《《环球科学》选出2017年10大科学新闻》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2018-01-03
  • 2017年,世界科学带给我们许多美好和惊喜:全新天文学时代的到来,意味着未来会有更加令人激动的发现;全球首个CAR-T疗法获批上市,让人类终于拥有了强大的抗癌武器;50位量子比特的计算机横空出世,使量子计算机朝着实用迈进了一大步……

    当然也有遗憾。特朗普决定让美国退出《巴黎协定》;勒索病毒在全球150个国家肆虐,造成重大损失。但是,美国的退出不能改变全球治理气候变暖的决心;勒索病毒也让人反思,如何建立一个更加安全的网络世界。

    《环球科学》杂志日前根据专家团队、专业编辑和网络投票三方意见,评选出本年度全球10大科学新闻。

    引力波开启多信使天文学时代

    入选理由:2017年成为多信使天文学的元年。

    在陆续探测到数次黑洞并合发出的引力波后,2017年8月17日,LIGO与意大利的引力波天文台Virgo又探测到了来自双中子星并合的引力波。与黑洞不同,中子星合并时除了产生引力波,还会发出电磁波。就在LIGO和Virgo捕捉到引力波信号2秒之后,费米望远镜也观测到了来自同一源头的γ射线。之后的几天,全球70多台望远镜在射电、红外、可见光、X射线和γ射线等各波段对引力波的电磁对应体进行了观测。引力波和电磁波的联合观测,提供了更为丰富的信息,让研究者获得了更多发现,这也标志着天文学进入了多信使时代。

    美国退出《巴黎协定》

    入选理由:给全球气候的治理和人类的未来蒙上了一层阴影。

    2017年6月1日,美国总统特朗普宣布,美国将退出《巴黎协定》,因为该协定对美国非常“不公平”,“危害”了美国经济。《巴黎协定》于2015年12月12日通过,2016年11月4日正式签署生效,被认为是世界各国联合制定全球气候新秩序的标志性成果。作为世界上最大的经济体,以及碳排放量最大的国家之一,美国的退出可能导致《巴黎协定》的执行效果受到影响,严重削弱全世界对抗全球变暖的努力,给全球气候的治理和人类的未来蒙上了一层阴影。

    CAR-T疗法Kymriah获批上市

    入选理由:医学史上首个获批上市的CAR-T疗法。

    2017年8月30日,美国食品及药品管理局(FDA)发布重磅消息,瑞士制药巨头诺华集团开发的CAR-T疗法Kymriah获批上市,用于治疗25岁以下人群的急性淋巴细胞白血病,这种疗法也成为医学史上首款获批上市的CAR-T疗法。CAR-T疗法的原理是,从病人体内提取T细胞,通过基因工程手段改造T细胞后,重新注入病人体内,激发人体自身免疫系统来消灭肿瘤。作为肿瘤免疫疗法的主要手段之一,CAR-T疗法在多种癌症治疗中都展现出了良好的效果,随着Kymriah的上市,一个全新的抗癌时代正在到来。

    人类细胞图谱计划公布首批研究项目

    入选理由:又一个具有划时代意义的国际大科学项目正式启航。

    2017年10月16日,人类细胞图谱计划公布了首批拟资助的38个项目,其中包括清华大学张学工教授负责的研究项目。这项大型研究计划由陈·扎克伯格基金会(Chan Zuckerberg Initiative,CZI)发起和资助,致力于建立人体所有细胞的参考图谱,包括细胞类型、数量、位置、相互作用、分子组分等,从而加深对疾病诊断、监测、治疗的了解。首批38个项目只是这个宏大计划的开端,主要任务是为后续研究铺路,为计划所需的各种技术和工具建立基准参照。

