威尼斯正规官网

您当前的位置:威尼斯正规官网 > 新闻动态 > 科技简讯

威尼斯正规官网:世界顶尖科学家“点赞”的年度科学突破

时间:2021-02-10 09:45:28 来源:中国科学报

  近日,世界顶尖科学家协会(WLA)首次面向全球发布年度报告《WLA年度发布》(以下简称报告)。该报告以“希望之光,疫情下的科学突破”为主题,对过去一年全球范围内的科学热点、科学大事件,特别是科学突破进行盘点;包括15位诺贝尔奖得主在内的30位世界顶尖科学家对此进行深度点评。


  参与盘点的世界顶尖科学家指出,过去的一年中,“科学”一词从未如此频繁地被提及。科学家们也旗帜鲜明地强调,基础科学影响人类未来。正如2012年诺贝尔物理学奖得主塞尔日·阿罗什所说,这么短时间里疫苗研制获得成功,与物理学无关。但科学是一个整体,它提醒所有科学家,一旦基础科学为创新蓬勃发展奠定了基础并形成科学方法,该方法将具有解决许多重要问题的力量。


  这份近3万字的报告共分三大部分,涵括了24个科学热点。其中第二部分为顶尖科学家评价2020年度有影响力的科学突破,包括mRNA疫苗(信使核糖核酸疫苗)、AI首次精准预测蛋白质三维结构等十项突破性科学事件。


  mRNA疫苗


  2020年是极不寻常的一年,新冠疫情暴发,全球科学家正以惊人的速度开展应对这一严重公共卫生危机的相关研究,围绕病毒探源、临床诊疗、疫情防控进行科研攻关,产出海量研究成果。疫苗更是以前所未见的速度经历研发、临床直至投产应用。


  mRNA疫苗当之无愧入选报告。据介绍,mRNA技术可精确调控,以提供近乎全面的保护,并能广泛应用于其他医疗领域,这象征着一个全新医疗时代的来临,凸显了基础生物医学研究对医学突破的重大意义。


  2013年诺贝尔生理学或医学奖得主兰迪·谢克曼表示,新冠肺炎大流行使得世界各地生物医学科学力量投入疫苗设计,以阻止新冠病毒的传播。1987年诺贝尔化学奖得主让—马里·莱恩强调,mRNA疫苗开发是应对新冠疫情中最重大的突破。2004年诺贝尔化学奖得主阿夫拉姆·赫什科则认为,尽管针对新冠肺炎的mRNA疫苗的快速和极高效率开发在当前受到普遍称赞,但人们还未能充分了解基础生物医学科学的重大发现在医学领域的科学意义。1997年加拿大盖尔德纳国际奖获奖科学家理查德·海因斯的观点更加直截了当:“显然,不需要复杂冷链的单一剂量疫苗,在对抗这种‘大流行’中显得非常重要。”


  人类历史上首次实现室温超导


  人类历史上首次实现室温超导,是非常大的进步。不过,达成室温超导的条件是高达260万个大气压的高压,可见开发实用的室温超导材料依然前路漫漫。


  2006年诺贝尔物理学奖得主乔治·斯穆特三世表示,超导体因其可以零电阻无损耗地导电,被广泛应用于各种先进实验仪器,如核磁共振扫描仪使用的高场磁体以及粒子加速器。但材料降至极低温才能出现超导特性导致成本高昂,无法实际应用。2020年,美国罗切斯特大学的兰加·迪亚斯等人在15℃的高压富氢材料中观察到了超导现象,相关论文发表于当年10月的《科学》。迪亚斯等人制作的碳硫氢化材料将此前的超导温度纪录提升了大约35℃,第一次在室温下成功观测到了超导现象。科学家认为,改变材料的化学组成或许能减小所需压力,朝着真正的日常应用更进一步。


  2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆点评道,尽管研究人员经常怀疑室温超导是否可以实现,但在从未预料到或被认为不可能实现的温度下反复发现了超导性,这是非常大的跃进。让研究人员倍感兴奋的是,有可能在正常环境压力下实现室温超导体,这将使许多事情变得可行,并且很可能在日常生活中得到实际应用。找到一种室温超导体将极具重要性,例如,有助于解决世界能源问题、制造速度更快的计算机、产生新的存储器和存储设备以及超灵敏传感器等。


