突破与颠覆,改变2016的科学大事件

2016-12-22 10:12:55 来源:河北新闻网 责任编辑:赵耀光
值得关注的是,此次中国在航天、气候变化以及基因技术领域多项成果上榜,也标志着我国更多科技成果走在世界前列。
改变2016的科学大事件

    □河北日报记者 周洁

    近日,《自然》杂志网络版评选出2016年产生重大影响的科学事件。这一年里,我们首次“抓住”引力波信号,证明了爱因斯坦广义相对论预言中的引力波;AlphaGo以4:1的总分击败世界冠军李世石,人工智能迎来历史上的重大时刻……突破与颠覆,成为这一年重大科学事件的关键词。

    值得关注的是,此次中国在航天、气候变化以及基因技术领域多项成果上榜,也标志着我国更多科技成果走在世界前列。

改变2016的科学大事件

LIGO探测到引力波信号

    捕捉引力波 开创天文新时代

    事件:2016年较受瞩目的科学事件当属引力波。美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台(LIGO)”研究人员2月宣布,他们利用LIGO探测器在2015年9月14日探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号,证明了爱因斯坦广义相对论预言中的引力波。

    河北师范大学物理科学与信息工程学院讲师张振辉:如果将400多年前伽利略改造望远镜用于观测星空看成是人们利用装备对宇宙进行电磁波观测的开端,那么LIGO“抓住”引力波信号就是宇宙引力波观测的开端。从此人们不只拥有用电磁波来看宇宙的眼睛,还有了用引力波来听宇宙的耳朵。

    可以预见的是,随着更多引力波探测器陆续投入观测,我们将会观测到越来越多的引力波信号,新的天文学时代已经来临。未来,我们将探测到来自脉冲星合并、超新星爆炸、星系核碰撞的引力波,通过分析这些极端天文事件发生的引力波,可以了解以前通过电磁波无法了解到的天体物理过程细节,如黑洞结构、星系核心的动力学机制,甚至宇宙刚开始形成那一瞬间的详细过程等。

改变2016的科学大事件

量子卫星与台站建立星地链路

    发射“墨子号”

    织就量子通信新网络

    事件:8月,中国成功将世界首颗量子卫星“墨子号”发射升空。由中科院自主研制的“墨子号”主要科学目标是进行星地高速量子密钥分发和广域量子密钥网络实验,并在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态等实验研究。

    河北师范大学物理科学与信息工程学院教授白彦魁:如果说地面量子通信构建了一张连接不同城市、不同地面信息终端的“网”,那么量子卫星就像将这张网织向太空的“飞梭”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就,海量信息将在其中自由传输,并且“无条件”安全。随着我国发射的世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”的顺利升空,中国成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。

    人类正在步入量子信息的崭新时代。不远的未来,随着量子通信技术的产业化和广域量子通信网络的实现,作为保障未来信息社会通信安全的关键技术,量子保密通信极有可能会进入千家万户,成为电子政务、电子商务、电子医疗、生物特征传输和智能传输系统等各种电子服务的驱动器,为高度信息化的社会提供基础安全服务和可靠安全保障。

改变2016的科学大事件

长征五号发射升空

    长征五号升空

    开启运载火箭新里程

    事件:11月3日20时43分,我国最大推力新一代运载火箭长征五号从中国文昌航天发射场点火升空,约30分钟后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,长征五号运载火箭首次发射任务取得圆满成功。

    中国电科54所航天测控方向高级工程师王征:长征五号火箭推力高达1000吨以上,作为我国运载能力最大的新一代运载火箭,集成了多项最新航天技术,首次采用5米直径箭体结构,首次使用无毒无污染的液氢液氧与液氧煤油发动机组合起飞方案,全新研制高可靠的控制系统,代表了我国运载火箭科技创新的最高水平,对我国运载火箭发展具有升级换代的里程碑意义。

    长征五号运载火箭发射成功,标志着我国运载火箭运载能力进入国际先进行列,是中国由航天大国迈向航天强国的重要标志,为我国新一代运载火箭系列化、型谱化发展奠定了坚实技术基础。长征五号将扛起中国航天未来20至30年的重任,为登月、火星探测、空间站建立、大型深空探测等航天任务提供大运力火箭支持。

