《自然》预测2024年科学大事

本文转自：中国科学报

世界蚊子项目工厂生产的蚊子。图片来源：Jaime Saldarriaga/AP via Alamy

美国宇航局访问木卫二的航天器。图片来源： NASA/JPL-Caltech

位于智利的维拉·鲁宾天文台。图片来源：Rubin Obs/NSF/AURA

先进的人工智能工具、月球任务和超高速超级计算机将在未来一年塑造科学研究。12月18日，《自然》杂志盘点了2024年值得关注的科学事件。

人工智能的进步

ChatGPT的兴起对今年的科学发展产生了深远影响。它的创造者——美国人工智能研究公司OpenAI，预计将于2024年晚些时候发布聊天机器人的下一代人工智能模型GPT-5。GPT-5可能会展示出比其前身GPT-4更先进的功能。科学家同时也在关注GPT-4的竞争对手Gemini的亮相。

大型语言模型可以处理多种类型的输入，包括文本、计算机代码、图像和音视频。

美国谷歌DeepMind的人工智能工具AlphaFold的新版本也将于2024年发布。研究人员已经用它高精度地预测了蛋白质的3D形状。明年，人工智能将以原子精度模拟蛋白质、核酸和其他分子之间的相互作用，这可能为药物的设计和发现开辟新的路径。

同时，解决监管问题迫在眉睫。联合国人工智能高级别咨询机构将于2024年年中公布其最终报告，为人工智能的国际监管出台指导方针。

瞄准星星

智利的维拉·鲁宾天文台计划在2024年年底运行部分仪器。借助该天文台的8.4米望远镜和32亿像素相机，科学家希望发现更多新的瞬态现象和近地小行星。

同样在智利，西蒙斯天文台将于2024年年中完工。这项下一代宇宙学实验将在宇宙微波背景下寻找原始引力波的特征。它的望远镜将配备多达5万个聚光探测器，是目前正在进行的类似项目的10倍。

天文学家依然担心，由于越来越多的明亮人造卫星群正在用光污染夜空，新的地基望远镜数据可能更加难以获得。

“武装”的蚊子

世界蚊子项目将于2024年在巴西的一家工厂生产抗病蚊子。这些蚊子将携带一种细菌，后者可以防止蚊子传播致病性病毒，从而能够保护多达7000万人免受登革热和寨卡病毒等疾病的侵袭。

这家非营利组织计划在未来10年每年生产多达50亿只抗病蚊子。

疫情之外

针对新冠疫情，美国政府正在资助3种下一代疫苗的试验。其中两种是鼻内疫苗，通过在气道组织中产生免疫力来预防感染。第三种是mRNA疫苗，可以增强抗体和T细胞反应，有望实现对新冠病毒变体的持久免疫。

而世界卫生组织将在2024年5月举行的第77届世界卫生大会上公布其流行病条约的最终草案。该条约旨在让各国政府更好地预防和管理未来的流行病。

月球任务

自20世纪70年代以来，美国宇航局再次启动载人登月任务。阿尔忒弥斯二号最早可能于2024年11月发射，将搭载3男1女共4名宇航员乘坐“猎户座”飞船进行为期10天的绕月飞行。

此外，美国宇航局的“克利伯号”飞船将于2024年10月飞往木星的卫星木卫二。日本则计划于2024年进行火星卫星探索任务，将访问火星的卫星火卫一和火卫二，其探测器将在火卫一降落并收集地表样本。

“照亮”暗物质

一项探测被称为“轴子”的暗物质粒子的实验将在2024年看到曙光。轴子被认为是由太阳发射并转化为光的，但它们至今还没有被实验观测到，因为这需要灵敏的探测工具和极强的磁场。

德国电子同步加速器进行的BabyIAXO实验，使用一个由10米长的磁铁和超灵敏的无噪声X射线探测器组成的太阳望远镜，每天12小时跟踪太阳的中心，以捕捉轴子转化为光子的过程。

此外，2024年可能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。研究人员将在2024年完成数据收集，并有望对这些微小粒子进行明确测量。

关于意识的辩论

2024年，科学家可能会对意识的神经基础有新的认识。一个大型项目正在通过一系列对抗性实验测试两种意识理论，预计将在2024年年底公布第二轮实验的结果。

在第一轮实验中，两种理论都未能与观察到的脑成像数据完全一致。第二轮实验可能会让神经科学更接近于解读主观体验的奥秘。

拯救地球

2024年下半年，海牙国际法院可能会就各国应对气候变化的法律义务发表意见，并对那些被视为破坏气候的国家须承担的法律后果作出裁决。虽然这一裁决不具有法律约束力，但可以推动各国加快实现其气候目标并在国内法律案件中加以引用。

自20世纪50年代以来，全球共生产了100亿吨塑料，其中70多亿吨现已成为废品。联合国塑料条约政府间谈判将于2024年结束。该条约旨在建立一项具有约束力的国际协议，以消除塑料污染。

超高速超级计算机

2024年年初，研究人员将启动欧洲首台百亿亿次超级计算机“木星”。这台巨大的机器每秒可以执行100亿亿次计算。研究人员将利用该机器创建基于医学目的的人类心脏和大脑“数字孪生”模型，并对地球气候进行高分辨率模拟。

美国研究人员将在2024年安装两台百亿亿次计算机——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。科学家将利用Aurora绘制大脑神经回路图，利用El Capitan模拟核武器爆炸的影响。（王方）