12月25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。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。

　　1.活體組織中“長出”電極

　　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(fā)器，首次成功地在活體組織中培育出電極。今年2月發(fā)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。這種直接在活體組織內創(chuàng)建電子電路的方法，提供了通過神經系統電信號或調節(jié)神經回路就能治療疾病的途徑。

　　2.雄性小鼠產生功能性卵細胞

　　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(fā)揮正常功能。《自然》雜志3月發(fā)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。這是一項能啟發(fā)或推動未來生育力的研究。

　　3.雙縫實驗在時間維度重建

　　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。*實驗揭示了更多光的基本性質，也為創(chuàng)造出能在空間和時間尺度上精細控制光的*材料奠定了基礎。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。

　　4.國際團隊公布引力波背景輻射劃時代發(fā)現

　　2023年6月，科學家們*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(fā)現。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。

　　5.單原子X射線信號首次探到

　　讓材料檢測方式發(fā)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*，該探測器放置在待研究樣品上方僅1納米處。當銳利的*在樣品表面移動時，電子穿過*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。

　　6.人類Y染色體組裝與分析完成

　　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。

　　《自然》雜志8月發(fā)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。

　　7.神經網絡設計出全新蛋白質

　　8月，美國麻省理工學院團隊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(yōu)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(fā)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(fā)揮出創(chuàng)造力并生成了全新的結構。

　　8.中國國家太空實驗室正式運行

　　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。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。

　　9.迄今最全人腦細胞圖譜發(fā)布

　　10月，同時刊發(fā)在美國《科學》《科學進展》和《科學·轉化醫(yī)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。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。

　　10.大型語言模型不斷迭代升級

　　12月6日，谷歌公司宣布推出一種名為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(yōu)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(yè)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*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(yī)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。

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