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科技日報揭曉2023年國內國際十大科技新聞

收錄于合集: # 學術快訊

今日,由科技日報社主辦、部分兩院院士和媒體人士共同評選出的2023年國內國際十大科技新聞揭曉。

入選的2023年國內十大科技新聞分別是:

  • 中央科技委員會組建
  • 作物主效耐堿基因及其作用機制首次揭示
  • 國產大飛機C919完成商業首飛
  • “中國天眼”發現納赫茲引力波存在關鍵證據
  • 51個超導量子比特簇態制備刷新世界紀錄
  • 國家太空實驗室正式運行
  • 人體免疫系統發育圖譜繪制
  • 新款憶阻器存算一體芯片成功研制
  • 國產首艘大型郵輪命名交付
  • 全球首座第四代核電站投產

入選的2023年國際十大科技新聞分別是:

  • 活體組織中“長出”電極
  • 雄性小鼠產生功能性卵細胞
  • 雙縫實驗在時間維度重建
  • 國際團隊公布引力波背景輻射劃時代發現
  • 單原子X射線信號首次探到
  • 人類Y染色體組裝與分析完成
  • 神經網絡設計出全新蛋白質
  • 中國國家太空實驗室正式運行
  • 迄今最全人腦細胞圖譜發布
  • 大型語言模型不斷迭代升級

2023年國內十大科技新聞解讀

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“中國天眼”發現納赫茲引力波存在的關鍵證據、清華大學團隊研制出新款憶阻器存算一體芯片、全球首座第四代核電站正式投產……2023年注定是中國科技史上格外閃亮的一年。這一年,基礎研究取得重大原創成果,關鍵核心技術攻關實現新突破,科技創新支撐高質量發展交出精彩答卷。凡是過往,皆為序章。展望未來,廣大科技工作者定將踔厲奮發、勇毅前行、團結奮斗,以高水平科技自立自強譜寫中國式現代化的嶄新篇章。

中央科技委員會組建

2023年3月,《黨和國家機構改革方案》(以下簡稱《改革方案》)印發,提出加強黨中央對科技工作的集中統一領導,組建中央科技委員會,重新組建科學技術部,聚焦科技工作前瞻性謀劃、系統性布局、整體性推進,加快實現高水平科技自立自強。

科技創新在我國現代化建設全局中居于核心地位。面對國際科技競爭和外部遏制打壓的嚴峻形勢,必須進一步理順科技領導和管理體制,更好統籌科技力量在關鍵核心技術上攻堅克難,加快實現高水平科技自立自強。

《改革方案》明確,組建中央科技委員會。加強黨中央對科技工作的集中統一領導,統籌推進國家創新體系建設和科技體制改革,研究審議國家科技發展重大戰略、重大規劃、重大政策,統籌解決科技領域戰略性、方向性、全局性重大問題,研究確定國家戰略科技任務和重大科研項目,統籌布局國家實驗室等戰略科技力量。

《改革方案》明確,中央科技委員會辦事機構職責由重組后的科學技術部整體承擔。

作物主效耐堿基因及其作用機制首次揭示

鹽堿地變良田,這是人類千百年的夢。如今,我國科學家的最新成果讓人類朝這個目標更進一步——他們以耐鹽堿作物高粱為材料,首次發現主效耐堿基因AT1及其作用機制。大田實驗證明,該基因可顯著提升高粱、水稻、小麥、玉米和谷子等作物在鹽堿地的產量,有望大幅提升鹽堿地綜合利用水平。

該研究由中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員謝旗、中國農業大學教授于菲菲、華中農業大學教授歐陽亦聃等領銜的科研團隊與多家合作單位共同完成。相關成果3月24日在《科學》和《國家科學評論》發表。

“世界范圍內存在數億公頃的鹽堿地,優質耐鹽堿作物品種的培育與推廣,將有效提升鹽堿地產能,對保障糧食安全意義重大。”謝旗介紹。目前,全球在作物耐鹽研究方面已取得大量成果,但在作物耐堿機制方面,仍知之甚少。

