國際權(quán)威科技期刊《自然》《科學(xué)》近日先后對2024年值得關(guān)注的科學(xué)事件進(jìn)行了展望，其中有不少交集，包括人工智能的發(fā)展與監(jiān)管、氣候變化的加劇與應(yīng)對、新冠之后的醫(yī)學(xué)進(jìn)展與公共政策等。高度的一致性從一個側(cè)面說明，科技創(chuàng)新在解決重要全球性問題中發(fā)揮著不可替代的作用，各國攜手解決人類共同挑戰(zhàn)和科學(xué)難題至關(guān)重要。

兩大期刊對于年度科技“頭條新聞”的預(yù)測，無疑寄托著人類對于科學(xué)的厚望：唯有理性與人文之光才能指引世界穿透不確定性的迷霧，照亮人類未來之路。

——編者

人工智能

能力不斷增強(qiáng)，新規(guī)加速落地

人工智能（AI）無疑是2023年科技領(lǐng)域最熱的關(guān)鍵詞?！蹲匀弧冯s志在盤點年度人物時，第一次將ChatGPT這位“非人類”列入其中。邁入新的一年，AI仍是繞不開的話題。

《自然》在對今年的科學(xué)展望中提到，OpenAI預(yù)計將于今年下半年發(fā)布GPT-5，作為ChatGPT的新一代AI模型，它將展現(xiàn)出比GPT-4更強(qiáng)大的能力。

與此同時，OpenAI的競爭對手谷歌也在開發(fā)大語言模型Gemini。它可以處理多種類型數(shù)據(jù)的輸入，包括文本、計算機(jī)代碼、圖像、音頻和視頻。今年，谷歌DeepMind的AI工具AlphaFold也將發(fā)布新版本。研究人員已經(jīng)使用該工具高度精確地預(yù)測出蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，未來它將能以原子精度為蛋白質(zhì)、核酸和其他分子之間的相互作用建模，這將為藥物設(shè)計和新藥發(fā)現(xiàn)提供新的可能。

然而，AI的迅猛發(fā)展，也帶來了一系列社會問題，各國政府將為此加緊出臺監(jiān)管措施?！蹲匀弧泛汀犊茖W(xué)》在對2024年的展望中，不約而同地聚焦了AI監(jiān)管。

《自然》雜志稱，目前全球在AI監(jiān)管方面仍存在重大問題，聯(lián)合國人工智能高級咨詢機(jī)構(gòu)將于今年中期發(fā)布其最終報告，為國際AI監(jiān)管制定指導(dǎo)方針。

《科學(xué)》雜志則預(yù)測，全球各國政府在2023年所宣布的一系列AI監(jiān)管計劃，可能在今年加速推進(jìn)。美國政府去年11月宣布，將制定AI負(fù)責(zé)任發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。該國國會議員在AI監(jiān)管方面提出了150多項法案。這些政策需要落實到具體規(guī)定層面，將會成為美國多個部門面臨的一項艱巨任務(wù)。歐盟似乎更接近于推出道德保障條款。然而，由于新的AI應(yīng)用能力強(qiáng)大且發(fā)展迅速，這些具體規(guī)定可能很快就會過時。

改良蚊子

阻斷登革熱有效，有望大規(guī)模推廣

《科學(xué)》雜志預(yù)測，經(jīng)過一系列成功實驗后，通過投放改良蚊子來防止登革熱傳播的策略，有望在今年大規(guī)模推廣。

由非營利組織“世界蚊蟲計劃”（WMP）研制并測試的埃及斑蚊，攜帶有沃爾巴克氏菌。當(dāng)這些蚊子與野生蚊蟲交配時，這種細(xì)菌會阻止后者傳播某些病毒，并阻止其將病毒遺傳給后代。

為衡量沃爾巴克氏蚊子的有效性，WMP與合作伙伴在印度尼西亞日惹市一片26平方公里的區(qū)域開展集群隨機(jī)對照試驗。2021年6月，發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上的同行評審結(jié)果顯示，沃爾巴克氏蚊子的投放使登革熱發(fā)病率下降了77%、住院率下降了86%。

