2024 科学大事件前瞻：先进的 AI 工具、心系星辰、阐明暗物质

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2024 科学大事件前瞻：先进的 AI 工具、心系星辰、阐明暗物质

先进的 AI 工具、探月任务和 E 级超级计算机将塑造新一年的科学进程。

来源 | Nature Portfolio

撰文 | Miryam Naddaf

AI 进展

今年，ChatGPT 的横空出世让科学界为之一振。开发 ChatGPT 的 OpenAI 位于加州旧金山，预计将在明年末推出 GPT-5 ——驱动 ChatGPT 的下一代人工智能（AI）模型。GPT-5 或比前身 GPT-4 拥有更多先进功能。科学界还在期待谷歌推出 GPT-4 的劲敌——Gemini 。该大型语言模型能处理各类型的输入，包括文本、计算机代码、图片、音频和视频。

由 Google 的 DeepMind 推出的 AI 工具 AlphaFold 被研究人员用来精准预测的蛋白 3D 结构，AlphaFold 的最新版本也将于明年问世。这个 AI 工具将能模拟蛋白、氨基酸和其他分子的相互作用，精确度可达原子级别，为药物设计和发现创造新的机遇。

监管问题也在步步逼近。联合国高级别人工智能咨询机构将在 2024 年中旬发布最终报告，制定 AI 监管国际指南。

心系星辰


薇拉·鲁宾天文台将对南半球天空开展为期十年的观测。来源：Rubin Obs/NSF/AURA

智利的薇拉·鲁宾天文台将在 2024 年底前运行部分设施，提前开始对整个南半球天空的十年观测计划。该天文台有一台 8.4 米的望远镜和一个 3200 兆像素的巨型相机，科学家希望能用这些设备发现大量暂现现象和近地小行星。

还是在智利，阿塔卡马沙漠的西蒙斯天文台将于 2024 年年中完工。下一代宇宙学实验将在宇宙微波背景中寻找原初引力波（大爆炸的余辉）的特征。西蒙斯天文台的望远镜有多达 5 万个集光探测器，是当前运行的同类项目的十倍之多。

天文学家仍在担心由于明亮卫星星座数量的增加，对夜天的光污染会使新的地基望远镜数据无法使用。

蚊子武器


世界蚊子计划（World Mosquito Program）工厂生产感染细菌的蚊子，可防止它们传播登革热等病毒。来源：Jaime Saldarriaga/AP via Alamy

世界蚊子计划（World Mosquito Program）将于明年开始在巴西一家工厂生产抗病蚊子。这些蚊子感染了一种菌株，能防止它们传播致病病毒，有望让最多 7000 万人避免感染登革热和寨卡等疾病。在接下来的 10 年里，该非营利组织每年将生产最多 50 亿只感染菌株的蚊子。

疫情之后

随着全世界从 COVID-19 大流行的突发期中逐渐复原，美国政府正在资助三款下一代疫苗的临床试验，其中两款为通过诱导气道组织免疫的鼻内疫苗；另一款是能增强抗体和 T 细胞应答的 mRNA 疫苗，有望针对新冠病毒（SARS-CoV-2）变异株产生广谱且长效的免疫力。

同时，世卫组织将在明年 5 月的第 77 届世界卫生大会期间发布“大流行病条约”的最终草案。该条约旨在帮助各国政府更好地预防和应对未来的大流行病。194 个联合国成员国将商议具体条款，包括这些条款是否具有约束力。这次商议的核心是为了确保各方能平等获得预防大流行所必需的资源，包括疫苗、数据和专业知识。

探月任务


NASA 的工程师正在改进“快船”（Clipper）探测器，该探测器将在明年奔赴木星的卫星——木卫二（Europa）。来源：NASA/JPL-Caltech/Johns Hopkins, APL/Ed Whitman