研究團隊對高粱遺傳資源進行了全基因組大數據關聯分析,發現一個主效耐堿基因AT1。該基因與水稻的粒形調控基因GS3同源,研究團隊還揭示了作物耐鹽堿的分子機制。隨后的研究發現,AT1/GS3基因在主要糧食作物水稻、小麥、玉米、谷子中的調控機制也高度類似。

國產大飛機C919完成商業首飛

5月28日,是一個值得載入史冊的日子。這一天,國產C919大型客機圓滿完成首次商業載客飛行,正式進入民航市場,開啟市場化運營、產業化發展新征程。

大型客機被譽為“現代制造業的明珠”,是一個國家科技能力、工業水平和綜合實力的集中體現。C919大型客機是我國首次按照國際通行適航標準自行研制、具有自主知識產權的噴氣式干線客機,于2007年立項,2017年首飛,2022年9月完成全部適航審定工作后,獲中國民用航空局頒發型號合格證。

從設計、研發、制造到完成數百個試飛科目、數千個小時飛行的適航取證審定工作,再到首次商業載客飛行,16年來,C919一棒接著一棒跑,闖過了一道道險關難關,讓中國的“大飛機夢”一步步照進現實。

通過C919的設計研制,我國掌握了民機產業5大類、20個專業、6000多項民用飛機技術,帶動新技術、新材料、新工藝群體性突破。

風雨兼程十余載,逐夢藍天向未來。C919首次商業載客飛行,標志著C919的“研發、制造、取證、投運”全面貫通,中國民航商業運營國產大飛機正式“起步”,中國大飛機的“空中體驗”正式走進廣大消費者。未來,C919必將在新征程上高飛遠航。

“中國天眼”發現納赫茲引力波存在關鍵證據

搜尋納赫茲引力波是國際物理和天文領域備受關注的焦點問題之一。利用被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡,我國脈沖星測時陣列(CPTA)研究團隊發現納赫茲引力波存在的關鍵證據。這是納赫茲引力波搜尋的一個重要突破,表明我國納赫茲引力波研究與國際同步達到領先水平。相關研究成果6月29日在線發表于《天文與天體物理研究》。

作為一種低頻引力波,波長可長達幾光年的納赫茲引力波是宇宙里亙古恒久的背景噪音。比起2016年人類最早發現的高頻引力波,它們更難被“收聽”到,需要基于長達數年的數據采集。

利用大型射電望遠鏡對一批自轉極其規律的毫秒脈沖星進行長期測時觀測,是目前已知唯一的納赫茲引力波探測手段。

“利用‘中國天眼’,我們對57顆毫秒脈沖星開展了長期系統性監測,同時將這些毫秒脈沖星組成了銀河系尺度大小的引力波探測器,以搜尋納赫茲引力波。”論文通訊作者、中國科學院國家天文臺/北京大學研究員李柯伽說,功夫不負有心人,在深入分析“中國天眼”收集的3年5個月的數據后,CPTA團隊找到了納赫茲引力波存在的關鍵證據。

北京大學講席教授、美國藝術與科學院院士何子山認為,這一重大科學突破對星系演化和超大質量黑洞研究具有深遠影響,也為引力波天體物理學打開了全新的窗口。

51個超導量子比特簇態制備刷新世界紀錄

繼實現10比特、12比特、18比特的真糾纏態制備之后,來自中國科學技術大學等單位的研究人員又取得了重要突破——成功實現51個超導量子比特簇態制備和驗證,刷新了所有量子系統中真糾纏比特數目的世界紀錄。相關成果7月12日在線發表于《自然》雜志。

超導量子計算被普遍認為是最有可能率先實現實用化量子計算的方案之一,因而備受關注。作為量子計算的基本單元,量子比特不同于非0即1的經典比特,它可以“同時”處于0和1疊加態,即量子相干疊加態。

當人們把量子疊加拓展到多量子比特體系,自然就導致了量子糾纏的概念。多個量子比特一旦實現了相干疊加,其代表的狀態空間將會隨著量子比特的數目增多而呈指數增長。這被認為是量子計算加速效應的根源。多年以來,實現大規模的多量子比特糾纏一直是各國科學家奮力追求的目標。

