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    2015科學展望

    數據來源 英國《自然》雜志 制圖 郎冰

    不管你承認與否，科技在當今世界中正扮演著越來越重要的角色。有專家預計，2015全球研發經費（R&D）將高達1.9萬億美元。你想不想展望新的一年，看看科技將如何融入智酷時代的生活？

    探索未知的世界

    好奇心是人類科技進步的最大動力。對很多科學家來說，探索未知就是他們的生活動力

    每個人都在談論科技成果轉化，但如果你回頭看，往往最基礎的研究才是最具有革命性的。我不希望有人來問我，你的研究是否能挽救我們的生命？清華大學的結構生物學家顏寧說，“我們的目標之一是造福人類，但基礎研究所做的是揭示自然的方方面面，能夠了解一些東西已經非常酷了。”

    去年，顏寧教授研究組在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構，初步揭示其工作機制以及相關疾病的致病機理，在人類攻克癌癥、糖尿病等重大疾病的探索道路上邁出了極為重要的一步。為這一問題，科學家們已經研究了40多年。

    基礎研究必然帶來技術進步，技術進步其實也可以加速基礎研究。結構生物學家們結晶分子，并使用X射線得到的衍射圖案去揭示它們的結構，但現在一種叫做低溫電子顯微鏡（冷凍電子顯微鏡）的技術進步帶來了革命。一些極富挑戰性的項目如果使用晶體學研究需要花費10年，有了低溫電子顯微鏡，只需要短短半年。

    顏寧對此感慨地說：“我們正處在研究結構生物學最好也是最壞的時代。這使我有些焦慮，2015年，我可能需要調整我的實驗室的結構，拓展實驗室的專業范疇，或者索性去休年假。”

    2015年，還有更強悍的觀察微觀世界的工具正等待啟用。位于瑞士日內瓦的歐洲粒子物理研究所，今年就將啟動升級后的大型強子對撞機，去尋找大量重粒子。

    未知的世界，有細于芥子的，也有大過須彌的。對于普通大眾來說，在顯微鏡下探索微觀世界或許過于高冷，而在電視電影里觀看星辰大海會更令人激動。

    2014年，我國掌握了繞月飛行器的再入返回關鍵技術，長征系列運載火箭也順利地超越了200發。2015年的中國航空事業，又將有哪些進展？

    根據中國第一位宇航員楊利偉透露的消息，中方第一批航天員將退役，中國將進行新的航天員選拔，其中包括女航天員，中國為外國培訓航天員的工作也將啟動。目前中國海南航天發射場已經基本建設完畢。預計到2016年，備受關注的中國新一代火箭長征七號、長征五號，都將在這里實現首飛。屆時我國將發射“天宮二號”空間實驗室，并發射神舟11號載人飛船和“天舟一號”貨運飛船，與“天宮二號”交會對接。

    從這個時間表看，2015年將是中國航天承前啟后蓄力待發的關鍵一年。在這一年里，“天宮一號”大約還會在太空翱翔，“探月”的“玉兔”或許仍將堅持帶傷工作。而可以肯定的是，探月工程三期再入返回飛行器服務艙會飛回月球軌道，繼續為嫦娥五號任務開展在軌驗證試驗。

    從世界范圍看，2014年航天界最大的進展是，歐洲航天局的“飛來”號著陸器，實現了人類歷史上的首次彗星軟著陸。而2015年，美國的“黎明”號飛船3月間的矮行星“谷神星”登陸之旅，“新視野”號無人探測船7月的冥王星之行，都將是值得人們期待的看點。

    減輕地球的重負

    承載了超過70億人口的地球，早已不堪重負。為地球減負，實現人類的可持續發展，其實也是當今科技發展的重要目標

    我們現在還不能斷定12月將在法國巴黎舉行的新國際氣候條約談判，會取得什么突破性的成果，或者會不會像2009年的哥本哈根氣候變化會議那樣不能達成協議——那畢竟是今年年底的事情了。我們可以肯定的是，去年，全球二氧化碳在大氣中的濃度達到了歷史最高水平，全球變暖再也不是一種推測，而是現實。美國加利福尼亞大學圣迭戈分校的斯克里普海洋研究所的研究顯示，在2014年4月的每一天測出的二氧化碳平均濃度，都超過了400ppm（1ppm為百萬分之一）。這是過去近100萬年，甚至可能更長的時間里，都未曾發生過的事。

