解讀2017年國際十大最新科技

◎ 本刊綜合報(bào)道

編者按：2017年是不平凡的一年。科學(xué)與技術(shù)的巨大進(jìn)步，再次深刻地影響和改變了世界。從“看到”引力波、找到馬約拉納費(fèi)米子、證實(shí)土衛(wèi)二支持生命的潛力，到制成5納米芯片、研發(fā)首個(gè)分子機(jī)器人、繪出首張腦電波全圖……這些極具代表性的2017年國際十大最新科技成果有力地證明，人類的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新永無止境。

NO.1 人類首次“看到”雙中子星并合引力波

引力波就像是時(shí)空的漣漪，帶有強(qiáng)大的吸引力，科學(xué)家認(rèn)為它能攜帶信息，允許我們回溯宇宙起源時(shí)的狀態(tài)。北京時(shí)間2017年10月16日，美國國家自然科學(xué)基金會召開媒體見面會，邀請LIGO、歐洲處女座（Virgo）引力波探測器以及世界各地70多家天文臺的科學(xué)家代表，共同宣布，人類首次探測到來自雙中子星并合產(chǎn)生的新型引力波，并“看到”這次并合事件發(fā)出的電磁信號。全球各大天文學(xué)機(jī)構(gòu)同時(shí)宣布的此次引力波事件，再次證明了一件事——宇宙的“蓋頭”正一點(diǎn)點(diǎn)被掀了起來。

NO.2 SpaceX公司首次用“二手火箭”發(fā)衛(wèi)星

馬斯克麾下的太空企業(yè)，手握政府訂單，計(jì)劃表上4000多枚衛(wèi)星，海陸回收火箭都已不在話下，甚至要趕在美國國家航空航天局（NASA）之前，回到人類闊別40多年的月球軌道……SpaceX的成績單閃閃發(fā)亮，但它之所以能成為今年太空事業(yè)的“明星”，憑的是2017年3月31日成功發(fā)射的一枚火箭。

這是人類首次利用之前回收的“二手火箭”發(fā)射衛(wèi)星，且在發(fā)射成功后再次完成火箭回收。重復(fù)利用的火箭第一級的價(jià)錢，基本可相當(dāng)于全部發(fā)射費(fèi)用的七成。換句話說，整個(gè)發(fā)射行業(yè)的“價(jià)目表”將改寫。這次成就被視為航天工業(yè)的一個(gè)里程碑。

NO.3 IBM用迄今最新工藝制成5納米芯片

摩爾定律在20年前就被唱衰，但直到現(xiàn)在，半導(dǎo)體工程師們?nèi)匀话l(fā)揚(yáng)釘子精神，從方寸之地騰挪出無限空間。IBM公司研究團(tuán)隊(duì)2017年6月在日本京都宣布，其在晶體管的制造上取得了巨大的突破——在一個(gè)指甲大小的芯片上，從集成200億個(gè)7納米晶體管飛躍到了集成300億個(gè)5納米晶體管。新型芯片與10納米芯片進(jìn)行的對比測試發(fā)現(xiàn)，給定功率下，性能可提升40%；同等效率下，5納米芯片可以節(jié)省74%電能。

這一出色表現(xiàn)有望挽救瀕臨極限的摩爾定律，使電子元件繼續(xù)朝著更小、更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，為自動駕駛、人工智能和5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)鋪路。

NO.4 華人科學(xué)家團(tuán)隊(duì)找到馬約拉納費(fèi)米子

2017年7月21日《科學(xué)》雜志上一篇論文，為我們展示了一個(gè)新時(shí)代的前夜。

馬約拉納費(fèi)米子是一種反粒子與自身相同的費(fèi)米子，科學(xué)家一直在試圖搜尋它。華人科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過對一種奇異物質(zhì)開展一系列實(shí)驗(yàn)，首次為其存在找到了確鑿證據(jù)：在超導(dǎo)體和磁性拓?fù)浣^緣體疊加而成的材料內(nèi)，觀察到一種被稱為“手性”費(fèi)米子的特殊馬約拉納費(fèi)米子沿著一個(gè)方向移動的準(zhǔn)確無誤的信號。

馬約拉納費(fèi)米子在預(yù)言80年后現(xiàn)身，為“天使粒子”的存在提供了有力證據(jù)，也為這段漫長的探尋帶來一個(gè)滿意的解釋。

NO.5 升級版“堿基編輯器”催生人類遺傳病新療法

標(biāo)準(zhǔn)的基因編輯方法，比如CRISPR-Cas9，可能會對DNA雙鏈結(jié)構(gòu)造成破壞。從2017年開始，這一炙手可熱的技術(shù)，受到了安全性質(zhì)疑。

2017年10月，哈佛大學(xué)化學(xué)教授、博德研究所華人研究員劉如謙帶領(lǐng)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出了一種更精準(zhǔn)修改DNA單堿基的編輯工具。這種被稱為CRISPR2.0版本的基因編輯工具，不僅效率高，而且?guī)缀鯚o任何不良副作用，可實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對點(diǎn)”打擊基因突變。相關(guān)技術(shù)未來可能會帶來全新療法，拯救生命。