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天宫二号资料图

    神舟深情“吻”天宫

    太空探索新征程

    事件:神舟十一号飞船于10月17日从酒泉卫星发射中心发射升空,在轨飞行期间,与天宫二号空间实验室进行了一次自动交会对接,2名航天员在天宫二号与神舟十一号组合体内开展了为期30天的驻留,创造了中国航天员驻留时间的新纪录。

    中国电科54所航天测控方向高级工程师王征:天宫二号是我国第一个具备太空补给能力的载人航天实验室,肩负着验证中国空间站建造重要技术的使命。天宫二号和天宫一号的重要区别是可扩展能力,天宫一号主要是和载人飞船配合完成空间交会对接实验,而天宫二号则增加了推进补给设备,并开展了试验推进剂太空补给技术等重要科学实验。

    天宫二号和神舟十一号载人飞行任务圆满成功,首次实现了我国航天员中期在轨驻留,并开展一批体现国际科学前沿和高新技术发展方向的空间科学与应用任务,标志着我国载人航天工程取得了新的重大进展。

改变2016的科学大事件

FAST俯瞰全景

    “天眼”开启

    搭建深空探测新平台

    事件:9月25日,500米口径球面射电望远镜(FAST)在贵州落成启用,这是目前世界上最大的单口径射电望远镜。

    中国电科54所FAST馈源舱总师李建军:FAST被称为“天眼”,它的建成启用开创了巨型射电望远镜建设的新模式,将为人类发现脉冲星、巡视中性氢、探索暗物质和黑洞、研究宇宙起源和地外文明等提供独一无二的手段,实现众多基础研究领域的新发现和新突破,并为带动深空探测等高新技术发展提供一流的创新平台。

    增大口径可以提高射电望远镜的接收面积和分辨率,这将增加深空探测距离,对射电天文而言则能催生更多新的发现。然而单个望远镜的口径终究是有限的,其灵敏度和分辨率也终究是有限的,射电望远镜的未来发展需要通过天线组阵及综合孔径技术来进一步提高灵敏度和分辨率。

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利用CRISPR-Cas9进行基因组工程

    CRISPR治疗试水

    基因编辑新动向

    事件:在基因技术领域,CRISPR–Cas9基因编辑技术的发展逐步成熟。10月28日,四川大学华西医学院肺癌患者成为第一位应用此技术的人,希望经过编辑的细胞能对癌症进行免疫应答,预计未来中美将开展更多试验。

    省科学院生物研究所所长、研究员宋水山:CRISPR是一种基因编辑器,允许我们在生物体细胞内快速高效地改造目标基因,对其进行删除、添加、激活或抑制。这项基因编辑技术问世于2012年,相较之前出现的基因编辑技术,CRISPR操作简单、成本较低。

    CRISPR–Cas9基因编辑技术基于酶的系统可以打开一个“新世界”,为科学家在全基因筛选、编辑中开辟无限可能,甚至会给世界带来翻天覆地的影响,这一重大突破将引发中美两国在生物医学领域的新一轮竞争。如果我们能够熟练掌握这项技术,将大大改善人类目前面临的一系列医学、农业、食品等重大问题。

改变2016的科学大事件

气候变暖导致湖泊面积缩小

    巴黎气候协议生效

    全球变暖新举措

    事件:在气候变化方面,由近200个国家努力达成的全球气候协议《巴黎协定》11月4日正式生效。《自然》杂志评论说,中国和美国在这一过程中起了积极作用。

    省科学院地理科学研究所研究员张可慧:《巴黎协定》标志着全球各国政府应对气候变暖,已就立即采取行动减少温室气体排放,增强对气候变化的应对能力达成共识,开启了全球合作应对气候变化新阶段。

    在全球气候变暖趋势和强厄尔尼诺影响下,2016年再次打破纪录成为史上最热年。目前,已有主流科学研究表明全球气候变暖趋势还在延续。引起全球气候变暖的原因有太阳黑子活动、火山爆发、人类活动等。而随着社会经济的发展,人类活动对全球气候变暖的影响愈发突出。此外,由全球气候变暖引起的高温干旱、冰雪融化、海平面上升、极端天气增多等危害也已不容小觑。