此外，研究人員在2023年秋季報告稱，在哥倫比亞阿布拉谷進(jìn)行的迄今最大規(guī)模的改良蚊子持續(xù)投放試驗中，投放區(qū)域的登革熱病例減少了至少95%。

目前，WMP已在14個國家開展項目，且合作規(guī)模不斷擴(kuò)大。該組織計劃在巴西建造世界上最大的沃爾巴克氏蚊子生產(chǎn)基地，該基地將于今年開始運(yùn)營。WMP表示，預(yù)計世界衛(wèi)生組織（WHO）今年將發(fā)布有關(guān)部署投放這些蚊子的正式指導(dǎo)，這可能推動更多國家采取這種措施。

《自然》也提到，WMP今年將在巴西的一家工廠開始生產(chǎn)改良蚊子。據(jù)WHO統(tǒng)計，2022年美洲共報告280萬例登革熱，其中巴西發(fā)病率位居第二，每10萬人中有1104.5例。在巴西生產(chǎn)、投放這些改良蚊子，或?qū)⑹苟噙_(dá)7000萬人免受登革熱、寨卡等疾病的侵害。該雜志還稱，這家非營利組織將在未來十年內(nèi)每年生產(chǎn)多達(dá)50億只改良蚊子。

WMP負(fù)責(zé)人、澳大利亞墨爾本蒙納士大學(xué)微生物教授斯科特·奧尼爾表示，他們目前每周可以生產(chǎn)1000萬只改良蚊子，如果要達(dá)到年產(chǎn)50億只的目標(biāo)，每周需要生產(chǎn)1億只。他說，這將需要更多自動化設(shè)備、更精準(zhǔn)的生產(chǎn)條件。為此，他們會在巴西建造全自動化的設(shè)備。

疫情應(yīng)對

審批“大流行協(xié)定”，公布“長新冠”療效

《自然》雜志稱，隨著全球已渡過新冠大流行的緊急階段，美國政府正資助三款下一代疫苗的試驗。其中有兩款是鼻噴疫苗，通過在人體氣道組織中產(chǎn)生免疫力來預(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)，有望為人體提供對新冠變異株的持久免疫。

今年5月，“大流行協(xié)定”的最終草案將提交WHO的第77屆世界衛(wèi)生大會審批。該草案旨在讓各國政府做好更充分的準(zhǔn)備，以預(yù)防和管理未來的疫情。194個WHO會員國將確定該協(xié)定中的條款內(nèi)容，包括是否將作出任何具有法律約束力的規(guī)定。該草案的磋商核心在于確保各國能平等獲取預(yù)防疫情所需的工具，包括疫苗、數(shù)據(jù)和專業(yè)知識。

《科學(xué)》雜志則關(guān)注了新冠后遺癥。新冠疫情暴發(fā)四年來，全球仍有數(shù)百萬人因“長新冠”而身體虛弱，癥狀包括難以承受的疲勞、持續(xù)頭痛、呼吸急促。由于目前尚無明確有效的治療方法，患者和醫(yī)生正在嘗試各種藥物和膳食補(bǔ)充劑。

今年，科學(xué)家們希望，一些針對長期新冠的潛在治療方案能得出第一批臨床試驗結(jié)果，盡管它們還只是初步結(jié)論。即使這些治療方法不成功，科學(xué)家們也希望通過試驗結(jié)果清楚了解“長新冠”的特征，并由此確定下一步要測試的項目。

探索太陽系

“快船”奔赴木衛(wèi)二，“獵戶座”繞月飛行

《科學(xué)》雜志稱，今年10月，美國航空航天局（NASA）計劃通過太空探索技術(shù)公司的“重型獵鷹”火箭，發(fā)射造價50億美元的木衛(wèi)二“快船”探測器。這是自上世紀(jì)70年代“海盜號”火星探測器以來，NASA耗資最高的行星科學(xué)發(fā)射任務(wù)。

