2022 年國際十大科技新聞

上海市科學技術協會供稿

由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體人士共同評選出的 2022年國際十大科技新聞已經揭曉。

2022年，生物醫學、核聚變以及人工智能是重點突破領域，航空航天作為大國實力較量的焦點炙手可熱，科學倫理和危機應對則是科技界永遠需要直面的話題……

豬心植入患者體內標志器官移植新水平

美國馬里蘭大學醫學院的醫生們歷時7小時，首次將一顆經過基因編輯的豬心臟移植到了一名心臟遭受重創的患者體內。手術3天后，該患者的身體狀況仍然良好。這表明，來自動物的心臟可以在人體內發揮作用。

不過，遺憾的是，雖然當時手術成功，但此名全球首例接受豬心臟移植的患者依然在術后2個月死亡，死因或與豬病毒有關。這種病毒名為豬巨細胞病毒，研究人員從未發現該病毒可引起活躍的感染跡象。

這一手術已經成功克服了異種器官移植此前必然會發生超急性（48小時內）排異反應、加速性排異反應（48小時至5天內）以及急性排異反應（一周以上）的影響。

韋布望遠鏡拍攝到宇宙早期星系

在大名鼎鼎的哈勃空間望遠鏡之后，詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST，以下簡稱韋布望遠鏡）應該是為人們帶來最多震撼的空間望遠鏡。

它拍攝到了距離地球46億光年的星系團、385光年外的系外行星，還有一個歷史超過130億年的紅色光斑，給人們提供了有史以來最古老的“嬰兒宇宙”的快照……韋布望遠鏡因此也被稱為“時間機器”。

而由于使用的燃料比預期中少很多，所以至少在2040年以前，韋布望遠鏡都會是人類獲取宇宙深處數據的主要工具。天文學界也從2022年起開啟了一段新征程。

地外存在“生命之源”首次確認

2020年12月，探測器“隼鳥 2 號”搭載的回收艙從距離地球3億多千米的小行星“龍宮”返回地球，并帶回質量約5.4克的行星表面樣本。2022年，日本文部科學省稱，科學家在“隼鳥2號”采集的樣本中檢測到20多種氨基酸。這是首個在地外存在氨基酸的證據，對理解這些至關重要的有機分子如何到達地球具有重要意義。

同樣是在2022年，科學家發現組成脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）必不可少的成分——嘧啶堿基，可能是由富碳隕石帶到地球的。日本北海道大學天文學家首次發現了此前從未在隕石樣本中發現的脫氧核糖核酸和核糖核酸信息單元中的最后兩個——胞嘧啶和胸腺嘧啶。雖然脫氧核糖核酸不太可能在隕石中形成，但該發現有助于理解早期地球上生命分子的發展。

“四中子態”迄今最明確證據發布

德國、日本、美國和中國等國的科學家組成的國際科研團隊2022年在《自然》雜志上發表論文稱，他們獲得了迄今最明確的證實“四中子態”這種物質存在的證據。

20 年前，科學家們首次捕捉到了“四中子態”存在的蛛絲馬跡，他們發現了鈹和碳原子碰撞后可能形成“四中子態”的證據，但當時實驗誤差很大。

在最新研究中，科研團隊制造出了比普通氦原子多4個中子的氦原子，然后讓它與質子碰撞。這些氦原子在碰撞后只留下了4個中子，而它們結合形成了“四中子態”。隨后，研究團隊計算出碰撞形成“四中子態”后丟失的能量，并推斷出“四中子態”的“壽命”僅為10～22秒。

人工智能成果頻出

人工智能公司“深度思維”2022年8月宣布將公布超2億個蛋白質的結構。該公司在短短18個月內，憑借“阿爾法折疊”算法，預測了迄今被編目的幾乎所有蛋白質結構，破解了生物學領域最重大的難題之一。元宇宙平臺公司（Meta）研究人員也利用人工智能預測了來自細菌、病毒和其他尚未被表征微生物的6億多種蛋白質的結構。這些成果除了幫助攻克生命科學瓶頸外，也將在解決可持續性、糧食安全等重要問題上開辟新機。

2022年4月，美國人工智能研究機構OpenAI開發出了DALL-E 2，為圖像生成和處理領域樹立了新的標桿。它可生成更加真實和準確的畫像：綜合文本描述中給出的概念、屬性與風格等元素，生成現實主義圖像與藝術作品，分辨率更是提高了4倍。

2022年12月初，OpenAI發布了一款自然語言生成式模型，不同于此前一些聊天機器人經常出現答非所問、言語混亂等問題，名為ChatGPT的新模型生成的答案不僅邏輯流暢，還能夠聯系上下文語境進行連貫問答。因此，ChatGPT一經問世就迅速引發關注，上線5天，其體驗用戶就突破 100萬人次。

