2019年国际科技有哪些重大突破

李万

2020-02-19 09:28:12　来源：学习时报

　　2019年，新科技革命与产业变革持续深入，科技创新在累积中逐渐进入“加速道”。

　　重点领域的主要进展

　　一是认知物质世界深入，实现多个“首次”验证。首张黑洞照片，验证了爱因斯坦的广义相对论，这是1919年史瓦西发现第一个解析解以来首次得到实验证实。系外行星搜寻进展显著，TESS卫星发现平均每颗恒星几乎都有一个行星。欧空局发射了其首个研究系外行星的卫星。首次发现系外“超级地球”，一个处于宜居带的含水行星。发现海王星的新卫星，1989年旅行者二号掠过时还没发现，有可能是海卫八被撞击后形成的。史上第一张量子纠缠照片，使人类终于亲眼看见这种“幽灵般的超距作用”。第三种五夸克粒子被发现。最轻中微子质量被限定。超导材料最高临界温度刷新，在超过100万倍大气压和250K（约为-23℃）的温度下，氢化镧会变成超导物质。为纪念国际理论与应用化学联合会成立100周年和元素周期表诞生150周年，该会发布了“化学十大新兴技术”。

　　二是太阳系探测成果丰富，月球火星成为焦点。火星探测，NASA公布了火星最易获得水冰的区域，宣布“机遇号”彻底失联，“洞察号”监测到了火星震，“好奇号”完成了对夏普山的初步探索，Mars2020正在准备之中。“帕克”太阳探测器成功地进行了两次近日点飞掠，并发布了首批成果。“朱诺号”在木星南极附近发现了一个新的气旋风暴，它与其他五个气旋围绕一个超大气旋并组成了一个超级六边形。“隼鸟2号”在小行星“龙宫”两次着陆采样，还使用钽弹和铜质炮弹碰击器获得表层和深层样本，11月开始返回地球，日本深空探测实力可见一斑。OSIRIS-Rex号抵达小行星“贝努”附近。新视野号拍到了最遥远的天体小行星“天涯海角”。以色列和印度的月球探测都遭遇了失败。美国宣布将重返月球，并建立永久基地。

　　三是空天科技进展显著，商业航天蓬勃发展。马斯克的SpaceX以13次发射继续领跑商业发射，2019年首次发射是将10颗铱星全部送入低地轨道，补齐了75颗铱星；两次实现一箭60星，低轨道星链走进现实；星际飞船原型发生爆炸。传统的波音、洛马、诺格三家巨头仅有8次发射。波音CST-100星际航线未能与国际空间站对接。“光帆2号”成为首个在轨受控运行的太阳帆飞行器。737Max因事故而停飞，人们对人工智能系统有所担忧。洲际航班呈现越来越明显地呈现“去枢纽化”特点，空客宣布超级飞机A380将于2021年停产。大国竞相发展高超音速打击武器，俄罗斯“先锋”系统开始作战值班。印度成为世界上第四个拥有能摧毁卫星的国家。美国空天飞机X-37B五号机飞行780天后返回地球，再破纪录。

　　四是生命起源再获新知，生命过程人工重现。培养出远古深海古菌，填补了生命“缺失环节”。通过对墨西哥尤卡坦半岛的撞击地点和美国发现的几块化石的检测，基本弄清6600万年前导致恐龙等76%物种灭绝的撞击中，24小时内发生的一系列事件。通过分析线粒体，首次论证现代人类确切起源地。在菲律宾发现人类的近亲物种——生活在5万到6.7万年前“吕宋智人”。一项长达10年的研究发现，严重营养不良会导致肠道微生物群不成熟，使得数百万儿童无法完全康复。马斯克的Neuralink公司发布脑机接口系统，可以向大脑植入超细柔性电极。首次合成出包含8个碱基的DNA。首个会“呼吸”的肺气囊模型，由水凝胶3D打印制成。3D打印出首个具有细胞、血管、心室和心房的微型活性心脏。首次实现死猪大脑恢复部分细胞功能。人造肉汉堡上市，培育肉技术持续熟化。

　　五是生物技术促进健康，恶性疾病渐被治愈。埃博拉病毒向第二国蔓延，首个埃博拉病毒疫苗获批。基因药物可使90%的囊性纤维化实现慢性病化。第二例艾滋病治愈病例或已出现，停药18个月后仍未检测到HIV病毒。瞄准无序蛋白质的靶向药物已被筛选数千种，有望用于治疗骨髓瘤、肺癌和阿尔茨海默病等。定制癌症疫苗推进临床试验。免疫疗法进入了更加精准和广谱的2.0时代。检测诊断技术进步使疾病得以更早发现。通过对母亲血液中的RNA测序，可以识别早产。液体活检、肠道显微胶囊、可穿戴心电仪、基因大数据等有助于更早确诊。新型多功能基因组编辑技术“先导编辑”出现，精度效率更高、更少脱靶。首个采用ESC-GaINAc递送技术的RNAi药物获批，核酸药物RNA技术迈入新阶段。

