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2017年国际十大科技新闻

2017年关注我们的十大排名,给你一个不一样的前十名排行投票:
  • 欧美争相发布脑科学计划
    欧美争相发布脑科学计划
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    今年一开年,一直闹钱荒的欧洲和多少还在勒着裤腰带过日子的美国都相继在解码大脑这个课题上大手笔了一把:1月份,欧盟委员会宣布,人脑工程项目成为欧盟“未来新兴旗舰技术项目”之一,并将在未来10年内获得10亿欧元的科研经费,目标是用超级计算机模拟大脑的工作原理;紧接着在4月,奥巴马宣布将从2014财年政府预算中拿出1亿美元,启动“人类大脑活动图谱”的研究计划,意在通过绘制一幅囊括大脑所有活动的高清动态图,为后续的研究“导航”。这是一个与人类自身息息相关的领域,也是一个“钱景”看好的领域,抢攻脑科学战略制高点的号角就此吹响。

    人类大脑由100多亿个神经细胞组成,相当于整个银河系的星体总数,但对于大脑这个“小宇宙”,目前的技术仅能描绘出其大概轮廓,至于密如繁星的脑细胞如何搭构出一张精巧而缜密的网络、如何彼此互动甚至联动,我们所知甚微。诚如奥巴马所言:“作为人类,我们能够确认数光年外的星系,我们能研究比原子还小的粒子,但我们仍无法揭示两耳间三磅重物质(意指大脑)的奥秘。”

    堪称第二个人类基因组计划的大脑研究计划,注定是一个庞大而复杂的工程。不过,今年脑科学领域成果颇丰,探索大脑“小宇宙”的技术工具也愈加完备:我们有了更精确的“地图”——比现有大脑资料精细50倍的首张超高分辨率3D人脑图谱BigBrain,可让研究人员了解脑细胞之间的连接如何产生复杂的行为;我们有了更清晰的“镜头”——透明(CLARITY)化学处理方法使不透明的组织变得清晰,无需大脑切片就可以显示神经回路;我们有了更准确的模型——用人类多能干细胞在试管中培育出的微型“体外人脑”,结构和功能上都与人类大脑早期发育时的形态酷似;我们甚至尝试着控制大脑的基本活动——使用光刺激小鼠大脑海马体内经过基因修改的神经细胞,人为植入了一段虚假的记忆,这表明,对神经信号进行精准操控也并非遥不可及。

  • 陨石袭击俄罗斯致千人受伤引担忧
    陨石袭击俄罗斯致千人受伤引担忧
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    这是一次与核爆炸相当的巨大冲击,但对于太空岩石来讲,它居然还算太小,以至于预警网络没能起到应有的作用。今年2月15日,一颗陨星在俄罗斯车里雅宾斯克空中留下了轨迹,尽管没直接砸到人,但在影响最为严重的车里雅宾斯克州,冲击波震碎了无数玻璃窗,这场突袭导致约1200人受伤,近3000座建筑物受损。“天外来星”的警告响在了我们脑袋顶上。

    而让事件升级的是,全世界的宇航机构居然和普通民众一样,事先毫不知情,过后才通过推特(Twitter)和视频网站Youtube了解此事的。

    作为一次共性失误,各国太空署的后知后觉让他们深感丢脸。随后的大半年时间里,关于小行星防御的计划议案频现。到了11月,联合国终于有所动作:联大批准了由几名宇航员提出的小行星防御计划方案,设立组织以便在成员国之间分享潜在威胁地球的小行星信息。而一旦探测到小行星将与地球相撞,将发射飞船撞击目标使其偏转轨道。其原则只有一条——先下手为强。

    据估测,尚未被人类发现的小行星数量是已知的100倍还多,其中约有100万颗的尺寸达到了足以摧毁纽约市的程度,危害更甚者亦有之。而早期预警可以提高成功偏移它们的机会——倘若人类派出的飞船能够在危险小行星砸中地球5年前至10年前进行撞击,造成的偏移应足以使其从地球身边安全地“溜走”;短于这个时间的话,很可能仅剩的方案就是抓紧疏散撞击区域的全部人口;而如果连提前一年发现目标都做不到,那么我们只能端杯好酒,出门欣赏那罕见的壮观景象了。

