知识源于沉淀 这仍然是世纪疫情与世纪变局交织的一年，也是科技照亮世界的一年。我们相信这道光是有希望的。2022年，生物医药、核聚变和人工智能将是重点突破领域，航空空太空将是大国较量的焦点，而科学伦理和危机应对将永远是科技界需要直面的话题…
1例猪心脏植入患者体内。
标志着器官移植的新水平
2022年，异种移植谨慎进行。
在器官移植领域，供体器官短缺是一个长期存在的严重问题，因此科学家们一直试图利用动物器官来帮助解决这一问题。而新的基因编辑工具也在不断提高动物器官成功移植到人体的可能性。
马里兰大学医学院的医生花了7个小时，首次将基因编辑的猪心脏移植到一名心脏严重受损的患者体内。手术三天后，病人的身体状况仍然良好。这说明来自动物的心脏可以在人体内发挥作用，并没有被直接排斥。
然而不幸的是，虽然当时手术成功，但世界首例接受猪心脏移植的患者在术后两个月仍然死亡，死因与猪病毒有关。这种病毒被称为猪巨细胞病毒，研究人员从未发现这种病毒会导致感染的活跃迹象。
尽管如此，该手术成功克服了异种移植前不可避免的超急性排斥(48小时内)、加速排斥(48小时至5天内)和急性排斥(一周以上)的影响。
虽然最后的结果不尽如人意，但是随着基因编辑技术的飞速进步，人类在器官改造方面的技术比过去更加成熟。也证明了干细胞培养是一种再生组织器官的方式，未来心脏、肝脏等器官供体都可以通过这种方式培养。
2韦伯望远镜
早期宇宙中拍摄的星系
继著名的哈勃空望远镜之后，詹姆斯·韦伯空望远镜(JWST，以下简称韦伯望远镜)应该是带给人们最大震撼的空望远镜了。
经过多年的推迟和不断上涨的成本，耗资100亿美元的韦伯望远镜终于在2021年底发射升空。2022年，这台大科学仪器投入使用后没有遇到任何问题，很快就开始收集数据，拍摄壮观的宇宙图像。基于有史以来最大的反射主镜和红外敏感系统，韦伯望远镜可以获得前所未有的观测细节，并分析星云。合成照片的速度也很快，只需要十几个小时，而哈勃空望远镜需要几百个小时。
这一年，韦伯望远镜几乎掀起了一场天文学竞赛。
在预印的网站上，天文学几乎每天都“烟花绽放”——针对韦伯望远镜传回数据的分析论文不断涌现。它拍摄了距离地球46亿光年的星系团、385光年的系外行星和一个具有超过130亿年历史的红斑，为人们提供了最古老的“婴儿宇宙”的快照…韦伯望远镜也被称为“时间机器”。
因为使用的燃料比预想的少很多，所以直到2040年，韦伯望远镜都将是人类获取宇宙深层数据的主要工具。天文学也从2022年开始了新的征程。
3地球之外有“生命之源”。
首次确认
陨石上的氨基酸是什么意思？需要了解的是，目前在陨石上发现的有机物并不能证明地球上的生命起源于地外，但“生命之源”的元素可以出现在地球之外。这个结论说明有机物在宇宙中是普遍存在的空，只要条件合适，各种有机物都可以形成。
是距离地球3亿多公里的小行星“龙宫”为人类决定了这一点。这是一颗碳质小行星——宇宙中数量最多的小行星。2020年12月，探测器Hayabusa II携带的回收舱从龙宫返回地球，并带回了重约5.4克的行星表面样本。2022年，日本文部科学省表示，科学家在隼鸟2号采集的样本中检测出20多种氨基酸。这是地球之外存在氨基酸的第一个证据，对于理解这些至关重要的有机分子如何到达地球具有重要意义。
也是在这一年，科学家发现嘧啶碱基——脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的基本成分——可能被富含碳的陨石带到了地球。日本北海道大学的天文学家发现了胞嘧啶和胸腺嘧啶，这是之前从未在陨石样本中发现的最后两种DNA和RNA信息单位。虽然脱氧核糖核酸不太可能在陨石中形成，但这一发现有助于理解早期地球上生命分子的发展。
迄今为止有4个“四个中子”
最清晰的证据发布
宇宙是如何形成的答案可能不在宏观的描述中，而在微观世界的粒子演绎中。
