi)始污染海洋、傷害野生動(dòng)物。不過(guò)研究人員談判進(jìn)展越慢，越無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)

2024年初，歐洲將啟動(dòng)他們的第一臺(tái)百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)JUPITER。這臺(tái)巨大的“神算子”每秒能執(zhí)行100億億（1018）次計(jì)算。研究人員計(jì)劃用它創(chuàng)建用于醫(yī)療的人類(lèi)心臟和大腦的“數(shù)字孿生”模型，并對(duì)地球氣候進(jìn)行高分辨率模擬。

美國(guó)將于2024年安裝兩臺(tái)百億億次計(jì)算機(jī)：伊利諾伊州萊蒙特阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“極光”和加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“酋長(zhǎng)巖”?？茖W(xué)家將使用極光來(lái)創(chuàng)建大腦神經(jīng)回路圖，用酋長(zhǎng)巖模擬核武器爆炸的影響。

資料來(lái)源 Nature