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文
摘
要
【导读】
「AIGC、AI for science赢麻了」
12月16日，美国《科学》杂志公布了本年度十大科学突破榜单。
继韦布望远镜操作项目科学家Jane Rigby获得Nature2022年度十大人物，Science也将韦布望远镜评为2022年科学突破之首！
在这份榜单中，中国的多年生水稻品种的开发得以入选。另外，年度突破榜单还涵盖了RSV疫苗、AIGC、NASA成功撞击小行星等。
韦布望远镜
在经历了无数次挫折、长达20年的开发、100亿美元的高昂投入和150万公里的太空艰险旅行之后，新的詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）终于张开了它的红外黄金之眼。
该望远镜能够收集足够多的从天体（从诞生中的恒星到系外行星）发出的光，从而揭示这些天体的组成以及它们在太空中的移动轨迹。
与其前身哈勃太空望远镜不同，JWST可以捕捉红外光，其中包括从最早出现的恒星和闪烁星系所发出的光。
在2022年6月下旬上线后的几天内，研究人员开始发现数千个新的星系，它们比以前记录的任何星系都更为遥远和古老——其中一些也许比哈勃望远镜发现的最古老的星系还要早1.5亿年。
这些数据已经开始以极为详细的方式揭示了距离地球数百光年外的各行星的大气组成，这将为它们是否可能以我们所知的方式支持生命提供线索。
为了纪念这一壮举，《科学》杂志将JWST的飞行评选为2022年的年度科学突破之首。
连续多年生长的水稻PR23
11月，云南大学胡凤益团队宣布，已经成功培育出了能够连续多年生长的水稻PR23。
多年生稻23”（PR23）可以达到广适、高产稳产、多年生性强的标准，并为农民节省了数周的繁重劳动。
研究小组上个月在《自然·可持续发展》杂志上报告称，PR23的产量可与常规的季节性种植水稻持平。
第一年，种植和栽培的成本与普通水稻差不多；但在第二年，农民则可以省去一项主要任务：将秧苗移栽到稻田中，由此，每公顷每季减少了77人/日的工作量，并帮助农民降低了一半的成本。种植多年生稻的土壤养分也有所增加。
然而，到了第五年，由于产量大幅下降，则需重新种植多年生稻。
目前，PR23在我国的种植面积已经超过1.5万公顷，同时也在非洲进行测试，还能减缓东南亚梯田高地水土流失问题。
AIGC、AI for science赢麻了
无论是艺术还是科学发现，人工智能（AI）正向着原来被认为只属于人类的领域进军。起初，它们对相关领域的蚕食还十分缓慢，但在今年却直接演变成了攻城略地。
去年，OpenAI实验室推出了软件DALL-E。输入“牛油果形状的扶手椅”，它能生成几张符合这一描述的图片。
今年春天，OpenAI发布了这一软件的大型升级版，DALL-E 2。它利用了机器学习的扩散模型，能在上下文或文本描述的引导下，有效地从“噪声”中生成逼真且美观的图片。
今年，有几个依据扩散模型的AI都能供公众使用，还有艺术家使用其中一个模型生成的图片赢得了一场美术比赛（见上图），这既激起了人们的好奇心，也令一些人感到愤慨。
与此同时，Meta、Google和其他公司相继推出了可供生成视频的扩散模型。
机器学习在科学、数学以及编程上也展现了其创造才能。
《科学》杂志2021年的年度科学突破奖表彰了人工智能通过氨基酸序列预测蛋白质三维结构的工作。
在此基础上，研究人员现已利用人工智能设计出全新的蛋白质，用于疫苗、建材、纳米机械等不同领域。
今年，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。AlphaCode则在编程比赛中，成绩超过了一半人类选手。
巨型细菌
今年，一种具有复杂内部结构的巨型细菌的发现震惊了生物学界。
依据相关定义，微生物应当是微观的，需要使用显微镜才能看见，但是这个暂时被命名为Thiomargarita magnifica的微生物，却比许多细菌细胞大5000倍，像一根图钉一样长。
在法属安的列斯群岛的一片红树林沼泽中，这种单一的线状细胞在腐烂叶子的表面首次被研究人员发现。
黑死病如何改变人类免疫系统机制
自从700年前黑死病杀死了欧洲三分之一到一半的人以来，研究人员一直想知道这种致命的瘟疫是如何在幸存者身上留下印记的。
今年，研究人员利用研究古代DNA的工具来观察在瘟疫期间生活和死亡的人的免疫基因差异，并确定了一个戏剧性的影响。
研究小组分析了伦敦和丹麦黑死病之前、期间和之后埋葬的500多人的骨骼中的古代DNA。
今年10月，他们在《自然》杂志上报道称，幸存者更有可能携带增强他们对鼠疫耶尔森氏菌（Yersinia pestis）免疫反应的基因变异。
