世界科学前沿的方向标

2019年，科学及其追随者们探索前行的步伐一如既往的坚定。对于世界我们仍有很多问题，其解法，是依靠科技的进步一次次击碎桎梏，开启下一个增长时代;用“希望”和“发展”引导人们走向更加美好的未来。从这个角度而言，2019年的科技界与科学家，更值得尊重。

   中国“嫦娥四号”

   实现人类首次月背软着陆

超导材料最高临界温度刷新。图源：《自然》网站

今年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，实现了人类探测器首次月背软着陆。

12月21日，着陆器受光照自主唤醒，按计划继续对月表线性能量转移谱、综合粒子辐射剂量及月表低频射电特征开展有效探测工作。

   高度扩展的仿生物细胞

   机器人诞生

嫦娥四号着陆器彩色全景图。新华社发（国家航天局供图）

美国哥伦比亚大学和麻省理工的科学家3月份报告了一种能模拟生物细胞集体迁移的机器人，25个物理机器人“粒子”，能移动、搬运物体以及向光刺激移动。

25个松散的“粒子”，可以轻易扩增为十万个，这比此前传統机器人和仿生系统具有更高的可扩展性，也为开发有预先确定性行为的大规模群体机器人系统，提供了全新途径。

   人类获得

   首张黑洞照片

谷歌的量子处理器芯片。图源：《科学》网站

天文学家们搭建了一张行星级观测网——“事件视界望远镜（EHT）”，它比任何独立设备都更了解黑洞，它还能达到足够分辨率来区分光被拉入黑洞时的状况。拜其成全，从来都无法直接观察到的黑洞，此次“眼见为实”。

北京时间4月10日21时7分，全球6个城市（比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京、美国华盛顿）在同一时间公布了首张黑洞照片，揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞。黑洞这一神秘天体，终于展露真容。

   3D打印出

   会“呼吸”的人造器官

首张黑洞照片。图源：NASA官网

5月，《科学》杂志封面报道了美国莱斯大学与华盛顿大学主导的研究，该团队克服了3D打印器官的一大障碍，创造出一个由水凝胶3D打印而成的肺气囊模型。

这个模型，具有与人体血管和气管结构相同的网络结构，在体外模拟肺气囊生理学功能，实现了往周围血管输送氧气，完成了“呼吸”过程。

   超导材料最高

   临界温度刷新

首座浮动核电站。图源：俄罗斯卫星通讯社

今年5月，美德两国科学家团队在《自然》上发文称，其所观察到的3个特征已可证明，在250K（约为-23℃）的温度下，氢化镧在超过100万倍地球大气压下会变成超导物质。

而250K，是迄今为止超导材料中证实的最高临界温度，其距离室温的295K已并不遥远。

   新癌症疫苗

   让CAR-T疗法攻击实体瘤

用“万物DNA”特殊材料3D打印的兔子。图源：《自然·生物技术》

今年7月，麻省理工学院科学家们在《科学》杂志上发表了题为“利用疫苗增强CAR-T细胞治疗实体瘤的疗效”的研究。他们开发出新型“抗癌疫苗”，可以让CAR-T细胞对实体肿瘤进行攻击，极大提高CAR-T疗效，最终可清除60%的小鼠体内的实体瘤，此外还能刺激免疫系统产生记忆T细胞，防止肿瘤复发。

   全球首座浮动

   核电站正式启航

中国科学技术大学展示的“高速量子密钥生成终端”模型。新华社记者刘军喜摄

20870型“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站，是移动式低功率核电机组的首型号，也是世界上最北端的核装置。

浮动核电站本质上就是一个建在船上的核电站，因其安全性和经济性获得各国广泛持续关注，被认为是最理想的海洋能源开发保障。8月23日，“罗蒙诺索夫院士”号从俄罗斯北极不冻港摩尔曼斯克港启航，9月抵达楚科奇地区的佩斯韦克市，随后连接到电网。

12月份，浮动核电站开始试运行。等正式运营后，它将能替代当地一座陆上核电站和火力电站的发电产能。这座浮动式核电站在设计时留有了很大的安全余量，两台KLT-40S反应堆能产生高达70兆瓦的电功率，可以满足一个10万人口城镇的能源所需。

   “量子霸权”实现：

   200秒完成万年计算

 我国天文学家利用LAMOST发现迄今最大的恒星级黑洞。新华社发（喻京川绘）

9月，谷歌发表题为《使用可编程超导处理程式的量子优势》的文章，宣布其实现“量子霸权”：一台可编程量子计算机超越了最快的经典超级计算机。该量子系统只用了约200秒，就完成了经典计算机大约需要1万年才能完成的任务——而这里惨败的对手，是目前世界排名第一的超级计算机、美国能源部橡树岭国家实验室的“Summit”。

秒杀经典计算机业界翘楚，这一成就被视为量子计算的重大里程碑事件，“对世界领先的超级计算机实现量子霸權，无疑是一项了不起的成就”。

   “基因魔剪”升级，

   新基因编辑系统问世

 基因编辑的造血干细胞移植流程图。图源：中国生物技术网

今年10月，美国博德研究所等机构的科学家在《自然》发文称，他们开发出新型多功能基因组编辑技术，可以精确地编辑基因，而不造成DNA双链断裂。其比传统Cas9效率更高、副产物更少、脱靶率更低。

基因组编辑的最终目标，就是能够对生命蓝图做出任何特定的改变。而一种用于基因组编辑的“搜索和替换”方法，使我们朝着这一宏伟目标迈出了一大步。

    “万物DNA”材料

    让存储无处不在

消费者在体验5G云VR视频。新华社记者沈伯韩摄

今年12月，哥伦比亚大学著名专家、以色列计算遗传学家亚尼夫·埃尔利赫与苏黎世联邦理工学院报告了一种运用“万物DNA”特殊材料3D打印出来的“兔子”，该材料包含了用以合成DNA编码的兔子蓝图。之后，原始兔子所含的DNA被解码，并稳定复制了五代兔子。这种新的存储架构，意味着DNA存储的潜力又被进一步拓展。张梦然