然而,由于更大規模的真糾纏態制備要求高連通性的量子系統、高保真的多比特量子門以及高效準確的量子態保真度表征手段,此前真糾纏比特的規模未能突破24個量子比特。

該研究將量子系統中真糾纏比特數目的紀錄由24個大幅突破至51個,充分展示了超導量子計算體系優異的可擴展性,對研究多體量子糾纏、實現大規模量子算法以及基于測量的量子計算等具有重要意義。

國家太空實驗室正式運行

“天宮課堂”為我們帶來了奇妙、有趣的太空實驗,而更多關于太空奧秘的探索正在國家太空實驗室里有序開展。

在8月18日舉行的載人航天工程空間應用與發展情況介紹會上,中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強表示,中國國家太空實驗室目前已正式運行,并建立起獨具中國特色的近地空間科學與應用體系,空間應用正有序展開、成果頻現。

2022年底,中國空間站完成全面建造,進入為期10年以上的應用與發展階段。在這一階段,我國將常態化開展載人飛行,航天員將長期在軌飛行,在很多領域開展大規模的空間科學實驗和技術實驗任務。全面建成的中國空間站,是我國覆蓋空間科學相關學科領域最全、在軌支撐能力最強、兼備有人參與和上下行運輸等獨特優勢的國家太空實驗室。

6月4日,神舟十五號順利返回地球。此次“太空出差”,神舟十五號3名航天員順利進駐中國空間站,與神舟十四號航天員乘組首次實現“太空會師”。10月29日,一場“太空會師”再次上演,神舟十七號與神舟十六號兩個乘組在中國空間站勝利會面。這是在我國首艘載人飛船神舟五號實現中華民族千年飛天夢20周年之際,我國第一批、第二批和第三批航天員首次在中國空間站同框。

人體免疫系統發育圖譜繪制

作為防止病毒細菌等病原體入侵的“衛士”,免疫細胞是人體免疫系統中不可或缺的組成部分。明確免疫細胞類型、分化及功能狀態,對了解免疫力和揭示免疫相關疾病的發生發展機制具有重要意義。

9月12日,《細胞》在線發表一項關于免疫細胞的重要進展。來自中國科學院深圳先進技術研究院等單位的科研人員成功繪制了覆蓋組織范圍最廣、時間跨度最長、采樣密度最高的人體免疫系統發育圖譜,有望推動全球免疫學和發育生物學領域的發展。

在這項研究中,科研人員利用自動化、高通量的合成生物研究大科學裝置,自主搭建單細胞轉錄組測序平臺,對發育中的免疫細胞開展“解碼”,并以這樣的海量數據為基礎繪制人體免疫系統發育圖譜。

同時,他們還發現了免疫細胞的兩個新類型:廣泛存在于多個組織臟器、促進血管生成的巨噬細胞,以及存在于中樞神經系統之外的類小膠質細胞。

對于這項研究,中國科學院院士、廈門大學教授韓家淮給予了高度評價。他說:“這項研究拓展了人們對人體免疫發育特別是巨噬細胞多樣性、分化和功能的認知,有助于深入理解免疫系統的功能和調控機制,為疾病診斷、免疫治療和新療法開發提供重要的基礎。”

新款憶阻器存算一體芯片成功研制

10月10日,一個消息不脛而走,沖上微博熱搜:基于存算一體計算范式,清華大學集成電路學院教授吳華強、副教授高濱團隊研制出全球首款全系統集成、支持高效片上學習(機器學習能在硬件端直接完成)的憶阻器存算一體芯片。相關研究成果在線發表于《科學》雜志。

“我們研發的這款存算一體芯片,展示出高適應性、高能效、高通用性、高準確率等特點,能有效強化智能設備在實際應用場景下的學習適應能力。”高濱在接受記者采訪時介紹。

據了解,這款芯片包含支持完整片上學習所必需的全部電路模塊,成功完成圖像分類、語音識別和控制任務等多種片上增量學習功能驗證。相關成果可應用于手機等智能終端設備,還可以應用于邊緣計算場景,比如汽車、機器人等。