    IBM研制出50位量子比特的计算机

    入选理由:量子计算领域的一次飞跃。

    2017年11月10日,IBM在美国电气与电子工程师协会(IEEE)的工业峰会上宣布,成功开发出了世界首台50位量子比特的原型机,并把相干时间从之前的50微秒提升到目前的90微秒。量子计算机用量子状态来描述信息,一位量子比特可以同时表示多种状态,因而会有更快的处理速度。量子比特越多,处理能力越强。而相干时间越长,则量子计算机越稳定、越成熟。用IBM的话来说,它正在重新发展计算科学。未来,量子计算可能为化学、最优化和机器学习等领域打开新的大门。

    全球首例人体内基因编辑试验

    入选理由:将推动基因疗法时代到来。

    2017年11月13日,一次革命性的医学试验在美国奥克兰的一家医院开展,目的是为44岁的美国人布莱恩·马德(Brian Madeux)治疗亨特氏综合征。这是一种致命的遗传疾病,因为基因缺陷,患者体内缺乏一种能分解多糖的酶,导致细胞代谢废物在组织中积累,最终产生机能障碍。为了治疗马德,美国Sangamo Therapeutics公司把基因编辑工具输送到马德的肝脏细胞中,从而把有缺陷的基因替换成正常基因,这是人类历史上首次在人体内开展的基因编辑试验,可能推动基因疗法时代的全面到来。

    卡西尼号结束探索之旅

    入选理由:人类太空探索史上的重要篇章画上句号。

    2017年9月15日,为避免污染土星,美国航空航天局的卡西尼号探测器主动坠入土星大气,结束了成就卓越的探索之旅。卡西尼号于2004年7月1日进入土星轨道,此后通过多次调整运行轨道,对土星及其卫星进行了细致入微的观测,得到了很多重要发现,这使得土卫二成为搜索地外生命的重要候选目标。就在使命终结之前,卡西尼号还充分发挥余热,多次穿越了此前从未踏足的土星环内侧的狭窄缝隙,获得了震撼人心的图片和宝贵数据,为它的探索之旅画上了圆满的句号。

    转基因三文鱼公开销售

    入选理由:转基因动物产品第一次进入人类食物链。

    2017年8月4日,美国AquaBounty公司宣布,他们已获准向加拿大销售了1万磅(约合4535千克)转基因三文鱼,这是转基因动物食品首次在公开市场完成销售。这种三文鱼属于大西洋三文鱼,被转入了两种基因,一种是太平洋奇努克三文鱼的生长激素基因,另一种是大洋鳕鱼的抗冻蛋白基因。与未经改造的同类相比,转基因三文鱼的生长时间缩短一半,并且个头更大,可为人类提供更可控、可持续的三文鱼来源。转基因三文鱼的成功开售,也意味着受挫20多年的转基因畜牧业迎来转机。

    《肿瘤生物学》撤销107篇论文

    入选理由:单次撤稿数量的最高纪录。

    2017年4月20日,国际出版机构施普林格(Springer)宣布,撤销旗下期刊《肿瘤生物学》(Tumor Biology)于2012-2016年刊发的107篇造假论文。这批撤稿论文全部来自于中国作者,主要撤稿原因是论文提供了虚假的评审人邮箱,涉嫌同行评审造假。这次撤稿创下学术期刊单次撤稿数量的最高纪录,引发业界对学术诚信和第三方论文服务机构的激烈讨论,也引起中国科技部、教育部等高度关注,并对撤稿事件进行了彻底调查。这一事件有助于反思如何改革国内科研工作管理和职称评定,营造更加健康的学术生态。

    勒索病毒全球爆发

    入选理由:约150个国家遭到病毒攻击,凸显信息安全日益重要。

    2017年5月12日,勒索病毒开始广泛传播,感染了全球很多运行Windows系统的设备。当用户打开计算机时,会看到一则英语告示,通知受害者至少支付300美元才能恢复计算机的访问权限。短短几天内,大约150个国家遭到攻击,很多高校、科研机构的计算机被感染,极大影响了科研和教学工作,甚至一些医院也遭到攻击,手术被迫取消,患者生命受到威胁。勒索病毒的大范围爆发在全球敲响了警钟,让各类机构和政府部门意识到,对于关键信息基础设施,应该提升保护级别。

