國際權威科技期刊《自然》《科學》近日先后對2024年值得關注的科學事件進行了展望，其中有不少交集，包括人工智能的發展與監管、氣候變化的加劇與應對、新冠之后的醫學進展與公共政策等。高度的一致性從一個側面說明，科技創新在解決重要全球性問題中發揮著不可替代的作用，各國攜手解決人類共同挑戰和科學難題至關重要。

兩大期刊對于年度科技“頭條新聞”的預測，無疑寄托著人類對于科學的厚望：唯有理性與人文之光才能指引世界穿透不確定性的迷霧，照亮人類未來之路。

——編者

人工智能

能力不斷增強，新規加速落地

人工智能（AI）無疑是2023年科技領域最熱的關鍵詞。《自然》雜志在盤點年度人物時，第一次將ChatGPT這位“非人類”列入其中。邁入新的一年，AI仍是繞不開的話題。

《自然》在對今年的科學展望中提到，OpenAI預計將于今年下半年發布GPT-5，作為ChatGPT的新一代AI模型，它將展現出比GPT-4更強大的能力。

與此同時，OpenAI的競爭對手谷歌也在開發大語言模型Gemini。它可以處理多種類型數據的輸入，包括文本、計算機代碼、圖像、音頻和視頻。今年，谷歌DeepMind的AI工具AlphaFold也將發布新版本。研究人員已經使用該工具高度精確地預測出蛋白質的三維結構，未來它將能以原子精度為蛋白質、核酸和其他分子之間的相互作用建模，這將為藥物設計和新藥發現提供新的可能。

然而，AI的迅猛發展，也帶來了一系列社會問題，各國政府將為此加緊出臺監管措施。《自然》和《科學》在對2024年的展望中，不約而同地聚焦了AI監管。

《自然》雜志稱，目前全球在AI監管方面仍存在重大問題，聯合國人工智能高級咨詢機構將于今年中期發布其最終報告，為國際AI監管制定指導方針。

《科學》雜志則預測，全球各國政府在2023年所宣布的一系列AI監管計劃，可能在今年加速推進。美國政府去年11月宣布，將制定AI負責任發展的標準。該國國會議員在AI監管方面提出了150多項法案。這些政策需要落實到具體規定層面，將會成為美國多個部門面臨的一項艱巨任務。歐盟似乎更接近于推出道德保障條款。然而，由于新的AI應用能力強大且發展迅速，這些具體規定可能很快就會過時。

改良蚊子

阻斷登革熱有效，有望大規模推廣

《科學》雜志預測，經過一系列成功實驗后，通過投放改良蚊子來防止登革熱傳播的策略，有望在今年大規模推廣。

由非營利組織“世界蚊蟲計劃”（WMP）研制并測試的埃及斑蚊，攜帶有沃爾巴克氏菌。當這些蚊子與野生蚊蟲交配時，這種細菌會阻止后者傳播某些病毒，并阻止其將病毒遺傳給后代。

為衡量沃爾巴克氏蚊子的有效性，WMP與合作伙伴在印度尼西亞日惹市一片26平方公里的區域開展集群隨機對照試驗。2021年6月，發表在《新英格蘭醫學雜志》上的同行評審結果顯示，沃爾巴克氏蚊子的投放使登革熱發病率下降了77%、住院率下降了86%。

此外，研究人員在2023年秋季報告稱，在哥倫比亞阿布拉谷進行的迄今最大規模的改良蚊子持續投放試驗中，投放區域的登革熱病例減少了至少95%。

目前，WMP已在14個國家開展項目，且合作規模不斷擴大。該組織計劃在巴西建造世界上最大的沃爾巴克氏蚊子生產基地，該基地將于今年開始運營。WMP表示，預計世界衛生組織（WHO）今年將發布有關部署投放這些蚊子的正式指導，這可能推動更多國家采取這種措施。