改变2016的科学大事件

一名巴西男子在一间医院抱自己患“小头畸形”的儿子

    寨卡病毒传播

    公共卫生新挑战

    事件:疫情方面,寨卡病毒是2016年的一大焦点。世卫组织2月将与寨卡病毒相关的新生儿小头症病例和其他神经系统病变升级为“国际关注的突发公共卫生事件”。直到11月,世卫组织才宣布不再构成“国际关注的突发公共卫生事件”。全球多个团队正加紧开展针对寨卡病毒的研究,来解开有关寨卡病毒的不少谜题。

    省疾控中心病毒防治所所长齐顺祥:2月1日,世卫组织宣布,鉴于孕期寨卡病毒感染与小头畸形存在高度可疑的因果关系,继2014年法属波利尼西亚发生类似聚集性病例之后,巴西也密集出现小头症和其他神经疾患聚集性病例,构成国际关注的突发公共卫生事件。至此,寨卡病毒进入公众视野。

    寨卡病毒病是由寨卡病毒引起并通过蚊媒传播的一种病毒性疾病,是继2009年全球流感大流行和2013年非洲埃博拉大流行以后,世卫组织作出的最严重的公共卫生警告,疫情由2015年之前的14个国家迅速扩散为70余个国家和地区,便捷的交通和频繁的交流为疾病传播提供了通道,对公共卫生和疾病防控提出了巨大的挑战。目前,针对寨卡病毒病尚无有效的抗病毒药物。

    11月18日,世卫组织宣布小头症和其他神经疾患聚集性病例不再属于国际关注的突发公共卫生事件。但寨卡病毒及其相关后果仍然是一个长期、重大公共卫生挑战,需要采取强有力行动,该病的许多方面及其相关后果仍有待去了解,这需要通过持续研究来完成,并利用专门资源来解决该病及其相关后果的长期性问题。

改变2016的科学大事件

围棋人机大战李世石对阵AlphaGo

    人机围棋大战

    人工智能新高度

    事件:2016年的一个大热概念无疑是人工智能,谷歌下属的深度思维公司(Deepmind)利用人工智能程序“阿尔法围棋”(AlphaGo)在围棋人机大战中击败了韩国九段棋手、世界冠军李世石。

    省科学院应用数学研究所副所长、研究员崔彦军:继AlphaGo之后,Deepmind在人工智能方面再次取得突破,它可以独立完成导航过程,不需要依赖人类事先编写规则。Deepmind将深度学习与外部存储相结合研究的新型算法,使得计算机首次突破了人类规则的限制,在一定程度上有了“思考”的能力。在未来,计算机的能力将不再局限于模仿人类,而是能够自主执行超出我们想象的更为复杂的任务。

    在人工智能技术不断取得进步的同时,也有一大批科学家对它的潜在威胁表达了担忧。霍金警告称:“一旦人们发展了人工智能,人工智能就会自己发展起来,重新进行自我设计,而且是以人们意想不到的速度。”不过对此,Deepmind创始人表示并不担心,因为“人类离能够引起担心的技术还有好几十年的距离”。

改变2016的科学大事件

首个细胞核移植“三父母”婴儿

    “三父母”婴儿

    不孕家庭新希望

    事件:一直备受争议的细胞核移植“三父母”技术在2016年也取得突破。美国一个团队宣布,世界首个细胞核移植“三父母”婴儿已在4月诞生,手术是在未限制“三父母”技术的墨西哥展开。12月,英国人工授精与胚胎学管理局也发布声明说,经过审慎评估,该局已正式认可了这项技术。

    白求恩国际和平医院妇产科副主任医师李冬秀:世界首个细胞核移植“三父母”婴儿为生殖医学界打开了一扇新的大门,他是通过线粒体置换技术诞生的婴儿——绝大多数DNA来自母亲和父亲、少量DNA来自捐赠者。

    抛却伦理争议,线粒体置换技术的安全性和有效性依旧存在隐忧,科学家担心是否会影响到出生婴儿及下一代的健康。尽管存在潜在危害,但这些风险不足以阻止英国提出立法,成为首个明确允许定制“三父母婴儿”的国家。随着医学技术发展,或许再过10年至20年,通过临床试验确保其完全安全后,大家会对“三父母”婴儿习以为常,这项革命性突破将成为继第一代体外受精、精子注射、胚胎移植前诊断、胚胎冷冻之后的新一代试管婴儿技术,为线粒体疾病患者带来福音。

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