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  • 《《科学》杂志评出2019年十大科学突破》

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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-12-23
    • 林花谢了春红,太匆匆!又到年底盘点时。《科学》杂志官网在12月19日的报道中,为我们盘点了2019年科学领域的累累硕果,选出了年度十大科学突破,其中不乏中国科学家的身影:人类首次一窥黑洞“真容”位居榜首;新晋“网红”丹尼索瓦人的出现让我们重新审视人类的往昔岁月。   事件视界望远镜拍下的首张黑洞照片使人类第一次看见了位于星系中心的引力怪兽。这个黑洞位于一个名为梅西耶87(M87)星系的中央,质量是太阳的65亿倍。看见黑洞不仅再次证明了爱因斯坦的正确性,也为将来揭开与黑洞有关的种种谜题奠定了基础。进一步研究或许能为构建“大一统理论”带来新线索,这无疑是一个里程碑式的成就。   人类首张黑洞照片凝聚了全球200多位科学家的心血,其中包括多名来自中国的科学家。中国科学院上海天文台台长沈志强对媒体表示,中国科学家在望远镜观测、后期数据处理和结果理论分析等方面作了突出的贡献。   人类学今年迎来“新晋网红”丹尼索瓦人,她们是尼安德特人的姊妹,曾在亚洲各地繁衍生息。包括中国科学院院士、中国科学院青藏高原所研究员陈发虎等带领的研究团队,通过新蛋白质技术,确认一块来自青藏高原的颌骨属于丹尼索瓦人;另一组科学家则利用基因技术,重建了一个7.5万年前居住在俄罗斯西伯利亚的年轻丹尼索瓦人女孩的面容。   今年10月,谷歌研究人员称实现了名为“量子霸权”的里程碑。谷歌表示,他们的量子处理器能在200秒内完成世界上最强大的超级计算机需要10000年才能完成的计算,但IBM对此提出了质疑。   今年1月1日,“新视野”号探测器飞掠小行星“天空”,这是人类探测器迄今拜访过的最遥远天体。“新视野”号传回的数据不仅向我们展现了一个从未见过的奇异世界,也有望向我们揭示更多与太阳系起源和演化有关的谜题。   日本研究小组历时12年,成功从深海沉积物中培育出一种古菌MK-D1。研究人员确认这种古菌携带真核基因,朝揭示包括人类在内的终极祖先迈出重要一步。   在人类健康领域,一个国际团队提出了一种低成本、易于获得的补充剂,是无数遭遇营养不良儿童的福音。今年10月,美国食品药品监督管理局(FDA)批准Trikafta三联疗法,用于治疗年龄12岁以上CF患者。科学家也最终确定了两种可大大降低埃博拉死亡率药物。   此外,新型人工智能系统Pluribus扑克机器人,首次在超过两人的复杂对局中击败人类顶级玩家。此外,白垩纪—古近纪大灭绝研究也进入“超级年”。   这些带来惊喜、福祉的突破,加深了对宇宙、生命、乃至我们自身的了解,必将铭刻于人类科技史册。凡是过往,皆为序章!2019年珠玉在前,我们有理由对即将到来的2020年怀抱最美好的期待。
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    • 编译者:dingxq
    • 发布时间:2020-12-23
