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世界科学

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2024年11期

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卷首语 | miRNA与AI：生命的新序章，智慧的新交响

卷首语 | miRNA与AI：生命的新序章，智慧的新交响

于文强复旦大学生物医学研究院高级PI、长江学者特聘教授在2024年诺贝尔奖揭晓时刻，我们再次见证了人类智慧的璀璨光芒。备受瞩目的诺贝尔物理学奖、化学奖、生理学或医学奖分别颁给了机器学习、人工智能和微小RNA（miRNA）的先驱者。在这些成就的背后，是对生命奥秘的不懈追求和对智慧的深刻尊重。科学的进步是永无止境的探索之旅，它始于大胆的设想，成于严谨的验证。 miRNA是20世纪90年代生物
专稿 | 尊重智慧

专稿 | 尊重智慧

2024年诺贝尔科学奖项颁给了微小RNA的发现者、人工智能模型的先驱以及那些将人工智能用于蛋白质结构预测的人。显然，人工智能在2024年诺贝尔奖中大获全胜。诺贝尔科学奖一直在用自己的方式表彰人类智慧。2024年，人工智能（AI）的变革潜力首次得到诺贝尔奖的认可。10月8日，瑞典皇家科学院将物理学奖授予普林斯顿大学的约翰 · 霍普菲尔德（John Hopfield）和多伦多大学的杰弗里 · 辛顿
天文学 | 柯伊伯带新发现

天文学 | 柯伊伯带新发现

太阳系柯伊伯带似乎比我们原以为的要大得多。早在2017年，美国宇航局的宣传图显示，新视野号预计在2020年左右到达柯伊伯带的外缘。然而，这并未实现在太阳系外围、位于冰巨星海王星之外，有一个由彗星和矮行星组成的环形带，被命名为柯伊伯带。在这些柯伊伯带天体中，距离我们最近的也在数十亿千米之外。然而，柯伊伯带总该有一个外部边界，对吧？此前，人们一直认为，在距离太阳48天文单位（1天文单位略超
天文学 | 韦布空间望远镜如何改变宇宙学？

天文学 | 韦布空间望远镜如何改变宇宙学？

在韦布空间望远镜（JWST）开始科学运行两年多后，我们对宇宙的认知发生了巨大变化。这张展示了同一天体（即环状星云）的三种不同视角：来自哈勃空间望远镜的图像（左）、韦布空间望远镜的近红外摄谱仪（NIRCam）图像（中）和中红外成像光谱仪（MIRI）图像（右）。在更长的波长上，可见光无法观测到的细节得以壮丽地呈现。韦布空间望远镜的高灵敏度首次揭示了环状星云中的许多特征难以想象，自韦布空间望远镜
物理学 | 暗物质搜寻：科学家是否找错了方向？

物理学 | 暗物质搜寻：科学家是否找错了方向？

最近的一项实验对主流暗物质理论提出了挑战，并暗示了揭开宇宙最大谜团之一的新方向。勒克斯-泽普林（Lux-Zeplin）实验中央探测器，即时间投影室，此时位于地面实验室的无尘室中，之后它就会被运往地下暗物质被认为是宇宙中最普遍的物质形式，其质量大约是恒星和星系中正常物质的五倍。问题只有一个：尽管经过了半个世纪的努力，科学家只找到了暗物质存在的间接证据。如今，一个超高精度新设备的测量结果表明，
生命科学 | 年长小鼠的卵子在年轻细胞中恢复活力

生命科学 | 年长小鼠的卵子在年轻细胞中恢复活力

恢复活力的卵子更有可能产生健康后代。研究发现，让年长小鼠的未成熟卵子在年轻小鼠的卵巢结构中生长，能够逆转卵子的衰老表现。新加坡国立大学的细胞生物学家李蓉（Rong Li，音译）是这项研究的合著者。她表示：“你可以把这视为对年老卵子进行的一次五星级抗衰老水疗。”当这些恢复活力的卵子受精后，胚胎产生健康幼崽的可能性几乎是在原环境中成熟的卵子的四倍。这项研究的结果发表于《自然-衰老》（Natur
生命科学 | AI扫描RNA中的“暗物质”发现7万多种新病毒

生命科学 | AI扫描RNA中的“暗物质”发现7万多种新病毒

许多奇异的病毒生活在盐湖、水热通道和其他极端环境中。研究人员利用人工智能（AI）发现了70 500种科学界此前未知的病毒，其中许多奇异的病毒与已知物种完全不同。科学家使用宏基因组学方法鉴定出了这些RNA病毒，通过这种方法，他们可以采集环境中所有的基因组样本，而不需要培养单个病毒。该方法展示了AI在探索RNA病毒“暗物质”方面的潜力。病毒是一种能够感染动物、植物甚至细菌的微生物，它无处不在，
医学与健康 | 墨西哥钝口螈能否帮助人类延年益寿？

