2016年國際十大科技新聞解讀

編者按

數千年來，人類依靠直覺去探索世界運行的原理。雖然這種方式也會讓我們誤入歧途，譬如曾相信地球是平的，但結果仍然是真理大過謬誤。現在，我們認識世界的方式正發生劇變：人工智慧刷新著超越人類的成績、引力波將帶來天文學革命、基因編輯讓設計生命近在咫尺、量子計算機虎視眈眈地要推翻50年來的經典運作方式……這些都曾是一座座充滿理想主義色彩的城堡，而我們，已逐漸趨近城堡的大門。

1人類首次實現火箭海上回收

大西洋海面上，一艘駁船等待著「獵鷹9」號的回歸。船身上用巨大字體寫著「當然，我依舊愛你」，這是它的名字。它和它的火箭已失敗了四次。上一回，它被等來的火箭砸出一個大坑。然而，它依然愛它。

這件事的技術難度就好比發射了一根鉛筆，讓它飛越紐約帝國大廈後，再精準筆直地落在一塊漂浮的橡皮上。但再棘手，太空探索技術公司（SpaceX）也不曾放棄海上著陸的打算。雖然陸地回收既能簡化過程，也能縮短重啟時間，卻需要攜帶更多的燃料，同時會相應減少貨物運輸量。海上著陸就靈活多了，節省下來的費用也更為可觀——這才是長久之計。

4月9日已是SpaceX的第五次嘗試。在「獵鷹9」號升空8分26秒鐘後，脫離飛船自主下降的火箭第一級進入監控畫面，再9秒後，火箭第一級已穩穩地站立在了駁船上，沒有傾倒，沒有爆炸。佛羅里達控制中心歡聲一片。

人類歷史上首次海上火箭回收由此實現。這意味著，火箭回收除陸地外，又多了一個新的選擇，低成本太空運輸時代從此開啟。這是人類探索火箭可重複利用技術的一個重要里程碑，也是邁進宇宙的一大步。更重要的是，它不僅將對航天產業產生影響，也對未來的人類創新意義深遠。

2人工智慧「阿爾法狗」擊敗人類圍棋高手

人類與機器兩種不同的智慧形式再次短兵相接。

人工智慧程序「阿爾法狗」（AlphaGo）今年挑戰圍棋冠軍李世石，經五局鏖戰，人類1∶4不敵人工智慧。然而，此役最終贏家仍是人類，無關棋局勝負。

圍棋一向被認為是人工智慧領域標誌性的大挑戰。換作國際象棋，現在人類頂尖選手都會被電腦殺得丟盔棄甲，因為國際象棋走法有限，電腦算出最佳排列組合只是時間問題。圍棋則不然，其很難估計局面和下子，傳統的人工智慧演算法幾乎不可能解決。所以，此次電腦程序的勝利，不但演繹出人工智慧的新飛躍，還給該領域其他看似難以實現的高級別人類智力項目帶來巨大希望——而這就是此次人機大戰的最大收穫。

人工智慧無疑正試圖模仿並超越人類智慧，這是它自始至終的設計核心，但並不是它的「人生目標」。它們模擬人腦神經網路、進行深度學習，卻遠達不到「自我存在意識」這種高度。我們迎來的是人工智慧時代，而非人工智慧統治時代。

不過，像「阿爾法狗」一類的人工智慧，已經可以提醒那些傲睨萬物的「人類至上主義者」，要學會接受和包容這個世界的變化，包括機器已經在很多方面比人類強。我們馬上需要面對的問題是，在人工智慧時代，個人如何改變傳統知識結構和技能來適應。剩下的，作為人工智慧製造者的我們，請為機器，也為自己鼓掌。

3人類首次直接探測到引力波

從16世紀伽利略的望遠鏡發現天空中原本一片黑暗之處竟蘊藏著豐富細節，到全球聯網的射電望遠鏡群敢於向遮蔽我們視野的天幕發起挑戰，人類從未放棄對星空的展望。但此前的努力，呈現出來的是一部部默片，只有引力波，能讓我們聆聽到宇宙隱匿起來的音律。

渺小的人類一直渴望捕捉這段捉摸不定的漣漪，憑藉現代技術的成功，我們一步步走向檢驗它的邊緣——在13億光年外，兩個黑洞不斷旋轉靠近，最終相撞，合并成一個相當於62個太陽質量的大黑洞，其中相當於3個太陽質量的物質，在不到1秒的時間內，被轉化為引力波向四周輻射，掃過太陽系——「激光干涉引力波天文台（LIGO）」攫取了這一信號，為人類首次提供了直接的引力波存在證據。

毫無疑問，天文學會經歷一次革命，起點就是人類探測到引力波。這就像一個失聰的人突然獲得聽覺，從此打開感知世界的全新方式。接下來，我們只要靜候宇宙的有聲電影上演就好。

