12月24日，由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體負責(zé)人共同評選的2024年國際十大科技新聞揭曉。

入選的2024年國際十大科技新聞分別是：

全球最大古人類基因庫創(chuàng)建

首例腦機接口設(shè)備人體移植完成

OpenAI公司文本-視頻程序Sora驚艷全球

最大神經(jīng)形態(tài)計算機研制成功

分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)首次形成

嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回

自身免疫性疾病治愈曙光初現(xiàn)

“星艦”上演“筷子夾火箭”場景

第三種磁性材料交變磁體發(fā)現(xiàn)

新一代量子芯片糾錯能力達到實際應(yīng)用必要條件

01

全球最大古人類基因庫創(chuàng)建

在遙遠的過去，當(dāng)冰河尚未完全退去，人類的故事已經(jīng)在西歐和亞洲的大地上悄然展開。

時間快進到今天，一群來自世界各地的175位科學(xué)家集結(jié)成一支非凡的探險隊。他們肩負著揭開古老秘密的使命。這支隊伍的目標是解開那些埋藏在34000年前的骨骼與牙齒化石中的遺傳密碼——這些珍貴的遺物屬于曾經(jīng)在這片土地上生活過的近5000名古人。

隨著研究的深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一幅比任何人想象中都要復(fù)雜的人類遷徙圖景。就像一條由無數(shù)細流匯聚而成的大河，古代人類帶著他們的基因跨越了山川湖海。其中一些基因竟然攜帶著可能導(dǎo)致現(xiàn)代疾病的秘密；另一些保護古人免受傳染病侵害的獨特基因優(yōu)勢，仿佛是一道古老的防線，在歲月長河中默默守護著人類。

研究團隊對古人類基因組數(shù)據(jù)集展開研究。圖片來源：《自然》在線版

令人驚奇的是，科學(xué)家找到了那些隱藏在歷史深處的遺傳標記。它們像是被時間遺忘的信使，攜帶著關(guān)于阿爾茨海默病、Ⅱ型糖尿病等疾病的早期信息。每一個新發(fā)現(xiàn)都是對過去的一次致敬——通過了解祖先留給的遺產(chǎn)，我們可以更好地面對今天的挑戰(zhàn)，并為后代鋪就更健康的道路。

故事并未就此結(jié)束。這些基因密碼，未來會進一步揭示人們健康狀況背后的遺傳線索，穿越時空幫我們找到理解自身、改善生活的寶貴知識。古老DNA不僅連接了過去與現(xiàn)在，也為未來點亮了一盞明燈。

02

首例腦機接口設(shè)備人體移植完成

腦機接口技術(shù)描繪了一幅未來醫(yī)療的美好畫卷。它展示了人類科技的水平和力量，也傳達著對生命的尊重和關(guān)愛。

1月29日，美國企業(yè)家埃隆·馬斯克在其社交媒體平臺X上宣布，他旗下腦機接口技術(shù)公司“神經(jīng)連接”成功進行了首例腦機接口設(shè)備的人體移植手術(shù)。移植者恢復(fù)情況良好，初步結(jié)果顯示神經(jīng)元尖峰檢測具有積極前景。

植入物示意圖。圖片來源：美國《新聞周刊》網(wǎng)站

這次手術(shù)標志著腦機接口技術(shù)的一個重要進展。神經(jīng)元尖峰檢測是指能夠識別和記錄大腦中單個神經(jīng)細胞的電活動，這對于理解大腦如何處理信息至關(guān)重要。如果這項技術(shù)能夠準確地解碼這些信號，它可能為開發(fā)新治療方法提供基礎(chǔ)，特別是針對那些影響運動或語言功能的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

不過，盡管初期結(jié)果令人鼓舞，腦機接口技術(shù)仍處于早期發(fā)展階段，未來還需要更多的研究和臨床試驗來驗證其安全性和有效性?？茖W(xué)家將繼續(xù)監(jiān)測移植者的健康狀況，并對設(shè)備性能進行評估，以確保長期的安全性和功能性。

03

OpenAI公司文本-視頻程序Sora驚艷全球

Sora在今年融入了我們的生活。它帶來的影響遠遠超出這項技術(shù)本身。

Sora是OpenAI公司推出的文本-視頻程序。它宛如一位魔法師，只需一段簡單的文字描述，就能編織出如好萊塢大片般逼真且充滿想象力的視覺盛宴。它不僅僅是一款工具，更被視為一個“數(shù)據(jù)驅(qū)動的物理引擎”，能夠?qū)⑷祟惖南胂蠡癁橛|手可及的畫面。