　　六是算力存储创新突破，网络通信快速演进。谷歌首次实现“量子霸权”，只用约200秒，就完成了经典计算机1万年才能完成的任务。英特尔的存算一体化芯片比传统CPU快1000倍，能效提高1万倍，向“模拟大脑”迈进了一大步。全球首个雾计算参考架构国际标准IEEE 1934发布，云（计算）雾（计算）边（缘计算）将构成物联网时代多层次计算架构。全球多国开通5G通讯网络服务。随着VR/AR、5G、预测性AI算法、触觉传感器等成熟并融合，“远程呈现”已基本就绪。最后一批IPv4地址被分配完毕，转向IPv6成为唯一选择。“万物DNA”材料出现，原始“兔子”所含的DNA被解码，并稳定复制了五代。全球首个全自动DNA数据存储和检索系统上线。区块链技术应用于食品供应链溯源，能将受污染的食品立即从流通中移除，精准销毁有问题的库存商品。

　　七是开发应用强化学习，智能水平不断提高。AI程序在德州扑克中击败了最优秀的人类玩家，具有里程碑式的意义。“深度角色”成为首个在敌友不明的多玩家游戏中战胜人类玩家的AI程序。捕捉语义关系的新技术正使机器更好地理解自然语言，社交机器人在曲折中走向成熟。通过模拟环境中的强化学习，灵巧机器人能敏捷地抓取并转动魔方。开发出模拟生物细胞集体迁移的机器人，为研制大规模群体机器人系统提供了全新途径。通过强化学习可以让机器人几乎能像动物一样“思考”和快速学习，开发出了“在哪儿跌倒就在哪儿爬起”的机器狗。

　　八是生态环境退化堪忧，能源新兴技术崛起。“地球之肺”燃烧数周，导致亚马逊大片雨林消失，估计至少需要20~40年才能恢复。联合国气候大会未取得理想成果。首次发现格陵兰岛的冰下释放甲烷。一份长达1500页的报告认为，生物多样性比想象中退化更快。全球鱼类捕获物与微量元素营养缺乏的关联图谱绘就。可降解生物塑料、控释肥料、室温下二氧化碳气体变电池、低成本捕获二氧化碳、无下水道卫生间等环境友好技术备受重视。全球首座浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”号正式启航。更不易发热、更少氢释放的新型核反应堆、可控核聚变受追捧。液流电池、氢燃料电池、热能网格储存器-多结光伏设备、多孔岩石储电等新型可再生能源储存方法得到开发。

　　为发现“异常”和实现突破而酝酿累积

　　2020年，世界进入20年代，这是许多科幻片设定的年份。预测大部分落空但又与现实相去不远。新科技革命与产业变革还处于“用尽存量知识”和“发现异常问题”的阶段，重大科学发现尚未显现，但诸多领域的科技进展已呈群体性突破态势。

　　一是智能泛在。从感知智能迈向认知智能。量子计算进入攻坚期。极高密度存储新技术得到开发。芯片开源架构RISC-V更受欢迎。5G与AI、物联网等融合加速。智能机器人在生产协作、生活服务、工作巡检等多方面应用。自动化物件、实用型区块链等将得以发展。深度造假、隐私泄露等成为困扰。

　　二是健康长寿。更多恶性疾病将可被慢性病化，健康衰老渐成趋势。单细胞、类器官、免疫治疗、基因编辑、智慧移动医疗、个体计量等持续发力。对生命过程的模拟和应用更深刻。合成酵母2.0将出现。利用动物培育可移植的人体器官将取得进展。培育肉在需求驱使下发展加速。据估计，世界人口数量将在2050年达到98亿，肉类消费会比2005年多70%。

　　三是空间延展。深空深海深地和物质深层的研究与开发应用将加速。更广泛地搜寻类地系外行星。2020年将是火星探测发射年。商业航天日臻成熟。更多暗物质探测器将启动运行。找出轴子将可能成为未来10年的重点。深远海、地球深部的探测与研究将取得新进展。

　　四是能源转型。第26届联合国气候变化大会引人注目。据认为，本世纪需去除高达1万亿吨的二氧化碳。清洁能源料获更多支持，风光电成本持续下降将可能迎来重要拐点。磁悬浮、无人机等新型交通物流工具开启应用新阶段。生物燃料成本更具竞争优势。清洁氢能受追捧。固态电池动力汽车原型将发布。

　　人类社会正在经历百年未有之大变局。100年前的20年代，科技进入到一个“黄金时期”。科技革命与全球政治之间互为影响，促进科技突破极限、点亮新的“科技树”，将需要前所未有的宏大协作而非对抗。科技，不断向上；科技，必将向善。

编辑：迟语洋

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