2020年全球重大科學(xué)突破:室溫超導(dǎo)體、人工智能技術(shù)上榜
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,目前,科學(xué)家挑選出2020年全球重大科學(xué)突破,其中包括:AI人工智能技術(shù)、食物領(lǐng)域、太空技術(shù),以及最新新冠病毒響應(yīng),展示了科學(xué)力量如何改變?nèi)蚝笠咔闀r(shí)代。 1.太空旅行 2020年,太空競(jìng)賽發(fā)生了顯著變化,今年5月份,SpaceX公司“龍”飛船發(fā)射升空,這是私人飛行器首次將宇航員運(yùn)送至國(guó)際空間站。該飛船對(duì)人們留下了深刻印象,但其外觀平平……光滑白色內(nèi)壁取代了復(fù)雜的傳統(tǒng)儀表板,很明顯飛船上的兩名試飛員僅是乘客,他們對(duì)飛機(jī)沒(méi)有直接的控制權(quán)。今年11月,“龍”飛船成為首個(gè)獲得美國(guó)宇航局認(rèn)證,能夠?qū)⑷祟愃屯鶉?guó)際空間站的私人航天器,并在當(dāng)月晚些時(shí)候?qū)?名宇航員送往軌道空間站,這種“太空出租車”的費(fèi)用可能不便宜,但是該飛船的技術(shù)正在不斷升級(jí)完善。 今年誰(shuí)擁有太空管轄權(quán)的問(wèn)題已處于關(guān)鍵敏感時(shí)期,截至4月份,地球軌道上已經(jīng)有2666顆衛(wèi)星,巨大衛(wèi)星群的時(shí)代已悄然到來(lái)。今年,埃隆·馬斯克的“星鏈”項(xiàng)目已發(fā)射955顆軌道衛(wèi)星,未來(lái)6年還將發(fā)射11000-41000顆衛(wèi)星,這些巨大衛(wèi)星群將帶來(lái)諸多好處:在偏遠(yuǎn)地區(qū)更好地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接、更均勻地訪問(wèn)數(shù)據(jù)服務(wù)等。但隨著這張人造衛(wèi)星網(wǎng)包圍著地球,我們將不得不應(yīng)對(duì)不斷增加的碰撞、空間碎片、帶寬干擾的風(fēng)險(xiǎn),這些風(fēng)險(xiǎn)將影響地球上望遠(yuǎn)鏡和光污染。今年皇家天文臺(tái)格林威治天文攝影師大賽最引人注目的獲獎(jiǎng)作品是“技術(shù)監(jiān)獄”,它展示了一個(gè)由衛(wèi)星軌道覆蓋的壯觀夜空,2021年,誰(shuí)來(lái)決定以及監(jiān)管能否跟上的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,將變得更加尖銳敏感。 2.蛋白質(zhì)預(yù)測(cè) 想象一下,人們?cè)谧x樂(lè)譜,并且知道一個(gè)曲調(diào)聽(tīng)起來(lái)像什么,但沒(méi)有多少線索揭示如何演奏樂(lè)器,這就是我們?cè)谏飳W(xué)上的研究,直到今年11月,人工智能公司DeepMind突然介入蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)領(lǐng)域,憑借純粹的計(jì)算力,解決了一個(gè)原本很難理解的問(wèn)題。 這里的樂(lè)譜是遺傳學(xué)基礎(chǔ),基因是由DNA構(gòu)成,并編碼蛋白質(zhì),所有生命都由蛋白質(zhì)構(gòu)成,我們可以很容易地閱讀遺傳密碼,將基因翻譯成基本蛋白質(zhì)。但是蛋白質(zhì)在三維空間中起到一定作用,精確地折疊成團(tuán)塊結(jié)構(gòu),這些酶是用于消化,是構(gòu)造骨骼、肌肉和大腦的結(jié)構(gòu),這至關(guān)重要的一步是我們?cè)?jīng)努力過(guò)的,即理解如何將2D蛋白質(zhì)加工成3D功能結(jié)構(gòu)。DeepMind公司AlphaFold程序于2019年11月獲得驗(yàn)證,能夠輕松擊敗其他所有已知的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)技術(shù)。 這是一項(xiàng)令人驚奇的工作,當(dāng)涉及到設(shè)計(jì)藥物,簡(jiǎn)單地了解蛋白質(zhì)如何工作或在疾病中出錯(cuò)時(shí),弄清楚蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。因?yàn)檫@是一項(xiàng)人工智能解決方案,我們?nèi)匀粺o(wú)法真正理解該過(guò)程,但至少我們可以預(yù)測(cè)它將如何展開(kāi),科學(xué)家預(yù)測(cè),這將是人工智能獲得的首個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。 3.基因編輯技術(shù) 2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了艾曼紐·卡彭特和詹尼弗·杜德納,以表彰他們發(fā)現(xiàn)了Crispr/Cas9基因編輯技術(shù)。Crispr/Cas9最初是一種細(xì)菌免疫系統(tǒng),檢測(cè)并破壞感染細(xì)菌的病毒傳播的特定基因序列。 2012年卡彭特和杜德納首次描述Crispr/Cas9基因編輯技術(shù)之后,全球各地的研究人員迅速意識(shí)到該系統(tǒng)的革命潛力,而不是針對(duì)病毒DNA,Crispr/Cas9可用于精確地追蹤生物基因組的任何位置,特別是剪切和修改基因組,以適應(yīng)日益多樣性的應(yīng)用。該技術(shù)的通用性和易用性使基因工程成為可能,而傳統(tǒng)的基因操縱工具長(zhǎng)期以來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)生物基因工程。 例如:今年Crispr/Cas9工具箱已經(jīng)擴(kuò)大,允許對(duì)水稻和小麥等農(nóng)作物進(jìn)行高精度基因組修改,由于基于Crispr的方法不會(huì)在植物基因組中留下疤痕或者多余的遺傳物質(zhì),該方法是引入有利特性的最佳方法,例如:使用傳統(tǒng)品種的基因序列來(lái)生產(chǎn)耐旱、抗蟲(chóng)和其他高性能農(nóng)作物。 |