木衛(wèi)二是木星的一大衛(wèi)星，其冰殼僅有幾公里厚，下面是廣闊的海洋。據(jù)NASA官網(wǎng)介紹，液態(tài)水是組成生命的首要成分，而木衛(wèi)二擁有大量的水?？茖W(xué)家們認(rèn)為，木衛(wèi)二冰殼下的咸水海洋，其水量約為地球所有海洋的兩倍。他們相信，木衛(wèi)二的海洋底部有一塊巖石海床，海底水熱活動可能提供保障生物生存的化學(xué)養(yǎng)分。

“快船”探測器預(yù)計將于2030年抵達(dá)木衛(wèi)二。屆時，它不會直接降落在這片海洋或在此取樣，而是通過50次飛掠木衛(wèi)二表面對其進(jìn)行掃描，收集其內(nèi)部信息。此前，有望遠(yuǎn)鏡曾得到木衛(wèi)二向太空中噴射羽流的線索，他們希望探測器能夠?qū)Υ烁M(jìn)。不過，韋布空間望遠(yuǎn)鏡近期開展的一項觀測并未發(fā)現(xiàn)相關(guān)證據(jù)。

《自然》表示，NASA今年將開展自上世紀(jì)70年代以來的首次載人探月任務(wù)?！?span id="bhyind5" class="candidate-entity-word" data-gid="760992813236949802">阿爾忒彌斯二號”可能最早于今年11月發(fā)射，三男一女共四名宇航員將乘坐“獵戶座”飛船繞月飛行10天。它將為隨后的“阿爾忒彌斯三號”任務(wù)奠定基礎(chǔ)。中國也準(zhǔn)備于2024年發(fā)射“嫦娥六號”，開展月球采樣返回任務(wù)。如果成功，該任務(wù)將是人類首次從月球背面采集樣本。

此外，今年還有一些行星探索任務(wù)。比如，日本計劃開展“火星衛(wèi)星探測”（MMX）任務(wù)，探測器將前往火星的兩顆衛(wèi)星——火衛(wèi)一和火衛(wèi)二。它將在火衛(wèi)一上著陸并采集表面樣本，并于2029年返回地球。

中微子研究

有望確定質(zhì)量，排序問題將解

《科學(xué)》雜志預(yù)測，有兩項共同開展的實驗或?qū)⒔沂疽环N質(zhì)量微小、難以捉摸的微?！形⒆拥馁|(zhì)量如何排序。中微子分為三種類型：電中微子、μ中微子、τ中微子。它們彼此轉(zhuǎn)化，這種現(xiàn)象可能有助于解釋為何宇宙產(chǎn)生的正物質(zhì)多于反物質(zhì)。

首先，物理學(xué)家們必須完善理論模型。他們已知兩種中微子的質(zhì)量幾乎相同，但不知道是兩輕一重，還是兩重一輕。這個問題被稱之為“中微子質(zhì)量順序問題”。

目前，該問題有兩種解釋。第一種為“正常順序”，即兩個質(zhì)量較輕的本征態(tài)具有微小的質(zhì)量差，約為10毫電子伏特，而第三個本征態(tài)的質(zhì)量則高出約50毫電子伏特。第二種解釋為“反轉(zhuǎn)順序”，即有一質(zhì)量最輕的本征態(tài)，以及一對質(zhì)量較高的本征態(tài)，輕重本征態(tài)的質(zhì)量差約50毫電子伏特，而較重本征態(tài)之間的質(zhì)量差也是約10毫電子伏特。目前的研究數(shù)據(jù)略微偏向于正常順序。

在日本進(jìn)行的T2K實驗和美國進(jìn)行的NOvA實驗中，物理學(xué)家通過將中微子發(fā)射數(shù)百公里，穿越地球抵達(dá)巨大的探測器，對排序問題進(jìn)行研究。今年，他們計劃發(fā)布一項聯(lián)合分析，可能會指出以上兩種順序中哪一種是正確的。

《自然》則表示，2024年還可能是科學(xué)家們確定中微子質(zhì)量的一年。中微子是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中最神秘的粒子，2022年卡爾斯魯厄氚中微子實驗的結(jié)果顯示，中微子的最大質(zhì)量為0.8電子伏特。研究人員將于今年完成數(shù)據(jù)收集，預(yù)計將對這些微小粒子進(jìn)行精確測量。

