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2021年全球十大科技突破 2021年度十大热门科技

生活经验知识分享

人类已在新冠大流行中艰难度过了两年多时间 。大流行重创了全球经济 ， 影响了消费信心 ， 并将永久改变人类的思想和行为模式 ， 让我们明白：人类的征程并非是一片坦途 。然而 ， 科学家们依然在2021年取得了众多重大科技突破 ， 让人类在新冠大流行的阴霾中增添了一抹亮色 ， 让我们能够保持坚定前行 。大家一起盘点下2021年十大科技突破 ， 看看大家听说过几个 。
1、 抗新冠强效药出现
年初 ， 默克公司的抗病毒药物莫奈拉韦 ， 辉瑞公司也推出了抗病毒药物PF-07321332 。数据显示 ， 莫奈拉韦可将未接种疫苗的高危人群的住院或死亡风险降低30%；而患者如果在出现症状的3天内开始服用而PF-07321332 ，  ， 则可使住院率降低89% 。12月8日 ， 我国首个抗新冠病毒特效药——安巴韦单抗/罗米司韦单抗联合疗法特效药获得中国药监局的上市批准 。临床试验数据显示 ， 安巴韦单抗/罗米司韦单抗联合疗法特效药能够降低高风险新冠门诊患者80%的住院率和死亡率 。同时 ， 抗体在人体内可存留9至12个月的时间 ， 对预防感染也有一定作用 。
抗新冠强效药出现和新冠疫苗的大规模接种 ， 增强了人类抗击新冠疫情胜利的信心 。世界卫生组织对新冠大流行的终结时间做出了最新表态 ， 世卫组织总干事谭德塞在日内瓦呼吁 ， 2022年 ， 必须结束这场新冠大流行 ， 以让人类恢复正常的生活和工作 。人类真的能够在2022年终结新冠大流行吗？
2. 人工智能预测蛋白质结构
今年人工智能预测蛋白质结构取得里程碑式进展 。7月 ， 美国科学家利用AlphaFold2和RoseTTAFold工具 ， 成功根据氨基酸序列预测了生命基本分子——蛋白质的三维结构 ， 以及几乎所有蛋白质的结构几乎完整的蛋白质组 。8月 ， 中国研究人员使用阿尔法折叠2绘制了近200种与DNA结合的蛋白质结构图 。
预测蛋白质结构有多重要？蛋白质是组成生命体的重要物质基础 ， AI预测蛋白质结构将实现广泛应用 ， 提供对基础生物学的见解并揭示潜在的药物靶点 。不同的蛋白质通过折叠形成不同的三维结构 ， 执行多种多样的生理功能 。癌症、老年痴呆等几乎所有疾病 ， 都与细胞内蛋白质结构变化相关 ， 如果能够掌握蛋白质结构的变化 ， 对疾病的预防、治疗等带来重要影响 。
3. “九章”“祖冲之”量子计算
12月21 ， 中国科学家潘建伟、朱晓波、陆朝阳等完成的“祖冲之2.0”和“九章2.0”量子计算入2021年国际物理学领域十项重大进展 ，  。他们成功构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之2.0” ， 实现对“随机线路取样”问题的快速求解 ， 比目前最快的超级计算机快数万倍 。在光子体系 ， 他们在世界首个达到“量子计算优越性”的“九章”光量子计算原型机的基础上 ， 研制出113个光子144模式的“九章2.0” ， 实现了相位可编程功能 ， 对“高斯玻色取样”问题的求解速度比目前最快的超级计算机快亿亿亿倍 ， 再次刷新世界纪录 。
“九章2.0”和“祖冲之2.0”的出现 ， 使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家 。 ， 打破了美国所谓“量子霸权” 。
4. “人造太阳”正在地平线升起
今年8月 ， 美国国家点火装置(NIF)产生了一种聚变反应 ， 这种反应产生的能量大于点燃它所需的激光能量 。NIF使用来自世界上最高能量激光的脉冲 ， 来压缩胡椒粒大小的氢同位素氘和氚颗粒 。这种方法每次发射产生170千焦的聚变能量——远低于1.9兆焦的激光输入 。但8月8日的记录显示 ， 该能量飙升至1.35兆焦 。研究人员认为 ， 这是燃烧等离子体的结果 ， 这意味着聚变反应产生了足够的热量 ， 可以像火焰一样通过压缩燃料传播 。
人类进步的历史 ， 就是能源演化的历史 。木头、煤炭、石油、天然气等等 ， 这些传统能源的开发利用 ， 产生了大量的二氧化碳 ， 导致全球升温 ， 把地球破坏得难以复加 。聚变为太阳和其他恒星提供动力 ， 长期以来一直被视为地球能源问题的解决方案 。遗憾的是 ， 今天人类的“核聚变”仍然处在“不可控”阶段 ， 美国科学家实现历史性核聚变突破 ， 为人类利用“核聚变”能量 ， 带来了希望 。
5. . 粒子物理学的标准模型出现了裂缝