医学与健康 | 墨西哥钝口螈能否帮助人类延年益寿？

墨西哥钝口螈俗称“六角恐龙”，是钝口螈科钝口螈属两栖动物。它们拥有“不老容颜”，在四岁后就停止衰老，还能再生肢体。研究墨西哥钝口螈可能是开启人类有效的抗衰老疗法之旅的下一步。墨西哥钝口螈在圈养环境下繁殖良好，是衰老和再生医学领域热门的研究对象一位科学家在查看墨西哥钝口螈的X光片对于人类而言，衰老是无可避免的。但是墨西哥钝口螈这种总是面带微笑、在流行文化中名气甚响的可爱两栖动物似乎能在一
医学与健康 | 数十年首次！精神分裂症新药获FDA批准

医学与健康 | 数十年首次！精神分裂症新药获FDA批准

现有的抗精神病药物通过阻断多巴胺受体发挥作用，而获批新药科本菲（Cobenfy）则另辟蹊径。像其他抗精神病药物一样，新药科本菲会影响多巴胺水平，但途径不同：它是通过改变另一种神经递质——乙酰胆碱——的水平来间接影响多巴胺水平美国食品药品管理局（FDA）于2024年9月26日批准了几十年来首个新型抗精神病药物，这种药物用于治疗精神分裂症，且不会产生体重增加等副作用。到目前为止，所有可用的
材料科学 | 固态电池终于走出了实验室

材料科学 | 固态电池终于走出了实验室

作为锂离子电池的替代品，它将助力创造更安全、更环保的未来。现在是2030年，你刚刚购买了你的第一辆电动汽车。你之所以下定决心买它，是因为该车采用了固态电池——你的智能手机和其他科技设备也用了这种高能量密度、超安全的电池。数以百万计的司机很快就会加入你的行列，而吸引他们的正是固态电池更长的续航、更低的火灾风险和更低的成本。固态电池电的发现改变了世界，催生了无数发明，让我们的生活变得更安全
材料科学 | 电塑料或开启新一代植入物与可穿戴技术的大门

材料科学 | 电塑料或开启新一代植入物与可穿戴技术的大门

自组装的生物相容性分子带能够存储能量和信息。想象一下，有一款像智能手表一样能监测你的步数和心跳的手环，或者配有内置空调能让你保持凉爽的衣物，甚至是一种比笨重的起搏器更有助于心脏正常发挥功能的柔性植入物……这就是研究人员创造出的一种新型电活性材料的前景。这种材料是通过将叫作肽的氨基酸短链与聚合物塑料片段相结合而制造出来的。2024年10月，《自然》（Nature）杂志报道了这种“电塑料”，它能够
新能源 | 迈向高效未来的太阳能革命

新能源 | 迈向高效未来的太阳能革命

自1883年美国发明家查尔斯 · 弗里茨（Charles Fritts）创造出第一块太阳能电池以来，太阳能技术取得了长足的进步。弗里茨所使用的设备效率并不高，仅仅能将其吸收到的极少量的阳光转化为电能，大约为1%～2%。如今的太阳能电池（通常以硅为基体材料）平均能够将其吸收到的大约22%的阳光转化为电能。更高效的太阳能电池意味着每块太阳能电池板都可以产生更多电能，从而节省所需的材料和土地。然
走近科学 | 稀土科技新突破：近红外发光探针照亮生物体内部

走近科学 | 稀土科技新突破：近红外发光探针照亮生物体内部

本篇报道围绕2022年度上海市自然科学奖一等奖项目“稀土近红外发光探针可控合成、性能调控及生物应用基础研究”展开，该项目由复旦大学化学系教授张凡领衔完成。稀土发现的漫长之旅稀土的发现始于北欧，1787年在瑞典斯德哥尔摩附近一个名叫伊特比（Ytterby）的村庄。据说当时，业余矿物学家阿伦尼乌斯（C. A. Arrhenius）寻得了一块他从未见过的黑色矿石，就借用这个村名将其命名为伊特比矿
大家·科技前沿 | 从物联网到数联网

大家·科技前沿 | 从物联网到数联网

傅洛伊上海交通大学电子信息与电气工程学院计算机科学与工程系副教授，博士生导师自21世纪以来，“万物互联”的物联网中承载的数据量巨幅增长。相较于物联网，高维数据之间彼此关联形成的“数联网”更能帮助我们深刻地发现和提取数字、网络乃至客观世界中存在的规律。但至今每年只有约8.6万亿兆字节的数据被存储、分析和利用，更多的数据被人们当作“数据废气”忽视并丢弃了。然而，这些“数据废气”中蕴含着丰富的信
今日启明星 | 启明星计划让我在科研之路上走得更深更稳

今日启明星 | 启明星计划让我在科研之路上走得更深更稳

王莹中国科学院上海营养与健康研究所研究员慢性病微环境研究者入选国家杰青在从上海入选2024年国家自然科学基金委杰出青年名单中我看到了好几个熟悉的名字。名单中的王莹此前我并不熟，但是看到她的研究方向“慢性疾病组织微环境的功能与调控”时，慢性病、微环境这些词吸引了我，马上登录了她所在的中国科学院上海营养与健康研究所（以下简称营养与健康所）网站查找有关信息。知道王莹任职于该所的肿瘤与微环境重
科学学探索 | 推动科学学在形成和发展新质生产力中发挥更大作用

