拓展对极大、极小和极复杂事物的理解

本文转自：科技日报

2024年科维理奖获奖理由——

拓展对极大、极小和极复杂事物的理解

大卫·查博诺

萨拉·西格尔

罗伯特·S·兰格

阿曼德·保罗·阿里维萨托斯

查德·A·米尔金

南希·坎维舍尔

温里希·弗赖瓦尔德

曹颖

【今日视点】

◎本报记者 张梦然

天体物理学、纳米科学、神经科学，可以分别用极大、极小和极复杂来形容。在很多人理念中，这些基础科学距离人们日常生活十分遥远。

但是，被科学界传为佳话的慈善家弗莱德·科维理有一个深深的信仰：基础科学最终会为每个人更美好的生活指明方向。

科维理奖（The Kavli Prize）由美国科维理基金会、挪威科学与文学院和挪威国家教育与研究部共同设立，每隔两年颁发一次，用来奖励天体物理、纳米科学、神经科学领域顶尖科学家。该奖项在全世界相关领域有重要影响，通常也被称为“诺奖风向标”。

据科维理奖官网报道，6月12日，挪威科学与文学院宣布了2024年科维理奖获奖者名单。8位科学家因发现和描述太阳系外行星及其大气层、将合成纳米材料整合用于生物医学，以及对大脑中专门用于人脸识别区域进行定位等研究，拓宽了人类对极大、极小和极复杂事物的理解而获奖，每个领域的获奖者将分享100万美元奖金。

挪威科学与文学院院长莉斯· 奧夫雷斯表示：“2024年科维理奖旨在表彰那些致力于推动世界进步的基础科学研究的杰出研究人员。他们正在探索太阳系外的行星；他们将纳米科学领域拓展到生物医学领域；他们正在加深我们对人脸识别神经学基础的理解。”

天体物理学：加速寻找地球以外生命

天体物理学奖授予美国哈佛大学大卫·查博诺和麻省理工学院的萨拉·西格尔。他们开创了探测行星大气中原子种类和测量其热红外辐射的方法，为寻找巨行星和岩石行星周围大气的分子指纹奠定了基础。他们的贡献是过去20年探索无数系外行星取得巨大进展的关键，拓宽了人们对“极大”尺度的认识。

大卫·查博诺带领团队利用凌日法发现了一颗巨型系外行星（HD 209458b）。他和团队对巨型系外行星的大气层进行首次研究，并利用过滤后的星光和行星本身的红外辐射测量了分子光谱。

萨拉·西格尔是行星大气理论研究的先驱，她预测凌日法可用于测量系外行星大气中的原子和分子特征，这对于识别生物标记物（生命迹象）至关重要。

纳米科学：促进纳米生物医学进步

纳米科学奖授予美国科赫综合癌症研究所的罗伯特·S·兰格、芝加哥大学的阿曼德·保罗·阿里维萨托斯和西北大学的查德·A·米尔金。他们通过展示纳米材料工程如何推动生物医学研究和应用，彻底改变了纳米医学领域。他们的发现为治疗学、疫苗、生物成像和诊断学的发展作出了基础性贡献，推动了人们对“极小”领域的理解。

罗伯特·S·兰格是第一个开发纳米工程材料的人，这种材料可控制药物分子释放或进行有规律地流动。这对一系列疾病的治疗产生了巨大的影响，例如侵袭性脑癌、前列腺癌和精神分裂症。他的工作还在mRNA疫苗开发中发挥了重要作用。

阿曼德·保罗·阿里维萨托斯证明了半导体纳米晶体或量子点可用作生物成像中的多色探针。现在，半导体纳米晶体已成为活细胞跟踪、标记和体内成像领域中广泛使用的工具。

查德·A·米尔金使用金纳米粒子作为核心，以放射状分布的DNA或RNA链云作为外壳，设计出球形核酸（SNA）。这一发现促成了快速、自动化的即时医疗诊断系统的开发。

神经科学：理解脑内面部识别系统

神经科学奖授予美国麻省理工学院的南希·坎维舍尔、洛克菲勒大学的温里希·弗赖瓦尔德和加州大学伯克利分校的曹颖，以表彰他们发现了大脑内识别人脸的系统。他们的发现提供了神经组织的基本原理，为进一步研究视觉信息处理如何与认知功能结合奠定了基础，促进了人们对“极复杂”学科的掌握。

南希·坎维舍尔是第一个证明人类大脑皮层中有一个专门用于识别人脸的区域的人，这个区域被称为梭状回面部区域。她利用功能性磁共振成像发现了该区域位置的个体差异，并设计了一种分析技术来有效定位。

温里希·弗赖瓦尔德和曹颖进一步阐述了坎维舍尔的研究成果。他们以猕猴为研究对象，绘制了6个不同的大脑区域，即“脸部贴片系统”，还展示了这些区域的功能专长及其连接方式。

曹颖的研究表明，通过一种特殊的代码，单个细胞能够通过收集面部特征信息来识别面部。例如，一些细胞对头发的存在作出反应，另一些细胞对眼睛之间的距离作出反应。

弗赖瓦尔德则发现，大脑中一个被称为颞极的独立区域，可加速人们对熟悉面孔的识别，而且一些细胞会对熟悉面孔作出选择性反应。

本文图片来源：科维理奖官网