2024科技年终盘点,改变未来的六大突破

文摘   2024-12-30 20:30   北京  

它们未必是过去一年,世界上最重要的科技突破,但每一个都可能改变无数人的生活。


撰文 | 王亚坤

《看天下》杂志原创出品 




2024年,最激动人心,会深刻影响未来的科技突破是什么?


是谷歌最近发布的量子芯片?还是马斯克领导制造的能把人类送到火星的太空飞船“星舰”?抑或能预防艾滋病的药物?


就像一千个读者眼中有一千个哈姆雷特一样,每一个科技爱好者,都可能有自己的答案。


本刊综合《自然》《科学》等国际顶级科学期刊和相关媒体的评选,盘点出那些2024年可能会改变未来的6大科技突破。


它们未必是过去一年世界上最重要的科技成就,但每一个都可能改变无数人的生活。



01

艾滋病的“克星”

人类找到了艾滋病的“克星”。一种名为来那卡帕韦(Lenacapavir)的注射药物,可以有效预防艾滋病,每次注射可以保护人体长达6个月。


2024年6月,一项针对非洲女性的大型实验报告称,这种注射药物可以将艾滋病感染率降至零,有效性高达100%,相关研究已发表在国际权威医学期刊《新英格兰医学杂志》上。3个月后,一项横跨4个大洲的类似实验报告称,该药物的预防有效性高达99.9%。


它也成为《科学》评选的2024年度十大突破中的第一名。


艾滋病是对人类健康威胁最大的传染病之一。自1981年首起艾滋病例公布以来,全世界有超过8000万人感染艾滋病,其中约4000万人死亡。2023年,全球新增艾滋病患者130万人。


不过,虽然这种药物能预防艾滋病,但不能治疗已经感染艾滋病的患者,目前全世界只有7位艾滋病患者被治愈。



02

用“筷子”夹火箭

人类距离“殖民”火星的愿景,又近了一步。


2024年10月13日,SpaceX公司旗下的“星舰”第五次试飞成功。和之前几次不同,这次发射后的火箭不仅可以重复使用,而且在下落过程中被一个“筷子”一样的机械臂抓住。


这意味着,之后SpaceX发射火箭的时间间隔会大幅缩短。想象一下,火箭在发射后,只需要简单清理,补充燃料,就可以再次发射。这已经不像火箭,而是更接近传统意义上的飞机了。


马斯克的目标是将发射间隔缩短到30分钟以内,以大幅降低火箭发射成本,并制造数千架“星舰”,到时候,人类向太空投放物资的能力会大幅增强,有希望成为“跨行星文明”。


2024年10月13日,SpaceX“星舰”第五次试射。(@视觉中国 图)


03

“完美杀虫剂”

2024年,美国环境保护局批准农药Calantha上市,专门用于防治马铃薯头号害虫——马铃薯甲虫。这种新型农药被《科学》盛赞为“完美杀虫剂”,比传统杀虫剂更安全和高效。


马铃薯甲虫原产于北美洲,现在遍布北半球,已经发展出了对传统杀虫剂的抗药性,每年造成约250亿元人民币的损失。


新型杀虫剂的作用方式与传统杀虫剂完全不同。当马铃薯甲虫的幼虫咀嚼被喷洒过新型杀虫剂的叶子时,杀虫剂中的RNA会阻止幼虫一种关键蛋白质的表达,幼虫会在几天内死亡。新型杀虫剂针对的基因是害虫及其近亲所独有的,可以防止对其他昆虫的“误伤”。


这种杀虫剂的作用机制被称为“RNA干扰”,目前,世界各地的研究人员正在使用同一机制研发针对其他害虫的杀虫剂。


04

量子芯片问世

2024年12月,谷歌推出名为“威洛”(Willow)的量子芯片,这是量子计算领域的重大突破。


谷歌声称,这种芯片只用5分钟即可完成现有运行速度最快的计算机要10尧(10的25次方)年才能完成的任务。


量子比特是量子计算的基本单位。运算能力越强的量子芯片中量子比特越多,但这也意味着出错越多,这是目前量子计算机研发道路上一个巨大的“绊脚石”。


谷歌研制的“威洛”虽然量子比特多,但错误率减少了一半,而且还具备纠错的能力。它找到了一种将芯片中的量子比特串联起来的方法,这样错误率就会随着量子比特数量的增加而下降。


这是人类朝量子计算机迈进的一大步。自诺贝尔奖得主理查德·费曼1981年提出这个构想以来,它一直是科学家的“圣杯”之一。传统计算机依靠二进制“比特”(开关要么打开,要么关闭,表示为1和0)来处理信息,量子计算机是多进制,可以让人类的计算能力实现飞跃。



 量子芯片需要在接近“绝对零度”(约零下273℃)条件下运行,图为用于保存“威洛”的低温恒温器。(@视觉中国 图)


05

“不死的癌症”,有救了

2023年底,曾在电视剧《倚天屠龙记》中饰演周芷若角色,成为一代人荧屏记忆的香港明星周海媚去世,引发了公众对她所患的红斑狼疮这一疾病的关注。


红斑狼疮属于自身免疫系统疾病,被称为“不死的癌症”,虽然不一定直接造成死亡,但极难根治,患者一生都要受其折磨。仅在中国,就有约100万红斑狼疮患者。


2024年,一种新疗法——CAR-T疗法,在治疗自身免疫系统疾病重症患者中取得显著效果,给这一疾病的治愈带来希望。


2024年2月,德国研究人员报告了15名接受CAR-T疗法的自身免疫性疾病重症患者的情况,他们的症状均已大幅减轻,不用再持续使用治疗药物。9月,上海长征医院徐沪济团队也使用CAR-T疗法治愈了3位患者,徐沪济也因此入选《自然》年度十大科学人物。



06

果蝇的大脑“地图”

果蝇可能是地球上第一个能实现“赛博永生”的生物,因为人类可以破解它大脑的全部秘密。


2024年10月,普林斯顿大学的科学家全面绘制出了成年果蝇的大脑“地图”,其中包括约14万个神经元,以及这些神经元之间存在的5000万个连接。


果蝇是一种“模范研究生物”,它的大脑虽然很小,但执行的许多基本神经过程与人类相同。这份“地图”可以帮助科学家研究果蝇所有活动在大脑中对应的神经过程。比如,哪些刺激会让它们在飞行中停下来,哪些刺激会让它们进食。


人脑比果蝇大脑复杂约100万倍,有860亿个神经元,平均每个神经元有3000个连接。因此,以当前的技术尚无法绘制完整的人脑“地图”。这需要大量内存:科学家估计,这将达到1ZB 的数据量,相当于全球一年的互联网总流量。



果蝇听觉系统的大脑“地图”。(美国普林斯顿大学官网 图)




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