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世界科学

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2024年01期

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卷首语 | 科技引领美好生活

卷首语 | 科技引领美好生活

2023年，世界告别新冠疫情，迎来全面复苏。在这场历时三年的疫情中，科学技术充分发挥了作用。疫情暴发后，研究人员迅速分离出相关毒株，了解了病毒的致病机理，又以创纪录的速度研发、测试、应用了多种疫苗，科技对人类生活的保障体现得淋漓尽致。在《科学》杂志评选的2023年度十大科技突破中，至少有三项（减肥药、疟疾疫苗、阿尔茨海默病疗法）与人类健康直接相关。另外，地球碳泵、淘氢热、AI天气预报三项突破则
专稿 | 《科学》2023年度十大突破

专稿 | 《科学》2023年度十大突破

2023年12月14日，《科学》杂志发布年度十大科学突破榜单。它们代表着科学领域在过去一年中最重大的发现、最重要的进展和最值得关注的趋势。革命性减肥药GLP-1有望战胜肥胖肥胖问题已成为大众健康危机。数据显示，欧美国家有5至7成的成年人受超重困扰，中国人的超重率为34.8%，肥胖率14.1%。根据定义，体重指数超过30即属于肥胖，会导致2型糖尿病、心脏病、关节炎、脂肪肝疾病和某些癌症。
专稿 | 《自然》2023年度十大人物

专稿 | 《自然》2023年度十大人物

《自然》年度十大人物榜单集中了2023年的科学里程碑以及其中举足轻重的人物。这十位人物和他们的同事一起做出了了不起的发现并提醒公众关注至关紧要的问题。《自然》十大人物不是一个奖项或排名。这十位人物由《自然》的编辑选出，他们的故事代表了2023年发生的重要科学事件。2023年还有一位非人类上榜——ChatGPT。 2023年8月23日，印度空间研究组织（ISRO）实现首次让月球探测器在月球着陆，这
天文学 | 火星需要昆虫

天文学 | 火星需要昆虫

起初，那只是一朵花，但美国得州农工大学的本科生伊曼纽尔 · 门多萨（Emmanuel Mendoza）为了能让“花园”郁郁葱葱而竭尽全力。2023年10月下旬，这朵五瓣花在诸多豌豆植物中绽放，随后，更多花朵陆续盛开，甚至还长出了豌豆荚。此时，门多萨隐隐意识到，这可能预示着距地球数百万千米之外的另一个世界的未来。这些植物可不是什么普通豌豆植物。其中有一些种在模拟火星风化层的土壤上——风化层是覆盖
物理学 | 脑机接口的物理学

物理学 | 脑机接口的物理学

西德尼 · 珀科维兹深入浅出地介绍研究人员为研发更安全、更耐用、惠及更多人群的脑机接口所做的诸多前沿工作。人类大脑是一种复杂到惊人的机器。人类大脑皮层拥有800多亿个神经元，每个神经元又有1000个突触。我们的大脑每秒大约要处理100兆比特的信息。想象一下，要是在我们思考的时候，尝试实时测量、提取并解释我们大脑中的所有信号，会是什么场景？记录大脑曾经只是科幻小说和电影——比如《X战警》（X-M
生命科学 | 超越线粒体：细胞如何获得那些复杂组件

生命科学 | 超越线粒体：细胞如何获得那些复杂组件

于细胞而言，线粒体可不止是 “能量工厂”。约15亿年前，一件影响深远的重大事件发生了：两个小小的原始细胞合二为一。这一融合从根本上改变了我们星球的演化进程，其影响程度也许超越了除生命诞生以外的任何事件。一枚细胞进入另一枚细胞并留于其内，最终演化为线粒体——一个连小学生都会学习并知晓是“细胞的能量工厂”的结构。这一新结构为其宿主提供了巨大的能量优势，即为后来复杂的多细胞生命演化提供了先决条件
医学与健康 | 甲流继发细菌感染病情加重背后

医学与健康 | 甲流继发细菌感染病情加重背后

每年春秋季均是流感的高发季，好发于抵抗力低下人群，一般为学龄儿童和老人。尽管甲型流感（简称“甲流”）病毒的疫苗已经使用了半个多世纪，但是由于种种原因，甲流仍然持久影响着人们的健康，是重要的公共卫生问题。据报道，在流感疫苗接种率较高的美国，每年有5000～27 000人死于流感病毒相关的感染。那些甲流感染病人中的10%～30%会继发包括金黄色葡萄球菌（金葡菌）、肺炎链球菌和流感嗜血杆菌等在内的
考古学 | 我们从未如此了解尼安德特人