由Sora生成的視頻截圖。圖片來源：OpenAI

Sora對人類世界的理解和描繪，尚有很多不足。而人類對它的到來，已有了復(fù)雜的情感——這款技術(shù)仿佛是一把雙刃劍，既帶來了希望的光芒，也投下了陰影。

不少科學(xué)家歡呼雀躍，他們看到了Sora背后蘊含的巨大潛力。這不僅是一個技術(shù)上的飛躍，更是對未來創(chuàng)造力的一次解放。有了Sora的幫助，電影制作、藝術(shù)創(chuàng)作乃至教育領(lǐng)域都將迎來革命性的變化。它可以成為藝術(shù)家手中最得力的助手，讓那些曾經(jīng)只存在于腦海中的奇思妙想，瞬間變?yōu)榱钊藝@為觀止的影像作品。

然而，并非所有人都對此感到樂觀。一些人擔(dān)心Sora強大的功能可能會被別有用心的人利用，制造深度偽造視頻，從而加劇錯誤信息和虛假內(nèi)容的泛濫。這樣的技術(shù)無疑會帶來新的挑戰(zhàn)，迫使社會重新思考如何界定真實與虛構(gòu)之間的界限。

我們站在一個新的起點上，既期待著它能打開一扇通往無限可能的大門，又謹慎地審視著每一個選擇，確保這一強大工具能夠造福于人類，而不是成為破壞和諧的利器。

04

最大神經(jīng)形態(tài)計算機研制成功

這臺機器是對人類大腦復(fù)雜運作方式的模仿和致敬。

4月17日，英特爾公司宣布成功研制出世界上最大的神經(jīng)形態(tài)計算機“Hala Point”。這款計算機宛如一顆人造大腦，包含了11.52億個人造神經(jīng)元，分布在1152個Loihi 2芯片上，每秒能進行380萬億次突觸操作，展現(xiàn)了前所未有的計算能力。

Hala Point神經(jīng)形態(tài)計算機由英特爾的Loihi 2芯片提供動力。圖片來源：英特爾公司

Hala Point通過模擬人腦處理和存儲數(shù)據(jù)。英特爾公司希望這一創(chuàng)新能大幅提高AI模型的效率和能力。因為他們使用人工神經(jīng)元來執(zhí)行存儲和計算功能，數(shù)據(jù)就不再需要在各個組件之間來回穿梭，從而實現(xiàn)了更高的能源效率。

在運行優(yōu)化問題時，Hala Point耗費的能源僅為傳統(tǒng)計算機的百分之一。這意味著它不僅速度更快，而且更加環(huán)保。想象一下，計算機不僅能像人類一樣思考，還能以極低的能量消耗完成復(fù)雜的任務(wù)，這不僅僅是技術(shù)上的突破，還是對未來可持續(xù)發(fā)展的承諾。

在這個追求更快、更強、更節(jié)能的時代，Hala Point代表著一個全新的起點。它不僅挑戰(zhàn)了現(xiàn)有計算機架構(gòu)的極限，也為AI的發(fā)展開辟了新的道路。

05

分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)首次形成

分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)（BEC）的實現(xiàn)，是人們向著那片神秘而又迷人的量子世界邁出的一大步。

今年，美國和荷蘭的物理學(xué)家攜手將鈉銫極性分子冷卻至接近絕對零度，使1000多個分子凝聚成一個巨大的量子態(tài)，形成了前所未見的分子BEC。

科學(xué)家用鈉銫分子創(chuàng)造出玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。圖片來源：美國哥倫比亞大學(xué)

早在20世紀20年代，愛因斯坦等人便預(yù)言，在極度低溫下，原子等粒子會停止“單兵作戰(zhàn)”，轉(zhuǎn)而“整齊劃一”地聚集成一個“超級原子”。這種狀態(tài)被稱為BEC。自1995年首次實現(xiàn)原子BEC以來，科學(xué)家一直在追求穩(wěn)定的分子也能達到這一神奇的狀態(tài)。因為分子不僅能像原子那樣移動，還能以獨特的方式旋轉(zhuǎn)和振動，這為模擬和理解更廣泛的物理現(xiàn)象提供了無限可能。

然而，分子的控制和冷卻比原子更具挑戰(zhàn)性，就像馴服一群調(diào)皮的孩子，需要極其精細的操作和技術(shù)。在這次研究中，科學(xué)家利用一團極性分子，克服了重重困難，最終實現(xiàn)了這一目標。而分子BEC不僅讓科學(xué)家能夠更深入地探究量子化學(xué)和強相關(guān)量子材料的本質(zhì)，還可能為新型量子計算機的開發(fā)鋪平道路。

