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2021年全球十大科技突破,你知道几个

再过一周,2021年就要过去了,人类已在新冠大流行中艰难度过…

再过一周,2021年就要过去了,人类已在新冠大流行中艰难度过了两年多时间。大流行重创了全球经济,影响了消费信心,并将永久改变人类的思想和行为模式,让我们明白:人类的征程并非是一片坦途。然而,科学家们依然在2021年取得了众多重大科技突破,让人类在新冠大流行的阴霾中增添了一抹亮色,让我们能够保持坚定前行。笔者与大家一起盘点下2021年十大科技突破,看看大家听说过几个。

1、 抗新冠强效药出现

年初,默克公司的抗病毒药物莫奈拉韦,辉瑞公司也推出了抗病毒药物PF-07321332。数据显示,莫奈拉韦可将未接种疫苗的高危人群的住院或死亡风险降低30%;而患者如果在出现症状的3天内开始服用而PF-07321332,,则可使住院率降低89%。12月8日,我国首个抗新冠病毒特效药——安巴韦单抗/罗米司韦单抗联合疗法特效药获得中国药监局的上市批准。临床试验数据显示,安巴韦单抗/罗米司韦单抗联合疗法特效药能够降低高风险新冠门诊患者80%的住院率和死亡率。同时,抗体在人体内可存留9至12个月的时间,对预防感染也有一定作用。

抗新冠强效药出现和新冠疫苗的大规模接种,增强了人类抗击新冠疫情胜利的信心。世界卫生组织对新冠大流行的终结时间做出了最新表态,世卫组织总干事谭德塞在日内瓦呼吁,2022年,必须结束这场新冠大流行,以让人类恢复正常的生活和工作。人类真的能够在2022年终结新冠大流行吗?

  1. 人工智能预测蛋白质结构

今年人工智能预测蛋白质结构取得里程碑式进展。7月,美国科学家利用AlphaFold2和RoseTTAFold工具,成功根据氨基酸序列预测了生命基本分子——蛋白质的三维结构,以及几乎所有蛋白质的结构几乎完整的蛋白质组。8月,中国研究人员使用阿尔法折叠2绘制了近200种与DNA结合的蛋白质结构图。

预测蛋白质结构有多重要?蛋白质是组成生命体的重要物质基础,AI预测蛋白质结构将实现广泛应用,提供对基础生物学的见解并揭示潜在的药物靶点。不同的蛋白质通过折叠形成不同的三维结构,执行多种多样的生理功能。癌症、老年痴呆等几乎所有疾病,都与细胞内蛋白质结构变化相关,如果能够掌握蛋白质结构的变化,对疾病的预防、治疗等带来重要影响。

  1. “九章”“祖冲之”量子计算

12月21,中国科学家潘建伟、朱晓波、陆朝阳等完成的“祖冲之2.0”和“九章2.0”量子计算入2021年国际物理学领域十项重大进展,。他们成功构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之2.0”,实现对“随机线路取样”问题的快速求解,比目前最快的超级计算机快数万倍。在光子体系,他们在世界首个达到“量子计算优越性”的“九章”光量子计算原型机的基础上,研制出113个光子144模式的“九章2.0”,实现了相位可编程功能,对“高斯玻色取样”问题的求解速度比目前最快的超级计算机快亿亿亿倍,再次刷新世界纪录。

“九章2.0”和“祖冲之2.0”的出现,使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家。,打破了美国所谓“量子霸权”。

  1. “人造太阳”正在地平线升起

今年8月,美国国家点火装置(NIF)产生了一种聚变反应,这种反应产生的能量大于点燃它所需的激光能量。NIF使用来自世界上最高能量激光的脉冲,来压缩胡椒粒大小的氢同位素氘和氚颗粒。这种方法每次发射产生170千焦的聚变能量——远低于1.9兆焦的激光输入。但8月8日的记录显示,该能量飙升至1.35兆焦。研究人员认为,这是燃烧等离子体的结果,这意味着聚变反应产生了足够的热量,可以像火焰一样通过压缩燃料传播。

人类进步的历史,就是能源演化的历史。木头、煤炭、石油、天然气等等,这些传统能源的开发利用,产生了大量的二氧化碳,导致全球升温,把地球破坏得难以复加。聚变为太阳和其他恒星提供动力,长期以来一直被视为地球能源问题的解决方案。遗憾的是,今天人类的“核聚变”仍然处在“不可控”阶段,美国科学家实现历史性核聚变突破,为人类利用“核聚变”能量,带来了希望。