由德国、日本、美国和中国科学家组成的国际研究小组2022年在《自然》杂志上发表论文称，他们获得了迄今为止确认物质“四种中子态”存在的最明确证据。
在此之前，越来越多的证据表明，存在一种奇怪而难以捉摸的物质——“四种中子态”，由四个中子短暂结合而成。
20年前，科学家首次捕捉到了“中子四态”存在的“线索”。他们找到了铍和碳原子碰撞后可能形成“中子四态”的证据，但当时实验误差非常大。
在最新的研究中，研究小组制造出比普通氦原子多4个中子的氦原子，然后让它们与质子碰撞。这些氦原子在碰撞后只留下了四个中子，它们结合形成了“四中子态”。随后，研究小组计算了碰撞后形成“四个中子态”所损失的能量，得出“四个中子态”的“寿命”只有10-22秒的结论。
这一发现有助于物理学家微调核力本质的理论，并深入了解已知只存在于中子星中的奇怪物质形式，从而帮助人类更好地理解宇宙是如何形成的。
5人工智能
从设计蛋白到绘画，聊天结果频出。
随着生成式人工智能技术的爆发，人工智能工具似乎已经到达了人类创造力的外部边界。
人工智能公司Deep Thinking今年8月宣布将公布超2亿个蛋白质的结构。在短短18个月内，该公司借助“阿尔法折叠”算法预测了迄今为止几乎所有编目的蛋白质结构，解决了生物学领域最重要的问题之一。Meta研究人员还利用人工智能预测了来自细菌、病毒和其他未知微生物的超过6亿种蛋白质的结构。这些成果不仅有助于克服生命科学的瓶颈，也为解决可持续发展和粮食安全等重要问题开辟了新的机遇。
今年，生成式人工智能也在改变内容的生产方式。去年，DALL-E的问世让人们惊叹于人工智能图像生成器直接从一个段落生成图像的能力。今年4月，美国人工智能研究机构OpenAI开发了DALL-E 2，为图像生成和处理领域树立了新的标杆。可以生成更真实、更准确的人像:通过整合文字描述中给出的概念、属性和风格，可以生成逼真的图像和艺术品，分辨率提高4倍。
今年12月初，OpenAI发布了自然语言生成模型，不同于之前的一些聊天机器人，比如回答无关问题，混淆文字等。这个名为ChatGPT的新模型生成的答案不仅具有逻辑性和流利性，而且可以链接到上下文中进行连贯的问答。所以ChatGPT一出来就迅速引起了关注。上线5天，其体验用户突破100万。
6培养干细胞。
全合成小鼠胚胎
未来能否在培养皿、实验室，甚至机器和工厂里制造出生命？
2022年，科学家首次在不使用或卵子的情况下创造了一个合成小鼠胚胎，使其在子宫外成功生长。换句话说，这些胚胎并不是和卵子的结合体，它们的生长甚至不需要雌鼠子宫的帮助。它们是“合成”胚胎，由培养皿中生长的干细胞产生，并在人工生物反应器中发育。上述胚胎在第6天发育出尾巴，第8天出现跳动的心脏，甚至出现了大脑的雏形。
该实验由以色列魏茨曼科学研究所进行，相关论文发表在今年8月1日的《细胞》杂志上。上述胚胎仅存活了8天半，但它标志着一个惊人的突破，并面临法律和伦理的考验:目前，法律允许14天以下的人类胚胎用于实验室研究，超过这一时限将被视为非法，而法律对合成胚胎的研究时间范围没有做出任何规定。如果有一天，在实验室里诞生了一个由人类干细胞合成的胚胎，并且有了大脑和心跳，是否违法？
研究人员认为，今天的突破将有助于理解干细胞如何在发育胚胎中形成各种器官，以及突变如何导致发育性疾病。只要技术掌握在正确的人手中，它还是利大于弊的。
7航天器撞击小行星
帮助保护地球免受威胁
一颗小行星正向地球飞来，它可能会在几年甚至几个月内到达。人类能做些什么来阻止它？
到目前为止，人类还没有像曾经的地球“霸主”恐龙一样遭受小行星撞击带来的大规模灾难。然而，天体物理学家认为，从长远来看，指望人类的运气并不是一个可靠的防御策略，人们必须建立适当的基础设施，并做好小行星偏转相关的测试。
