科学向新 共塑未来—— WLA智库发布2022全球重大科技成果与科学事件大盘点

新冠疫情风险仍在，如何应对“下一次”引科学界深思

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经历近三年新冠疫情后，全球大部分国家于2022年放松甚至取消管控。世卫组织也表示希望在2023宣布新冠不再是全球大流行事件。而“大流行”结束并不意味着新冠疫情的结束，2023年预计仍会出现一种或多种新冠变异株，并且更善于逃避免疫系统，从而导致更严重的疾病或比目前的主要变体更具传播性。

信息共享仍是控制疫情的关键要素之一。谭德赛在2023年1月11日强调，病毒测序对于检测和跟踪COVID-19大流行中的新变种至关重要，必须在全球范围内加强分享这些信息[0]。新型疫苗，特别是针对目前正流行的奥密克戎变异株的疫苗正加紧研发与临床。同时，接种疫苗和接受加强针仍是主动免疫的有效措施，尤其可以保护那些年龄较大或免疫功能低下的人。

但三年的新冠也让我们看到了更严峻的挑战。面对病毒的持续变异、临床与医疗资源分配上的制约，以及“脆弱”到几乎无法应对新的流行病威胁的全球公卫系统，专业人士与科学界疾呼，必须深刻反思，寻找更多解决方案。在2022年11月举办的第五届世界顶尖科学家论坛上，2005年诺贝尔生理学或医学奖得主巴里∙马歇尔（Barry Marshall）提出，顶尖科学家应看向未来，洞察当前还没有凸显的问题，无论是病毒或者是疫情，提出或解决未来可能出现的问题。

气候变化与可持续发展 —— 过程曲折，总体向好

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2022年，极端天气频发，高温、洪灾、暴雨、干旱……造成生命损害，破坏了健康、粮食、能源和水安全以及基础设施。科学的预测技术与预警机制正被进一步关注。世界气象组织提出，早期预警、全球观测系统的加大投资以及建立对极端天气的抵御能力将成为2023年的优先事项。

COP27大会在多重不确定因素影响下顺利开展，并达成一项新的气候“损失和损害”基金协议，尽管在减排事宜上进展甚微，还是有力推动了全球气候治理的健康进程。

政府间气候变化专门委员会IPCC完成第六次评估报告AR6。继2021年发布第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》（Climate Change 2021: the Physical Science Basis），第二、第三工作组报告分别于2022年2月、4月完成。AR6编写评估了基于当前气候变化、影响和未来风险的科学、技术、社会和经济整体情况，为减缓气候变化提供备选方案。之后，还将编写特别报告，为减排和适应行动提供指导方针。

于2022年12月举行的联合国生物多样性大会COP15顺利召开，在阻止生物多样性丧失和恢复自然环境方面发挥了关键作用。中国作为大会主席国，引领和推动第二阶段会议通过最重要的预期成果“昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架”，为全球生物多样性治理擘画新蓝图通过了新的生物多样性框架，和制定新的目标。

古生物学进展惊人，颠覆现有认知

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2022年是古生物学的丰收之年，最耀眼的莫过于斯万特·佩博（Svante Pääbo）一人独享当年诺贝尔生理学或医学奖。事实上，2022年涌现了大量的惊人成果与进展，甚至颠覆现有认知，让人类在溯源等终极问题上离答案更近一步。

2022年，科学家们在北极的沙漠冻土中，成功提取到了现已知最古老的、至少200万年前的DNA片段[1]。而通过这些DNA片段，科学家们还原出了非常与众不同的生态系统，揭示200万年前格陵兰岛北端的生命可能的形态，以此重建古代生态系统。不同于现实的荒芜，当时它是一片郁郁葱葱，有着茂盛的树木和植被景观，有一系列动物，甚至是现已灭绝的乳齿象。

通过对古老基因的研究，来了解免疫系统的演化与生理机制。700年前，黑死病席卷欧洲，并夺走了几乎三分之一人口的性命。一项最新研究表明，目前14世纪席卷欧洲的黑死病仍然对我们身体的生物系统产生影响[2]。研究人员分析了这场疫情的受害者和幸存者的500多具遗骸中的古DNA，旨在了解那些能够帮助一些人度过疫情的主要基因，并了解自那时以来我们免疫系统的进化过程。结果发现，提供保护以免受黑死病侵害的相同基因目前与类风湿性关节炎和克罗恩病（一种炎症性肠病）等自身免疫性疾病的风险增加存在关联。

随着新的古人类化石的出土，人类进化的时间线不断变化，科学家们发现，在南非发现的一南方古猿（Australopithecus)，人属最早的近亲之一，其生活的年代距今约340至370万年，比之前的估计要早100多万年[3]。剑桥大学的另一个研究小组发现，在埃塞俄比亚发现的一块现代人类化石实际上是23万年前的，而不是19万年[4]。这一重大发现，改写了人类进化史。

韦伯望远镜 —— 揭秘宇宙，不再遥不可及

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历经20年、耗资100亿美元以及150万公里的太空航程，詹姆斯·韦伯太空望远镜JWST终于用它的红外之眼帮人类窥见了宇宙大爆炸更多奥秘[5]。在韦伯望远镜于2022年7月传回首批照片[6]仅过去两周之后，天文学的新成果扎堆出现，预印本网站上几乎每天都出现关于JWST传回数据的分析论文。

更为深远的影响在于，它将重写人类对于宇宙的认识。JWST观测到了一个距地球135亿光年的星系GLASS-z13[7]，比之前哈勃望远镜看到的GN-z11，还要远1亿光年，打破了人类已知宇宙最古老星系记录。极有可能在2040年前，它都是人类获取宇宙深处数据的主要工具。天文学界，由此也将可能开启一段新征程。

