Science年度十大科學(xué)突破出爐：韋伯望遠(yuǎn)鏡高居榜首，AIGC也赫然在列！
點(diǎn)藍(lán)色字關(guān)注“機(jī)器學(xué)習(xí)算法工程師”
設(shè)為星標(biāo)，干貨直達(dá)！
Science將韋伯望遠(yuǎn)鏡評(píng)為年度最大科學(xué)突破！
今天，Science重磅發(fā)布2022年度科學(xué)十大突破，并刊登在最新一期封面上。
圍觀網(wǎng)友高呼：韋伯望遠(yuǎn)鏡它值得！
除此之外，AIGC、NASA成功撞擊小行星、云南大學(xué)創(chuàng)制多年生稻等也一并入選。
下面我們來(lái)一文回顧詳情~
韋伯望遠(yuǎn)鏡高居榜首
今年韋伯望遠(yuǎn)鏡（JWST）帶來(lái)的震撼，相信你我都感同身受。
歷經(jīng)20年、耗資100億美元以及150萬(wàn)公里的危險(xiǎn)太空之旅，JWST終于用它的紅外之眼幫人類(lèi)窺見(jiàn)了宇宙大爆炸更多奧秘。
而這些浩瀚星云照片背后，JWST更為深遠(yuǎn)的影響在于，它將重寫(xiě)人類(lèi)對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)。
正如Science所言：
沒(méi)有人會(huì)懷疑JWST將改寫(xiě)我們對(duì)于宇宙的理解，由此它獲評(píng)為2022年度科學(xué)突破事件。
基于有史以來(lái)最大的反射主鏡面和紅外敏感系統(tǒng)，JWST可以獲取前所未有的觀測(cè)細(xì)節(jié)并能解析星云。
而且合成照片的速度也更快，只需十幾個(gè)小時(shí)就能搞定，而哈勃望遠(yuǎn)鏡需要上百小時(shí)。
由此，JWST也掀起了天文學(xué)界一場(chǎng)新的競(jìng)速賽，arXiv上幾乎每天都在涌現(xiàn)關(guān)于JWST傳回?cái)?shù)據(jù)的分析論文。參考此前哈勃望遠(yuǎn)鏡的戰(zhàn)績(jī)，它為超過(guò)22000篇論文提供了數(shù)據(jù)支持，JWST可能會(huì)更多。
如今，它已經(jīng)拍攝到了距離地球46億光年的星系團(tuán)、385光年外的系外行星等，為天文學(xué)界提供源源不斷的新數(shù)據(jù)。加之飛行使用的燃料比預(yù)期中少很多，所以JWST很有可能在2040年前，都是人類(lèi)獲取宇宙深處數(shù)據(jù)的主要工具。
天文學(xué)界，由此也將可能開(kāi)啟一段新征程。
正如一位天文學(xué)家所說(shuō)：
每天我打開(kāi) arXiv，里面都有煙花綻放。
AIGC：AI進(jìn)軍藝術(shù)科學(xué)探索的搶地戰(zhàn)
今年AI圈最大的趨勢(shì)，非AIGC莫屬。
它意味著，AI進(jìn)軍到了此前被視為“人類(lèi)獨(dú)占”的領(lǐng)域，如藝術(shù)表達(dá)、科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
Science表示，最初AI這種滲透是緩慢的，但在今年逐漸形成了一場(chǎng)搶地戰(zhàn)。
Dall·E 2先聲奪人，以逼真、契合的效果，掀起了文本-圖像模型的新趨勢(shì)。緊接著Stable Diffusion在更大眾層面掀起狂潮——當(dāng)然也引發(fā)藝術(shù)圈爭(zhēng)議。
但用擴(kuò)散模型生成精美的圖像視頻，已經(jīng)成為了今年科技巨頭都在沖的領(lǐng)域，Meta、Google都在接二連三發(fā)布相關(guān)模型。
以及在科學(xué)探索、數(shù)學(xué)、編程方面，AI也在大舉闊步。
去年，AlphaFold2就獲得了Science年度最大突破。
今年，DeepMind相繼發(fā)布了AlphaTensor、AlphaCode。
其中，AlphaTensor打破矩陣乘法計(jì)算50年記錄，可用于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、物理模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)。AlphaCode則在編程比賽中，成績(jī)超過(guò)了一半人類(lèi)選手。
