2024年值得期待的科学事件

编译/莫庄非

人工智能工具发展升级，月球任务蓄势待发，神速的超级计算机开启征程…… 2024《自然》杂志的科研大事件值得期待。

人工智能再进阶

ChatGPT的崛起对过去一年的科学界产生了深远影响。其缔造者，位于加利福尼亚州旧金山的OpenAI或将于2024年底发布下一代支持聊天机器人的AI模型——GPT-5。GPT-5可能会展现比其前辈GPT-4更先进的功能，而它们的竞争对手，来自谷歌DeepMind的Gemini也备受科学家关注。以ChatGPT为代表的大语言模型能处理多种类型的输入，包括文本、计算机代码、图像、音频和视频。

此外，DeepMind的蛋白质结构预测工具AlphaFold的新版本也将于2024年发布。研究人员此前已使用该AI工具，以极高准确度预测了蛋白质的三维形状。人工智能有能力以原子水平精度模拟蛋白质、核酸和其他分子之间的相互作用，这有望为药物设计研发开辟新天地。

另一方面，联合国的人工智能高级别咨询机构将于2024年中期分享最终报告，为AI的国际监管制定指导方针。

观星听波

薇拉·鲁宾天文台将对南半球天空进行为期十年的调查

智利的薇拉 · 鲁宾天文台计划于2024年底开始运行部分仪器，随后对整个南半球天空进行为期十年的观测。科学家团队希望借助天文台的8.4米望远镜和3200兆像素的巨型相机，发现许多新的瞬变现象和近地小行星。

此外，位于智利境内阿塔卡马沙漠的西蒙斯天文台将于2024年中期竣工，然后开展新一代宇宙学实验工作，寻找宇宙微波背景中的原初引力波（大爆炸的余音）的特征。该天文台的望远镜将配备多达5万个聚光探测器——这个配置是目前类似项目的10倍。

不过天文学家仍然担心，由于越来越多的明亮卫星星座——用光污染夜空——新的地面望远镜数据可能会变得无法使用。

蚊子无毒

世界蚊子计划将于2024年开始在巴西的一家工厂生产抗病蚊子。这些蚊子因感染了特定细菌菌株，而无法传播致病病毒。预计有多达7000万人会因此免受登革热和寨卡病毒等病原体的侵害。世界蚊子计划将在未来十年内每年产生50亿只受感染的抗病蚊子。

后新冠时期的努力

世界已度过新冠大流行的紧急阶段，美国政府则正资助3种下一代疫苗的试验，其中两种是鼻内疫苗，通过在呼吸道组织中产生免疫力来预防感染，另一种是mRNA疫苗，可增强抗体和T细胞反应，有望提供针对多种SARS-CoV-2变异毒株的持久免疫力。

世界蚊子计划生产的蚊子受细菌感染，因而无法传播登革热等病毒

另一方面，世界卫生组织（WHO）将于2024年5月举行的第77届世界卫生大会（WHA）期间公布其大流行病协议的最终草案。该协议旨在帮助世界各国政府更好地预防和管理未来的流行病；194个WHO成员国将围绕协议做出一些决定，包括其中任何条款是否具有法律约束力。谈判的核心是确保大家公平获得预防流行病所需的工具，包括疫苗、数据和专业知识。

月球任务，系外探索

工程师正在研究NASA的飞船“欧罗巴快船”——将于2024年飞往木卫二

美国宇航局（NASA）计划最快于2024年11月发射阿耳忒弥斯2号（Artemis II），届时会有四名宇航员（三男一女）乘猎户座飞船进行为期十天的绕月飞行。这将是美国自20世纪70年代以来首次开展载人绕月任务，也能为后续阿耳忒弥斯3号任务奠定基础——在3号任务中，将有宇航员踏足月球，其中包括第一位登月的女性宇航员。中国也准备在2024年发射嫦娥六号月球采样返回任务，尝试首次从月球背面采集样本。

探索外太阳系卫星的任务包括NASA的欧罗巴快船，预计于2024年10月出发前往木卫二欧罗巴，旨在探索其“地下海洋”能否孕育生命。日本的火星卫星探索（MMX）任务将访问火星的卫星火卫一和火卫二，并计划登陆火卫一，收集表面样本，最后于2029年返回地球。

暗物质的面目，中微子的重量

轴子是一种构成暗物质的假想粒子，由太阳发射并能转化为光子，不过学界尚未通过实验观察到这种微小粒子，因为此类实验需要灵敏的探测工具和极强的磁场。2024年，探测轴子的BabyIAXO实验将公布结果。该实验在德国汉堡电子同步加速器中心进行，使用由10米长磁铁和超灵敏、无噪声的X射线探测器组成的太阳望远镜，每天跟踪太阳中心12小时，捕捉轴子向光子的转化。

2024年也可能成为科学家确定中微子质量的一年。中微子是粒子物理标準模型中最神秘的粒子。2022年德国卡尔斯鲁厄氚中微子实验的结果表明，中微子的质量不超过0.8电子伏特。研究人员将在2024年完成数据收集，更精准测量出中微子的质量。

意识的理论能否被大脑数据验证？

2024年底，我们有望得到关于意识的神经基础的新见解，届时一个通过一系列对抗性实验测试两种意识理论的大型项目将发布第二次实验结果。在第一轮实验中，两种理论都未能与观察到的大脑成像数据完全契合。而在第二轮努力过后，神经科学会更接近破译主观体验的奥秘。

关于气候和塑料的说法

2024年下半年，位于荷兰海牙的国际法庭可能会就各国应对气候变化的法律义务发表意见，并裁定破坏气候者需承担的法律后果。尽管法庭的裁决不具有法律约束力，但其影响力可以推动各国巩固自己的气候目标，并在本国法律案件中进行引用。

联合国塑料条约旨在建立一项具有约束力的国际协议以消除塑料污染，关于它的谈判将在2024年结束。自20世纪50年代以来，全球已生产100亿吨塑料，其中超过70亿吨成为废弃物——大部分开始污染海洋、伤害野生动物。不过研究人员谈判进展越慢，越无法实现预期目标。

百亿亿次超级计算机

2024年初，欧洲将启动他们的第一台百亿亿次超级计算机JUPITER。这台巨大的“神算子”每秒能执行100亿亿（1018）次计算。研究人员计划用它创建用于医疗的人类心脏和大脑的“数字孪生”模型，并对地球气候进行高分辨率模拟。

美国将于2024年安装两台百亿亿次计算机：伊利诺伊州莱蒙特阿贡国家实验室的“极光”和加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的“酋长岩”。科学家将使用极光来创建大脑神经回路图，用酋长岩模拟核武器爆炸的影响。

资料来源 Nature