《自然》也提到，WMP今年將在巴西的一家工廠開始生產改良蚊子。據WHO統計，2022年美洲共報告280萬例登革熱，其中巴西發病率位居第二，每10萬人中有1104.5例。在巴西生產、投放這些改良蚊子，或將使多達7000萬人免受登革熱、寨卡等疾病的侵害。該雜志還稱，這家非營利組織將在未來十年內每年生產多達50億只改良蚊子。

WMP負責人、澳大利亞墨爾本蒙納士大學微生物教授斯科特·奧尼爾表示，他們目前每周可以生產1000萬只改良蚊子，如果要達到年產50億只的目標，每周需要生產1億只。他說，這將需要更多自動化設備、更精準的生產條件。為此，他們會在巴西建造全自動化的設備。

疫情應對

審批“大流行協定”，公布“長新冠”療效

《自然》雜志稱，隨著全球已渡過新冠大流行的緊急階段，美國政府正資助三款下一代疫苗的試驗。其中有兩款是鼻噴疫苗，通過在人體氣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，有望為人體提供對新冠變異株的持久免疫。

今年5月，“大流行協定”的最終草案將提交WHO的第77屆世界衛生大會審批。該草案旨在讓各國政府做好更充分的準備，以預防和管理未來的疫情。194個WHO會員國將確定該協定中的條款內容，包括是否將作出任何具有法律約束力的規定。該草案的磋商核心在于確保各國能平等獲取預防疫情所需的工具，包括疫苗、數據和專業知識。

《科學》雜志則關注了新冠后遺癥。新冠疫情暴發四年來，全球仍有數百萬人因“長新冠”而身體虛弱，癥狀包括難以承受的疲勞、持續頭痛、呼吸急促。由于目前尚無明確有效的治療方法，患者和醫生正在嘗試各種藥物和膳食補充劑。

今年，科學家們希望，一些針對長期新冠的潛在治療方案能得出第一批臨床試驗結果，盡管它們還只是初步結論。即使這些治療方法不成功，科學家們也希望通過試驗結果清楚了解“長新冠”的特征，并由此確定下一步要測試的項目。

探索太陽系

“快船”奔赴木衛二，“獵戶座”繞月飛行

《科學》雜志稱，今年10月，美國航空航天局（NASA）計劃通過太空探索技術公司的“重型獵鷹”火箭，發射造價50億美元的木衛二“快船”探測器。這是自上世紀70年代“海盜號”火星探測器以來，NASA耗資最高的行星科學發射任務。

木衛二是木星的一大衛星，其冰殼僅有幾公里厚，下面是廣闊的海洋。據NASA官網介紹，液態水是組成生命的首要成分，而木衛二擁有大量的水。科學家們認為，木衛二冰殼下的咸水海洋，其水量約為地球所有海洋的兩倍。他們相信，木衛二的海洋底部有一塊巖石海床，海底水熱活動可能提供保障生物生存的化學養分。

“快船”探測器預計將于2030年抵達木衛二。屆時，它不會直接降落在這片海洋或在此取樣，而是通過50次飛掠木衛二表面對其進行掃描，收集其內部信息。此前，有望遠鏡曾得到木衛二向太空中噴射羽流的線索，他們希望探測器能夠對此跟進。不過，韋布空間望遠鏡近期開展的一項觀測并未發現相關證據。

《自然》表示，NASA今年將開展自上世紀70年代以來的首次載人探月任務。“阿爾忒彌斯二號”可能最早于今年11月發射，三男一女共四名宇航員將乘坐“獵戶座”飛船繞月飛行10天。它將為隨后的“阿爾忒彌斯三號”任務奠定基礎。中國也準備于2024年發射“嫦娥六號”，開展月球采樣返回任務。如果成功，該任務將是人類首次從月球背面采集樣本。

此外，今年還有一些行星探索任務。比如，日本計劃開展“火星衛星探測”（MMX）任務，探測器將前往火星的兩顆衛星——火衛一和火衛二。它將在火衛一上著陸并采集表面樣本，并于2029年返回地球。