北京时间2022年9月27日上午7点14分，在人类行星防御的首次试验中，执行美国宇航局“飞镖”任务的飞船成功撞上了一颗名为“双形态”的小行星。几天后，美国国家航空航天局证实，DART飞船成功地将Dimorphus的轨道周期改变了32分钟——从11小时55分钟变成了11小时23分钟。当被击中的小行星的轨道周期变化超过73秒时，美国宇航局确定任务成功。这次任务的实际结果达到了判断要求的25倍以上。
这是美国宇航局首次全面展示其小行星轨道偏转技术，旨在为全人类证实，终有一天这项技术可以通过具有动能的航天器的撞击，使近地小行星或彗星的轨道偏转，从而保护地球家园免遭厄运。
8中国空站
“结合”的历史性完成
“梦想的天空”在飞，意味着中国的宇航员在不断地行走和探索。
今年10月31日15时37分，搭载空实验舱的长征五号乙-4运载火箭在我国文昌航天发射场点火准时发射。大约8分钟后，蒙恬实验舱准确进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。
蒙恬实验舱是中国空站的第三个舱，主要用于开展空站之间的科学和应用实验，参与空站组合体的管理。货物气闸可以支持货物的自动进出，为舱内外的科学实验提供支持。我国建设天宫空站的主要目的是建设先进的国家空间实验室，为科学研究服务，产生重大科技成果。蒙恬实验舱是三个舱中支撑载荷能力最强的，它的成功发射将进一步推动中国空的科学水平。
对于中国人探索Tai 空的实践来说，蒙恬实验舱的建成和发射不仅对中国航天事业具有重要意义，而且将为人类和平利用Tai 空做出开创性贡献。正如外媒所说，蒙恬实验舱的发射显示了中国的实力，即不依赖美俄两个航天大国，独立建立空空间站。
9量子计算研究
从模拟虫洞到传送的突破
长期以来，量子物理和广义相对论“相见恨晚”的局面几乎是理论物理学界公认的，量子引力正在试图“调和”两者之间的矛盾。
今年，英国杂志《自然》首次报道了使用量子处理器对全息虫洞的量子“模拟”。这次演示使用了谷歌推出的量子计算原型“悬铃木”(Platanus acerifolia)，这代表着离在实验室研究量子引力的目标更近了一步。
同样是在今年，来自亚马逊云技术量子网络中心和哈佛大学的科学家开发了一种新型的量子存储器，它可以在4开尔文的温度下工作，这将对未来量子网络的大规模实现产生重大影响。因为温度降至4开尔文的低温冰箱比温度降至0.1开尔文的冰箱便宜5倍，体积小10倍，也可以安装在服务器机架上。
在量子隐形传态方面，今年之前这种效应的实验演示一直局限于两个相连的节点。在荷兰代尔夫特理工大学的一项研究中，研究人员演示了在三节点量子网络中，量子信息在两个不相邻的节点之间进行传送。这一成果被认为是迈向量子互联网的重要一步。
10核聚变研究
首次实现“净能量增益”。
在可控核聚变的征途上，每一次“收获”都为未来的“人造太阳”注入一缕光芒。
今年12月14日，美国加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室国家点火装置(以下简称国家点火装置)宣布了一项里程碑式的突破:人类有史以来第一次在核聚变反应中成功获得“净能量增益”。美国国家点火装置利用“惯性约束聚变”技术，用世界上最大的激光撞击氢等离子体粒子，引发核聚变反应。在该实验中，向靶输入2.05 MJ的能量，结果输出3.15 MJ的聚变能量。
核聚变研究的目的是在太阳上复制产生能量的核反应。自20世纪50年代以来，这是科学家们一直追求的无碳能源的终极梦想。美国资深核聚变科学家直言，“对我们大多数人来说，(成功)只是时间问题。”
然而，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室主任金·布迪尔(Kim Budil)说:“激光核聚变不仅在科学上，在技术上也有很大的障碍。目前，我们一次点燃一个燃料芯块。要实现商业聚变能源，我们必须每分钟点燃几次，并拥有强大的激光系统。”
换句话说，如果要用于商业发电，激光必须像机关枪一样密集发射，每次发射都需要产生核聚变反应。中间有太多的技术壁垒。(记者张)据
来源:科技日报