    如何給地球減負？我們需要節能減排、低碳生活，我們更需要科學家們的幫助——讓新技術、新能源革命，幫助我們生活得既綠色又舒適。

    2014年年底，在獲得高轉化效率的新熱電材料方面做出突出貢獻的中國科學院院士、中國科技大學化學系教授謝毅，獲得了中國科協頒發的第六屆“十佳全國優秀科技工作者”稱號。在新的一年里，她又有哪些愿望呢？

    “作為實現可持續能源發電的重要一步，我希望我們的實驗室能實質性提高光化學能源、電化學能源、光電化學能源的轉換效率。”謝毅說，為了實現這個新年愿望，實驗團隊計劃設計超薄、二維、基于半導體的新催化劑，這些都增加了載流子（電子和空穴）的密度和流動性，可以提高光子吸收和電荷轉移，并消除載流子的再結合。“理解這些材料的結構和功能之間的關系是實際應用的關鍵。這種理解需要多學科合作才能實現。”

    說到新能源，我們不能不提一下中國實驗快堆。去年12月，國家“863”計劃重大項目、我國第一座鈉冷快中子反應堆——中國實驗快堆首次實現了100%滿功率穩定運行72小時，這標志著我國全面掌握了快堆的設計、建造、調試、運行的核心技術。快堆具有固有的較高安全性，是國際公認的第四代先進核能系統中的優選堆型。在新的一年里，相信中國實驗快堆將為我國快堆技術研發和快堆電站開發繼續提供堅強支撐，為我國核能發展及先進閉式燃料循環體系建立發揮重要作用。

    服務人民的生活

    返老還童，記憶操縱，人造生命……我們關注這些神奇的科技成果是否將投入應用？但更慶幸許多科技還在老老實實地為人民服務

    2014年的前沿科技成果，如果用于現實的話，有不少會顯得富于科幻色彩：研究人員證明，來自年輕小鼠血液中的一個叫做GDF11的因子，能夠讓較老的小鼠的肌肉和大腦“返老還童”；還有研究者用光遺傳學技術進行了“記憶操縱”的嘗試，他們用激光轟擊小鼠的大腦，能刪除現有的記憶并植入虛假的記憶，能將某小鼠記憶的情緒內容從好轉成壞，反之亦可；科學家們甚至擴增了基因字母，我們已知的地球生命都以A、T、G和C這4個DNA堿基來編碼，去年科學家在實驗室中創造出了新的DNA堿基，一種人工合成的大腸桿菌，除了有正常的G、T、C和A等核酸外還含有另外兩種核酸X 和Y，這種細菌無法在實驗室外繁殖，卻可被用來制造具有“非自然”氨基酸的設計蛋白。

    當然，更多的科技成果還沒這么酷到沒人愛、帥到沒朋友，許多科技成果還在老老實實地為人民服務。

    比如，提升了中國速度的高鐵已經成為響當當的中國名片，2014年，高速列車“普系化”技術平臺研發取得重要突破，《中國高速列車自主創新聯合行動計劃》也取得豐碩成果。2015年，我國計劃建成并投產的12條高鐵，開通運營里程將達3534公里。

    再如，2014年，袁隆平團隊選育出的超級稻良種“Y兩優900”在湖南的4個百畝示范片平均畝產突破1000千克，創造了地球上水稻大面積連片種植產量新紀錄。2015年，這位中國雜交水稻之父，還將繼續為糧食增產而努力。

    還有，2014年，中國工程院院士、浙江大學醫學院傳染病診治國家重點實驗室主任李蘭娟在《自然》雜志發表論文，揭示腸道菌群與肝硬化的秘密，開啟了“感染微生態”的全新領域研究，為全球肝病研究提供了新思路。新的一年里，李蘭娟希望闡明抗生素和益生菌對肝臟的影響。“我們已經跟進了80名肝硬化患者半年時間，以闡明益生菌對疾病進程的影響和作用機制。”為了研究患者腸道微生物組的改變，他們還每周進行樣本收集，已經持續跟蹤了40名肝功能衰竭患者1個月。“我們希望可以找到治療肝病的新益生菌。”

    當然，2015年影響我們的將遠不只高鐵、水稻、益生菌，可穿戴設備、智能家電、服務機器人……這些高科技產品都將更深入地融入我們每一個人的生活，你準備好了嗎？

    摘自《經濟日報》