中微子研究

有望確定質量，排序問題將解

《科學》雜志預測，有兩項共同開展的實驗或將揭示一種質量微小、難以捉摸的微粒——中微子的質量如何排序。中微子分為三種類型：電中微子、μ中微子、τ中微子。它們彼此轉化，這種現象可能有助于解釋為何宇宙產生的正物質多于反物質。

首先，物理學家們必須完善理論模型。他們已知兩種中微子的質量幾乎相同，但不知道是兩輕一重，還是兩重一輕。這個問題被稱之為“中微子質量順序問題”。

目前，該問題有兩種解釋。第一種為“正常順序”，即兩個質量較輕的本征態具有微小的質量差，約為10毫電子伏特，而第三個本征態的質量則高出約50毫電子伏特。第二種解釋為“反轉順序”，即有一質量最輕的本征態，以及一對質量較高的本征態，輕重本征態的質量差約50毫電子伏特，而較重本征態之間的質量差也是約10毫電子伏特。目前的研究數據略微偏向于正常順序。

在日本進行的T2K實驗和美國進行的NOvA實驗中，物理學家通過將中微子發射數百公里，穿越地球抵達巨大的探測器，對排序問題進行研究。今年，他們計劃發布一項聯合分析，可能會指出以上兩種順序中哪一種是正確的。

《自然》則表示，2024年還可能是科學家們確定中微子質量的一年。中微子是粒子物理學標準模型中最神秘的粒子，2022年卡爾斯魯厄氚中微子實驗的結果顯示，中微子的最大質量為0.8電子伏特。研究人員將于今年完成數據收集，預計將對這些微小粒子進行精確測量。

氣候變化

氣溫或創新高，塑料條約談判進展緩慢

據《科學》預測，未來幾個月內，東太平洋的厄爾尼諾現象可能會變得愈發嚴重，并首次使全球平均地表溫度較工業化前水平升高1.5°C。

其實，這種氣溫變化從去年就已開始。2023年可能是現代歷史上最熱的一年，因為前11個月的平均溫度比工業化前水平升高1.4°C，這已超出溫室氣體排放所能解釋的范圍。

厄爾尼諾是一種定期出現的氣候振蕩模式。科學家們預計，它將加劇亞馬孫地區和澳大利亞的干旱。《科學》預測，厄爾尼諾抑制海洋吸收熱量的能力，加上遮擋陽光的空氣污染量減少，由此引發的雙重影響將在今年繼續發酵。

《科學》和《自然》在展望中同時聚焦了與氣候相關的環保議題。《科學》稱，歐盟擬定的全方位環保議程或受政治因素影響而受阻。

2020年批準的《歐洲綠色協議》旨在使歐盟成為“第一個氣候中和的大陸”，擬于2050年前實現溫室氣體零排放，并計劃在各個政策領域，包括能源、自然保護和交通等，采取有利于氣候的新措施。為實現這些目標，規模龐大的“地平線歐洲”計劃的約三分之一資金將用于與氣候變化相關的研究。目前，這些法規雖然經受住了一些反對力量，但其未來能否得以順利實施尚不確定。

《自然》預測，聯合國塑料條約的談判將于今年結束。談判旨在達成一項具有約束力的國際協議，以消除塑料污染。自上世紀50年代以來，全球生產了100億噸塑料，其中超過70億噸如今成為垃圾。這70億噸中，大部分塑料垃圾正在污染海洋并危害野生動植物。有關塑料條約的談判去年就已開始，但進展緩慢，研究人員擔心可能無法實現既定目標。

熱核聚變

ITER問題頻現，工期再次推遲

國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）是一個建設了幾十年的巨大實驗性聚變反應堆。《科學》預測，該項目管理人員預計將在今年宣布新的竣工日期，把在2025年完成“第一等離子體”的長期目標向后遠遠推遲。

