盤點2012年國外十大科技新聞

“國外科技十大新聞”記錄了2012 最值得銘記、對人類社會影響最為深遠的科技成果，這些成果涵蓋了天文、生物等多個前沿科技領(lǐng)域，不僅指引著未來世界科技的發(fā)展方向，也與我們的生活息息相關(guān)。

那些激動人心的發(fā)現(xiàn)讓我們敬畏：上帝粒子的發(fā)現(xiàn)，是近幾十年來物理學(xué)領(lǐng)域最重大的發(fā)現(xiàn)；“好奇號”登陸火星，再次激發(fā)了人類對空間探索的熱情和愿望；來自超級計算機的虛擬大腦將是未來科學(xué)發(fā)展的一個重要領(lǐng)域；量子網(wǎng)絡(luò)的進展，有望使未來的互聯(lián)網(wǎng)更方便、更快捷，給未來人類社會帶來難以想象的變化；人工合成的XNA 具有可代替DNA 的功能，對人造生命有重大意義；艾滋病的預(yù)防藥物上市，也給減少艾滋病的威脅帶來了新的希望。讓我們走入“國外科技十大新聞”。

1.“好奇”號在火星成功著陸

美國東部時間8月6日凌晨，遠征5.67 億公里的美國“好奇”號火星車歷經(jīng)8個月飛行，在位于火星蓋爾隕坑中心山脈的山腳下成功著陸，開始其探索火星生命痕跡的旅程。登陸火星數(shù)分鐘后，“好奇”號首次向地球傳回火星圖像，隨后，分辨率更高的圖像也陸續(xù)傳回地球。“好奇”號長約2.8 米，重900 多千克，共有6 個輪子，每個均擁有獨立的驅(qū)動馬達，兩個前輪和兩個后輪還配有獨立的轉(zhuǎn)向馬達。“好奇”號的動力由一臺多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器提供，其本質(zhì)上是一塊核電池，設(shè)計使用壽命為14年。“好奇”號被譽為人類在其他星球登陸的最精密移動科學(xué)實驗室，是美國，同時也是世界太空探索歷史上又一重要里程碑。

2.首個原子X 射線激光誕生

1月，美國能源部國家加速器實驗室（SLAC）的科學(xué)家獲得了迄今為止波長最短、顏色最純的X 射線激光，并應(yīng)驗了45年前的一個預(yù)言——可以像制造可見光激光一樣，通過使原子內(nèi)部電子從高能級向低能級躍遷并在這一過程中釋放單色光來獲得X 射線激光。

相比號稱世界最強大X 射線激光器的LCLS 發(fā)出的脈沖，原子X 射線激光的波長只有其1/8，并且顏色更純，能夠清楚地區(qū)別以前不可能看到的超快反應(yīng)的細節(jié)，將生物分子的工作情況“盡收眼底”。該成果能幫助深入觀察分子和原子世界，相當(dāng)于開啟了一扇通往新發(fā)現(xiàn)的大門。

3.首個量子初級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成功

量子世界有一種“心靈感應(yīng)”——兩個微觀粒子無論相隔多遠，只要彼此處于量子糾纏，通過改變一個粒子的量子狀態(tài)，就可以使另一個粒子狀態(tài)也發(fā)生改變。利用量子糾纏特性，制造出比互聯(lián)網(wǎng)快千萬倍的通信方式，是長期以來的幻想。

4月15日，德國馬普量子光學(xué)研究所的科學(xué)家歷經(jīng)數(shù)年，設(shè)計出一種“完美控制”量子網(wǎng)絡(luò)中所有組件的方法，首次將兩個各自代表網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的系統(tǒng)通過60 米長的光纖相連，并在它們之間進行量子信息的高效率和高保真交換。

