年注定是沉甸甸、不平凡的一年,回顾这一年科学领域的累累硕果,《科学》杂志评选了年度七大科学突破,涵盖生物医药、量子计算、太空探索等各大领域,人类首次一窥黑洞“真容”荣登榜首,其中也不乏中国科学家的身影,让我们看看这些科学领域都有哪些重大进展吧!
No.1人类首张黑洞照片
年4月,“事件视界望远镜”项目(EHT)发布了人类首次获得的黑洞照片,这张黑洞照片凝聚了全球多位科学家的心血,其中包括多名来自中国的科学家。科研人员联手利用分布在世界各地的8个射电望远镜,最终获得该项国际合作成果—太空黑洞照片。
这个黑洞位于梅西耶87(M87)星系的中央,质量是太阳的65亿倍,产生的引力场特别强,使得大量可测物质和辐射都无法逃逸。斯坦福大学天体物理学家罗杰·布兰福德表示:“我还是有点震惊,时至今日,还很少有天文学家认为我们真的可以获得黑洞照片。”
No.2谷歌实现“量子优势”
21世纪是量子计算+人工智能的时代,年10月,谷歌的物理学家声称,他们用量子计算机计算了普通计算机无法计算的东西,实现了名为“量子优势”的里程碑。尽管有学者对这一说法提出异议,但它被广泛誉为一项重大成就。
谷歌研究人员称,他们通过一个抽象的测试实现了量子优势,向量子计算机迈出了关键的一步。一个由超导金属微小电路制成的包含53个量子位的芯片,实现了一系列随机选择的相互作用,并从本质上证明了机器将输出正确的量子态。量子处理器只需秒即可对量子电路采样万次,而当前最优的超级计算机完成同样的任务大约需要1万年。这相对于所有已知的经典算法有了巨大的提升,在计算实验任务中实现的量子优势,预示着下一个万众瞩目的计算范式的到来。
No.3微生物对儿童抗营养不良
科学家发现全球数百万严重营养不良的儿童无法完全康复,即使他们吃得很好,仍然发育不良和体弱多病。十年的研究指出了一个根本原因:它们的肠道微生物不成熟。后来,一个国际团队在这项研究的基础上,提出了一种低成本、容易获得的补充剂,它优先刺激有益肠道细菌的生长。这些补充剂在小规模试验中表现良好,目前正在进行大规模临床试验,以了解补充剂在预防发育迟缓方面的效果。
早期的研究确定,营养不良且无法恢复的儿童具有婴儿特有的肠道微生物群落,而更成熟的微生物群落是对营养做出良好反应的关键。该团队首先确定了成熟肠道微生物群的15种细菌。更多的儿童正在接受更长时间的随访,以了解这些变化是否会转化为对发育迟缓起作用,这意味着改善微生物组有助于解决儿童营养不良这一世界性难题。
No.4揭示真核生物起源的深海古菌
研究小组历时12年,成功从深海沉积物中培育出一种神秘微生物普罗米修斯藻菌株MK-D1。研究团队对其全基因组测序,确认其携带真核基因。另外还发现,它似乎与某些细菌结合生长得最好,而且它形成的短触须可能会吞噬细菌同伴。MK-D1并非细菌,而是一种完全独立的深海古菌。
研究人员在MK-D1中发现了更多的真核基因,包括人类在内的所有动物和植物都是真核生物。因此,最新研究朝揭示人类终极祖先迈出了重要一步,我们有望在这一深海古菌的引领下继续探寻生命的起源。
No.5首个囊性纤维化三联疗法
年10月,基因药物迎来了一个里程碑,药品监督管理局批准了对大多数囊性纤维化病例的有效疗法。这种治疗是一种称为Trikafta的三联药物组合,可以纠正肺部疾病背后突变的影响。对于那些有突变的人(大约90%的慢性疲劳症患者)。它可将囊性纤维化从进行性疾病转变为更易控制的慢性疾病。自囊性纤维化病患的跨膜传导调节因子面世以来,科学家历时30年研究,最终才最终推出Trikafta三联疗法。
No.6对抗埃博拉病毒的武器
年,一种新病毒从刚果民主共和国的雨林中出现。它杀死了埃博拉河附近的人,从那以后,这种高致死率病毒被命名为埃博拉病毒。40多年后的今天,人类今年终于拥有了对抗埃博拉病毒的有力武器。
科学家们最终确定了两种能大幅降低该疾病死亡率的药物。一种是从埃博拉疫情幸存者体内分离出来的抗体;另一种是在具有人源化免疫系统小鼠体内产生的三种抗体的混合物。在随机试验中,接受这两种药物之一的患者中约有70%存活下来;而不使用任何抗体的患者只有约50%存活下来。No.7AI战胜顶级人类玩家
人工智能在游戏中以惊人的速度击败了人类。年7月,一款新型人工智能系统Pluribus扑克机器人,在6人无限制德州扑克比赛中击败了15名世界顶级玩家。这是人工智能首次在超过两人的复杂对局中击败人类顶级玩家。
扑克相比棋类游戏,挑战在于玩家看不到对手的牌,因此获得的信息有限。但Pluribus最终通过自我博弈的方式从零开始进行训练,最终达到超越人类的水平。
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