盡管AIGC目前還尚存許多爭(zhēng)論，但毋庸置疑的是，它能開(kāi)拓人類(lèi)的創(chuàng)造力。
Science評(píng)價(jià)說(shuō)，這種現(xiàn)象，或許就像過(guò)去人類(lèi)接受織布機(jī)、照相機(jī)等發(fā)明的過(guò)程一樣。
NASA成功撞擊1100萬(wàn)公里外小行星
科幻片中的劇情，在今年成為了現(xiàn)實(shí)。
9月26日，由NASA發(fā)射的DART（戲稱“打他”）航天器，成功撞擊距地1100萬(wàn)千米的一顆小行星，并使其偏離軌道。
這意味著，如果未來(lái)發(fā)現(xiàn)近地小行星撞擊地球的威脅，人類(lèi)將有可能有應(yīng)對(duì)之計(jì)。
畢竟之前有研究表明，6500萬(wàn)年前“?？颂K魯伯小行星撞擊”事件直接導(dǎo)致了恐龍的滅絕。
盡管這次撞擊是一次性任務(wù)，但是它為科學(xué)家們提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)參考，能為以后設(shè)計(jì)任何撞擊小行星任務(wù)動(dòng)量模型提供數(shù)據(jù)支撐。
云南大學(xué)創(chuàng)制多年生稻
11月，云南大學(xué)胡鳳益團(tuán)隊(duì)宣布，已經(jīng)成功培育出了能夠連續(xù)多年生長(zhǎng)的水稻PR23。
盡管理論上所有水稻都是多年生的，但是第二年生長(zhǎng)的水稻產(chǎn)量并不高，所以在以往耕種過(guò)程中，水稻都是一年一種的。
如今，胡鳳益團(tuán)隊(duì)以長(zhǎng)雄野生稻為父本，RD23栽培稻為母本進(jìn)行雜交，歷經(jīng)數(shù)十年時(shí)間終于培育出多年生水稻PR23。
并且平均產(chǎn)量略高于一年一種水稻品種。
團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然可持續(xù)性》科學(xué)期刊的論文顯示，4年來(lái)，PR23水稻的平均產(chǎn)量為每公頃6.8噸（1公頃=15畝）。
而且在耕作成本上，這種水稻第一年的成本和其他品種相當(dāng)，之后的管理成本會(huì)降至一半，并且能有效減少農(nóng)民耕作天數(shù)。
目前，這種水稻能保持5年內(nèi)產(chǎn)量不驟減。
在我國(guó)該品種的種植面積已經(jīng)超過(guò)1.5萬(wàn)公頃，同時(shí)也在非洲進(jìn)行測(cè)試，還能減緩東南亞梯田高地水土流失問(wèn)題。
發(fā)現(xiàn)圖釘大的巨型細(xì)菌
按照以往認(rèn)知，細(xì)菌屬于微觀世界，只有通過(guò)顯微鏡才能觀察到。
但在今年6月，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)比常規(guī)細(xì)菌體積大5000倍的巨型細(xì)菌——肉眼可見(jiàn)、有圖釘那么大。
它是一種絲狀單體細(xì)菌細(xì)胞，不光是體積大，基因量也是大多數(shù)細(xì)菌的3倍多。
而且它的基因組副本包含在一個(gè)有膜結(jié)構(gòu)中，這也是有別于普通細(xì)菌的地方。一般細(xì)菌不具備細(xì)胞核、細(xì)胞骨架及膜狀胞器等。
科學(xué)家將這種細(xì)菌命名為Ca. Thiomargarita magnifica，人們?cè)谝黄t樹(shù)林沼澤中的一片葉子上發(fā)現(xiàn)了它。
呼吸道合胞病毒抗體疫苗迎來(lái)曙光
呼吸道合胞病毒（RSV）是一種傳染性極強(qiáng)的病毒，嬰幼兒、兒童及體質(zhì)弱老人易感，其疫苗研制工作已經(jīng)開(kāi)展多年。
50多年前，一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性疫苗臨床試驗(yàn)曾導(dǎo)致2名兒童死亡，80%接種者住院治療，由此RSV疫苗開(kāi)發(fā)一度中斷幾十年。后來(lái)，科學(xué)家們逐漸探索出利用滅活病毒來(lái)激發(fā)人體產(chǎn)生抗體。
今年終于迎來(lái)重大突破。
在經(jīng)過(guò)大規(guī)模臨床試驗(yàn)后，人們終于證明該疫苗可以有效保護(hù)嬰幼兒及老人群體，并且孕晚期孕婦注射后，還能將抗體直接傳遞給胎兒。
