Science年度十大科学突破出炉：韦伯望远镜高居榜首，AIGC ...

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明敏 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

前脚韦伯望远镜运维科学家刚获得Nature年度十大人物；
紧接着，Science也将韦伯望远镜评为年度最大科学突破！



今天，Science重磅发布2022年度科学十大突破，并刊登在最新一期封面上。
围观网友高呼：韦伯望远镜它值得！



除此之外，AIGC、NASA成功撞击小行星、云南大学创制多年生稻等也一并入选。
下面我们来一文回顾详情~
韦伯望远镜高居榜首

今年韦伯望远镜（JWST）带来的震撼，相信你我都感同身受。
历经20年、耗资100亿美元以及150万公里的危险太空之旅，JWST终于用它的红外之眼帮人类窥见了宇宙大爆炸更多奥秘。



而这些浩瀚星云照片背后，JWST更为深远的影响在于，它将重写人类对于宇宙的认识。
正如Science所言：

没有人会怀疑JWST将改写我们对于宇宙的理解，由此它获评为2022年度科学突破事件。

基于有史以来最大的反射主镜面和红外敏感系统，JWST可以获取前所未有的观测细节并能解析星云。
而且合成照片的速度也更快，只需十几个小时就能搞定，而哈勃望远镜需要上百小时。
由此，JWST也掀起了天文学界一场新的竞速赛，arXiv上几乎每天都在涌现关于JWST传回数据的分析论文。参考此前哈勃望远镜的战绩，它为超过22000篇论文提供了数据支持，JWST可能会更多。
如今，它已经拍摄到了距离地球46亿光年的星系团、385光年外的系外行星等，为天文学界提供源源不断的新数据。加之飞行使用的燃料比预期中少很多，所以JWST很有可能在2040年前，都是人类获取宇宙深处数据的主要工具。
天文学界，由此也将可能开启一段新征程。
正如一位天文学家所说：

每天我打开 arXiv，里面都有烟花绽放。

AIGC：AI进军艺术科学探索的抢地战

今年AI圈最大的趋势，非AIGC莫属。
它意味着，AI进军到了此前被视为“人类独占”的领域，如艺术表达、科学发现。
Science表示，最初AI这种渗透是缓慢的，但在今年逐渐形成了一场抢地战。

Dall·E 2先声夺人，以逼真、契合的效果，掀起了文本-图像模型的新趋势。紧接着Stable Diffusion在更大众层面掀起狂潮——当然也引发艺术圈争议。
但用扩散模型生成精美的图像视频，已经成为了今年科技巨头都在冲的领域，Meta、Google都在接二连三发布相关模型。
以及在科学探索、数学、编程方面，AI也在大举阔步。
去年，AlphaFold2就获得了Science年度最大突破。
今年，DeepMind相继发布了AlphaTensor、AlphaCode。
其中，AlphaTensor打破矩阵乘法计算50年记录，可用于计算机图形学、物理模拟和机器学习。AlphaCode则在编程比赛中，成绩超过了一半人类选手。
尽管AIGC目前还尚存许多争论，但毋庸置疑的是，它能开拓人类的创造力。
Science评价说，这种现象，或许就像过去人类接受织布机、照相机等发明的过程一样。
NASA成功撞击1100万公里外小行星

科幻片中的剧情，在今年成为了现实。
9月26日，由NASA发射的DART（戏称“打他”）航天器，成功撞击距地1100万千米的一颗小行星，并使其偏离轨道。
这意味着，如果未来发现近地小行星撞击地球的威胁，人类将有可能有应对之计。
毕竟之前有研究表明，6500万年前“希克苏鲁伯小行星撞击”事件直接导致了恐龙的灭绝。
尽管这次撞击是一次性任务，但是它为科学家们提供了关键数据参考，能为以后设计任何撞击小行星任务动量模型提供数据支撑。



云南大学创制多年生稻

11月，云南大学胡凤益团队宣布，已经成功培育出了能够连续多年生长的水稻PR23。



尽管理论上所有水稻都是多年生的，但是第二年生长的水稻产量并不高，所以在以往耕种过程中，水稻都是一年一种的。
如今，胡凤益团队以长雄野生稻为父本，RD23栽培稻为母本进行杂交，历经数十年时间终于培育出多年生水稻PR23。
并且平均产量略高于一年一种水稻品种。
团队发表在《自然可持续性》科学期刊的论文显示，4年来，PR23水稻的平均产量为每公顷6.8吨（1公顷=15亩）。
而且在耕作成本上，这种水稻第一年的成本和其他品种相当，之后的管理成本会降至一半，并且能有效减少农民耕作天数。
目前，这种水稻能保持5年内产量不骤减。
在我国该品种的种植面积已经超过1.5万公顷，同时也在非洲进行测试，还能减缓东南亚梯田高地水土流失问题。
发现图钉大的巨型细菌