    • 2020年,我们经历了一个特殊的年份。在新冠病毒的阴影下,科学虽会遭遇波折,但前进的步伐从未停滞。从第一次室温超导到实现量子优越性,我们为未来构筑起更多可能性;从第一张人类细胞图谱到破解蛋白折叠难题,人类也在重新认识生命的本质。现在,让我们来共同回顾那些影响深远的科学瞬间。 1.新冠疫情改变世界面貌 因为这场疫情,2020将注定成为一个被长久铭记的特殊年份。疫情从2019年末开始,随后迅速席卷全球,深刻影响着这个星球上的所有个体。在新冠疫情中,各国科学家团结一致,展现了现代科学的强大力量:疫情初期,我国科学家迅速测序并共享新冠病毒RNA序列;多国团队将疫苗研发时间缩短到一年以内。但与此同时,我们也认识到人类在面对全新病原体威胁时的不足:世界卫生组织发起的“团结试验”宣告失败,我们至今没有找到对抗新冠肺炎的特效药;在一些国家,科学的声音不断被忽视,不到位的防控使得疫情持续加速蔓延。在全球超过7000万人感染、160万人死亡的今天,我们仍然难以预测这场疫情的最终走向。但可以肯定的是,唯有科学界与公众共同努力,才能最终遏制疫情。 2“嫦娥五号”时隔44年再次带回月球样本 2020年12月17日,携带着月球样本的“嫦娥五号”返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,标志着“嫦娥五号”任务圆满完成,同时也奏响了我国探月绕、落、回三部曲的最后一个音符。这枚于11月24日发射升空的探测器在抵达月球轨道后,向位于月海的吕姆克山脉成功释放着陆器。后者结合使用钻探取样和表面抓取两种方式,取回了超过2千克月球岩石及土壤样本。这也是时隔44年后,人类再次将月球样本带回地球。这些样本有望填补此前月球样本的空白时间段,构建更加完整的月球演化历史。 3人类首次实现室温超导 在距离首次发现超导现象100多年后,人类首次见证了室温超导的诞生。2020年10月15日,《自然》以封面文章的形式发表了美国罗切斯特大学、内华达大学等多个研究单位合作完成的室温超导实验结果。研究通过光化学合成,在超导材料硫化氢体系中掺杂碳元素,实现了在287.7K(约15℃)下的超导。这代表人类向长久以来的目标——创造没有电阻的高效电力系统——迈出了重要一步。这次的实验条件仍然苛刻,必须给超导体施加267 Gpa的高压(相当于200多万倍标准大气压)才能实现室温超导。尽管其距离实际应用还有遥远的距离,但已经带来了革命性的突破,物理学家追寻了一个世纪的能源效率“圣杯”曙光初现。 4新一轮火星探测季开启,“天问一号”发射升空 今年夏季,两年一度的“火星探测窗口”再度开启。7月20日,阿联酋的“希望”号发射升空,拉开新一轮火星探测热潮的帷幕。3天后,中国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场成功发射,迈出了中国航天走向深空的第一步。作为中国的首次火星任务,“天问一号”计划一次性完成绕、落、巡三大任务,绘制火星的地质结构图,帮助人类了解火星的水冰和磁场分布。而在7月30日发射升空的美国“毅力”号火星车,除了试图搜寻火星生命的证据,还将首次在火星上释放直升机。这3台火星探测器均计划于2021年上半年抵达目标工作地点,为我们揭开关于这颗地球近邻的更多秘密。 5AlphaFold解决蛋白折叠难题 1972年诺贝尔生理学或医学奖得主克里斯蒂安·安芬森(Christian Anfinsen)在颁奖典礼上提出猜想:我们应该能从一个蛋白的氨基酸序列,推测出该蛋白的三维结构。这就是困扰生物学家近半个世纪的蛋白折叠问题。2020年11月30日,曾发布AlphaGo的DeepMind公司宣布其算法AlphaFold解决了该问题。两年一度的蛋白结构预测关键评估比赛,需要参赛者利用已知的氨基酸序列预测蛋白的三维结构。在2020年的比赛中,AlphaFold一举夺得90分的高分,达到“解决蛋白折叠问题”的标准。