氣候變化

氣溫或創(chuàng)新高，塑料條約談判進(jìn)展緩慢

據(jù)《科學(xué)》預(yù)測，未來幾個月內(nèi)，東太平洋的厄爾尼諾現(xiàn)象可能會變得愈發(fā)嚴(yán)重，并首次使全球平均地表溫度較工業(yè)化前水平升高1.5°C。

其實，這種氣溫變化從去年就已開始。2023年可能是現(xiàn)代歷史上最熱的一年，因為前11個月的平均溫度比工業(yè)化前水平升高1.4°C，這已超出溫室氣體排放所能解釋的范圍。

厄爾尼諾是一種定期出現(xiàn)的氣候振蕩模式?？茖W(xué)家們預(yù)計，它將加劇亞馬孫地區(qū)和澳大利亞的干旱?！犊茖W(xué)》預(yù)測，厄爾尼諾抑制海洋吸收熱量的能力，加上遮擋陽光的空氣污染量減少，由此引發(fā)的雙重影響將在今年繼續(xù)發(fā)酵。

《科學(xué)》和《自然》在展望中同時聚焦了與氣候相關(guān)的環(huán)保議題?！犊茖W(xué)》稱，歐盟擬定的全方位環(huán)保議程或受政治因素影響而受阻。

2020年批準(zhǔn)的《歐洲綠色協(xié)議》旨在使歐盟成為“第一個氣候中和的大陸”，擬于2050年前實現(xiàn)溫室氣體零排放，并計劃在各個政策領(lǐng)域，包括能源、自然保護(hù)和交通等，采取有利于氣候的新措施。為實現(xiàn)這些目標(biāo)，規(guī)模龐大的“地平線歐洲”計劃的約三分之一資金將用于與氣候變化相關(guān)的研究。目前，這些法規(guī)雖然經(jīng)受住了一些反對力量，但其未來能否得以順利實施尚不確定。

《自然》預(yù)測，聯(lián)合國塑料條約的談判將于今年結(jié)束。談判旨在達(dá)成一項具有約束力的國際協(xié)議，以消除塑料污染。自上世紀(jì)50年代以來，全球生產(chǎn)了100億噸塑料，其中超過70億噸如今成為垃圾。這70億噸中，大部分塑料垃圾正在污染海洋并危害野生動植物。有關(guān)塑料條約的談判去年就已開始，但進(jìn)展緩慢，研究人員擔(dān)心可能無法實現(xiàn)既定目標(biāo)。

熱核聚變

ITER問題頻現(xiàn)，工期再次推遲

國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（ITER）是一個建設(shè)了幾十年的巨大實驗性聚變反應(yīng)堆?！犊茖W(xué)》預(yù)測，該項目管理人員預(yù)計將在今年宣布新的竣工日期，把在2025年完成“第一等離子體”的長期目標(biāo)向后遠(yuǎn)遠(yuǎn)推遲。

恒星發(fā)光發(fā)熱靠的就是核聚變所產(chǎn)生的能量?？茖W(xué)家們認(rèn)為，ITER能幫助人類實現(xiàn)由化石燃料進(jìn)化到聚變能的夢想。上世紀(jì)80年代中期，科學(xué)界開始構(gòu)想該項目——竣工后，這臺機(jī)器本質(zhì)上將是一個超大的甜甜圈形狀的容器，被稱為“托卡馬克”。

在聚變容器內(nèi)部，含有溫度極高的等離子體狀態(tài)的氫氣。從托卡馬克流出并貫穿其中的強(qiáng)大磁場和電場將環(huán)繞并加熱等離子體，使其內(nèi)部的原子發(fā)生碰撞并融合，釋放出巨大的能量。

要實現(xiàn)磁約束核聚變，說來容易做來難。自上世紀(jì)50年代以來，聚變設(shè)備越來越大、越來越強(qiáng)，但尚未有任何一臺設(shè)備實現(xiàn)可控核聚變并將產(chǎn)生的能量輸入電網(wǎng)。ITER是迄今為止人類設(shè)計出的最強(qiáng)大的聚變裝置，設(shè)計者本意是憑借它證明，聚變發(fā)電廠是可以建造出來的。