更重要的是,相同任務下,這款芯片實現片上學習的能耗僅為先進工藝下專用集成電路系統的3%,展現出卓越的能效優勢,具有滿足人工智能時代高算力需求的應用潛力;它揭示了人工智能時代下邊緣學習的新范式,為突破馮·諾依曼傳統計算架構下的能效、算力瓶頸提供了一種創新發展路徑。

國產首艘大型郵輪命名交付

建造中國人自己的大型郵輪,是中國幾代造船人的夙愿。今年,造船人夙愿得償。11月4日,我國首艘國產大型郵輪“愛達·魔都號”正式命名交付。這標志著我國從此實現了國產大型郵輪制造“零的突破”。

據悉,“愛達·魔都號”總噸位13.55萬噸,長323.6米,寬37.2米,最大高度72.2米;全船搭載107個系統、5.5萬個設備,包含2500萬個零部件,完工敷設4750公里電纜;船上有客房2125間,可容納乘客5246人……這艘龐然大物猶如一座“海上現代化城市”。

大型郵輪與大型液化天然氣運輸船、航空母艦并稱為造船工業“皇冠上的三顆明珠”,設計、建造難度極高,是體現一個國家工業實力和科技水平的標志性工程。此次“愛達·魔都號”的設計建造成功,標志著我國造船業自主實現了大型郵輪重量控制、減震降噪等主要核心技術的突破。

全球首座第四代核電站投產

12月6日,山東榮成傳來好消息:華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程在穩定電功率水平上正式投產,轉入商業運行。這是我國具有完全自主知識產權的全球首座第四代核電站,標志著我國在高溫氣冷堆核電技術領域已處于全球領先地位。

這座核電站由中國華能牽頭,聯合清華大學、中核集團共同建設,于2012年12月開工,2021年12月首次并網發電。目前,石島灣高溫氣冷堆核電站首臺(套)設備達2200多臺(套),創新型設備有600余臺(套),設備國產化率達到93.4%。

據悉,華能山東石島灣核電站集聚了設計研發、工程建設、設備制造、生產運營等產業鏈上下游500余家單位,先后攻克多項世界級關鍵技術。核電站的商運投產,對促進我國核電安全發展、提升我國核電科技創新能力等具有重要意義和積極影響。

依托這一工程,我國系統掌握了高溫氣冷堆設計、制造、建設、調試、運維技術,中國華能和清華大學共同研發了高溫氣冷堆特有的調試運行六大關鍵核心技術,培養了一批具備高溫氣冷堆建設和運維管理經驗的專業人才隊伍,形成一套可復制、可推廣的標準化管理體系,并建立起以專利、技術標準、軟件著作權為核心的自主知識產權體系。

2023年國內十大科技新聞解讀

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2023年,科學的地平線上燃起了新的曙光。從活體中的電極,到引力波的“歌聲”;從單原子水平的探索,到廣袤太空里中國人自己的實驗室;從人類對自身細胞級的了解,到人工智能真正走入我們的生活……2024年即將開啟,前行不輟的科學家們,向著科技新紀元一步步邁進。

活體組織中“長出”電極

生物體和技術之間的物理界限正在變得模糊。

瑞典研究人員通過注入以酶作為“組裝分子”的凝膠,再利用人體分子作為觸發器,首次成功地在活體組織中培育出電極。2023年2月發表在《科學》雜志上的這項成果,為在生物體中形成完全集成的電子電路鋪平了道路。

瑞典林雪平大學、隆德大學和哥德堡大學研究團隊將神經組織與電子設備連接了起來。通常來說,剛性電子設備和軟組織之間的不匹配,可能會損害脆弱的生命系統。但該團隊使用可注射凝膠直接在體內制造出軟電極。注射到活體組織后,凝膠中的酶分解體內的內源代謝物,從而引發凝膠中有機單體的酶聚合,將其轉化為穩定、柔軟的導電電極。研究人員通過將凝膠注射到斑馬魚和藥用水蛭中,驗證了這一過程。凝膠在兩種生物體中聚合并在組織內“生長”出了電極。

