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最新科学探索2023-11-22Aix XinLe

　　2021年，全球复苏在连绵不断的疫情中蹒跚前行

　　2021年，全球复苏在连绵不断的疫情中蹒跚前行。与此同时，气候变化下导致的极端气候频发、生物多样性丧失与可持续发展风险等问题也越演越烈幼儿园科学探索幼儿园科学活动类型。但正因为科技的进步，我们对人类未来依然保持乐观。回顾2021，科学家们坚毅前行，用科学的力量链接全人类共同面对挑战与危机，在各学科领域均有重大突破。

　　《WLA2021年度科学盘点》今日发布，深度聚焦过去一年在抗击新冠、应对气候危机、人工智能、化学创新、物理与天文、新药研发、生物新发现与新技术、科技政策与伦理治理等方面的重大科学突破和科学事件，将分两天为大家呈现。【全文下载请拉至文末】

　　截至2021年12月底，已有八支疫苗获世卫组织批准使用，另有六支正在审批过程中[1]。特别值得注意的是基于mRNA的新冠疫苗和疗法所取得的长足进展，受全球顶尖科学家高度赞誉，并预测mRNA时代已到来[2]。此外，大规模接种与长达一年的临床观察对疫苗的常见、罕见和极罕见副作用有了更深的了解，也积累了更多数据用于未来的疫苗开发。

　　但当前的科学进步并不能消除新冠对全球经济深远持而持续的影响。国际货币基金组织IMF和经合组织OECD的经济学家们仍旧维持对明年的经济展望，同时也警告说新冠病毒变种有可能会影响经济增长。

　　抗击疫情，科研成果持续突破，公卫领域防控能力也在整体提升；另一方面，疫苗与抗病毒药物研发、临床与分配上的障碍制约趣味科学小实验视频，以及民众对科学、知识始终缺乏信任，将深刻影响全球更好应对“下一次未知的大流行”，全社会应对此次疫情进行持续反思。

　　“气候变化”在2021年成为最重大的国际议题之一。国际社会，特别是科学界对联合国气候变化大会（COP26）寄予厚望，多位顶尖科学家在11月1日-3日召开的第四届世界顶尖科学家论坛上表示，希望它成为应对气候变化上一个重要转折点，在能源转型、净零碳排放和实现“1.5°C目标”等方面取得突破，从而推动气候政策的积极发展，在相关科技领域实现全面进步。

　　气候也密切关联生物多样性。10月13日，联合国生物多样性大会（COP15）上正式通过了“昆明宣言”，承诺确保制定、通过和实施一个有效的“全球生物多样性框架”，以扭转当前生物多样性丧失的趋势，并确保最迟于2030年在恢复生物多样性上做出更多努力，进而到2050年全面实现“人与自然和谐共生”的愿景。

　　政府间气候变化专门委员会IPCC《气候变化2021：自然科学基础》（Climate Change 2021: the Physical Science Basis）于2021年8月9日正式发布[3]科学探秘纪录片。报告警示人类活动正在引发气候变化，其引发的极端天气事件的频率与强度不断增加。除非立即采取快速的、大规模的温室气体减排行动，否则全球的1.5℃温控目标将无法实现。

　　2021年的火星尤其热闹。先后出发的阿联酋“希望号”、中国“天问”和美国火星探测器“毅力号”于2021年2月抵达各自的目的地后便开始了探测、科研和标本收集任务。了解火星对研究地球早期历史和生命起源有着重要价值。

　　月球也是重要的探测目标之一。“嫦娥五号”带回的月球样品在2021年已有突破性发现。此外，中国和俄罗斯3月签约拟联手共建月球科研站，也成为国际间加强空间项目合作的标志性举措之一。

　　2021年同样是商业“太空旅行”的创举之年。维珍银河、SpaceX、蓝色起源等公司的商业载人项目均有突破。

　　2021年8月科学探秘纪录片，美国国家点火装置NIF终于实现了超过1.3兆焦耳（MJ）的当量，这一能量已达触发该过程的激光脉冲能量的70%，意味着接近核聚变“点火”趣味科学小实验视频，即反应产生的能量足以使反应持续下去，这是实现可控核聚变的一个重大里程碑。

　　同年5月，中国科学院合肥物质科学研究院宣布，全超导托卡马克核聚变实验装置EAST实现了可重复的1.2亿度101秒等离子体运行和1.6亿度20秒等离子体运行，再次创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。

　　很多人都知道“可控核聚变将在50年内实现”的这个梗。但随着科学进步和全球的共同努力，终极能源方案是否已不再遥远？

　　2021年是物理学界的丰收之年，有挑战标准模型的“新粒子”，有预言成真的“时间晶体”；量子生态空前活跃，量子计算照进现实。

　　2021年4月，缪子反常磁矩实验显示，缪子比最初预测的更具磁性幼儿园科学探索。且理论和实验结果之间的差异可能标志着有50年历史的粒子物理标准模型预言失败，物理学变革之门或将由此打开。