4人類胚胎基因編輯實驗首獲許可

如何平衡科技進步與倫理實踐，是整個科學界面臨的永恆命題。當新技術的支持者與反對者都以「人類福祉」立論的時候，與其劍拔弩張，不如且行且自律。

去年，中國中山大學科學家利用CRISPR/Cas9基因編輯技術，修改了幾個胚胎的地中海貧血基因，引發廣泛關注，成為去年重大科學事件之一。自誕生以來，這項被譽為「基因剪刀」的新技術不斷被證實，比同類方法更高效、更精準，但與此同時，將之用於編輯人類胚胎引發的倫理爭議也從未止息。

今年2月1日，英國人工授精與胚胎學管理局（HFEA）發表一份聲明——「准許倫敦弗蘭西斯·克里克研究所凱茜博士更新其實驗室有關研究的許可證，包括胚胎的基因編輯」——首次批准了「在人類胚胎上使用基因編輯技術」。科學家由此可以深入了解健康人類胚胎髮育中的變化，改善體外人工授精培養胚胎的發育質量，為不孕患者提供更好的治療方法。贊成者有之，批判者亦有之。

5月，幹細胞研究領域最大的國際學術團體——國際幹細胞研究學會（ISSCR）推出了研究指南，其核心是：所有涉及對人類胚胎進行人為操縱的研究，都應接受特殊的「胚胎研究監督」程序；呼籲科研人員應繼續遵守在體外培養人類胚胎不超過14天的慣例；支持在實驗室中對人類精子、卵子或胚胎進行基因編輯，但現階段不能應用於臨床……

兩機構旗幟鮮明、前呼後應，在力促相關研究按科學規範進行的同時，緩解了國際社會的憂慮。

5「薛定諤貓」首次實現同處兩地

愛因斯坦和玻爾說得好，量子力學就是「上帝跟宇宙玩擲骰子」。

它已經帶來太多違反常識的結論——相隔千里的粒子可以瞬間聯繫（量子糾纏）；不確定的光子可以同時去向兩個方向（海森堡測不準原理）；更別提那隻世界上最難纏的貓，居然說它既死了又活著（薛定諤的貓）……

但科學家不得不和量子力學打交道，一部分原因是他們太想實現量子計算機了。而迄今不能達成心愿的首要問題，是無法操縱微觀量子態。

如此高難度是有原因的，這種量子態形式十分奇異。埃爾溫·薛定諤創立的理論或可對其描述一二：將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里，若鐳發生衰變，將觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會死；若鐳不發生衰變，貓就存活；而根據量子力學，鐳可處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加，貓就應處於死貓和活貓的疊加狀態。如此荒謬，但建立量子計算機的首要任務就是控制一種既非此態又非彼態的量子態。

今年5月，科學家在實驗中製造出一種狀態更奇異的「薛定諤貓」，它同時存在於兩個箱子之中。

箱子其實是兩個微波超導空腔，而「貓」就是空腔內由幾十個光子組成的駐波。兩個空腔內的光子雖然頻率不同，但跨空腔關聯，如同一隻「貓」同時存在於兩個箱子中。科學家們可以測量「貓」的大小，還能使用控制脈衝產生更大的尺寸。

這表明我們已可以操縱複雜的量子態，並在一個大範圍內實現量子相干性。即是說，雙模式貓態讓我們朝著研製實用可靠的量子計算機又邁出了一步。

6中國500米口徑球面射電望遠鏡啟用

世界天文史上從來不缺中國人的身影。今年9月，中國500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）的落成，再次驚艷全球。

貴州省黔南州平塘縣大窩凼里，FAST剛一竣工，就向世界宣告——已經成功接收到了一顆脈衝星發出的信號。在業界已經發現的2500顆脈衝星基礎上，增補這類星體的數量，是FAST的應用目標之一。

除了聆聽宇宙深處的聲音，它還能看到137億光年外的宇宙邊緣；除了脈衝星，它還能研究中性氫、黑洞、吞噬、小天體、星體演化；或許，它也能搜索定位外星文明……

FAST的建成，直接把中國天文學帶到世界第一梯隊。中國科學家將成為相關研究的主導力量，中國天文學研究水平也得到整體提升。

此前，世界上有兩個超大的射電「天眼」：德國100米直徑的「埃菲爾斯伯格」和美國300米直徑的「阿雷西博」。為了在地球的電波環境被徹底破壞之前真正看一眼初始的宇宙，弄清宇宙結構是如何形成和演化的，天文學界的夢想，是建造更大口徑、更高靈敏度的望遠鏡。

中國人成了夢想建造師。從提出構想，到籌備、選址，最終建設落成，20年，彈指一揮間；從「吃」國外望遠鏡觀測數據的「冷飯」，到單起爐灶、重振雄風，抬望眼，天際已無邊。

7量子計算機首次成功模擬高能物理實驗

與傳統計算機只用0和1儲存與處理數據不同，量子計算機的量子比特既可以是0和1，也可以是二者的疊加態。因此，理論上，量子計算機的處理速度要遠遠大於傳統計算機。

今年6月，奧地利物理學家在《自然》雜誌上撰文稱，他們利用4個「量子比特」組成的量子計算機，實現了第一個高能物理實驗的完整模擬。所謂高能物理實驗，研究的是比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構性質，在很高的能量下，觀察物質間相互轉化的現象，以及相應的原因和規律。