这是 NASA 自 1970 年代以来的首个载人登月任务。阿耳忒弥斯 2 号（Artemis II）最早或于明年 11 月发射，“猎户座”（Orion）飞船将搭载三男一女共 4 名宇航员飞掠月球 10 天。阿耳忒弥斯 2 号将为后续的阿耳忒弥斯 3 号任务打下基础——阿耳忒弥斯 3 号任务计划让首位女性和第二位男性登陆月球。中国也计划在 2024 年开展嫦娥六号月球取样返回任务。如果成功，该任务将成为首个在月球背面完成采样的任务。

探索外太阳系卫星的任务包括 NASA 拟在明年 10 月前往木星卫星木卫二的“快船”（Clipper）探测器。该任务的目标是确定木卫二的地下海洋是否存在生命。日本在 2024 年的火卫探测器（Martian Moons eXploration）计划将造访火卫一和火卫二。该探测器将在火卫一着陆并在地表采样，留待样本在 2029 年返回地球。

阐明暗物质

一项探测轴子（axion）这种暗物质粒子的实验将于 2024 年公布结果。研究人员认为轴子由太阳释放并转化成了光，但这种微粒子从未在实验中观测到过，因为它们需要灵敏的探测工具和极强的磁场。德国电子同步加速器的 BabyIAXO 实验使用由 10 米长的磁铁和超灵敏零噪音 X 射线探测器组成的太阳望远镜，每天追踪太阳核心 12 小时，以记录轴子变成光子的过程。

2024 年可能还是科学家确定中微子质量的一年——中微子是粒子物理学标准模型中最神秘的粒子。卡尔斯鲁厄氚中微子实验（Karlsruhe Tritium Neutrino）在 2022 年的结果表明，中微子的最大质量为 0.8 电子伏特。研究人员将在 2024 年完成数据采集，并确定这种极小粒子的测量结果。

意识辩论赛：第二回合

明年还有望进一步阐释意识的神经基础。一个大型项目正通过一系列对抗性实验检验两种意识理论的对错，该项目预计在 2024 年底发布第二轮实验的结果。在第一轮实验中，两种理论与观测到的脑成像数据都不完全一致——这让一个 25 年前的对赌尘埃落定，最终哲学赢过了神经科学。第二轮实验或从神经科学的角度揭开这种主观体验的秘密。

救救地球


联合国塑料条约旨在制定消除塑料污染的全球协议。来源：Luis Acosta/AFP via Getty

2024 年下半年，海牙国际法庭或对各国对抗气候变化的法律义务进行评价，并要求被认为破坏气候的国家承担法律后果。虽然这种裁决不具有法律约束力，但该法庭的影响力能让各国更重视其气候目标，并被本国诉讼案件引用。

联合国塑料条约旨在建立一项消除塑料污染的国际协议，谈判将于明年落幕。1950 年代至今，全世界已产生了 100 亿吨塑料，其中 70 亿吨都已成了垃圾——大部分正在污染海洋，伤害野生动物。但越来越多的研究人员认为，去年启动的这次联合国谈判进展太过缓慢，可能无法完成原定目标。

超快速超级计算机

明年初，研究人员将启动欧洲首台 E 级（exascale）超级计算机——Jupiter 。这台超级机器每秒能运行百亿亿次运算。研究人员将用这台超级计算机创建人类心脏和大脑的“数字孪生”（digital twin）模型，用于医学研究，并对地球气候进行高分辨率模拟。

美国研究人员将在 2024 年安装两台 E 级超级计算机：美国阿贡国家实验室的 Aurora 和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的 El Capitan 。Aurora 将用来创建大脑神经环路地图，El Capitan 将用来模拟核武器爆炸的影响。

本文转载自微信公众号“Nature Portfolio”，原文以 The science events to watch for in 2024 为标题发表在 2023 年 12 月 18 日《自然》的新闻版块上。

原文链接： https://www.nature.com/articles/ ... NCM_NFHCN_NaPortCon

返朴 2024-01-01 10:49 发表于北京