今年 ， 在美国费米实验室进行的缪子反常磁矩实验显示 ， 缪子的行为与标准模型理论预测不相符 。缪子的「体重」比它的近亲电子重 200 倍 ， 在宇宙射线穿透地球大气层时自然产生 ， 此外 ， 费米实验室里的质子加速器也可以大量制造缪子 。这称得上是物理学界的一件大事！简言之 ， 新实验表明了自然界中的未知粒子 ， 给了缪子额外的推力——而 这一发现意味着有 50 年历史的粒子物理标准模型的预言失败 。
对物理学家来说 ， 这可不是沮丧的结果 ， 而是令人无比兴奋的战斗的开始 ， 缪子本来就被视为 「新物理的探针」 ， 如今新成果虽不至于彻底颠覆标准模型 ， 但也向所有人指向了一个新的物理学世界 。
6. CRISPR 修复体内基因
转甲状腺素蛋白淀粉样变性 ， 是一种危及生命的疾病 ， 其特征是错误折叠的转甲状腺素蛋白（TTR）在在神经和心脏中等组织中逐渐积累 ，  。Intellia 和 Regeneron 公司联合宣布 ， 其开发的体内 CRISPR-Cas9 基因组编辑疗法 NTLA-2001 治疗 ATTR 的 I 期临床研究中期结果显示 ， 第 28 天 ， 0.1 mg/kg 剂量组血清 TTR 蛋白水平较基线平均降低了 52% ， 而 0.3 mg/kg 剂量组-血清 TTR 蛋白水平降低了 87% 。这是首个支持人体体内 CRISPR 基因组编辑的安全性和有效性的临床试验数据 。
在另一项研究中 ， Editas Medicine 的研究人员将一种携带 CRISPR DNA 的无害病毒注射到六名患有遗传性视力障碍的成年人的眼睛中 。研究人员在 9 月的一次会议上报告说 ， 3 -6 个月后 ， 两名几乎完全失明的患者可以感觉到更多的光线 ， 并且可以在昏暗的光线下穿越障碍路线 。这些研究为在体 CRISPR 修复基因疗法铺平了道路 。
7. “洞察号”首次揭示火星内部结构
2018 年 11 月 26 日 ， 美国国家航空航天局（NASA）的「洞察」号火星探测器携带一种被称为「内部结构地震实验」（SEIS）的六传感器地震仪在火星上降落 ， 任务是记录地震波穿过陆地内部结构的过程 ， 从而探索这颗红色星球的地壳、地幔和地核 。自「扎根」火星以来 ， 「洞察」号在其着陆点测量了大约 733 次地震 。科学家基于其中 35 次地震的数据 ， 揭示了火星的内部结构 ， 估计了火星地核的大小、地幔的结构和地壳的厚度 。
这让人们第一次知道 ， 另一个与地球相似的行星内部是什么样：夹心蛋糕一般的地壳结构、比预期更薄的地幔、含有更多轻元素的液态核心……这也是科学家第一次使用地震数据来探测地球以外行星的内部 ， 这是了解火星形成和热演化的重要一步 。在接下来的时间里 ， 随着更多测量数据的出现 ， 研究人员将改进这颗红色星球的模型 ， 进一步揭开火星的神秘面纱 。
8. 数字接触追踪
新冠大流行让 “数字接触追踪” 引起人们的关注 。新冠疫情之下 ， 科技为公共卫生调查人员追溯感染者的行踪提供新思路 —— 数字接触追踪 。2020 年 5 月苹果和谷歌公司联合推出基于 iOS 和 Android 操作系统的智能手机应用 “暴露通知（Exposure Notification）” ， 借助数字设备和技术助力新冠肺炎密切接触者追踪工作 。
使用该技术 ， 卫生调查人员不再需要依靠病人的记忆对其行踪进行追踪 ， 这减轻了对疾病监控的压力 。这一技术对应到实际应用被称为 “曝光通知” 。迄今为止 ， 有许多国家应用数字接触追踪技术应对新冠疫情 ， 这些应用对于抗击疫情的价值仍存在争议 。
【2021年全球十大科技突破 2021年度十大热门科技】
9.多技能AI
人工智能科学家首次弄清了如何让神经网络 “拥有视觉” ， 随后 ， 他们还掌握了如何让神经网络模仿人类推理、听觉、语言和写作的方式 。虽然人工智能在完成特定任务方面已经变得非常像人类 ， 甚至是超越人类 ， 但它仍然没有人类大脑的 “灵活性” ， 即人脑可以在一种情境中学习技能 ， 并将其应用到另一种情境中 。
从长远来看 ， “多模态” 系统取得的重大进展可以帮助突破人工智能的极限 ， 不仅会解锁新的人工智能应用 ， 也会让它们的应用变得更加安全可靠 ， 更加精密的多模态系统也将使更先进的机器人助手成为可能 。总而言之 ， 多模态系统可能会成为第一批我们可以真正信任的人工智能 。
10.超高精度定位
全球卫星定位系统的精度正在从 “米” 提高到 “厘米” 级别 。正式这样的提升 ， 让更多应用场景成为可能 。
超高精度定位也是自动驾驶的关键支撑技术 ， 它将配合雷达、摄像头等传感器 ， 结合高精度地图 ， 实现精准的空间感知 。此外 ， 超高精度定位将会在预报灾害、智慧工厂、人员监控等方面得到广泛的应用 。

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