    这种事会发生吗?今年的车里雅宾斯克是运气不好。但如果20年后,我们又被击中了,就不是坏运气的问题了,那叫愚蠢。

  • 美国“功能性治愈”一名感染艾滋病病毒婴儿
    美国“功能性治愈”一名感染艾滋病病毒婴儿
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    艾滋病的恐怖杀伤力,使得该领域的任何一丝研究进展,都会让人备受鼓舞,也因此,当3月3日美国研究人员首次“功能性治愈”一名感染艾滋病病毒(HIV)婴儿的消息传出时,一些不明就里的人甚至惊呼“美国攻克了艾滋病”。不过,专家和很多艾滋病患者却更能够理性地看待这一事例。

    这名女婴的母亲是艾滋病患者,分娩前没有接受药物治疗或护理。医生在女婴出生30小时后,便开始对其进行高剂量的组合式抗逆转录病毒治疗,即“鸡尾酒”疗法。29天后,女婴体内的HIV已经检测不到。治疗持续了18个月,时至今日,已经3岁多的她虽停药多时,依然“情况很好”,体内的HIV感染已被完全控制,医生宣布她已被“功能性治愈”——标准的临床测试无法检测到其血液中的HIV复制。

    除了通过骨髓移植治疗白血病而因祸得福除掉体内艾滋病病毒的美国人蒂莫西·布朗,这名女婴是第二位公开确认被“治愈”的幸运儿。尽管这是来自超常规做法的结果,因为按照世界卫生组织的指导标准,由于难以过早确定婴儿的艾滋病病毒抗体检测是否呈阳性,在此之前的四到六周,应每日施以适量的预防性剂量而非治疗性剂量;尽管数据仍不足够,因为这只是个个案;尽管阻断母婴传播的技术已经非常成熟,因为孕期及时服药,感染概率可以降至1%以下,但对于治疗新生儿艾滋病病毒感染来说,这仍然是一个大胆而有意义的尝试。

    有人认为这项研究对成人艾滋病患者并无太多借鉴,但就在十几天后,法国巴斯德研究所宣布,通过组合式抗逆转录病毒疗法,已有14名成年艾滋病患者获得了“功能性治愈”。他们的平均停药时间已长达7年。与女婴个例的共同点是,这些患者在感染HIV后最多10个星期内即开始接受药物治疗,这比一般感染者接受治疗的时间要早得多。很显然,两项研究都说明,尽早治疗对于控制病情是有一定积极效果的。

    但值得注意的是,当初参与法国艾滋病研究的共有70人,除了这14位幸运者之外,其他人在停药后陆续出现了病毒回归的迹象。而12月6日再次传来令医学界备受打击的消息,两名在美国哈佛大学一家附属医院接受骨髓移植后似乎也被治愈的艾滋病患者,病情复发了。我们不得不面对这样一个事实:除了血液之外,艾滋病病毒在人体内可能还有其他更隐秘、更重要、更持久的“藏身之所”。

  • 阿尔法磁谱仪研究暗物质首批成果公布
    阿尔法磁谱仪研究暗物质首批成果公布
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    人类最终的实验室在宇宙。但宇宙这个概念,不但涵盖了我们看得见的那小小一部分,还包括了我们尚没能力看见的绝大部分。今年4月3日,物理学家丁肇中公布了由其主持了18年的阿尔法磁谱仪项目(AMS-02)首批研究成果:现已收集到40万个正电子,数据误差只有1%,实验观察到宇宙射线流中正电子存在的比率符合关于暗物质存在的理论预测。美国航空航天局(NASA)官方评价:AMS-02证明了其价值。