按照以往认知，细菌属于微观世界，只有通过显微镜才能观察到。
但在今年6月，科学家发现了一个比常规细菌体积大5000倍的巨型细菌——肉眼可见、有图钉那么大。



它是一种丝状单体细菌细胞，不光是体积大，基因量也是大多数细菌的3倍多。
而且它的基因组副本包含在一个有膜结构中，这也是有别于普通细菌的地方。一般细菌不具备细胞核、细胞骨架及膜状胞器等。
科学家将这种细菌命名为Ca. Thiomargarita magnifica，人们在一片红树林沼泽中的一片叶子上发现了它。
呼吸道合胞病毒抗体疫苗迎来曙光

呼吸道合胞病毒（RSV）是一种传染性极强的病毒，婴幼儿、儿童及体质弱老人易感，其疫苗研制工作已经开展多年。
50多年前，一项实验性疫苗临床试验曾导致2名儿童死亡，80%接种者住院治疗，由此RSV疫苗开发一度中断几十年。后来，科学家们逐渐探索出利用灭活病毒来激发人体产生抗体。
今年终于迎来重大突破。
在经过大规模临床试验后，人们终于证明该疫苗可以有效保护婴幼儿及老人群体，并且孕晚期孕妇注射后，还能将抗体直接传递给胎儿。
几乎人人感染过的病毒，能引起多发性硬化

今年，学界还确定了多发硬化症与疱疹病毒变体EBV之间的强联系。
多发硬化症是一种中枢神经系统慢性炎性脱髓鞘性疾病，患者会出现视力模糊、疲劳、麻木等症状，并会逐渐丧失说话或行走能力，全球已有280万患者。



科学家通过搜集美国1000万士兵20年来的医疗记录，并分析其储存的血液样本后发现，在801名患有多发性硬化的士兵中，只有1人未曾被检出EBV病毒。
此前，科学家就已经发现多发性硬化患者血液中存在EBV病毒抗体，但其实95%的健康成年人中也含有这种抗体。
今年，研究人员发现了一种可能机制，即患者体内会经历“冬眠”后苏醒，并对人体造成神经损伤。
这一发现为开发多发性硬化症治疗药物开拓道路。
实际上，一种预防EBV病毒的疫苗也正在临床试验。由此，未来多发性硬化症可能像脊髓灰质炎一样，几乎被人类消灭。
发现黑死病如何改变人类免疫系统机制

700年前，黑死病席卷欧洲，并夺走了几乎三分之一人口的性命。
之后科学家们便一直在研究，那些幸存者是如何逃过这场致命瘟疫的。
但是想要从当代人身上检测到相关基因影响是几乎不可能的，所以研究古DNA是一条更可行的方案。
今年，研究人员就分析了500多具遗骨中的古DNA，这些遗骸分别埋葬于黑死病来临前、期间和之后。
结果发现，幸存者携带变异基因的可能性更大，这些基因将会增强他们对鼠疫杆菌的免疫反应。



利用古DNA重建古代生态系统

还有一项新突破也是古DNA方面。
一般来说，DNA的保存期限都是100万年左右，因为更早以前的DNA中，遗传物质严重降解。
今年，科学家们在北极的沙漠冻土中，成功提取到了至少200万年前的DNA片段。
而通过这些DNA片段，科学家们还原出了非常与众不同的生态系统，其中有驯鹿、野兔甚至乳齿象。
此前很难有人会想到，这种已经灭绝的大象近亲的活动范围，会延伸到如此北部的地方。



美国颁布《通胀削减法案》

今年美国出台《通胀削减法案》，Science认为这是一部具有里程碑意义的气候法。
法案包括未来十年投入约4300亿美元用于气候和清洁能源以及医疗保健领域等内容。
将提供高达3690亿美元补贴，以支持电动汽车、关键矿物、清洁能源及发电设施的生产和投资，其中多达9项税收优惠是以在美国本土或北美地区生产和销售作为前提条件。
实际上，今年全球温室气体排放量还在上升，诸多气候学家认为全球气温上升幅度会超过1.5摄氏度，人类在保护环境上的动作，还要更快一些。
参考链接：
https://www.science.org/content/article/breakthrough-2022#section_rice
—完—
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