幾乎人人感染過(guò)的病毒，能引起多發(fā)性硬化
今年，學(xué)界還確定了多發(fā)硬化癥與皰疹病毒變體EBV之間的強(qiáng)聯(lián)系。
多發(fā)硬化癥是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性脫髓鞘性疾病，患者會(huì)出現(xiàn)視力模糊、疲勞、麻木等癥狀，并會(huì)逐漸喪失說(shuō)話或行走能力，全球已有280萬(wàn)患者。
科學(xué)家通過(guò)搜集美國(guó)1000萬(wàn)士兵20年來(lái)的醫(yī)療記錄，并分析其儲(chǔ)存的血液樣本后發(fā)現(xiàn)，在801名患有多發(fā)性硬化的士兵中，只有1人未曾被檢出EBV病毒。
此前，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多發(fā)性硬化患者血液中存在EBV病毒抗體，但其實(shí)95%的健康成年人中也含有這種抗體。
今年，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可能機(jī)制，即患者體內(nèi)會(huì)經(jīng)歷“冬眠”后蘇醒，并對(duì)人體造成神經(jīng)損傷。
這一發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)多發(fā)性硬化癥治療藥物開(kāi)拓道路。
實(shí)際上，一種預(yù)防EBV病毒的疫苗也正在臨床試驗(yàn)。由此，未來(lái)多發(fā)性硬化癥可能像脊髓灰質(zhì)炎一樣，幾乎被人類(lèi)消滅。
發(fā)現(xiàn)黑死病如何改變?nèi)祟?lèi)免疫系統(tǒng)機(jī)制
700年前，黑死病席卷歐洲，并奪走了幾乎三分之一人口的性命。
之后科學(xué)家們便一直在研究，那些幸存者是如何逃過(guò)這場(chǎng)致命瘟疫的。
但是想要從當(dāng)代人身上檢測(cè)到相關(guān)基因影響是幾乎不可能的，所以研究古DNA是一條更可行的方案。
今年，研究人員就分析了500多具遺骨中的古DNA，這些遺骸分別埋葬于黑死病來(lái)臨前、期間和之后。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幸存者攜帶變異基因的可能性更大，這些基因?qū)?huì)增強(qiáng)他們對(duì)鼠疫桿菌的免疫反應(yīng)。
利用古DNA重建古代生態(tài)系統(tǒng)
還有一項(xiàng)新突破也是古DNA方面。
一般來(lái)說(shuō)，DNA的保存期限都是100萬(wàn)年左右，因?yàn)楦缫郧暗腄NA中，遺傳物質(zhì)嚴(yán)重降解。
今年，科學(xué)家們?cè)诒睒O的沙漠凍土中，成功提取到了至少200萬(wàn)年前的DNA片段。
而通過(guò)這些DNA片段，科學(xué)家們還原出了非常與眾不同的生態(tài)系統(tǒng)，其中有馴鹿、野兔甚至乳齒象。
此前很難有人會(huì)想到，這種已經(jīng)滅絕的大象近親的活動(dòng)范圍，會(huì)延伸到如此北部的地方。
美國(guó)頒布《通脹削減法案》
今年美國(guó)出臺(tái)《通脹削減法案》，Science認(rèn)為這是一部具有里程碑意義的氣候法。
法案包括未來(lái)十年投入約4300億美元用于氣候和清潔能源以及醫(yī)療保健領(lǐng)域等內(nèi)容。
將提供高達(dá)3690億美元補(bǔ)貼，以支持電動(dòng)汽車(chē)、關(guān)鍵礦物、清潔能源及發(fā)電設(shè)施的生產(chǎn)和投資，其中多達(dá)9項(xiàng)稅收優(yōu)惠是以在美國(guó)本土或北美地區(qū)生產(chǎn)和銷(xiāo)售作為前提條件。
實(shí)際上，今年全球溫室氣體排放量還在上升，諸多氣候?qū)W家認(rèn)為全球氣溫上升幅度會(huì)超過(guò)1.5攝氏度，人類(lèi)在保護(hù)環(huán)境上的動(dòng)作，還要更快一些。
參考鏈接：
https://www.science.org/content/article/breakthrough-2022#section_rice
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