這種直接在活體組織內創建電子電路的方法,提供了通過神經系統電信號或調節神經回路就能治療疾病的途徑。

雄性小鼠產生功能性卵細胞

這是一項能啟發或推動未來生育力的研究。

《自然》雜志3月發表的論文報告了一項干細胞研究重磅成果:將雄性小鼠干細胞轉化為雌性細胞并產生功能性卵細胞。這些卵細胞在受精后得到的胚胎中,約有1%能產生健康的后代。

雄配子和雌配子——分別為精子和卵母細胞(卵子),由名為原生殖細胞的一類干細胞產生。這些干細胞分化成配子,需要性染色體發揮正常功能。

此前有研究探索過改變原生殖細胞性別的可能性,結果發現配子的產生或是減少,只能產生生育力很低的細胞。但這一次,日本九州大學林克彥團隊報告了利用多能干細胞有可能產生更健全的卵細胞。團隊使用了成熟雄性小鼠尾巴的皮膚細胞(攜帶XY染色體),并把這些細胞轉化成誘導多能干細胞。他們將這些干細胞進行體外培養,這個過程會產生一部分罕見缺失Y染色體的細胞(約占6%的培養細胞),即XO細胞。

這些XO細胞在培養基中的繼續發育能誘導X染色體的復制。使用干擾細胞分裂的逆轉素藥物處理細胞,能提高X染色體的復制效率。最后得到的雙X染色體的細胞被誘導分化為原生殖細胞樣細胞,再分化成卵細胞,這些卵細胞經過受精并植入一個小鼠的子宮后,產生了可存活的后代。

盡管仍需更嚴格地評估將雄性細胞變成雌性細胞對于基因組穩定性的影響,但這一重磅成果對于未來的研究和應用十分重要。

雙縫實驗在時間維度重建

英國科學家托馬斯·楊在19世紀對光波干涉的觀察是物理學史上最具標志性的實驗之一,對量子物理學產生了深遠影響。現在,它有了新進展。

2023年4月,英國科學家借助一種能在飛秒(千萬億分之一秒)內改變特性的“超材料”,在時間而非空間維度重現了著名的雙縫實驗。最新實驗揭示了更多光的基本性質,也為創造出能在空間和時間尺度上精細控制光的終極材料奠定了基礎。

這一實驗原本涉及光通過空間中的一對“狹縫”的衍射,但新研究表明,使用雙縫在時間上實現等效效果是可能的。倫敦帝國理工學院研究團隊在實驗中用到了氧化銦錫薄膜,在飛秒這樣超快的時間尺度上,這種材料的反射率會被激光改變,為光創造出“狹縫”。研究人員通過快速連續兩次打開和關閉半導體鏡的反射率并沿著從鏡反射的光的頻譜記錄干涉條紋,實現了這一目標。他們的實驗發現,干擾發生在不同頻率的波之間,而不是不同的空間位置之間。

這項成果未來或有多種應用,例如用于信號處理和通信或光計算的光開關。

國際團隊公布引力波背景輻射劃時代發現

如果將引力波背景比喻成古老而神秘的歌聲,那么“合唱團”每天都在以不同的頻率演出。現在,通過對脈沖星的監測,科學家終于聽到了歌聲,換句話說,拿到了引力波背景的第一個證據。

經過15年的數據收集,2023年6月,科學家們第一次“聆聽”到了在宇宙中蕩漾著的引力波永恒合唱,聲音比預期要大得多。這是針對引力波背景的劃時代重大發現。

引力波背景輻射是由許多不同的引力波源疊加而成的,它們的頻率和強度都不相同,但都很低,它們應該存在于我們周圍,并可能會告訴我們它恒久隱藏著的重要信息。但遺憾的是,關于其存在和組成,一直只是理論化的產物。

6月發表在《天體物理學雜志快報》上的一系列新論文中,科學家報告了他們的成果。此次探測到的引力波背景最可能的來源是陷入“死亡螺旋”的一對超大質量黑洞。這些黑洞龐大到能達到數十億個太陽質量。由于幾乎所有星系,包括銀河系中心都盤踞著這樣一個黑洞怪物。因此當兩個星系合并時,它們的超大質量黑洞會相遇并開始相互繞轉。一旦兩個黑洞足夠接近,就有可能被脈沖星計時陣列觀測到。