NO.6 “卡西尼”號證實(shí)土衛(wèi)二具支持生命條件

浪跡太空20載，孤軍奮戰(zhàn)13年。2017年，“卡西尼”號燃燒殆盡，悲情謝幕。

不過，“卡西尼”號的科學(xué)價(jià)值不死，它的數(shù)據(jù)在當(dāng)前及未來一段時(shí)間都是寶貴的分析資料。而我們，有幸見證了它的努力與成就——2017年年4月，NASA宣布了“卡西尼”號的巔峰發(fā)現(xiàn)：土衛(wèi)二具備生命所需的所有條件，包括水、有機(jī)物以及能量來源。

NO.7 世界首個(gè)分子機(jī)器人誕生

科技的魅力，存在于求證假設(shè)模型的執(zhí)著中，顯現(xiàn)在通過各種工具“看”到未知世界的驚訝中，還在于用已知條件創(chuàng)造未知的樂趣中。分子機(jī)器人的成就，顯然屬于最后一種情況——科學(xué)家把基本規(guī)律當(dāng)成魔法棒，念動咒語，分子們就乖乖聽話了。2017年9月《自然》雜志發(fā)表論文，介紹了英國曼徹斯特大學(xué)制造的世界首個(gè)分子機(jī)器人。它總共由150個(gè)碳、氫、氧和氮等原子組成，大小只有百萬分之一毫米。將幾百億個(gè)這種機(jī)器人堆起來，也只有一粒鹽那么大。 這類分子機(jī)器人非常微小，能降低材料需求、加速藥物研發(fā)、大幅減少能源消耗及推進(jìn)產(chǎn)品微型化等，未來有望在諸多領(lǐng)域帶來令人激動的應(yīng)用。

NO.8 首個(gè)治療癌癥基因編輯療法獲批

2017年，世界首個(gè)用于治療癌癥的基因編輯療法——CAR-T療法，獲得了美國食品與藥物管理局（FDA）的批準(zhǔn)，其被認(rèn)為是革命性癌癥療法，標(biāo)志著腫瘤治療進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。

CAR-T療法是一種基因修飾自體T細(xì)胞的免疫治療，也是使用患者自己的T細(xì)胞進(jìn)行的“定制化治療”。換句話說，科學(xué)家通過對病人的T細(xì)胞進(jìn)行修飾，讓T細(xì)胞主動對腫瘤“發(fā)起進(jìn)攻”。在臨床試驗(yàn)中，83%的病人在接受治療3個(gè)月之后進(jìn)入了緩解期。而且這種修飾后的細(xì)胞，適用于每個(gè)病人的特定病情。

目前，研發(fā)出該療法的諾華公司，公布的一個(gè)相關(guān)療程價(jià)格約311萬元人民幣。這或許并不比傳統(tǒng)的骨髓移植治療花費(fèi)要貴，但人們?nèi)韵Ｍ麅r(jià)格能更“平易近人”一些。CAR-T療法，這顆抗癌史上的“銀色子彈”，未來或?qū)氐赘淖儼┌Y治療方式。

NO.9 人類首張腦電波連接全圖問世

人類大腦約有1000億個(gè)神經(jīng)元，它們?nèi)绾芜B接以及連接錯(cuò)誤所導(dǎo)致的精神錯(cuò)亂或嚴(yán)重神經(jīng)性疾病，人類仍沒有弄清其中原委。

2017年，美國國防部高級研究計(jì)劃局（DARPA）資助的與“恢復(fù)活躍記憶”相關(guān)的大腦研究項(xiàng)目（RAM）結(jié)出碩果——根據(jù)300名接受神經(jīng)外科手術(shù)患者大腦中30000個(gè)電極的數(shù)據(jù)，美國賓夕法尼亞大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家繪制出人類第一張腦電波連接全圖。

此次成果的意義在于，很好地解決了工具侵入性與大腦功能穩(wěn)定表現(xiàn)之間的矛盾，有助于更好地理解記憶處理過程中被激活的大腦網(wǎng)絡(luò)，指導(dǎo)未來用腦部刺激治療創(chuàng)傷性腦損傷或阿爾茨海默癥等記憶障礙。

NO.10 量子系統(tǒng)研發(fā)創(chuàng)紀(jì)錄——中國實(shí)現(xiàn)星地量子通信

毫無疑問，建造量子計(jì)算機(jī)現(xiàn)在是一個(gè)世界范圍內(nèi)的競賽。2017年，中國在量子通信領(lǐng)域的取得最新突破，領(lǐng)跑世界。

2017年7月，潘建偉團(tuán)隊(duì)打破了量子隱形傳態(tài)的記錄：從地球?qū)⒁粋€(gè)光子的量子狀態(tài)傳輸給了1400千米高空一顆軌道衛(wèi)星上的另一個(gè)光子。這次成功，將中國帶到遠(yuǎn)距離超安全量子通信技術(shù)的前沿。9月，“墨子”號衛(wèi)星又將光子傳送到

北京和維也納，并生成量子加密密鑰，使這些城市的團(tuán)隊(duì)能夠安全地進(jìn)行視頻聊天。而該團(tuán)隊(duì)即將展開的國際合作，會共同探索全球化量子通信的可行性。

對信息的安全傳送，其實(shí)是人類自古有之的夢想，而中國的這項(xiàng)技術(shù)，將會帶來真正無法破解的全球加密。