恒星發光發熱靠的就是核聚變所產生的能量。科學家們認為，ITER能幫助人類實現由化石燃料進化到聚變能的夢想。上世紀80年代中期，科學界開始構想該項目——竣工后，這臺機器本質上將是一個超大的甜甜圈形狀的容器，被稱為“托卡馬克”。

在聚變容器內部，含有溫度極高的等離子體狀態的氫氣。從托卡馬克流出并貫穿其中的強大磁場和電場將環繞并加熱等離子體，使其內部的原子發生碰撞并融合，釋放出巨大的能量。

要實現磁約束核聚變，說來容易做來難。自上世紀50年代以來，聚變設備越來越大、越來越強，但尚未有任何一臺設備實現可控核聚變并將產生的能量輸入電網。ITER是迄今為止人類設計出的最強大的聚變裝置，設計者本意是憑借它證明，聚變發電廠是可以建造出來的。

該設施的建設工程目前正在法國開展，數百億美元的建造經費由國際合作伙伴共同承擔。不過，目前它正遇到一系列問題：新冠疫情減緩了零部件的制造進度；反應堆容器的一些部件無法拼合；冷卻管生銹；法國核監管機構對其安全性表示懷疑。

ITER前任總干事伯納德·比戈去世后，彼得羅·巴拉巴斯基于去年執掌該項目。他正努力使建設工作重新回到正軌，計劃在今年公布新改定的時間表。

超快超級計算機

《自然》雜志稱，研究人員將在今年初啟用歐洲第一臺百億億次級超級計算機“朱庇特”。它可在醫學上創建人類心臟和大腦的“數字孿生”模型，還可用于進行地球氣候的高分辨率模擬。

此外，美國研究人員將在今年安裝兩臺百億億次級計算機：伊利諾伊州勒蒙特·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”。科學家們將使用“極光”來繪制大腦神經回路圖，使用“酋長巖”來模擬核武器爆炸的影響。

意識新解

過去25年間，關于意識的問題，學界一直“押寶”在哲學，而非神經科學。《自然》雜志預測，有關意識的神經科學基礎，今年可能會有新見解。一個大型項目正通過一系列對抗性試驗測試關于意識的兩個理論，該項目預計將于年底前發布第二輪試驗結果。在第一輪試驗中，兩個理論都未能完全與觀察到的腦成像數據相吻合，第二輪結果或使神經科學更接近于這一主觀體驗之謎的謎底。

新一代天文觀測

《自然》表示，智利薇拉·魯賓天文臺計劃于2024年底開始進行為期十年的對整個南半球天區的巡天普查。通過該天文臺的8.4米望遠鏡和龐大的3200兆像素相機，科學家們希望發現許多新的瞬變現象和近地小行星。

同樣在智利，阿塔卡馬沙漠的西蒙斯天文臺將于今年中期完工。作為下一代星際試驗場所，天文臺將在宇宙微波背景中尋找原始引力波的跡象，即大爆炸的余輝。其望遠鏡將配備多達五萬個采光探測器，是當前正在進行的類似項目的十倍。

不過，天文學家們擔憂，由于越來越多亮度較高的衛星群對夜空所產生的光污染，可能會使新的地基天文望遠鏡數據無法使用。

尋找暗物質

《自然》預測，一項試驗探測被稱作“軸子”的暗物質粒子，其結果將于今年首發。一般認為，軸子由太陽發出，會轉化為光子，但由于需要高靈敏度的檢測工具和極強的磁場，這些微小的粒子尚未在實驗室中觀察到。位于漢堡的德國電子同步加速器的Baby IAXO試驗，使用一臺由10米長磁體和超敏感、無噪聲X射線探測器構成的太陽望遠鏡，每天12小時追蹤太陽中心，以捕捉軸子向光子的轉化過程。

文：孫欣祺/編譯

圖：除注明外均來自視覺中國

編輯：許琦敏