北美納赫茲引力波天文臺團隊表示,目前他們還只能測量整體引力波背景,而不能測量單個“歌手”或“樂器”的輻射。即便如此,也足以令整個天文物理學界驚喜,因為“引力波背景的聲音大約是預期的兩倍”。美國耶魯大學助理教授明加雷利稱,這是人們能從超大質量黑洞中創建的模型的上限。

單原子X射線信號首次探到

讓材料檢測方式發生歷史性突破,并不是僅僅依靠設備升級就可以,科學家們需要從原子水平進行革新。

6月,來自美國俄亥俄大學、阿貢國家實驗室、伊利諾伊大學芝加哥分校等的科學家,首次拍攝到了單原子X射線信號,這一突破性的成就有望徹底改變人們檢測材料的方法。

因為單個原子產生的X射線信號極其微弱,傳統探測器的靈敏度不足以檢測到它。為解決這個問題,該團隊在傳統的X射線探測器上添加了一個鋒利的金屬尖端,該探測器放置在待研究樣品上方僅1納米處。當銳利的尖端在樣品表面移動時,電子穿過尖端和樣品之間的空間產生電流,這本質上檢測到每個元素獨特的“指紋”,從而使該研究人員將掃描隧道顯微鏡的超高空間分辨率與強X射線照明提供的化學靈敏度結合了起來。

人類Y染色體組裝與分析完成

這是第一個真正完整的人類Y染色體序列,也是最后一個被完全測序的人類染色體。

《自然》雜志8月發表的兩篇論文公布了人類Y染色體的組裝和分析。這項全球100多名科學家參與的研究,填補了當前Y染色體參考的諸多空白,帶來了對不同人群演化和變異的見解。

人類Y染色體由于結構復雜一直很難測序和組裝。超過一半的Y染色體在當前的人類參考基因組組裝中缺失,導致人們對Y染色體的認識很不全面,限制了對其組成、復雜性以及在不同人群間差異的理解。作為“端粒到端粒”聯盟的一部分,由美國國家人類基因組研究所領導、包括約翰斯·霍普金斯大學、加州大學圣克魯斯分校等多家機構的科學家,此次報道了完整的人類Y染色體的62460029個堿基對序列。這次的組裝糾正了當前人類參考基因組組裝中關于Y染色體的多個錯誤,同時還向參考基因組中添加了逾3000萬個堿基對,揭示了多個基因家族的完整結構,并確認了41個新的蛋白質編碼基因。

在另一篇論文中,聯合團隊組裝了代表世界21個不同人群的43名男性的人類Y染色體。這些組裝結果更詳細闡釋了Y染色體在18.3萬年的人類演化歷史中的遺傳差異。研究人員將此次的新見解整合到靈長類動物的研究中,以更深入地挖掘Y染色體的進化,并分析可能影響癌癥和其他多種疾病的臨床相關基因,進而助力個性化醫療。

神經網絡設計出全新蛋白質

蛋白質一直難以建模,尤其是人們想要“反向操作”——將所需的功能轉化為蛋白質結構,更是一個高難度挑戰。

美國麻省理工學院團隊8月宣布將注意力神經網絡與圖神經網絡相結合,以更好地理解和設計蛋白質。該方法將幾何深度學習與語言模型的兩種優勢結合起來,不僅可預測現有蛋白質特性,還可設想自然界尚未設計出的新蛋白質。此次新模型通過對基本原理建模,將大自然發明的一切作為基礎,重新組合了這些自然構建塊。團隊在訓練模型時,根據不同蛋白質的功能來預測它們的序列、溶解度和氨基酸組成部分。然后,在收到新蛋白質功能的初始參數后,模型發揮出創造力并生成了全新的結構。

無獨有偶,“深度思維”公司也在今年公布了新一代“阿爾法折疊”,其不僅準確性顯著提高,預測范圍還從蛋白質擴展到其他生物分子,包括配體。該模型已可預測蛋白質數據庫(PDB)中的幾乎所有分子,精度則可達到原子級。