這是首個初級量子網(wǎng)絡(luò)，其包含一對糾纏原子，這對糾纏原子可通過單光子相互傳遞信息，成為“第一個在節(jié)點之間可完成量子信息可逆交換的量子網(wǎng)絡(luò)原型”。盡管它只是初級量子網(wǎng)絡(luò)，但卻是第一次遠距離在大量分離的粒子之間創(chuàng)建量子糾纏，為科學(xué)家們提供了一個清晰的可擴展視角。

4.人工合成XNA 可實現(xiàn)DNA 功能

4月，英國醫(yī)學(xué)研究委員會分子生物學(xué)實驗室人工合成了一種名為XNA 的物質(zhì)，在存儲、傳遞遺傳信息等關(guān)鍵功能上可以替代DNA。它與DNA 一樣使用堿基作為鏈齒，XNA 鏈條和DNA 鏈條之間還可互相結(jié)合，實現(xiàn)遺傳信息的傳遞，準(zhǔn)確度高達95%以上。如果滿足一些前提條件，部分XNA 聚合物在試管中還能如DNA 一樣進化成不同形態(tài)。此外，XNA 還具有抗生物降解特性，比天然DNA 更堅固，將來應(yīng)用在核苷酸治療方面更具優(yōu)勢。

這一人工物質(zhì)的誕生，或許能在實驗室里創(chuàng)造出遺傳方式與地球現(xiàn)有生物不同的“另類生命”，從而揭示生命起源的秘密。它還可以幫助解析DNA 如何在生命演化中變得如此至關(guān)重要，甚至有助于尋找地外生物。

5.人類首次可用意念控制機械手臂取物

5月，美國布朗大學(xué)公開了利用腦機接口技術(shù)，讓殘障病人通過“意念控制”活動機械手臂的實驗：兩位癱瘓多年的中風(fēng)患者腦部植入電極后，只用大腦信號的指示就能控制機械手臂抓起小球，其中一位臥床14年的女士還拿起咖啡杯送到嘴邊喝了一口。

將思維與機械相結(jié)合的嘗試從上世紀70年代開始。腦機接口技術(shù)獲取大腦神經(jīng)信號的方式有兩種，大部分采用頭皮電極，相對安全但其信息采集的效果較差。此次實驗則用了具有侵入性的植入電極技術(shù)，帶給我們兩個驚喜：研究顯示大腦處理運動的部分在人癱瘓10 多年后還能繼續(xù)發(fā)揮作用；這些電極均已植入兩位受試者腦內(nèi)達5年之久，雖有些退化，但仍完全具有記錄大腦活動并控制機械手臂的能力。這也在一定程度上消除了對電極植入腦內(nèi)時間過長導(dǎo)致信號讀取能力退化的憂慮。

6.歐核中心發(fā)現(xiàn)“疑似”上帝粒子

歐核中心（CERN）宣布發(fā)現(xiàn)了一種新粒子，其特性與所謂的“上帝粒子”，即希格斯玻色子的理論描述保持了高度一致（信號確定水平5 西格瑪左右，99.98%）。它被認為是30年來最偉大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。CERN 主任評論：這是人們“理解自然的一個里程碑”。

7月末，CERN 稱“上帝粒子”被找到的可信度增大。更為完整的分析結(jié)果將確定性水平提高到了接近6 西格瑪，準(zhǔn)確率達到99.997%，為此新粒子就是希格斯玻色子提供了更強有力的支撐。盡管如此，直到12月中旬，科學(xué)家們認為新粒子為“上帝粒子”的身份依舊存在那么一絲疑慮。一句話：“我們需要更多的時間去分析。”

7.第一種艾滋病預(yù)防藥物在美上市

作為人類歷史上首個艾滋病預(yù)防藥物，美國食品和藥物管理局（FDA）于7月16日批準(zhǔn)“特魯瓦達”（Truvada）上市，以幫助高危人群預(yù)防艾滋病病毒感染。結(jié)果顯示，感染艾滋病病毒一方的健康異性戀伴侶服用“特魯瓦達”后，感染病毒的幾率能降低75%。