鼠疫耶尔森氏菌是一种由跳蚤传播的细菌，会引起鼠疫。
在伦敦黑死病之后，惊人的245个基因变异的频率上升或下降；有一个基因特别突出：ERAP2。
它编码一种叫做内质网氨肽酶2的蛋白质，这种蛋白质已被证明可以帮助免疫细胞识别和对抗威胁病毒。
在黑死病之后的一个世纪里，这种保护性基因变体在欧洲的快速传播是迄今为止人类基因组自然选择的最有力例子。
如今，45%的英国人体内仍然存在ERAP2的保护性变异。它的持续存在表明，直到最近，它仍然受到自然选择的青睐——可能是因为直到19世纪早期，鼠疫还在欧洲和亚洲流行。
但这种保护可能是有代价的：同样的变异也会增加患自身免疫性疾病的风险，如克罗恩病和类风湿关节炎。
重现古老生态系统
一般来说，DNA的保存期限都是100万年左右，因为更早以前的DNA中，遗传物质严重降解。
今年，科学家们在北极的沙漠冻土中，成功提取到了至少200万年前的DNA片段。
这项研究被誉为杰作，展示了环境DNA在重建“消失的世界”方面的力量。
在这种情况下，一个不同于当今任何现存的沿海森林，在格陵兰岛北部的温暖气候时期繁荣昌盛。
从堆积在峡湾口的一层厚厚的沉积物中提取的41个富含有机物的样本中的DNA片段显示，那里有茂密的杨树、崖柏属和其他针叶树，还有黑鹅和马蹄蟹，以及驯鹿、旅鼠和乳齿象等哺乳动物。
RSV疫苗取得突破进展
呼吸道合胞病毒（RSV）是一种传染性极强的病毒，婴幼儿、儿童及体质弱老人易感，其疫苗研制工作已经开展多年。
50多年前，一项实验性疫苗临床试验曾导致2名儿童死亡，80%接种者住院治疗，由此RSV疫苗开发一度中断几十年。后来，科学家们逐渐探索出利用灭活病毒来激发人体产生抗体。
今年终于迎来重大突破。
在经过大规模临床试验后，人们终于证明该疫苗可以有效保护婴幼儿及老人群体，并且孕晚期孕妇注射后，还能将抗体直接传递给胎儿。
人类首次行星防御实验成功
在距地球数百万公里外，一颗被命名为迪莫弗斯（Dimorphos）的卫星千百万年来都在绕着另一颗更大的小行星旋转。
9月26日，NASA用一枚航天器撞击了迪莫弗斯，永久地改变了它的轨道——同样的策略也可能在将来拯救整个人类文明。
尽管这次撞击是一次性任务，但是它为科学家们提供了关键数据参考，能为以后设计任何撞击小行星任务动量模型提供数据支撑。
美国通过具有里程碑意义的气候法
今年美国出台《通胀削减法案》，法案包括未来十年投入约4300亿美元用于气候和清洁能源以及医疗保健领域等内容。
将提供高达3690亿美元补贴，以支持电动汽车、关键矿物、清洁能源及发电设施的生产和投资，其中多达9项税收优惠是以在美国本土或北美地区生产和销售作为前提条件。
实际上，今年全球温室气体排放量还在上升，诸多气候学家认为全球气温上升幅度会超过1.5摄氏度，人类在保护环境上的动作，还要更快一些。
发现可能导致多发性硬化的病毒
今年，研究人员利用大量的军事医疗记录，证明了一种常见的疱疹病毒在多发性硬化症（MS）中扮演着重要角色。
这一发现可能会促成治疗或预防这种神秘疾病的新方法。多发性硬化症是一种免疫系统攻击神经元的疾病，这种疾病在全球280万患者中引起轻度症状，包括视力模糊、疲劳和麻木，但也会使重症患者逐渐无法说话或行走。
爱泼斯坦-巴尔病毒（EB病毒）长期以来一直是诱发多发性硬化症的主要怀疑对象，这种病毒在儿童时期感染大多数人，然后潜伏在某些白细胞中。
这种病毒主要通过唾液传播，在新感染的青少年和年轻人中会导致传染性单核细胞增多症，或“接吻病”。
几乎所有的多发性硬化症患者都有EB病毒抗体，但95%的健康成年人也有该抗体，因此很难确定该病毒就是病因。
为了证实这种联系，流行病学家搜罗了超过一千万名美国新兵20年来的医疗记录，并分析了他们储存的一些血液样本。
在801名患多发性硬化症的士兵中，除一人外，所有人此前都被检测出EB病毒阳性。
今年一月，研究小组在《科学》杂志上报告称，在最初呈阴性的士兵中，随后的感染会使多发性硬化的风险增加32倍。这已经超过了吸烟导致肺癌风险的增加。
另一些研究人员也发现了一种可能的机制，并随后在《自然》杂志上报道称，“冬眠”的病毒可能会通过所谓的分子拟态唤醒并造成神经损伤。
EB病毒的一种蛋白质类似于大脑和脊髓中产生的一种蛋白质，这种蛋白质显然会欺骗免疫系统，使其攻击神经细胞周围的鞘，而神经细胞对传导电信号至关重要。
大约20%到25%的多发性硬化症患者的血液中含有结合这两种蛋白质的抗体。这些发现促使人们努力开发针对该病毒的、治疗多发性硬化症的药物。
参考链接：
1.https://mp.weixin.qq.com/s/I6kBfXwS24dDSG3le65zWg