简·里格比（Jane Rigby）是美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家[8]，她为JWST进入太空并正常工作发挥了关键作用，为人类探索宇宙提供了新能量。在一个月的时间里，她的团队为 JWST完美地部署了副镜以及所有其他组件。随后，她还领导了评估望远镜性能的工作，这次任务的成功几乎超出了所有人的预期。

世界首例猪心脏移植人体 ——异种器官移植再获聚焦，伦理风险何去何从

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随着生物科学技术的不断创新和发展，新科技带给我们越来越多健康的惊喜和突破。异种器官移植作为潜在的多元治疗方案之一，始终处于研究与临床热点。

2022年1月10日，马里兰大学医学院外科医生穆罕默德·穆休丁（Muhammad Mohiuddin ）[9]公布了世界首例活人成功植入基因编辑猪心脏的手术，57岁的心脏病患者大卫·贝内特（David Bennett）接受了一颗经过基因编辑的猪心脏移植以挽救生命。虽然这个猪心脏仅让贝内特延长了两个月寿命[10]，但这已经是一项巨大成功和历史性突破，是推动异种器官移植成为解决供体器官短缺问题的现实方案的第一步。

但社会普遍认为，异种器官移植还有很长的路要走，除其本身的技术与医学难题，伦理与治理也存在诸多问题有待商榷[11]，如动物权利和宗教问题等。

可控核聚变实现“净增益”，商用能源之路仍漫长

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12月13日，美国能源部宣布，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的国家点火装置（NIF）首次实现了可控核聚变“点火”——核聚变反应产生的能量超过输入的能量[12]。NIF使用惯性约束方法研究核聚变，该装置用192束高能激光轰击核聚变材料，利用激光产生的高温高压实现核聚变。研究团队将2.05兆焦的激光聚焦到核聚变材料上，产生了3.15兆焦的能量，能量增益首次大于1，达到了“点火”标准。相关人员表示，尽管该实验产生的能量比激光器输入的能量高，但与激光器工作所需能量（约322兆焦）相比仍低很多，这也意味着距离其真正目标还有距离。

事实上，真正作为未来无碳能源正开展的国际热核实验反应堆（ITER）项目，长期存在技术挑战和成本超支问题。在2023年初，ITER宣布将面临重大延迟，其中的两个关键问题非短期内可解决[13]。

AI全面赋能，从转变研究范式到重塑社会文明

继2021年AlphaFold入选Science“年度突破”[14]，2022年，DeepMind宣布，AlphaFold能够预测2亿多个蛋白质结构，实现数量级的重大飞跃[15]。同年11月，AlphaFold的“竞争对手”Meta AI宣布预测6亿种蛋白质的形状[16]。这对开发新药研究人员来说，绝对是一个不可思议的工具，但蛋白质数据库的意义不止于此。斯克里普斯转化研究所的创始人兼所长埃里克•托波尔（Eric Topol）说：“这些蛋白质结构解析后，几乎整个蛋白质世界都明晰了。我们可以期待，每天都有新的生物之谜被解开。”

AI进军到了此前被视为“人类独占”的领域，如艺术表达、科学发现。Science表示，最初AI这种渗透是缓慢的，但在今年逐渐形成了一场抢地战。Dall·E 2先声夺人，以逼真、契合的效果，掀起了文本-图像模型的新趋势[17]。紧接着Stable Diffusion用扩散模型生成精美的图像视频[18]，Meta、Google也接二连三发布相关模型。

在科学探索、数学、编程方面，继AlphaFold2，DeepMind相继发布了AlphaTensor、AlphaCode。其中，AlphaTensor打破矩阵乘法计算50年记录，可用于计算机图形学、物理模拟和机器学习[19]。AlphaCode[20]则在编程比赛中，成绩超过了一半人类选手。毋庸置疑的是，它能开拓人类的创造力。

科研界积极倡导多元包容，“不能失去任何人才”

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荷兰在构建多元性与包容性科研生态方面向来积极。2019年起，荷兰大学、荷兰皇家艺术与科学学院、荷兰大学医学中心联合会、荷兰研究理事会和荷兰卫生研究与发展组织共同呼吁所有荷兰大学制定更新的“认可和奖励（R&R）政策”[21]，旨在减少对量化评估措施的强调（例如，出版物的数量和作者的H-index），而增加对产出质量、内容、科学诚信、创造力、对科学和社会的贡献以及学者在各自领域的具体形象的塑造，甚至增加对（目前不太受重视的）“软技能（soft skills）”的强调，同时评估当前多样化的学者潜能。新的R&R政策为实现大学的“性别+”包容性和多样性作出贡献，包括性别、年龄、种族、民族、社会阶层、婚姻或关系状况、残疾、宗教和性取向等。新政倡导者呼吁，“我们不能失去任何人才”。

美国物理学会APS的学术出版物Physics Magazine也于2022年推出了新的播客——“This is Physics”[22]。 第一集报道了LGBTQ+（女同性恋、男同性恋、双性恋、变性人和酷儿）物理学家所面临的困难，如经常被排斥或骚扰等，这些被排斥的经历会极大影响他们的职业生涯。接受采访的 LGBTQ+科学家分享了他们个人奋斗的积极经历。他们还强调，可以通过一些行动来改善物理学氛围，例如对其性别认同使用一些尊称，以及为受到不公平对待的人挺身而出。

在第五届世界顶尖科学家论坛“她”论坛上，与会者聚焦“重塑包容与多元的未来”这一主题，从多元群体的多维视角洞察和剖析问题，分享了改善科研性别不平等的最佳实践，为女性研究人员的健康成长和发展提供建设性指导，加速实现公平环境。

附：《WLA2022全球重大科技成果与科学事件大盘点》

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