中國國家太空實驗室正式運行

2023年是中國首次載人飛行任務成功20周年。8月18日,中國載人航天工程辦公室傳來喜訊:中國國家太空實驗室正式運行,空間應用正有序展開、成果頻現。

中國載人航天工程新聞發言人、中國載人航天工程辦公室副主任林西強說,當前空間站科學實驗設施基本完成在軌測試,在軌運行穩定可靠,具備了大規模開展空間科學研究的能力。截至目前,空間站已開展了60余個實驗項目、上萬次在軌實驗,獲得了近60TB原始實驗數據,下行了300余個科學實驗樣品。

作為中國航天史上規模最大、長期有人照料的空間實驗平臺,運行后的國家太空實驗室將利用太空中的環境優勢展開科研,其中多數在地球上都無法模擬。而問天實驗艙、夢天實驗艙、天和核心艙部署的多個實驗柜將開展上千項科學實驗,探索宇宙中的奧秘,并將孵化的科技成果,轉化為實實在在的應用,惠及地球上普通人的生活。

迄今最全人腦細胞圖譜發布

生物醫學發展至今,我們要憑借什么才能對人類這一物種身份有新的認識?答案之一就是腦科學。

10月份同時刊發在美國《科學》《科學進展》和《科學·轉化醫學》雜志上的21篇論文,公布并闡釋了迄今最全的人類大腦細胞圖譜。多國科學家參與的這一系列研究,揭示了3000多種腦細胞類型的特征,將有助于深入理解人類大腦的獨特之處并推進腦部疾病和認知能力等研究。《自然》網站援引澳大利亞弗洛里神經科學與心理健康研究所專家安東尼·漢南的話說,這一系列研究首次在單細胞水平上繪制了人類大腦圖譜,顯示其復雜的分子相互作用,為更好理解人腦奠定了基礎。

其中,荷蘭烏得勒支大學醫學中心神經科學家金伯莉·西萊蒂團隊對覆蓋人類大腦106個位置的300多萬個細胞進行了RNA(核糖核酸)測序,分析記錄了461個腦細胞大類,包含3000多個亞型。研究顯示,神經元作為大腦和神經系統發送和接收信號的細胞,在大腦不同部位具有很大差異,尤其連接大腦和脊髓的腦干區域含有特別多神經元類型,這種差異揭示了不同的功能和發育歷史。這是從單細胞層面以前所未有的顆粒度解析了人腦的組織結構,包括成年人腦和胚胎期正在發育的人腦,識別和描繪出了人腦細胞類型的驚人多樣性,為認識人類精神和神經疾病機制提供了線索。

大型語言模型不斷迭代升級

2023年是“生成式人工智能之年”。

今年,GPT-4的表現被認為“可與人類相媲美”。在聊天機器人ChatGPT發布約4個月后,ChatGPT背后的OpenAI宣布正式發布為ChatGPT提供支持的更強大的下一代技術GPT-4,其擁有圖像識別功能、高級推理技能,以及處理25000個單詞的能力,在某些測試中的表現不輸于人類。

而在12月6日,谷歌公司則宣布推出一種名為Gemini的新人工智能模型,并聲稱該模型在一系列智力測試中的表現優于GPT-4模型和“專家級”人類。谷歌聲稱,Gemini的中檔Pro版本擊敗了其他一些模型,例如OpenAI的GPT3.5,但更強大的Ultra超過了所有現有AI模型的能力。它在行業標準MMLU基準上的得分為90%,而“專家級”的人類預計能達到89.8%。這是人工智能首次在測試中擊敗人類,也是現有模型中得分最高的。

該測試涉及一系列棘手的問題,包括邏輯謬誤、日常場景中的道德問題、醫療問題、經濟和地理問題。在同一測試中,GPT-4的得分為87%,LLAMA-2的得分為68%,Claude 2的得分為78.5%。Gemini在其他9項常見基準測試中的8項中擊敗了所有這些模型。

 

信息來源 | 科技日報

編輯 | 張曉晗


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