06

嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回

在科學(xué)探索的長河中，總有一些時刻讓我們屏息凝神，見證人類科技與宇宙奧秘交織出的輝煌篇章。

6月25日，這一天注定將被載入人類探索宇宙的歷史長河。我國的嫦娥六號月球探測器成功完成了從月球背面南極-艾特肯盆地采樣的壯舉，攜帶重達1935.3克的珍貴樣品返回地球。這片區(qū)域不僅是月球上最大、最深且最古老的盆地，更是隱藏著關(guān)于月球正面與背面物質(zhì)組成差異的秘密，以及破解月球二分性之謎的關(guān)鍵線索。

經(jīng)過數(shù)月緊張而細致的研究，我國科學(xué)家發(fā)表文章，基于嫦娥六號帶回的樣本，首次揭示了月球背面在大約28億年前仍存在活躍的巖漿活動，填補了這一時期月球玄武巖記錄的空白。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解月球演化提供了至關(guān)重要的科學(xué)證據(jù)，也為行星科學(xué)研究開辟了新的視野。

嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回。新華社記者 貝赫 攝

《自然》和《科學(xué)》雜志同期刊登了這兩項獨立研究成果，標志著中國在深空探測領(lǐng)域取得的重大突破得到了全球科學(xué)界的廣泛認可?！蹲匀弧范辔粚徃迦藢@項“令人興奮”的研究給予了高度評價，稱贊研究團隊以細致謹慎的態(tài)度首次對月球背面玄武巖進行了地質(zhì)年代學(xué)分析，提供了高質(zhì)量、高水準的數(shù)據(jù)。一位審稿人特別提到：“這是首個來自嫦娥六號月球樣品的地質(zhì)年代學(xué)研究，對月球和行星科學(xué)界具有深遠意義，必將引發(fā)更廣泛的關(guān)注。”

通過嫦娥六號任務(wù)，我們不僅觸摸到了月球深處的歷史記憶，還開啟了探索太陽系乃至整個宇宙奧秘的新篇章。

07

自身免疫性疾病治愈曙光初現(xiàn)

在人類與自身免疫疾病長期斗爭的歷史中，今年將是一個轉(zhuǎn)折點。

紅斑狼瘡、硬皮病、多發(fā)性硬化癥等疾病，都是由一個“背叛”的免疫系統(tǒng)引起的。這個系統(tǒng)本應(yīng)保護人們，可它卻反過來攻擊健康組織。盡管現(xiàn)有的免疫抑制藥物在一定程度上有所幫助，但并不總能阻止疾病的進展，反而可能帶來使人虛弱的副作用。然而今年，一種治療方法——嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法，在患者身上取得了顯著效果，這可能開啟治療自身免疫疾病的新篇章。

在我國，中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)的內(nèi)科醫(yī)生徐滬濟，利用供體來源的基因編輯T細胞，成功治療了致命的自身免疫性疾病。這一基于T細胞的療法不僅在免疫疾病治療中取得成功，還為前沿CAR-T治療的批量生產(chǎn)帶來了希望。徐滬濟的努力象征著全球科學(xué)家共同追求的目標——將實驗室里的突破轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實世界中的實用療法。

嵌合抗原受體T細胞（CAR-T，粉色）緊緊包圍并摧毀一個B細胞。圖片來源：《科學(xué)》在線版

德國研究人員則報告稱，15名患有紅斑狼瘡、硬皮病或肌肉損傷疾病的患者，在接受CAR-T治療后4到29個月內(nèi)發(fā)生了巨大變化。8名紅斑狼瘡患者全部處于無需藥物的緩解狀態(tài)；其他一些患者雖然仍有癥狀，但所有人均已停止使用免疫抑制劑。

隨著越來越多的成功案例涌現(xiàn)，CAR-T療法正在重新定義我們對自身免疫疾病的理解和治療方法。它不僅僅是一種技術(shù)上的進步，更是一束照亮未來醫(yī)療發(fā)展的光芒。

08

“星艦”上演“筷子夾火箭”場景

當(dāng)“星艦”尚處于研究階段，距離首次發(fā)射遙遙無期之時，社交媒體上已有好奇者向SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克拋出疑問：“星艦”的超重型助推器能否像“獵鷹9”火箭那樣實現(xiàn)著陸？馬斯克的回答簡短而充滿未來感：我們將用發(fā)射塔機械臂抓住它。

