新華社北京12月28日電 特稿：2022年，那些令人矚目的科學(xué)突破

新華社記者彭茜

在科技領(lǐng)域，2022年是發(fā)現(xiàn)與突破、機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存的一年。太空探索邁向更深更遠(yuǎn)，不斷叩問宇宙奧秘；生物醫(yī)藥創(chuàng)造奇跡，向無盡的科學(xué)前沿挺進(jìn)；人工智能彰顯造化神奇，助力拓展人類創(chuàng)意邊界……

探秘宇宙的“深空巨眼”

從7月發(fā)布第一張全彩宇宙深空圖像，到發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)星系和太陽系外行星大氣層，人類望向宇宙的“深空巨眼”——詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡在2022年屢次登上天文學(xué)報道頭條。

韋布空間望遠(yuǎn)鏡由美國航天局與歐洲航天局、加拿大航天局聯(lián)合研發(fā)，被認(rèn)為是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的“繼任者”。該望遠(yuǎn)鏡于2021年12月發(fā)射升空，今年1月順利進(jìn)入運(yùn)行軌道。

首次拍攝到太陽系外行星的直接圖像、首次在太陽系外行星大氣中發(fā)現(xiàn)二氧化碳存在的明確證據(jù)、拍攝到迄今最遙遠(yuǎn)和最清晰的宇宙紅外圖像、捕捉到古老星系的身影……這個歷時20年建造的“巨眼”正幫助天文學(xué)界探察更加深邃的宇宙空間。

這些發(fā)現(xiàn)使韋布空間望遠(yuǎn)鏡位居美國《科學(xué)》雜志2022年科學(xué)突破榜首，并入選英國《自然》雜志2022年十大科學(xué)新聞。該空間望遠(yuǎn)鏡雖多次受到微流星體撞擊，持續(xù)經(jīng)受極強(qiáng)紫外線和宇宙射線的考驗，但依然在繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

首次行星防御測試成功

具有科幻色彩的行星防御試驗在2022年邁出成功步伐，并入選《科學(xué)》雜志年度科研成果盤點(diǎn)排行榜。

美國東部時間9月26日，美國航天局“雙小行星重定向測試(DART)”航天器撞擊了一個近地雙小行星系統(tǒng)中較小的一顆，以期改變它的運(yùn)行軌道。美國航天科學(xué)家表示，這是首次旨在保護(hù)地球免受小行星撞擊威脅的測試任務(wù)。

在距離地球1100萬公里的地方，這個航天器以每小時約22530公里的速度撞擊直徑約160米的“雙形態(tài)”小行星。不過，這顆小行星對地球并無威脅，撞擊只是一次測試。

地球周圍潛藏危機(jī)，特別是那些運(yùn)行軌道距地球軌道750萬公里以內(nèi)且直徑大于140米的“近地天體”。多數(shù)小行星體積較小，會在可能和地球“親密接觸”時在大氣層中燃燒殆盡，但不排除有些較大天體會威脅地球安全。DART任務(wù)的成功為科學(xué)家改進(jìn)行星防御計劃提供了更多數(shù)據(jù)。

月球探索方興未艾

2022年，月球繼續(xù)成為星際探索目的地。12月17日，韓國首個月球軌道探測器“賞月”號成功進(jìn)入繞月飛行軌道，準(zhǔn)備在月球上空100公里高的軌道執(zhí)行為期1年多的探測任務(wù)。

日本方面今年也在月球探索領(lǐng)域不斷嘗試。日本首個登月探測器“好客”于11月16日發(fā)射升空后未能與地面建立通信，放棄實施登月探測任務(wù)。日本民間企業(yè)“i太空公司”的月球表面探測項目“白兔-R”1號任務(wù)的著陸器，于12月11日被成功發(fā)射并與地面建立通信聯(lián)系。預(yù)計在2023年4月底踏上月球的該著陸器，載有阿聯(lián)酋航天機(jī)構(gòu)的月面探測車“拉希德”和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的可變形月面機(jī)器人等。

曾數(shù)次因故障推遲發(fā)射的美國航天局新一代登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”，于11月運(yùn)載“獵戶座”飛船發(fā)射升空，執(zhí)行“阿耳忒彌斯1號”無人繞月飛行測試任務(wù)。

在歷時25天半的旅程中，“獵戶座”飛船兩次近距離飛越月球，最近時距月表127公里。12月11日，該飛船順利返回地球。這是美國計劃的系列探月任務(wù)的第一步，可為后續(xù)載人探月任務(wù)打下基礎(chǔ)。