考古学 | 我们从未如此了解尼安德特人

自从初见尼安德特人的遗骨，我们就一直对他们心心念念。如今，新发掘的古物古迹和新技术帮助我们得到大量关于尼安德特人的新发现。尼安德特人（简称尼人）是与智人最亲近的古人类。在那遥远史前，他们曾与我们密切往来数千年，直到大约4万年前，他们结束了长期统治，与我们渐行渐远。大多数科学家认为有理由相信智人和尼人曾经和睦相处，不过自从他们的遗骸于19世纪首次出土以来，大家对尼安德特人的态度并不友善，经常把他
人工智能 | DeepMind发布数十万种潜在新材料数据库

人工智能 | DeepMind发布数十万种潜在新材料数据库

AI预测材料可为电子产品、电池和太阳能电池带来变革。从电子产品到飞机，现代技术仅使用了两万种无机材料，这些材料大多是通过反复实验发现的。科学家预测，还有数以万计的材料没有被制造出来。然而最近研究人员发现，通过一种新的AI，他们已经预测出另外220万种材料的成分和特性。在一项配套研究中，另一个研究小组表明，同样是在AI的帮助下，可以高效地制造出这些预测到的材料。研究人员认为，这些报告都预示着
人工智能 | AI找到了新的CRISPR基因编辑系统

人工智能 | AI找到了新的CRISPR基因编辑系统

规律间隔成簇短回文重复序列（CRISPR）技术面临一个问题：资源多得让人为难。自从这种基因编辑系统声名鹊起以来，科学家一直在寻找具有更高精度和准确性的变体。一种搜索方法是在细菌和其他生物的DNA中筛选与CRISPR-Cas9相关的基因。另一种方法则是在实验室中人工改进CRISPR组件，使其具有更好的治疗功能——比如让它们在人体内拥有更高的稳定性、安全性和效率。这些数据存储在包含数十亿基
走近科学 | 微生物源天然产物——“小身材，大能量”

走近科学 | 微生物源天然产物——“小身材，大能量”

本文围绕2019年上海市自然科学奖一等奖项目“微生物源天然产物的生物合成和分子创新”展开，该奖项由中国科学院上海有机化学研究所刘文研究员团队获得。大自然的恩赐——天然产物从自然界里的动物、植物、微生物体内分离、提取得到的活性小分子，通常被称为天然产物（NPs）。我们看到的有颜色的物体，闻到的气味，尝到的味道以及日常用到的日化品，很多都来自天然产物。作为大自然无私的原始馈赠，天然产物是一个巨
大家·科技前沿 | 生活中的传感器

大家·科技前沿 | 生活中的传感器

当我们逛街购物时，很多商店的大门都会自动打开，迎接顾客的到来；盥洗室里的水龙头会在你需要的时候自动出水，从而带来更加卫生的环境；烟雾报警器不知疲倦，全年无休地排查周围的隐患，保证环境的安全；当我们选好了心仪的商品，扫码支付将结账变得更加方便快捷……这都离不开传感器的帮忙。其实，传感器早已深深地融入到了我们的生活中，它在军事、农业、科学等方面都有极为重要的应用。只要你用心寻找，目光所至之处，几乎都能
今日启明星 | 不负年华，要做出一点厉害的事情来

今日启明星 | 不负年华，要做出一点厉害的事情来

近期的几次启明星活动有机会与陆渊星友见面，听她介绍基因治疗的最新进展，听她讲述她和药物研发的事，她在讲解专业知识时用语的精准、表达逻辑的缜密，回应各种问题时的大方得体让人心生好感。以她的年龄能做到这些并不容易，也因此想有机会拜访她，听听她的故事。老西门长大的 “上海小囡” 当陆渊说起她是1987年出生于上海市南市区（后并入黄浦区）老西门，并在那里一直生活到出国读研究生时，我是有点楞住的，因为
今日启明星 | 细胞基因治疗产品开发到临床应用

今日启明星 | 细胞基因治疗产品开发到临床应用

本文基于笔者掌握的材料以及近年来直接参与药物转化相关研究与课题的实际经历和体会，探讨了基因与细胞治疗的背景，药物的基础科研、转化研究到临床研究的过程，以及细胞基因的IND申请及策略等，希望供对这方面感兴趣的读者有所参考。一个革命性疗法成就一个医学奇迹在现代医学探索中，每一次突破都代表着为无数患者带来新生的可能性。CAR-T细胞疗法的出现，无疑是医学领域最引人瞩目的突破之一。CAR-T全称嵌
智库观察 | 2023年全球创新指数

智库观察 | 2023年全球创新指数

世界知识产权组织发布的《2023年全球创新指数》报告深入分析了全球132个经济体的创新生态表现，并对全球创新趋势进行了跟踪。新冠疫情大流行后经济复苏缓慢、利率攀升以及地缘政治冲突进一步提升了不确定性，但数字时代科学创新浪潮和技术进步仍带来希望。在此背景下，2023年全球创新指数（GII）跟踪调查了全球创新趋势。2023年全球创新指数的独特之处在于纳入了大流行和大流行后的数据。各国针对大流行的政
科学家访谈 | 用CRISPR技术挑战微生物群落