  AI首次精准预测蛋白质三维结构


  AI首次对蛋白质折叠的极近准确预测,是2020年生物医学领域最重要的科学进展之一,它对结构生物学意义重大,并有望进一步扩展到蛋白质精准结构预测层面,对生物学发展产生深远影响。


  2009年诺贝尔化学奖得主文卡特拉曼·拉马克里希南指出,在过去一年中,DeepMind的一个小组开发了一种名为AlphaFold的机器学习算法,该算法能够从序列中预测出很大一部分以前未知的结构。这些结构的准确性接近于实验方法的准确性,并且它们可用于多达1000个基团的相当大的蛋白质。这是一项重大突破,对结构生物学具有重要意义。如果可以扩展到预测蛋白质之间的界面结构,它就可以预测细胞内的相互作用,从而生成描述这种相互作用的全面图谱。


  理查德·海因斯强调,结合冷冻电镜的结构表征,该方法将在理解蛋白质结构特征、对其进行修饰方面取得巨大进展。在2019年生命科学突破奖获奖科学家陈志坚看来,2020年生物医学领域两个最重要的科学进展分别是AlphaFold对蛋白质折叠的极近准确预测和新冠疫苗以创纪录的惊人速度被开发出来。


  2020年其他科学突破


  报告指出,2020年各领域均有颠覆性、突破性新发现。这些新方法与新技术,不断拓宽着人类认知边界,充分体现了科学家的智慧、创造力与研究力。


  CRISPR基因编辑技术首次成功治愈两种遗传性血液病


  点评:CRISPR基因编辑技术为治愈不治之症提供了有效解决方案,其发展空间广阔,并将促使相关新技术大量涌现。但在关注技术价值的同时,也应特别注意它的公平性、可控性和伦理性。


  在原子尺度上首次拍摄到化学键形成与断裂的动态影像


  点评:利用碳纳米管作为纳米催化剂,通过透射电子显微镜(TEM),人类首次在单分子水平上观察到了化学键形成与断裂的实时动态过程,为人类全面理解化学键提供了全新视角。


  首次获取“从头到尾”完整的人类X染色体序列


  点评:研究人员首次“从头到尾”确认了人类X染色体的完整序列,其中不存在任何缺口,它的精确度达到了前所未有的水平。这一成就开启了基因组学研究的新时代,人类离揭秘遗传信息又进了一步。


  冷冻电镜达到原子分辨率


  点评:人类突破了冷冻电镜成像在分辨率上的限制,将分辨率提高到单个原子水平,超越了0.1纳米的极限,这在过去几乎是不可能实现的成就。利用冷冻电镜这一强大工具,成功观测到了新冠病毒刺突蛋白融合前的构象及作用状态,为疫苗的成功接种打下了基础。


  量子波动可在宏观尺度上摇动实物


  点评:麻省理工学院在2020年用LIGO引力波探测器获得了令人印象深刻的发现——“通过压缩真空来超越标准量子极限”。它标志着人类在宏观尺度上对超越标准量子极限的操控日趋成熟,将使引力天线更加准确地探测到由黑洞和中子星坍缩事件引发的弱信号。未来,科学家们可以通过它探索宇宙与时空深处更多未知的地带。


  给量子测量过程拍快照


  点评:“拍摄量子测量的快照”相当重要,它表明量子跃迁是连续不间断地进行,而不是瞬时的。这使人类对量子力学的内部运作有了更深入的了解,并且给量子计算带来一些新启示。


  绝对声速极限受基本常数制约


  点评:科学家发现声音在固态和液态物质中传播速度的上限仅与两个无量纲量有关。声音在理论上的金属氢中可能达到的最快速度约为每秒36公里,约是钻石中音速的两倍、空气中音速的100倍。


威尼斯正规官网:相关文章

威尼斯正规官网-威尼斯平台登录