當前，新一輪科技革命和產業變革深入發展。
科學研究向極宏觀拓展、
向極微觀深入、
向極端條件邁進、
向極綜合交叉發力，不斷突破人類認知邊界。
回顧2024年全球科學研究的軌跡，向“四極”前沿發展的態勢尤為清晰。仰觀宇宙之大，太空探索掀起新高潮；俯察細微之妙，基因編輯技術開啟攻克頑疾新篇章；縱橫天地之闊，深地深海留下人類探索印記；跨學科融合之廣，人工智能多點開花推動創新浪潮。
向極宏觀拓展：追星逐月問蒼穹
“韋布空間望遠鏡探索宇宙黎明”入選美國《科學》雜志年度十大突破。借助韋布空間望遠鏡，科學家今年宣布觀測到迄今最古老黑洞、螺旋星系結構、宇宙早期星系的誕生……作為哈勃空間望遠鏡的“繼任者”，它正幫助人類持續擴展對宏觀宇宙的探測。
被譽為“宇宙觀測的神奇之眼”的射電望遠鏡也在助力人類太空探索。4月，國際大科學工程平方公里陣列射電望遠鏡項目首批低頻天線在澳大利亞安裝，將有助于回答宇宙演化等科學問題。“中國天眼”FAST已發現超過1000顆脈沖星，對理解脈沖星的形成和恒星演化具有重要意義。
人類月球探測也摘得碩果。5月啟程、6月歸來的中國嫦娥六號完成人類歷史上首次月球背面采樣返回的壯舉。相關研究填補了人類多項認知空白，如發現月球背面約28億年前仍存在巖漿活動、獲得首份月背古磁場信息等。
火箭是人類走向太空的“橋梁”，相關技術在2024年取得多項突破。美國“星艦”首次驗證了“筷子夾火箭”的回收技術，有望大幅降低發射成本。日本新一代主力運載火箭H3火箭、歐洲新一代重型運載火箭阿麗亞娜6型火箭也都試射成功。
尋找外星生命是人類經久不衰的太空夢。木衛二被認為是太陽系內在地球之外尋找生命的“最佳地點”，10月美國國家航空航天局“歐羅巴快帆船”號探測器發射升空，將研究木衛二的冰面下海洋中是否存在生命。
向極微觀深入：鉆堅研微探未知
在微觀方向，能改變細胞深處遺傳物質的基因編輯，還有更深層次的粒子物理，都是當今世界科技發展的前沿。
通過使用基于CRISPR-Cas系統的“基因剪刀”，科學家現在能夠編輯人類基因并以此治療疾病。當選英國《自然》雜志2024年年度十大人物的中國風濕病專家徐滬濟，嘗試用經“基因剪刀”改造后的嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法治療自身免疫性疾病。《科學》雜志也將CAR-T細胞療法列入今年十大突破，認為其開啟了自身免疫性疾病治療的新篇章。
針對艾滋病這一醫學難題，荷蘭研究人員3月發現，利用“基因剪刀”能清除受感染細胞內艾滋病病毒，為治愈艾滋病帶來希望。
再向微觀深入，人類還在探索深層的物質結構和物理規律。8月，中國科研人員主導的一項國際合作研究首次觀測到一種新的反物質超核——反超氫-4。這是迄今實驗發現的最重的反物質超核，有助于探索正反物質對稱性。
12月，歐洲核子研究中心官網稱該機構科學家在大型強子對撞機上探測到了反超氦-4的首個證據，為進一步揭示反物質的奧秘提供了新線索。
向極端條件邁進：尋根溯源訪極限
黑暗、高壓、冰冷的深海是一個充滿未知與風險的世界。8月起航的中國2024西太平洋國際航次科考中，“蛟龍號”載人潛水器搭載十余名中外科學家探索深海，有力推動了深海生物多樣性和環境保護研究。
深地通常是指地殼深部及以下的區域，包括從地殼深部延伸到地幔上部的范圍。一個國際研究團隊8月在《科學》雜志上報告說，他們在大西洋海底鉆取到了迄今最深的地幔巖芯，這一長達1268米的地幔巖芯將有助于更多了解陸地巖漿活動、地殼形成等。
除了探索自然界極端環境，人類也在通過實驗模擬一些極端條件。模擬太陽核聚變的國際熱核聚變實驗反應堆計劃（ITER）是全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一。11月，最新一批由中國公司承制的ITER部件包層屏蔽模塊首批產品運往法國，標志著中國在聚變堆建造所需的關鍵技術方面取得了重要進展。
向極綜合交叉發力：人工智能潛力大
近來，人工智能成為多學科交叉融合的典型代表。在2024年諾貝爾物理學獎和化學獎中，都有人工智能專家獲獎，成為“跨界”大贏家。在生命科學方面，人工智能可幫助預測阿爾茨海默病、助力孤獨癥早期篩查、輔助開發原創新藥。
人工智能以及柔性材料、生物傳感器等技術的發展，推動腦機接口技術走向實用化。8月，美國腦機接口公司“神經連接”表示，已完成該公司第二例腦機接口設備人體移植，接受移植者在術后用意念控制光標、玩電子游戲等能力增強。
“具身智能”則可以將人工智能賦予機器人。在北京舉行的2024年世界機器人大會上，多種可適應不同環境和需求的機器人亮相。特斯拉公司今年展示了最新版Optimus人形機器人，它具有在工廠中行走、分揀電池等能力。
當前，技術創新進入前所未有的密集活躍期，全球科研向“四極”前沿突破人類認知邊界，有望助力未來提升生產力，增進人類共同福祉。
來源:《中國科學報》