科学家访谈 | 用CRISPR技术挑战微生物群落

通过改变肠道微生物群来应对从免疫紊乱、精神疾病到气候变化的一切问题？这位世界著名的生物化学家已为此做好准备。过去几年里，微生物组研究风靡全球，科学家希望它能帮助治疗从免疫失调到精神疾病等的各种疾病。但具体如何发挥作用，我们才刚刚开始探索。2023年春天，加州大学伯克利分校的生物化学家和基因编辑先驱詹妮弗 · 杜德纳（Jennifer Doudna）加入了这项研究，她曾因共同发明CRISPR技术
科学家在工作 | 美国辐射专业的警铃声：从业者数量下降

科学家在工作 | 美国辐射专业的警铃声：从业者数量下降

随着退休人数激增，行业劳动力短缺问题可能令癌症治疗和诊断工作受阻，我们对辐射生理影响的认知也可能因此停滞。韦恩 · 纽豪瑟（Wayne Newhauser）是美国路易斯安那州立大学的医学物理学教授，曾主导了对美国辐射从业人员情况的调查分析工作，并于《应用临床医学物理学杂志》（JACMP）2022年12月特刊发表综述文章介绍其分析结果。“我们不曾有过婴儿潮，也从未经历过在这么短时间内失去这么大比
科学评论 | 欧洲人脑计划成败几何

科学评论 | 欧洲人脑计划成败几何

为期十年的人脑计划在2023年9月份结束。《自然》审视了其成就和曲折的历史。作为由欧盟资助的最大型研究项目之一，欧洲人脑计划（Human Brain Project，HBP）历时长达10年，于2023年9月结束。HBP由近500名科学家参与，耗资约6亿欧元，其宏大目标是通过在计算机里建立大脑模型以探索其奥秘。项目执行期间，在HBP的资助下，研究发表了数千篇论文，并在神经科学领域取得了重大进
科学史 | AI起源：从图灵到ChatGPT

科学史 | AI起源：从图灵到ChatGPT

如今作诗AI的祖先是打卡机、缓慢行动的机器人和神一般的游戏引擎。 1958年冬天，30岁的心理学家弗兰克 · 罗森布拉特（Frank Rosenblatt）正从康奈尔大学前往华盛顿特区海军研究办公室，途中他与一位记者喝了杯咖啡。在计算机刚刚兴起的年代，罗森布拉特宣布了一项了不起的发明，引起了不小的轰动。他宣称，这是“第一台能够产生自己想法的机器”。罗森布拉特的智慧结晶叫作“感知器”（Perc
读书 | 有史以来最聪明的人

读书 | 有史以来最聪明的人

如果说二战中最危险的发明是原子弹，那么由于人工智能的最新进展，计算机现在似乎正紧随其后。无论是原子弹还是计算机，都不能归功或归咎于任何一个科学家。但如果你把这两个发明的故事追溯到足够远的地方，你会发现它们在约翰 · 冯 · 诺伊曼（John von Neumann）身上交汇。这位匈牙利出生的多才多艺的博学家有时被形容为有史以来最聪明的人。虽然他今天的名气不如同时代的人——阿尔伯特 · 爱因斯坦（A
微科幻 | 孤体

微科幻 | 孤体

本文的标题是Endling，这是一个问世不到三十年的英语单词。在1996年4月4日《自然》杂志上的一篇文章中，作者提出用Endling这个词来形容一个物种中的最后个体。这个词目前还没有中文定译，有人译为“最后个体”，有人译为“孤种”，笔者在此将它译作“孤体”。在小说的故事中，多重宇宙被收敛至最后一个宇宙，A宇宙中的罗斯琳见到了B宇宙中的罗斯琳，但两个罗斯琳很快也如同宇宙一样，收敛为一个罗斯琳（一个
科学人物 | 卡利安普迪 · 拉奥（1920—2023）

科学人物 | 卡利安普迪 · 拉奥（1920—2023）

卡利安普迪 · 拉奥是数据筛选和设备设计优化的强大工具的先驱。卡利安普迪 · 拉达克里希纳 · 拉奥（Calyampudi Radhakrishna Rao）首次创立了强大的统计方法，这些方法为现代科学数据分析奠定了基础。采用“信息几何学”和其他数据简化技术，可以从变量众多的数据集中提取信息，从而更轻松地将其可视化或进行分类。拉奥在20多岁时就发表了多篇开创性论文。2023年8月，拉奥与世长辞

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