科学学探索 | 推动科学学在形成和发展新质生产力中发挥更大作用

新质生产力作为当代先进生产力的具体表现形式，已经在实践中形成并展示出对高质量发展的强劲推动力、支撑力，需要我们从理论上进行总结、概括，用以指导新的发展路径。科学学作为一门研究科学和科学活动发展规律及其社会功能的综合性学科，由于其特殊的学科性质，决定了科学学无疑应该是我们研究新质生产力发展的最重要视角之一。为此本文着重阐述了科学学何以能够助力新质生产力高质量发展、如何在推动新质生产力发展中发挥更大作
科技传播智见 | 科普要有“谱”

科技传播智见 | 科普要有“谱”

科技的不断发展和国家政策的引导促使人们的科学热情不断高涨，同时基于人们对科技传播作用的认识和自我学习的需求，科学普及正日益受到关注。譬如，马斯克及其团队不断推出人工智能概念及产品，从ChatGPT 2.0到4.0，到近期推出的无人驾驶概念车，都快速闯入了大众视野，国内也有武汉萝卜快车、泰山机器狗背垃圾等热播视频，表明人工智能技术不断升级，成为科学传播、科学普及的热点。除专业人士的解读之外，还有各类
科学家访谈 | 探索人类嗅到气味的奥秘

科学家访谈 | 探索人类嗅到气味的奥秘

我们是如何嗅到特定气味的？这背后显然涉及基因、受体和神经元的复杂作用。然而，对于这背后的确切机制，科学界至今仍然了解得非常有限。一位神经科学家对此进行了解读。神经生物学家彼得·蒙巴茨彼得 · 蒙巴茨（Peter Mombaerts）是一个有着强烈偏好的人。他喜欢比利时啤酒，部分原因是出于爱国情结，但并非完全如此。他喜欢古典音乐，喜欢凭借着他的业余飞行员执照驾驶小型飞机从高空俯瞰大地。他还喜
创新启示录 | 探寻地外文明：人工智能和人类生存投射

创新启示录 | 探寻地外文明：人工智能和人类生存投射

地外智慧生物搜寻（SETI）在冷战期间的诞生可能激发了对人类面临的威胁的思考，并提出了使用核武器与外星文明交流的建议。 1971年一个秋日的午后，一群科学家——其中大部分是天文学家——聚集在苏联的一个礼堂里，参加了美苏关于SETI的首次会议。当天下午的讨论主题是人工智能（AI）以及它可能彻底改变或毁灭世界的方式。有些事永远不会改变。如今，人工智能与SETI以及更广泛的天文学有着密切的联系。人
科学评论 | 诺贝尔奖正在变得缺乏代表性

科学评论 | 诺贝尔奖正在变得缺乏代表性

科学界的地理分布正在发生变化。因此，必须扩大有资格提名诺贝尔奖的科学家范围。每年一度的林道会议将青年科学家介绍给诺贝尔奖得主们 10月正是诺贝尔奖揭晓的时段，历史表明，最有机会获奖的科学家是来自欧洲或北美的男性。如果你出生在世界的其他地方，那你收获斯德哥尔摩发来的邀请函的最佳机会就是在北美或欧洲找到一份研究工作并搬去工作地。这是2024年10月《自然》（Nature）发表的一篇专题文章《
科学史 | 追踪“幽灵粒子”

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如果没有中微子，宇宙可能只是一片虚无。然而，这种难以捉摸的粒子不会轻易透露它的秘密。深层地下中微子实验中中微子的轨迹。质子束在费米实验室的加速器装置中产生，撞击靶标并产生中微子束。中微子束穿过粒子探测器，经过1300千米后到达桑福德地下研究中心的探测器中微子是一种难以探测的粒子。它不带电荷，几乎没有质量，甚至没有固定的身份：它有三种略微不同的形态，任何一个中微子都会在这三种形态之间不断切换
微科幻 | 坏狗

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美国作者杰夫 · 雷诺兹带来了一篇关于人类灭亡的微型科幻小说，在短短不到两千字里，就营造出一波三折的故事效果…… “所以，总结一下这场会议。我们是一个差错。”查普曼总统皱眉蹙额。他调整了一下领带的位置，此刻领带感觉像是挂在他脖子上的一条皮带，它仿佛在试图勒死他一样。 “我恐怕得说是这样。你们可以说，我们将谷仓大门敞开着，一直未再管。几百万年之后，呃……你们出现在这颗星球上。” 查普曼总统发现
科学人物 | 艾伦 · 约瑟夫 · 巴德（1933—2024）

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当代电化学之父，扫描电化学显微镜、生物测定和太阳能燃料技术的创新者，其研发的技术为临床诊断、材料发现等领域奠定了基础。艾伦 · 约瑟夫 · 巴德（Allen Joseph Bard）被公认为是当代电化学之父，于2024年2月去世，享年90岁。在其硕果累累的研究生涯中，巴德在得克萨斯大学奥斯汀分校工作了60多年，是一位举世闻名的研究者。他在电化学的多个领域和技术方面都取得了开创性成就，这些技

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