    暗物质是目前最具有挑战性的课题,主要因其并不能为肉眼和常规探测设备所发现——无论先进设备用什么波段的光寻找,都不行。但我们又岂能置之不理?它在宇宙中织就一张巨网,脉络波及深远,促成的不只是我们头顶点点繁星,还包括我们人类自身。只是科学史上,人们从不曾完整揭开它的面纱。

    进一步的科学研究,永远也绕不开横亘在人类与暗物质之间的沟壑。正因如此,近些年财政吃紧的西方国家,却都不愿意放弃对暗物质研究的投入。今年,“地下”的暗物质搜索暂告失败,幸而,我们还有“天上”的。

    阿尔法磁谱仪2,被誉为“只要按计划实现目标就能给丁肇中带来人生中另一座诺贝尔奖杯”。它在一代的基础上增加了若干新的子探测器,成为了“有史以来第一个在太空以1%误差这种精度进行测量”暗物质的仪器。今年的这批成果“看”到了可被证明是难以捉摸的暗物质的证据,不过还需要“更多的研究工作来增进这一发现”。

    其实,正在我们头顶上兢兢业业的AMS-02,并不仅仅是为了揭暗物质的老底——它肩负的还有数十年来高能物理学家们一直在寻找的几个基础问题的答案:物质的最基本的成分是什么?使得这些基本粒子相互作用的最根本的力又是什么?——换句话说,它要以宇宙为实验基地,回答地球提出的终极问题。

  • 美国克隆出人类胚胎干细胞
    美国克隆出人类胚胎干细胞
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    我们为何要对“克隆”二字谈之色变呢?即使能见到一只活生生的克隆羊、克隆牛、克隆郊狼,都和遇到一位活生生克隆人不在一个概念上。无关什么高等生物的骄傲,灵长类身体就是又复杂又脆弱,人类尤是。

    在2007年以前,猴类实验对象甚至都进展不了,无法完成克隆流程中“将卵细胞里含遗传信息的细胞核弄掉”这个步骤。当时美国俄勒冈国家灵长类动物研究中心(ONPRC)的科学家用一种特殊系统完成了猴子卵细胞的“去核”,还确保脆弱的卵子一直没受损,终于通过克隆得到了猴胚胎,提取出两个干细胞来。

    今年,还是这帮人,从一个患有遗传病的婴儿身上提取了皮肤细胞,将它们与捐赠的卵子融合,制造出了多个人类胚胎,这些胚胎的基因与这名8个月大的婴儿完全相同,之后研究人员从这些胚胎上提取了干细胞。这一胚胎制造技术基本上和我们熟悉的克隆羊多莉得以诞生的基础——体细胞核移植相同。

    但它不叫“克隆人”。这项研究的导向是产生可用于疾病治疗的干细胞,即“治疗性克隆”,目的是只想要干细胞做治疗;如果想要“生殖性克隆”,还需要把胚胎植入任何一个代孕子宫内。不是谁愿意就可以的问题,就像造物主的神奇干预,相比其它动物,人类似乎更难被生殖性克隆,包括胚胎培育周期和代孕母亲生理周期同步问题,先期研究要用到大量卵子问题,成功率的问题……

    成功率非常、非常低。此次的“治疗性克隆”成果亦如此,用ONPRC自己的话说,成败就在一线间。但其成功了,意味着人类在开发可用于再生医学的细胞方面,迈出了重要的一步。

  • “棱镜门”事件示警网络与信息安全
    “棱镜门”事件示警网络与信息安全
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    一纸绝密文件被曝光,一场前雇员和老东家的快意恩仇,一次“老大哥”对个人隐私的探底,一堂全民国际政治课——课堂作业就是学生们有必要重新思考网络与信息安全,以及该如何在网络空间的霸权之下,维护规则与合作。此为“棱镜”之多面。

    自今年6月起,美国国内和国际社会间掀起轩然大波,事件被称为“棱镜门”(代号PRISM),涉及美国9大互联网服务商与国家安全局之间存在的所谓“数据合作关系”,互联网巨头公信力轰然丧失。