考虑到蛋白在生命中无处不在,AlphaFold的出现将极大地推动各个领域的生物学研究。 6量子计算原型机“九章” 实现量子优越性 2020年12月3日,在《科学》杂志的一篇论文中,中国科学技术大学潘建伟团队领衔研发的量子计算原型机“九章”,在运行高斯玻色采样时,最多成功测量76个光子,实现了量子优越性——即量子计算速度超过经典计算机。对于这个“九章”用200秒解决的问题,经典计算机中的佼佼者“神威·太湖之光”需要25亿年才能完成。2019年,谷歌的“悬铃木”首次实现量子优越性;如今,“九章”首次使用光子量子比特实现这一目标。和其他量子计算原型机相比,“九章”不需要昂贵的冷却系统,在室温下即可运行。这是对量子计算潜力的又一次有力验证。 7确定银河系内快速射电暴的来源 快速射电暴(fast radio burst)是一种持续时间只有几毫秒的神秘高能天体物理现象,在2007年首次发现这类信号之后,对于快速射电暴的来源始终没有定论。一种候选理论认为,快速射电暴的来源是磁陀星——一种具有极强磁场的年轻中子星。2020年4月28日,一支加拿大科研团队检测到了来自银河系内磁陀星SGR 1935+2154持续时间只有毫秒级的射电暴,其强度是此前磁陀星射电辐射的3000倍。进一步的研究确认,这是人类首次探测到银河系内的快速射电暴,并表明磁陀星至少是部分快速射电暴的来源。相关研究成果发表在《自然》杂志的三篇论文中,包括一篇由中国团队利用500米口径球面射电望远镜(FAST)取得的成果。 8首张人类细胞图谱公布 2020年3月26日,《自然》杂志发表了由浙江大学郭国骥团队绘制的全球首张人类细胞图谱。他们通过高通量单细胞测序技术,测序并分析来自中国汉族婴儿和成人共60种人体组织样品的70多万个细胞,首次从单细胞水平全面分析了跨越不同年龄段的人体细胞种类,并揭示了一个普适性的哺乳动物细胞命运决定机制:细胞分化经历了一个从混乱到有序的发展过程。这项成果是人类细胞图谱计划的一项重要阶段性成果,构建出完整的人类细胞图谱的基本框架。人类细胞图谱计划将通过细胞数字化,极大地推动精准医疗和再生医学的发展,对于鉴别异常的细胞状态和起源,修复疾病导致的人体细胞、组织受损都具有重大意义。 9澳大利亚遭遇严重山火 一轮持续时间、波及范围历史罕见的严重山火袭击了澳大利亚,直到2020年3月31日,澳大利亚官方才宣布这场持续半年的大火结束。根据世界自然基金会和悉尼大学联合发布的报告,这场大火的起火点有15 000多个,烧毁的土地面积超过11万平方千米,近30亿只动物在大火中丧生,其中爬行动物的死亡数占据了三分之二,另有上亿只哺乳动物和鸟类死亡。除了惨痛的生态损失,这场大火对气候变化还可能造成更长远的影响。根据英国气象局预测,澳洲大火向大气释放4亿~7亿吨CO2,导致今年全球CO2的排放量将比预期高出2%。在澳大利亚大面积成熟森林被烧毁后,我们可能需要超过100年的时间,才能等到森林复苏并重新吸收掉被释放的碳。 10 SpaceX实现首次商业载人航天飞行 2020年5月30日,美国时隔9年重新在本土利用航天器将宇航员送入地球轨道。这一次帮助美国重拾航天梦的是美国太空探索技术公司(SpaceX),这也是历史上的首次商业载人航天任务。此次任务属于Demo-2演示任务的最后一环,载人龙飞船携带了两名宇航员前往国际空间站。龙飞船在整个任务期间完成了发射、国际空间站对接、脱离轨道和溅落的近乎全自动化流程,并确保了宇航员的安全。11月,载人龙飞船在首次经批准的正式载人航天任务中,运送3名NASA宇航员和1名日本宇航员发射升空,4名宇航员将开展约半年的太空站任务。至此,商业载人航天的序幕也正式开启。