“特魯瓦達”屬于抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物，可通過抑制病毒逆轉(zhuǎn)錄酶，降低人體內(nèi)的病毒水平，在保持身體健康的同時降低病毒傳播風(fēng)險。在經(jīng)過一系列突破性的實驗后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)使用該藥物的未感染人群，其患上艾滋病的概率大大降低，于是FDA 首次批準(zhǔn)一種艾滋病病毒預(yù)防藥物上市，使具有感染艾滋病高風(fēng)險的健康人也可以使用“特魯瓦達”，這不僅是“抗艾”30年以來的里程碑事件，同時也讓這一含有兩種抗病毒成分的藥物，成為健康人群中預(yù)防艾滋病的有效方法。

8.日本科學(xué)家首次用“人造”卵子產(chǎn)下小鼠

在利用源自干細胞的精子產(chǎn)下了正常幼鼠后，日本京都大學(xué)的一個研究小組又通過同樣的方式利用卵子完成了這一壯舉。研究人員從ES 和iPS 細胞入手，培育形成了與原生殖細胞類似的細胞。隨后將這些原始細胞與小鼠胎兒的卵巢細胞相混合，從而形成了再造的卵巢，并最終將其移植到活體小鼠的正常卵巢中。4 周零4 天后，那些與原生殖細胞類似的細胞發(fā)育成為卵母細胞。進行體外授精后再將得到的胚胎移植進代孕母親體內(nèi)。大約3 周后，正常的小鼠崽誕生了。這項研究最終有望為幫助那些不育夫婦懷孕帶來新的方法。《科學(xué)》雜志上報告了這一研究成果。

9.DNA 成為已知存儲密度最高的介質(zhì)

DNA 存儲優(yōu)勢在于：體積小，一個堿基只有幾個原子大小，以此為基礎(chǔ)進行數(shù)據(jù)存儲，整體體積將大大領(lǐng)先于傳統(tǒng)硬盤；密度大，一個DNA 片段就含有無數(shù)個堿基；穩(wěn)定性強，相比于其他需要低溫、真空保存的存儲介質(zhì)，DNA 可以在不苛刻的條件下保存數(shù)千年。

8月，哈佛大學(xué)研究人員進行了迄今為止使用DNA 遺傳物質(zhì)儲存數(shù)據(jù)量最大的一次實驗。利用DNA 的4 個堿基進行編碼，他們成功地將一本遺傳學(xué)課本的全部內(nèi)容寫進了一小段DNA 序列。利用測序儀對DNA 測序，就是將數(shù)據(jù)讀取出來的過程，結(jié)果顯示，這個存儲系統(tǒng)的底層讀取錯誤率為每百萬比特只有兩個錯誤。這項最新突破有可能徹底革新我們存儲數(shù)據(jù)的能力。

10.加拿大開發(fā)出具備簡單認知能力的虛擬大腦

加拿大滑鐵盧大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家團隊利用超級計算機技術(shù)，創(chuàng)造了一個具備簡單認知能力的虛擬大腦“Spaun”，它有250 萬個模擬“神經(jīng)元”，是迄今為止最接近真實大腦的機能大腦模型。

“Spaun”主體其實是基于超級計算機構(gòu)建的數(shù)字模型，它通過變化的電壓來模擬腦電波，利用類似攝像頭的儀器來“觀察”，再指揮機械臂進行書寫等動作。它可執(zhí)行多項簡單的認知任務(wù)，對別人提出的問題或自己“觀察”到的事物作出回應(yīng)；也有一定的記憶力，可依次將之前看過的一連串?dāng)?shù)字寫出來；它甚至通過了最基本的智商測試。這是首個能模擬大腦利用不同區(qū)間溝通來展示復(fù)雜行為的模型，可幫助人類更清晰化地了解大腦的結(jié)構(gòu)與運行。（宦靜整理）■