    事件延宕了半个2013年——媒体爱用的一个词儿叫“发酵”——越来越多的国家被卷入其中,“美英合伙欺负人”,连默克尔手机都被监听了,媒体都快评论不过来了。

    美国高科技公司与政府之间,现已然展开了一场加密“军备竞赛”。12月,美国微软公司宣布对其用户服务和数据中心全面升级加密措施,将采用“完全正向保密”和2048位密钥等先进技术,以防范政府机构截取数据。据称到2030年前难以被破解。

    这已不是“棱镜门”后第一家美国互联网公司采取此类行为。但美国国家安全局作为世界上规模最大、资金最雄厚、实力最强的情报机构之一,可以通过黑客手段盗取密钥,也可以通过法院强迫互联网公司交出。双方现在犹如一场猫鼠游戏。谁又比谁跑得快些?

    棱镜风波难平息。但各国观众却早回神了,事既关己,最好还是现在就审视一下网络安全战——这一起点原本不平衡的全球博弈新战场。

  • 光被“拘留”在晶体中达一分钟
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    量子计算机和量子通信被谈论了多年、构想了多年,所谓的运行速度更快、处理能力更强大、信息传递更安全,于我们而言却仍只是一个美妙的概念,因为实现这些的重要前提是能够操控鬼魅的量子态,也就是信息的载体。而光作为存储和恢复数据的一种理想介质,自然就成为了科学家希望操控的对象,具体来说,就是将光拦截、储存再释放。

    光线是目前已知宇宙中传播速度最快的,只在发生折射时会有难以察觉的减速。今年年初,美国佐治亚理工学院的研究小组曾经做到让一束光停留了16秒。但若想构建洲际量子通信网络,存储光的时长至少需以分钟计。不过,时隔半年,“分钟屏障”便被德国达姆施塔特大学的研究人员打破:光在一种不透明晶体中静止了60秒。

    整个操作过程可以设想为:打开门,让一束光进入暗室,然后关上门,一分钟后再打开,让光出去。暗室就是这种不透明晶体,它拥有一种特性——电磁诱导透明效应,这让它在一束特定频率的控制激光下能够变得透明,相当于暗室的门打开了。当存储有数据/图像的第二束光(此项实验中存储的是一幅由3条横线构成的简单图片)照射到晶体上时,关闭控制激光束,晶体又变回不透明的暗室状态,被捕获在其中的第二束光无法发生折射,意味着其停止传播了。

    光被拘禁在晶体中的最长时间达到了一分钟,超过这一时长后再重启控制激光束将其释放出来,存储在上面的图片就会失真。但这60秒,已经称得上是研制量子中继器的一个里程碑式的成果了。

  • 人类探测器首次飞离太阳系
    人类探测器首次飞离太阳系
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    这是一趟永不回头的星际旅行。美国航空航天局(NASA)9月12日正式确认,人类向外层空间派遣的首位使者——1977年9月发射的“旅行者一号”探测器已经在2012年8月25日前后跨出了太阳系,在寒冷黑暗的星际空间遨游了至少一年。

    36年来,“旅行者一号”极大丰富了人类对于太阳系及太阳系以外空间的认知。它被认为是地球的星际大使,担当着“传播地球文化和联络其他宇宙生物”的任务。探测器上携带了一张镀金表面的铜质磁盘唱片,内容包括语言、音乐、影像。音乐中集锦了地球自然界的各种声音和27首世界名曲,包括有管平湖先生演奏的中国古琴曲《流水》;语言中甚至包括了古代美索不达米亚阿卡得语等非常冷僻的语种,现在正轮番用55种语言播放着问候,以一种生怕任何一个外星文明会忽略我们的高调,滑出太阳系。

    如果有幸能偶遇任何地外智慧生物,这张唱片上的信息将让它们了解我们可爱的地球。但从另一个角度讲,暴露地球的坐标也存在一定的风险——相当一部分人,出于对“宇宙社会学法则”的信仰,认为主动让自己被其他外星生命发现是非常糟糕的行为,正如夜行于黑暗森林中,理应偃旗息鼓。