越來越有創(chuàng)造力的AI

2022年，人工智能(AI)在創(chuàng)意之路上闊步遠(yuǎn)行，無論是藝術(shù)表達(dá)，還是科學(xué)發(fā)現(xiàn)，AI正全面進(jìn)軍甚至超越原本只有人類才能駕馭的疆域?！犊茖W(xué)》和《自然》的年度科研成果盤點(diǎn)都關(guān)注了AI最新研發(fā)進(jìn)展。

“文字轉(zhuǎn)圖片”AI模型今年在社交媒體引發(fā)熱議，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析文本，再生成不同藝術(shù)風(fēng)格的畫作——山水寫意或重彩油畫，AI能在幾分鐘內(nèi)輕松搞定。人工智能研究機(jī)構(gòu)OpenAI今年推出升級版AI“畫手”DALL-E2，幫助藝術(shù)家高水平作畫。

機(jī)器學(xué)習(xí)也在科學(xué)、數(shù)學(xué)和編程方面展現(xiàn)創(chuàng)造力。英國“深層思維”公司今年7月宣布，其開發(fā)的人工智能程序“阿爾法折疊”已預(yù)測出約100萬個物種的超過2億種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，涵蓋科學(xué)界已編錄的幾乎每種蛋白質(zhì)。“深層思維”的研究人員還研發(fā)出可解決矩陣乘法問題的有效算法，可用于計算機(jī)圖形學(xué)、物理模擬等。該公司開發(fā)的另一款A(yù)I系統(tǒng)可完成簡單編程任務(wù)。

當(dāng)然，這些AI創(chuàng)新也帶來一些爭議，比如AI會否傳播錯誤信息甚至終結(jié)一些職業(yè)，但AI無疑將幫助擴(kuò)展人類的創(chuàng)造力邊界。

人體接受豬心臟移植

全球器官供需缺口巨大，如何借助動物器官挽救患者生命一直是科學(xué)家研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。2022年全球首例豬心臟移植手術(shù)成為這一探索中的里程碑事件，入選《自然》雜志2022年十大科學(xué)新聞。

今年1月，美國馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)中心為一名男性心臟病人成功手術(shù)，將豬的心臟移植入其體內(nèi)，屬全球首例。提供這顆心臟的豬已經(jīng)過基因改造，其中包括“敲除”會引起人類排異反應(yīng)的基因，以及一個特定的基因以預(yù)防植入人體的豬心臟組織過度生長。

在術(shù)后幾周，移植心臟運(yùn)轉(zhuǎn)良好，沒有排異反應(yīng)跡象。盡管這位病人在3月份病情惡化后去世，但科學(xué)家認(rèn)為，這一手術(shù)仍為研究人員提供了很有價值的信息，有望幫助醫(yī)生更好地開展移植手術(shù)，協(xié)助挽救未來接受手術(shù)的患者。

今年還有兩個美國研究團(tuán)隊實現(xiàn)了將豬腎臟移植給已經(jīng)腦死亡的病人，移植后的腎臟沒有出現(xiàn)排異反應(yīng)，并開始生成尿液。

預(yù)測新冠變異株

新冠變異毒株奧密克戎在全球造成一波又一波感染潮。北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心副研究員曹云龍幫助追蹤新冠病毒演化，并預(yù)測了導(dǎo)致新變異株產(chǎn)生的部分突變，入選《自然》年度十大人物榜單。

新冠病毒不斷變異給疫情防控帶來極大挑戰(zhàn)，曹云龍團(tuán)隊通過研究感染奧密克戎變異株BA.5、BA.2以及早前變異株后康復(fù)人群的抗體，成功預(yù)測了當(dāng)前傳播的許多變異株的關(guān)鍵突變。這也讓團(tuán)隊可在這些變異株被發(fā)現(xiàn)后，第一時間評估它們的免疫逃逸能力。目前，科研團(tuán)隊正據(jù)此設(shè)計新的抗體療法，篩選對病毒更有效的藥物。

面對抵御新冠病毒的漫長戰(zhàn)役，全球科學(xué)家在不懈尋求下一代疫苗、抗病毒藥物等“新武器”。今年11月，美國輝瑞制藥有限公司和德國生物新技術(shù)公司開展一款新冠和流感混合疫苗的I期臨床試驗，有望針對兩種奧密克戎變異株和4種流感毒株發(fā)揮作用。包括中國科學(xué)家在內(nèi)的國際研究團(tuán)隊還在繼續(xù)開發(fā)鼻噴、吸入式疫苗等更有效激活黏膜免疫的疫苗。人類正在持續(xù)構(gòu)筑抵御新冠病毒的堅盾。