干細胞培育出全合成小鼠胚胎

2022年，科學家首次在不使用精子或卵子的情況下創造了合成小鼠胚胎，使胚胎成功地在子宮外生長。換句話說，這些胚胎并不是精子和卵子結合的產物，它們的生長甚至不需要借助雌鼠的子宮，它們是“人工合成”的胚胎，由生長于培養皿中的干細胞產生，并在人工生物反應器中發育生長。上述胚胎在第6天長出了尾巴，在第8天長出了一顆跳動的心臟，甚至還出現了大腦的雛形。

這項實驗由以色列魏茨曼科學研究所進行，相關論文于2022年8月1日發表在《細胞》雜志上。上述胚胎雖然只存活了8天半，卻標志著驚人的突破，也面臨著法律和倫理方面的考驗。目前，法律允許最多14天大的人類胚胎用于實驗室研究，超過這個時間范圍將被視為違法，而法律對合成胚胎的研究時間范圍則沒有做出任何規定。如果某一天，一個用人體干細胞合成的胚胎在實驗室里誕生，并擁有大腦和心跳，它違法嗎？

航天器撞擊小行星有助地球免遭威脅

到目前為止，人類還沒有像地球曾經的“霸主”——恐龍那樣，遭受小行星撞擊帶來的大規模災難。但天體物理學家認為，從長遠來看，指望人類的運氣并不是靠譜的防御策略，人們必須修建起恰當的基礎設施并做好小行星偏轉相關測試。

2022年9月27日早上7時14分，在人類對行星防御的第一次測試中，執行美國國家航空航天局（NASA）“雙小行星重定向測試”任務的航天器成功撞向一顆名為“迪莫弗斯”的小行星。幾天后，NASA證實，DART航天器成功地將“迪莫弗斯”的軌道周期改變了32分鐘——從11小時55分鐘縮短到11小時23分鐘。當被撞小行星軌道周期變化大于73秒時，NASA則判定任務成功。而此次任務的實際成果達到了判定要求的25倍以上。

這是NASA首次全面展示小行星軌道偏轉技術，旨在為全人類確定，有朝一日該技術可以通過航天器以動能撞擊的方式使近地小行星或彗星軌道偏轉，從而保護地球家園免遭噩運。

中國空間站歷史性完成“合體”

“夢天”飛天，代表著中國航天人的步履不停、探索不止。

2022年10月31日15時37分，搭載空間站夢天實驗艙的長征五號B遙四運載火箭，在我國文昌航天發射場準時點火發射。約8分鐘后，夢天實驗艙準確進入預定軌道，發射任務取得了圓滿成功。

夢天實驗艙是中國空間站的第三個艙段，主要用于開展空間科學與應用實驗，參與空間站組合體管理，貨物氣閘艙可支持貨物自動進出艙，為艙內外科學實驗提供支持。我國建設天宮空間站的主要目的，就是建成水平先進的國家太空實驗室，為科學研究服務，以產出重大的科技成果。而夢天實驗艙在第三個艙段中具有最強的支持載荷能力，它的成功發射將推動我國空間科學水平進一步提升。

量子計算研究從模擬蟲洞到隱形傳態獲突破

英國《自然》雜志2022年首次報道了利用一臺量子處理器對全息蟲洞進行量子“模擬”。此次演示使用的，就是谷歌公司推出的量子計算原型機“懸鈴木”，這一成果代表著人們距離在實驗室研究量子引力的目標又近了一步。

同樣是在2022年，來自美國亞馬遜云科技量子網絡中心和哈佛大學的科學家開發出一種新型量子存儲器，它可以在4開爾文的溫度（-269.15℃）下工作，這將對未來量子網絡的大規模實現產生重大的影響。因為將溫度降至4開爾文的低溫冰箱比將溫度降至0.1開爾文的冰箱便宜5倍、體積小10倍，還可安裝在服務器機架上。

在量子隱形傳態方面，之前關于這一效應的實驗演示一直局限于兩個相連節點之間。而在荷蘭代爾夫特理工大學的一項研究中，研究人員演示了在一個三節點量子網絡中兩個非相鄰節點之間的量子信息隱形傳態。這一結果被認為是朝著量子互聯網邁出的重要一步。

核聚變研究首次實現“凈能量增益”

2022年12月14日，美國加州勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室國家點火裝置（以下簡稱美國國家點火裝置）宣布里程碑式突破：人類有史以來第一次成功在核聚變反應中獲得“凈能量增益”。美國國家點火裝置通過“慣性局限融合”技術，以全球最大型的激光去撞擊氫電漿粒子，引發核聚變反應。該實驗向目標輸入了2.05兆焦耳的能量，結果輸出了3.15兆焦耳的聚變能量。

核聚變研究的目的是復制在太陽上產生能量的核反應。這是自20世紀50年代以來科學家們一直在追求的無碳能源最終夢想。美國資深核聚變科學家直言，“對我們大多數人而言，（成功）只是時間早晚問題”。