2024年值得期待的科學事件

編譯/莫莊非

人工智能工具發(fā)展升級，月球任務蓄勢待發(fā)，神速的超級計算機開啟征程…… 2024《自然》雜志的科研大事件值得期待。

人工智能再進階

ChatGPT的崛起對過去一年的科學界產生了深遠影響。其締造者，位于加利福尼亞州舊金山的OpenAI或將于2024年底發(fā)布下一代支持聊天機器人的AI模型——GPT-5。GPT-5可能會展現比其前輩GPT-4更先進的功能，而它們的競爭對手，來自谷歌DeepMind的Gemini也備受科學家關注。以ChatGPT為代表的大語言模型能處理多種類型的輸入，包括文本、計算機代碼、圖像、音頻和視頻。

此外，DeepMind的蛋白質結構預測工具AlphaFold的新版本也將于2024年發(fā)布。研究人員此前已使用該AI工具，以極高準確度預測了蛋白質的三維形狀。人工智能有能力以原子水平精度模擬蛋白質、核酸和其他分子之間的相互作用，這有望為藥物設計研發(fā)開辟新天地。

另一方面，聯合國的人工智能高級別咨詢機構將于2024年中期分享最終報告，為AI的國際監(jiān)管制定指導方針。

觀星聽波

薇拉·魯賓天文臺將對南半球天空進行為期十年的調查

智利的薇拉 · 魯賓天文臺計劃于2024年底開始運行部分儀器，隨后對整個南半球天空進行為期十年的觀測。科學家團隊希望借助天文臺的8.4米望遠鏡和3200兆像素的巨型相機，發(fā)現許多新的瞬變現象和近地小行星。

此外，位于智利境內阿塔卡馬沙漠的西蒙斯天文臺將于2024年中期竣工，然后開展新一代宇宙學實驗工作，尋找宇宙微波背景中的原初引力波（大爆炸的余音）的特征。該天文臺的望遠鏡將配備多達5萬個聚光探測器——這個配置是目前類似項目的10倍。

不過天文學家仍然擔心，由于越來越多的明亮衛(wèi)星星座——用光污染夜空——新的地面望遠鏡數據可能會變得無法使用。

蚊子無毒

世界蚊子計劃將于2024年開始在巴西的一家工廠生產抗病蚊子。這些蚊子因感染了特定細菌菌株，而無法傳播致病病毒。預計有多達7000萬人會因此免受登革熱和寨卡病毒等病原體的侵害。世界蚊子計劃將在未來十年內每年產生50億只受感染的抗病蚊子。

后新冠時期的努力

世界已度過新冠大流行的緊急階段，美國政府則正資助3種下一代疫苗的試驗，其中兩種是鼻內疫苗，通過在呼吸道組織中產生免疫力來預防感染，另一種是mRNA疫苗，可增強抗體和T細胞反應，有望提供針對多種SARS-CoV-2變異毒株的持久免疫力。

世界蚊子計劃生產的蚊子受細菌感染，因而無法傳播登革熱等病毒

另一方面，世界衛(wèi)生組織（WHO）將于2024年5月舉行的第77屆世界衛(wèi)生大會（WHA）期間公布其大流行病協議的最終草案。該協議旨在幫助世界各國政府更好地預防和管理未來的流行病；194個WHO成員國將圍繞協議做出一些決定，包括其中任何條款是否具有法律約束力。談判的核心是確保大家公平獲得預防流行病所需的工具，包括疫苗、數據和專業(yè)知識。

月球任務，系外探索

工程師正在研究NASA的飛船“歐羅巴快船”——將于2024年飛往木衛(wèi)二

美國宇航局（NASA）計劃最快于2024年11月發(fā)射阿耳忒彌斯2號（Artemis II），屆時會有四名宇航員（三男一女）乘獵戶座飛船進行為期十天的繞月飛行。這將是美國自20世紀70年代以來首次開展載人繞月任務，也能為后續(xù)阿耳忒彌斯3號任務奠定基礎——在3號任務中，將有宇航員踏足月球，其中包括第一位登月的女性宇航員。中國也準備在2024年發(fā)射嫦娥六號月球采樣返回任務，嘗試首次從月球背面采集樣本。

探索外太陽系衛(wèi)星的任務包括NASA的歐羅巴快船，預計于2024年10月出發(fā)前往木衛(wèi)二歐羅巴，旨在探索其“地下海洋”能否孕育生命。日本的火星衛(wèi)星探索（MMX）任務將訪問火星的衛(wèi)星火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，并計劃登陸火衛(wèi)一，收集表面樣本，最后于2029年返回地球。

暗物質的面目，中微子的重量

軸子是一種構成暗物質的假想粒子，由太陽發(fā)射并能轉化為光子，不過學界尚未通過實驗觀察到這種微小粒子，因為此類實驗需要靈敏的探測工具和極強的磁場。2024年，探測軸子的BabyIAXO實驗將公布結果。該實驗在德國漢堡電子同步加速器中心進行，使用由10米長磁鐵和超靈敏、無噪聲的X射線探測器組成的太陽望遠鏡，每天跟蹤太陽中心12小時，捕捉軸子向光子的轉化。

2024年也可能成為科學家確定中微子質量的一年。中微子是粒子物理標準模型中最神秘的粒子。2022年德國卡爾斯魯厄氚中微子實驗的結果表明，中微子的質量不超過0.8電子伏特。研究人員將在2024年完成數據收集，更精準測量出中微子的質量。

意識的理論能否被大腦數據驗證？

2024年底，我們有望得到關于意識的神經基礎的新見解，屆時一個通過一系列對抗性實驗測試兩種意識理論的大型項目將發(fā)布第二次實驗結果。在第一輪實驗中，兩種理論都未能與觀察到的大腦成像數據完全契合。而在第二輪努力過后，神經科學會更接近破譯主觀體驗的奧秘。

關于氣候和塑料的說法

2024年下半年，位于荷蘭海牙的國際法庭可能會就各國應對氣候變化的法律義務發(fā)表意見，并裁定破壞氣候者需承擔的法律后果。盡管法庭的裁決不具有法律約束力，但其影響力可以推動各國鞏固自己的氣候目標，并在本國法律案件中進行引用。

聯合國塑料條約旨在建立一項具有約束力的國際協議以消除塑料污染，關于它的談判將在2024年結束。自20世紀50年代以來，全球已生產100億噸塑料，其中超過70億噸成為廢棄物——大部分開始污染海洋、傷害野生動物。不過研究人員談判進展越慢，越無法實現預期目標。

百億億次超級計算機

2024年初，歐洲將啟動他們的第一臺百億億次超級計算機JUPITER。這臺巨大的“神算子”每秒能執(zhí)行100億億（1018）次計算。研究人員計劃用它創(chuàng)建用于醫(yī)療的人類心臟和大腦的“數字孿生”模型，并對地球氣候進行高分辨率模擬。

美國將于2024年安裝兩臺百億億次計算機：伊利諾伊州萊蒙特阿貢國家實驗室的“極光”和加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的“酋長巖”。科學家將使用極光來創(chuàng)建大腦神經回路圖，用酋長巖模擬核武器爆炸的影響。

資料來源 Nature