  1. . 粒子物理学的标准模型出现了裂缝

今年,在美国费米实验室进行的缪子反常磁矩实验显示,缪子的行为与标准模型理论预测不相符。缪子的「体重」比它的近亲电子重 200 倍,在宇宙射线穿透地球大气层时自然产生,此外,费米实验室里的质子加速器也可以大量制造缪子。这称得上是物理学界的一件大事!简言之,新实验表明了自然界中的未知粒子,给了缪子额外的推力——而 这一发现意味着有 50 年历史的粒子物理标准模型的预言失败。

对物理学家来说,这可不是沮丧的结果,而是令人无比兴奋的战斗的开始,缪子本来就被视为 「新物理的探针」,如今新成果虽不至于彻底颠覆标准模型,但也向所有人指向了一个新的物理学世界。

  1. CRISPR 修复体内基因

转甲状腺素蛋白淀粉样变性,是一种危及生命的疾病,其特征是错误折叠的转甲状腺素蛋白(TTR)在在神经和心脏中等组织中逐渐积累,。Intellia 和 Regeneron 公司联合宣布,其开发的体内 CRISPR-Cas9 基因组编辑疗法 NTLA-2001 治疗 ATTR 的 I 期临床研究中期结果显示,第 28 天,0.1 mg/kg 剂量组血清 TTR 蛋白水平较基线平均降低了 52%,而 0.3 mg/kg 剂量组-血清 TTR 蛋白水平降低了 87%。这是首个支持人体体内 CRISPR 基因组编辑的安全性和有效性的临床试验数据。

在另一项研究中,Editas Medicine 的研究人员将一种携带 CRISPR DNA 的无害病毒注射到六名患有遗传性视力障碍的成年人的眼睛中。研究人员在 9 月的一次会议上报告说,3 -6 个月后,两名几乎完全失明的患者可以感觉到更多的光线,并且可以在昏暗的光线下穿越障碍路线。这些研究为在体 CRISPR 修复基因疗法铺平了道路。

  1. “洞察号”首次揭示火星内部结构

2018 年 11 月 26 日,美国国家航空航天局(NASA)的「洞察」号火星探测器携带一种被称为「内部结构地震实验」(SEIS)的六传感器地震仪在火星上降落,任务是记录地震波穿过陆地内部结构的过程,从而探索这颗红色星球的地壳、地幔和地核。自「扎根」火星以来,「洞察」号在其着陆点测量了大约 733 次地震。科学家基于其中 35 次地震的数据,揭示了火星的内部结构,估计了火星地核的大小、地幔的结构和地壳的厚度。

这让人们第一次知道,另一个与地球相似的行星内部是什么样:夹心蛋糕一般的地壳结构、比预期更薄的地幔、含有更多轻元素的液态核心……这也是科学家第一次使用地震数据来探测地球以外行星的内部,这是了解火星形成和热演化的重要一步。在接下来的时间里,随着更多测量数据的出现,研究人员将改进这颗红色星球的模型,进一步揭开火星的神秘面纱。

  1. 数字接触追踪

新冠大流行让 “数字接触追踪” 引起人们的关注。新冠疫情之下,科技为公共卫生调查人员追溯感染者的行踪提供新思路 —— 数字接触追踪。2020 年 5 月苹果和谷歌公司联合推出基于 iOS 和 Android 操作系统的智能手机应用 “暴露通知(Exposure Notification)”,借助数字设备和技术助力新冠肺炎密切接触者追踪工作。

使用该技术,卫生调查人员不再需要依靠病人的记忆对其行踪进行追踪,这减轻了对疾病监控的压力。这一技术对应到实际应用被称为 “曝光通知”。 迄今为止,有许多国家应用数字接触追踪技术应对新冠疫情,这些应用对于抗击疫情的价值仍存在争议。

9.多技能AI

人工智能科学家首次弄清了如何让神经网络 “拥有视觉”,随后,他们还掌握了如何让神经网络模仿人类推理、听觉、语言和写作的方式。虽然人工智能在完成特定任务方面已经变得非常像人类,甚至是超越人类,但它仍然没有人类大脑的 “灵活性”,即人脑可以在一种情境中学习技能,并将其应用到另一种情境中。

从长远来看,“多模态” 系统取得的重大进展可以帮助突破人工智能的极限,不仅会解锁新的人工智能应用,也会让它们的应用变得更加安全可靠,更加精密的多模态系统也将使更先进的机器人助手成为可能。总而言之,多模态系统可能会成为第一批我们可以真正信任的人工智能。

10.超高精度定位

全球卫星定位系统的精度正在从 “米” 提高到 “厘米” 级别。正式这样的提升,让更多应用场景成为可能。

超高精度定位也是自动驾驶的关键支撑技术,它将配合雷达、摄像头等传感器,结合高精度地图,实现精准的空间感知。此外,超高精度定位将会在预报灾害、智慧工厂、人员监控等方面得到广泛的应用。

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