先進(jìn)的人工智能工具、月球任務(wù)和超高速超級計(jì)算機(jī)將在未來一年塑造科學(xué)研究。12月18日，《自然》雜志盤點(diǎn)了2024年值得關(guān)注的科學(xué)事件。

人工智能的進(jìn)步

ChatGPT的興起對今年的科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。它的創(chuàng)造者——美國人工智能研究公司OpenAI，預(yù)計(jì)將于2024年晚些時(shí)候發(fā)布聊天機(jī)器人的下一代人工智能模型GPT-5。GPT-5可能會(huì)展示出比其前身GPT-4更先進(jìn)的功能。科學(xué)家同時(shí)也在關(guān)注GPT-4的競爭對手Gemini的亮相。

大型語言模型可以處理多種類型的輸入，包括文本、計(jì)算機(jī)代碼、圖像和音視頻。

美國谷歌DeepMind的人工智能工具AlphaFold的新版本也將于2024年發(fā)布。研究人員已經(jīng)用它高精度地預(yù)測了蛋白質(zhì)的3D形狀。明年，人工智能將以原子精度模擬蛋白質(zhì)、核酸和其他分子之間的相互作用，這可能為藥物的設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)開辟新的路徑。

同時(shí)，解決監(jiān)管問題迫在眉睫。聯(lián)合國人工智能高級別咨詢機(jī)構(gòu)將于2024年年中公布其最終報(bào)告，為人工智能的國際監(jiān)管出臺(tái)指導(dǎo)方針。

瞄準(zhǔn)星星

智利的維拉·魯賓天文臺(tái)計(jì)劃在2024年年底運(yùn)行部分儀器。借助該天文臺(tái)的8.4米望遠(yuǎn)鏡和32億像素相機(jī)，科學(xué)家希望發(fā)現(xiàn)更多新的瞬態(tài)現(xiàn)象和近地小行星。

同樣在智利，西蒙斯天文臺(tái)將于2024年年中完工。這項(xiàng)下一代宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)將在宇宙微波背景下尋找原始引力波的特征。它的望遠(yuǎn)鏡將配備多達(dá)5萬個(gè)聚光探測器，是目前正在進(jìn)行的類似項(xiàng)目的10倍。

天文學(xué)家依然擔(dān)心，由于越來越多的明亮人造衛(wèi)星群正在用光污染夜空，新的地基望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)可能更加難以獲得。

“武裝”的蚊子

世界蚊子項(xiàng)目將于2024年在巴西的一家工廠生產(chǎn)抗病蚊子。這些蚊子將攜帶一種細(xì)菌，后者可以防止蚊子傳播致病性病毒，從而能夠保護(hù)多達(dá)7000萬人免受登革熱和寨卡病毒等疾病的侵襲。

這家非營利組織計(jì)劃在未來10年每年生產(chǎn)多達(dá)50億只抗病蚊子。

疫情之外

針對新冠疫情，美國政府正在資助3種下一代疫苗的試驗(yàn)。其中兩種是鼻內(nèi)疫苗，通過在氣道組織中產(chǎn)生免疫力來預(yù)防感染。第三種是mRNA疫苗，可以增強(qiáng)抗體和T細(xì)胞反應(yīng)，有望實(shí)現(xiàn)對新冠病毒變體的持久免疫。

而世界衛(wèi)生組織將在2024年5月舉行的第77屆世界衛(wèi)生大會(huì)上公布其流行病條約的最終草案。該條約旨在讓各國政府更好地預(yù)防和管理未來的流行病。

月球任務(wù)

自20世紀(jì)70年代以來，美國宇航局再次啟動(dòng)載人登月任務(wù)。阿爾忒彌斯二號(hào)最早可能于2024年11月發(fā)射，將搭載3男1女共4名宇航員乘坐“獵戶座”飛船進(jìn)行為期10天的繞月飛行。

此外，美國宇航局的“克利伯號(hào)”飛船將于2024年10月飛往木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二。日本則計(jì)劃于2024年進(jìn)行火星衛(wèi)星探索任務(wù)，將訪問火星的衛(wèi)星火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，其探測器將在火衛(wèi)一降落并收集地表樣本。

“照亮”暗物質(zhì)

一項(xiàng)探測被稱為“軸子”的暗物質(zhì)粒子的實(shí)驗(yàn)將在2024年看到曙光。軸子被認(rèn)為是由太陽發(fā)射并轉(zhuǎn)化為光的，但它們至今還沒有被實(shí)驗(yàn)觀測到，因?yàn)檫@需要靈敏的探測工具和極強(qiáng)的磁場。

德國電子同步加速器進(jìn)行的BabyIAXO實(shí)驗(yàn)，使用一個(gè)由10米長的磁鐵和超靈敏的無噪聲X射線探測器組成的太陽望遠(yuǎn)鏡，每天12小時(shí)跟蹤太陽的中心，以捕捉軸子轉(zhuǎn)化為光子的過程。

此外，2024年可能是科學(xué)家確定中微子質(zhì)量的一年。中微子是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中最神秘的粒子。研究人員將在2024年完成數(shù)據(jù)收集，并有望對這些微小粒子進(jìn)行明確測量。

關(guān)于意識(shí)的辯論

2024年，科學(xué)家可能會(huì)對意識(shí)的神經(jīng)基礎(chǔ)有新的認(rèn)識(shí)。一個(gè)大型項(xiàng)目正在通過一系列對抗性實(shí)驗(yàn)測試兩種意識(shí)理論，預(yù)計(jì)將在2024年年底公布第二輪實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

在第一輪實(shí)驗(yàn)中，兩種理論都未能與觀察到的腦成像數(shù)據(jù)完全一致。第二輪實(shí)驗(yàn)可能會(huì)讓神經(jīng)科學(xué)更接近于解讀主觀體驗(yàn)的奧秘。

拯救地球

2024年下半年，海牙國際法院可能會(huì)就各國應(yīng)對氣候變化的法律義務(wù)發(fā)表意見，并對那些被視為破壞氣候的國家須承擔(dān)的法律后果作出裁決。雖然這一裁決不具有法律約束力，但可以推動(dòng)各國加快實(shí)現(xiàn)其氣候目標(biāo)并在國內(nèi)法律案件中加以引用。

自20世紀(jì)50年代以來，全球共生產(chǎn)了100億噸塑料，其中70多億噸現(xiàn)已成為廢品。聯(lián)合國塑料條約政府間談判將于2024年結(jié)束。該條約旨在建立一項(xiàng)具有約束力的國際協(xié)議，以消除塑料污染。

超高速超級計(jì)算機(jī)

2024年年初，研究人員將啟動(dòng)歐洲首臺(tái)百億億次超級計(jì)算機(jī)“木星”。這臺(tái)巨大的機(jī)器每秒可以執(zhí)行100億億次計(jì)算。研究人員將利用該機(jī)器創(chuàng)建基于醫(yī)學(xué)目的的人類心臟和大腦“數(shù)字孿生”模型，并對地球氣候進(jìn)行高分辨率模擬。

美國研究人員將在2024年安裝兩臺(tái)百億億次計(jì)算機(jī)——阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的Aurora和勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的El Capitan。科學(xué)家將利用Aurora繪制大腦神經(jīng)回路圖，利用El Capitan模擬核武器爆炸的影響。