美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的“星艦”火箭。圖片來源：SpaceX

彼時，這一設(shè)想在許多人眼中顯得過于大膽，甚至有些不切實際。然而，北京時間2024年10月13日晚8時25分，隨著第五次試飛發(fā)射的啟動，“星艦”以實際行動證明了夢想的力量——超重型助推器穿越大氣層，精準返回發(fā)射塔，被兩支機械臂穩(wěn)穩(wěn)夾住。SpaceX幾乎完美實現(xiàn)了馬斯克當(dāng)初看似遙不可及的愿景。

為了達成“快速重復(fù)使用”的宏偉目標，使助推器能夠直接落回發(fā)射塔，就地完成檢修、加注燃料并再次發(fā)射，這幾乎是唯一可行的選擇。在全球范圍內(nèi)，“筷子夾火箭”不僅是一項技術(shù)上的壯舉，更是航天工程領(lǐng)域的一次革命性突破。對于SpaceX和馬斯克而言，這不僅是對理想堅定不移追求的結(jié)果，也是他們在探索宇宙征程中邁出的重要一步。

09

第三種磁性材料交變磁體發(fā)現(xiàn)

在物理學(xué)的漫長歷史中，磁性材料一直是科學(xué)家探索的核心之一。98年來，物理學(xué)家只知道兩種永久磁性材料：鐵磁體和反鐵磁體。然而今年，科學(xué)界迎來了一個令人振奮的新發(fā)現(xiàn)——第三種磁性材料終于從理論走向現(xiàn)實，它被稱為“交變磁體”。

在交變磁體中，相鄰原子會旋轉(zhuǎn)，其磁自旋也會翻轉(zhuǎn)。圖片來源：《科學(xué)》在線版

這種材料早在5年前就被理論物理學(xué)家假設(shè)存在，現(xiàn)在，多個國際研究團隊通過實驗驗證了它的存在，揭開了這一神秘物質(zhì)的面紗。交變磁體結(jié)合了鐵磁體和反鐵磁體的特性，展現(xiàn)了一種獨特的“雙重性格”。

交變磁體的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了我們對磁性材料的理解，還可能為未來的電子設(shè)備帶來革命性的變化。由于它們的獨特性質(zhì)，交變磁體有可能用于制造超快磁開關(guān)，成為打開新一代高速、高效電子設(shè)備大門的鑰匙。

10

新一代量子芯片糾錯能力達到實際應(yīng)用必要條件

這一成功不僅是技術(shù)上的杰作，更是對未來的一次大膽預(yù)演。

12月10日，《自然》雜志發(fā)表了一篇論文，揭示了谷歌最新一代量子芯片“Willow”在糾錯能力上的重大突破——首次將錯誤抑制在一個關(guān)鍵閾值以下。這一成就被視為實現(xiàn)未來量子計算實際應(yīng)用的關(guān)鍵一步，為大規(guī)模容錯量子計算的運算要求鋪平了道路。

量子計算的潛力巨大，但其脆弱性也一直困擾著科學(xué)家。面對這一挑戰(zhàn)，量子計算研究人員設(shè)計了一種巧妙的解決方案：量子糾錯。

量子糾錯的概念簡單卻充滿智慧——通過將信息分布到多個量子比特上，系統(tǒng)可以在不破壞計算的情況下識別并補償錯誤。然而，這種策略并非沒有風(fēng)險。額外的量子比特可能會引入更多的錯誤，使得實現(xiàn)“低于閾值”的運算成為一項艱巨的任務(wù)。

新一代量子芯片糾錯能力達到實際應(yīng)用必要條件。圖片來源：谷歌研究院

這個名為“Willow”的最新一代超導(dǎo)量子處理芯片架構(gòu)，成功實現(xiàn)了低于表面碼關(guān)鍵閾值的量子糾錯。表面碼是一種特定的量子糾錯技術(shù)，它猶如一張精密編織的安全網(wǎng)，捕捉并修復(fù)那些隨時可能出現(xiàn)的錯誤。

研究人員在一個擁有72個量子比特的處理器和另一個擁有105個量子比特的處理器上進行了測試。隨著碼距從3增加到5再到7，邏輯錯誤率顯著減半。這意味著，“Willow”不僅能在數(shù)小時內(nèi)穩(wěn)定運行最多100萬個周期，同時還能實時解碼錯誤并維持出色的表現(xiàn)。

 “Willow”讓我們看到了一個新時代的曙光。在這個時代里，量子計算將不僅僅是實驗室里的奇跡，而是能夠真正改變世界的力量。

來源：科技日報

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