2024年全球科学研究四极前沿突破：从太空探索到基因编辑，人工智能推动创新浪潮

新华社记者 张小茹

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2024 年，全球科学研究将扩展到极端宏观、极端微观、极端条件和极端综合，技术创新将进入前所未有的密集活动时期。全球科学研究正在突破“四极”前沿的人类认知边界，有望在未来帮助提高生产力，增强人类的共同福祉。

当前，新一轮科技革命和产业变革正在深入发展。科学研究拓展到极致宏观，拓展到极致微观，拓展到极致条件，拓展到极致全面，不断突破人类认知的边界。

回顾 2024 年全球科研发展轨迹，向“四极”前沿发展的趋势尤为明显。仰望浩瀚无垠的宇宙，太空探索掀起了新的高潮;俯视细微之处，基因编辑技术为战胜顽固疾病开启了新的篇章;广阔的世界和深海留下了人类探险的印记;广泛的跨学科融合和人工智能多点开花，推动了创新浪潮。

拓展到极端宏观：逐月追星问天

“韦伯太空望远镜探索宇宙的黎明”被《科学》杂志选为年度十大突破之一。科学家们今年宣布，他们通过韦伯太空望远镜观察到了最古老的黑洞、螺旋星系结构，以及宇宙中早期星系的诞生......作为哈勃太空望远镜的“继任者”，它正在帮助人类继续扩大对宏观宇宙的探索。

射电望远镜被称为“宇宙观测的神奇之眼”，也在帮助人类进行太空探索。4 月，国际科学项目平方公里阵列射电望远镜项目的第一批低频天线在澳大利亚安装，这将有助于回答宇宙演化等科学问题。FAST 已经发现了 1000 多颗脉冲星，这对理解脉冲星的形成和恒星的演化具有重要意义。

这是 2024 年 6 月 2 日北京航天飞控中心屏幕上嫦娥六号着陆器和上升器在月球背面着陆的模拟动画。新华社记者金立旺摄

人类对月球的探索也取得了丰硕的成果。中国的嫦娥六号于 5 月出发，6 月返回，完成了人类历史上第一次从月球背面返回样本。相关研究填补了人类认识的许多空白，例如大约 28 亿年前在月球背面发现了岩浆活动，以及关于月球背面古地磁场的首次信息。

火箭是人类通往太空的“桥梁”，相关技术在 2024 年取得了多项突破。美国“星际飞船”首次验证了“筷子夹火箭”的回收技术，有望大幅降低发射成本。日本新一代主运载火箭 H3 火箭和欧洲新一代重型运载火箭阿丽亚娜 6 号火箭也已成功试射。

寻找外星生命是人类永恒的太空梦想。木卫二被认为是太阳系中寻找地球以外生命的“最佳地点”，10 月，美国宇航局发射了木卫二快船探测器，以研究木卫二海洋中冰层下生命的存在。

深入微观层面：深入微观，探索未知

在微观层面上，可以改变细胞深处遗传物质的基因编辑和更深层次的粒子物理学是当今世界科学技术发展的前沿。

通过使用基于 CRISPR-Cas 系统的“基因剪刀”，科学家们现在能够编辑人类基因并用它们治疗疾病。被英国杂志《自然》评为 2024 年度十大风湿病专家的中国风湿病专家徐虎吉正在尝试用“基因剪刀”修饰的嵌合抗原受体 T 细胞 （CAR-T） 疗法治疗自身免疫性疾病。《科学》杂志还将 CAR-T 细胞疗法列入今年的 10 大突破，认为它为自身免疫性疾病的治疗翻开了新的篇章。

针对艾滋病的医学问题，荷兰研究人员在 3 月发现，使用“基因剪刀”可以消除受感染细胞中的 HIV 病毒，为治愈艾滋病带来希望。

再往下看，人类仍在探索深层的物质结构和物理定律。8 月，由中国研究人员领导的一项合作研究首次观测到一种新的反物质超核，即反超氢 4。这是迄今为止发现的最重的反物质超核，有助于探索正物质和反物质的对称性。

12 月，CERN 官网表示，其科学家在大型强子对撞机上发现了反氦 4 的第一个证据，为进一步揭开反物质之谜提供了新的线索。

转向极端条件：寻找根源并挑战极限

黑暗、高压、冰冷的深海是一个充满未知和风险的世界。在 8 月启航的中国 2024 年西太平洋国际航行中，“蛟龙号”载人潜水器搭载了 10 多名中外科学家探索深海，有力地推动了深海生物多样性和环境保护的研究。

2024 年 8 月 18 日，“蛟龙号”完成了在西太平洋的潜水。新华社记者 王玉浩 摄

地球深部一般是指地壳深处及以下的区域，包括从地壳深处延伸到地幔上部的区域。一个国际研究小组于 8 月在《科学》杂志上报告说，他们在大西洋底部钻探了迄今为止最深的地幔岩芯，1,268 米长的地幔岩芯将有助于更好地了解陆地岩浆活动、地壳形成等。

除了探索自然界的极端环境外，人类还通过实验来模拟一些极端条件。模拟太阳核聚变的国际热核聚变实验堆 （ITER） 项目是世界上规模最大、影响最深远的国际研究合作项目之一。11 月，中国公司制造的最新一批 ITER 组件包壳屏蔽模块运往法国，标志着该国在建造聚变反应堆所需的关键技术方面向前迈出了重要一步。

跨领域发力至极致：人工智能潜力巨大

近年来，人工智能已成为多学科融合的典型代表。在 2024 年诺贝尔物理化学奖中，人工智能专家屡获殊荣，成为“跨界”获奖者。在生命科学领域，人工智能可以帮助预测阿尔茨海默病，帮助自闭症的早期筛查，并协助原创创新药的开发。

2024 年 10 月 8 日，瑞典皇家科学院宣布，2024 年诺贝尔物理学奖将授予美国普林斯顿大学的约翰·霍普菲尔德和加拿大多伦多大学的杰弗里·辛顿。新华社记者彭紫阳摄

人工智能、柔性材料、生物传感器等技术的发展促进了脑机接口技术的实际应用。8 月，美国脑机接口公司“Neural Connection”表示，它已经完成了该公司的第二例脑机接口设备人体移植手术，移植受者在手术后增强了控制光标和用大脑玩电子游戏的能力。

“具身智能”可以赋予机器人人工智能。在北京举行的 2024 年世界机器人大会上，推出了多款能够适应不同环境和需求的机器人。特斯拉公司今年展示了最新版本的 Optimus 人形机器人，它能够在工厂中走动、分拣电池等。

当前，技术创新进入了前所未有的密集活动时期，全球科学研究正在突破“四极”前沿的人类认知边界，有望在未来帮助提高生产力，增强人类的共同福祉。