該設(shè)施的建設(shè)工程目前正在法國開展，數(shù)百億美元的建造經(jīng)費(fèi)由國際合作伙伴共同承擔(dān)。不過，目前它正遇到一系列問題：新冠疫情減緩了零部件的制造進(jìn)度；反應(yīng)堆容器的一些部件無法拼合；冷卻管生銹；法國核監(jiān)管機(jī)構(gòu)對其安全性表示懷疑。

ITER前任總干事伯納德·比戈去世后，彼得羅·巴拉巴斯基于去年執(zhí)掌該項目。他正努力使建設(shè)工作重新回到正軌，計劃在今年公布新改定的時間表。

超快超級計算機(jī)

《自然》雜志稱，研究人員將在今年初啟用歐洲第一臺百億億次級超級計算機(jī)“朱庇特”。它可在醫(yī)學(xué)上創(chuàng)建人類心臟和大腦的“數(shù)字孿生”模型，還可用于進(jìn)行地球氣候的高分辨率模擬。

此外，美國研究人員將在今年安裝兩臺百億億次級計算機(jī)：伊利諾伊州勒蒙特·阿貢國家實驗室的“極光”和加利福尼亞州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的“酋長巖”?？茖W(xué)家們將使用“極光”來繪制大腦神經(jīng)回路圖，使用“酋長巖”來模擬核武器爆炸的影響。

意識新解

過去25年間，關(guān)于意識的問題，學(xué)界一直“押寶”在哲學(xué)，而非神經(jīng)科學(xué)?！蹲匀弧冯s志預(yù)測，有關(guān)意識的神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)，今年可能會有新見解。一個大型項目正通過一系列對抗性試驗測試關(guān)于意識的兩個理論，該項目預(yù)計將于年底前發(fā)布第二輪試驗結(jié)果。在第一輪試驗中，兩個理論都未能完全與觀察到的腦成像數(shù)據(jù)相吻合，第二輪結(jié)果或使神經(jīng)科學(xué)更接近于這一主觀體驗之謎的謎底。

新一代天文觀測

《自然》表示，智利薇拉·魯賓天文臺計劃于2024年底開始進(jìn)行為期十年的對整個南半球天區(qū)的巡天普查。通過該天文臺的8.4米望遠(yuǎn)鏡和龐大的3200兆像素相機(jī)，科學(xué)家們希望發(fā)現(xiàn)許多新的瞬變現(xiàn)象和近地小行星。

同樣在智利，阿塔卡馬沙漠的西蒙斯天文臺將于今年中期完工。作為下一代星際試驗場所，天文臺將在宇宙微波背景中尋找原始引力波的跡象，即大爆炸的余輝。其望遠(yuǎn)鏡將配備多達(dá)五萬個采光探測器，是當(dāng)前正在進(jìn)行的類似項目的十倍。

不過，天文學(xué)家們擔(dān)憂，由于越來越多亮度較高的衛(wèi)星群對夜空所產(chǎn)生的光污染，可能會使新的地基天文望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)無法使用。

尋找暗物質(zhì)

《自然》預(yù)測，一項試驗探測被稱作“軸子”的暗物質(zhì)粒子，其結(jié)果將于今年首發(fā)。一般認(rèn)為，軸子由太陽發(fā)出，會轉(zhuǎn)化為光子，但由于需要高靈敏度的檢測工具和極強(qiáng)的磁場，這些微小的粒子尚未在實驗室中觀察到。位于漢堡的德國電子同步加速器的Baby IAXO試驗，使用一臺由10米長磁體和超敏感、無噪聲X射線探測器構(gòu)成的太陽望遠(yuǎn)鏡，每天12小時追蹤太陽中心，以捕捉軸子向光子的轉(zhuǎn)化過程。

文：孫欣祺/編譯

圖：除注明外均來自視覺中國

編輯：許琦敏