    但作为第一个走出太阳系的人造物体,“旅行者一号”到达了从来没有探测器到过的空间,它在助推火箭及行星引力的作用下速度曾达到惊人的每秒17公里,这些都成为了人类科学发展史上的一座里程碑。

  • “冰立方”首次观测到太阳系外高能中微子确凿证据
    “冰立方”首次观测到太阳系外高能中微子确凿证据
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    过去一个世纪,宇宙射线的起源一直是困扰物理学界的几大谜团之一。但由于宇宙射线中的高能粒子轰击其他物质的原子时,会产生辐射和中微子,因此科学家试图通过寻找中微子来解决这个问题。

    中微子是宇宙中除光子之外最多的粒子,但它们不带电荷且几乎没有质量,可以穿过岩石、金属甚至人体,因此很难被探测到。但在极少情况下,中微子会撞到原子,产生一种被称为μ子的粒子以及一种蓝光闪烁。此时,设置在南极地下一个冰块里的中微子探测器——“冰立方”(IceCube)就可以捕获这种闪烁。

    今年6月,这架中微子天文台记录到迄今最高能级的一次中微子震荡事件,即这种亚原子粒子在飞行途中从一种类型转变为另一种类型的现象,这是达成对中微子质量清晰认识的必要一步。

    随后,在分析了2010年5月至2012年5月“冰立方”收集的数据后,11月,项目科学家再次宣布,发现了28个高能中微子,其能量都超过30万亿电子伏特。随着“冰立方”收集到的更多数据,这些中微子的来历也将被揭开。

    早在1987年,日本与美国研究人员捕捉到源自河外星系大麦哲伦云内一颗超新星爆发的24个低能中微子,他们后来因此获得诺贝尔物理学奖。但“冰立方”天文台这批成果中包括两个能量约为1千万亿电子伏特的中微子,不但再次捕获到这些来自太阳系外的“幽灵”,且其能量比1987年发现的超新星中微子高出100万倍以上。如果要问,在人类中微子探索史上,此次发现的意义有多大?或许20年后才能回答。届时我们回头看时会说:那就是中微子天文学的开端。

  • 嫦娥三号成功落月
    嫦娥三号成功落月
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    嫦娥落月,玉兔巡视。自上世纪80年代以来人类首次月面可控软着陆由中国成功实施。北京时间12月14日21时11分,嫦娥三号成功实施月面软着陆,标志着中国成继美苏后第三个实现月球软着陆国家。在此之前,只有美国实现了载人登月,苏联开展过两次月面无人巡视探测任务。而“嫦娥”和“玉兔”的自主导航能力及其携带的极紫外相机、月面光学望远镜和测月雷达,都是美苏上世纪探月时不曾用过的,人类此前登月时所用的探测器,也无法拥有当今先进的计算技术。

    作为中国首个在地球以外天体实施软着陆和月面巡视勘察的航天器,嫦娥三号是实现了中国探月工程二期“落”的工程目标,创造中国航天史上的又一个第一。在成功完成月面软着陆后,嫦娥三号已进入科学探测阶段。“三姑娘”也没忘向地球家园传回在月球上拍摄的照片,整幅图像通过60张照片、三次环拍拼接而成。

    自1958年以来,世界各国共进行了129次月球探测活动,其中成功或基本成功66次,失败63次,成功率仅有51%。

    但好邻居月球仍是最让人类感兴趣的太空阵地之一。史上第一次探月高潮围绕美苏的竞争展开,随美国登月成功而落下帷幕。1969年的7月20日,代表人类首次踏上了月球的宇航员阿姆斯特朗就此成为整个星球的英雄人物,经典时刻被镌入史册。而如今,在迅速展开的新一轮探月热中,中国强势入围,美国却于无奈之下放弃月球——奥氏太空探索方针第一步就是宣布取消“星座计划”(即新“重返月球”计划)。此时此刻,美国大概很想说一句:老大尽力了,你行你上吧。

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