這次，在真空電磁場中，4個離子排成一行，每個離子編碼為1個量子比特，組成了一台「菜鳥」量子計算機。研究人員用激光束操控離子的自旋，誘導離子執行邏輯運算。100多步計算後，科學家們成功對量子電動力學的一個簡化版預測進行了證實：能量轉化成物質，製造出一個電子和其反粒子（一個正電子）。

模擬結果讓人興奮，但我們對量子計算機所抱有的期望——更強大、更高速、更節能，在這台只有4個量子比特的計算機中還不可見。

即便如此，誰能說未來實用型量子計算機的基礎，不能從這個「菜鳥」級量子計算機開始呢。「星星之火，可以燎原」，我們只需堅定地相信，科學家一定能夠成功。

8「朱諾」號探測器成功進入木星軌道

「朱諾」是羅馬神話中天神朱庇特的妻子，朱庇特施展法力用雲霧遮住自己，但朱諾卻能透過這些雲霧看清朱庇特的真容。

美國國家航空航天局（NASA）的「朱諾」號木星探測器取這個名字，也是借用其寓意，希望它能解開這顆雲遮霧繞的氣態巨行星隱藏的秘密。

美國東部時間7月4日，「朱諾」號探測器在離開地球後的第5年，順利進入木星軌道，成為2003年「伽利略」號結束木星探測任務後，13年來首顆繞木星工作的探測器。從此，人類開啟了太陽系研究新紀元。

按計劃，「朱諾」號將在入軌後的20個月內繞木星飛行37圈，用搭載的9台科學載荷儀器分別探測木星的內部結構、大氣成分、大氣對流狀況、磁場等，當然，它還會觀察木星表面著名的「大紅斑」。

實際上，由於幾個小故障，「朱諾」號沒能如期進行軌道微調，收集的各類數據也比計劃慢了些，但這並不影響它成為今年太空探測領域最出彩的「明星」！或許，好戲還在後頭呢。

9距太陽系最近恆星系 發現類地行星：比鄰星b

我們的藍色星球被過度開發得已嫌狹窄，有必要未雨綢繆人類的下一個家園。而且，身為宇宙中一個好奇的文明，人類會僅滿足於探索本地物種的生存與種族延綿嗎？

一個意外合適的目標出現了——比鄰星b（Proxima b），距太陽系僅4.2光年，質量為地球的1.3倍，正位於宜居帶，理論上允許液態水存在。這是近年出現的最有望成為未來家園的類地行星。作為「下一個地球」的候選者，近，幾乎是壓倒一切的優勢，比鄰星b毫無疑問會成為星際航行鎖定之目的地。

研究團隊利用歐洲南方天文台兩架望遠鏡在2000年至2016年間收集到的一系列多普勒測量數據發現了它，並已經排除了可能造成的不真實信號。

由於擁有「強勁的證據」，該發現被稱為過去30年天文探索的巔峰之作。比鄰星b也將會成為未來幾十年內人類在宇宙搜尋生命證據的首要目標。但我們的反應遠沒有霍金和大富豪尤里·米爾納快，就在消息公布的第二天，他們二人聯合啟動的一億美元「突破攝星」計劃，已宣布將目標對準比鄰星b。他們預計在20年至30年內發射飛行器，經20年飛行後抵達比鄰星b，拍攝到照片時應為2060年。由於距離實在遙遠，照片傳回地球可能需要4年多時間。

10首例紡錘體核移植技術「三父母」男嬰出生

9月底，一個四個月大的男嬰吸引了世界的目光。他是全球首例利用「線粒體置換技術」誕生的擁有三個父母遺傳信息的嬰兒。

男嬰的約旦籍母親因卵細胞線粒體攜帶雷士綜合征變異基因，導致此前生下的孩子相繼夭折。美國著名華裔醫生張進帶領的團隊，利用紡錘體核移植技術，成功扮演了一次「送子觀音」。最重要的是，男孩很健康，這一家人不會再陷入惶惶不可終日的悲慘境地。

然而，耐人尋味的是，男嬰出生在墨西哥一家生育診所。因為在美國，對胚胎進行類似的「干預」是因宗教信仰而被禁止的。

與此對比鮮明的是，一向保守傳統的英國人，決定第一個「吃螃蟹」。

11月30日，英國人工授精與胚胎學管理局（HFEA）宣稱，經過20年的研究，「線粒體置換療法」已經做好進行臨床試驗的準備。12月15日，英國做出了謹慎而重要的決定——允許「三父母」嬰兒出生，成為史上第一個明確允許開展「線粒體置換療法」的國家。

好消息接踵而至，應驗了諾貝爾獲獎者、脫氧核糖核酸重組技術先驅、美國人大衛·巴爾的摩的判斷：「這是基於基因療法的重大技術突破。」他曾明確表示，在法律禁令和延續生命二者中，「會毫不猶豫地選擇後者」。

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