　　同年7月，谷歌量子AI实验室和众科研机构共同在谷歌量子计算机上创造出了具永动性质的时间晶体。更多的神奇物态等待人们的发现，也证明量子计算机在科学发现上的新的可能性。

　　“九章2.0”幼儿园科学活动类型、“祖冲之2.0”和谷歌“悬铃木”不断刷新世界纪录，德国弗劳恩霍夫（Fraunhofer-Gesellschaft）协会也与IBM公司合作研发的欧洲第一台商用量子计算机正式面世。

　　人工智能DeepMind预测蛋白质结构是自2020以来的当之无愧的突破。在2021年10月出版的一篇预印本论文中，DeepMind团队公布了4433个蛋白质复合物及其结合机制。11月，RoseTTAFold又增加了912个复合物。这项AI领域的性突破，解决了持续50年的重大生物学难题幼儿园科学活动类型，为探索与生命的本质铺平了道路。

　　这项由AI驱动的结构生物学领域的新进展，将加速生物学和医学的研究进程，是一项改变游戏规则的技术。更可贵的是，它提供了开源计算工具，使很多无力承担结构解析的实验室也能参与到相关研究中来。目前，德国、美国、中国的科研人员利用已公开的代码科学探秘纪录片，正对几百种蛋白质有了更深入的了解。

　　数据或是AI驱动的研究正在推动新研究范式的形成。DeepMind开发的一个机器学习已经帮助发现了纯数领域的两个新猜想。这也是计算机科学家和数学家首次使用人工智能来帮助证明或提出数学的复杂定理。

　　人工智能帮助开发绿色化学中的新型催化剂或是智能材料以应对气候变化问题，业已成为重要的研究应用课题。在第四届世界顶尖科学家论坛上，杨培东教授分享了用于碳治理的碳转化与利用中的关键科学问题之一——新型催化剂的发现，并表示他非常看好人工智能在此领域的未来贡献。

　　2021年，美国Intellia医药公司和再生元公司在6名患有名为“转甲状腺素淀粉样变性病”的罕见疾病患者身上直接部署了CRISPR-Cas9疗法。结果显示，所有参与者的畸形蛋白质水平均有所下降，两名接受高剂量注射的患者畸形蛋白质水平平均下降了87%。

　　单克隆抗体（mAb）也被用于对抗新冠病毒和其他威胁生命的病原体，包括呼吸道合胞病毒（RSV）、HIV病毒和疟疾寄生虫等。

　　蛋白降解技术是新兴的药物研发方向，主要是利用细胞自身的蛋白质破坏机制来从细胞中去除特定致癌蛋白，使许多原来已知靶点的不可成药，即耐药性问题有望得到解决。2021年，美国制药公司Dialectic Therapeutics公司宣布，其专有的新型抗凋亡蛋白靶向降解技术（APTaD）构建的第一代化合物DT2216，已经完成1期临床试验首例患者给药，用于治疗复发/难治性实体瘤和血液系统恶性肿瘤[4]。此外，该技术还有望诊治因蛋白聚集而导致的疾病，如阿尔茨海默症。

　　2021年，已出现直接在患者体内进行CAR-T改造的技术研究，这既可以突破治疗实体瘤面临的诸多限制幼儿园科学活动类型，也有利于实现规模化的生产和应用[5]。

　　再生医学特别是干细胞技术也在2021年取得重大进步。4月，法国TreeFrog公司基于仿生3D细胞培养技术，开发了模拟多功能干细胞微环境的C-StemTM技术[6]幼儿园科学探索，实现了在一周内，用10L的生物反应器将5000万hiPSC培育到150亿，达到了原先培养技术的276倍，有望规模化商用化[7]。8月，美国加州大学圣地亚哥分校Robert A. J. Signer研究发现，通过在体外培养造血干细胞的过程中添加抑制蛋白合成的物质，能够调配蛋白质稳态的平衡，从而为体外大规模培养造血干细胞提供了可能[8]。5月，国际干细胞学会宣布放宽人类胚胎培养“14天规则”，进一步提振了该领域的研究。

　　新药的研发与审批可能伴随着争议，作为首款阿尔兹海默症治疗药物，其疗效远不如预期，引起学界与医药领域轩然大波。在第四届世界顶尖科学家论坛脑科学与退行性疾病论坛上，顶尖科学家也针对此发表了精湛的见解，为后续同类型药物的开发提供深刻的思考与建议。

　　化学科学的新兴想法将促进工业创新和真正的变革，尤其在应对气候变化方面；通过注重绿色创新和与不同学科的交叉和创新，推动社会的可持续发展。