李恒建新浪微博原标题：《自然》：2016年八大科学事件 《科学》：2016年十大科技突破

　　英国《自然》杂志12月16日在其官网发布了2016年产生重大影响的八项科学事件，内容包括引力波的首次探测、人工智能的发展、各国航天成就以及基因技术等领域取得的重要成果与重大科学发现。

　　2016年2月11日，美国科学家宣布，成功利用激光干涉引力波天文台（LIGO）探测器于2015年9月14日探测到了13亿年前两个黑洞合并的引力波信号。据估这两个黑洞合并前的质量分别相当于36个与29个太阳质量，合并后的总质量是62个太阳质量，其中相当于3个太阳质量的能量在合并过程中以引力波的形式释放。引力波是一种时空涟漪，黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。100年前，爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在, 该发现为爱因斯坦的理论提供了证据。发现引力波将开启天文物理学的新纪元，让科学家们能以全新的视角对宇宙进行研究。

　　法国巴黎时间12月3日，欧洲航天局用于验证引力波观测技术的“LISA探路者”（LISA Pathfinder）探测器成功发射，为后续真正能探测到引力波的LISA进行技术验证。

　　11月举行的美国总统竞选，以共和党商人唐纳德·特朗普的意外胜利结束。研究人员很难理解特朗普政府将如何对待科学，因为其在竞选活动中未做明确说明。特朗普曾提出气候变化是骗局，并称美国将从《巴黎协定》中撤出。11月下旬，超过2300名科学家（包括22名诺贝尔奖得主）致信特朗普，敦促他“在应对当前和新出现的公共卫生和环境健康威胁时，坚持高标准的科学完整性和独立性”。

　　英国6月23日公投脱欧也震动了科学界。研究人员担心来自欧盟数百万欧元年度研究经费的走向，以及英国大学中来自其他欧盟国家的工作人员的命运。一些英国报告称，欧盟合作被削减，部分外国科学家感到自身不受欢迎，并计划离开该国。但脱欧后英国内阁宣布，2020年前计划每年增加20亿英镑（25亿美元）的科研经费。

　　7月发生在土耳其的军事政变也为学术界带来了一定程度的动荡。高等教育委员会迅速解雇了1500多名大学校长，虽然58%的人员随后复职，但6500多名教授因涉嫌参与政变而被解雇，人权组织表示，许多被解雇的人是无辜的。政治和经济危机今年也震动了委内瑞拉、巴西和南非，引发预算削减、资金不足、科技部降级，科技人员受到不同程度的影响。

　　今年是《星际迷航》系列50周年，各国在太空探索领域都有不同的收获，其中虽有一些任务未能顺利完成，但人类探索太空的脚步从未停歇，无论成败都不能阻止其航向前所未至的宇宙洪荒。3月，日本航空航天探索局的Hitomi X射线天文卫星发射几周后失败，经调查确定，软件故障导致航天器旋转失控。7月，NASA的“朱诺” 号（Juno）探测器抵达木星，但发射出现推进系统阀门故障，导致主发动机点火推迟，使“朱诺号”围绕木星的轨迹不得不由最优化椭圆轨道调整为次优化轨道，从而导致搜集数据时间比原计划减慢。

　　NASA的木星探测器“朱诺”号在7月正式进入木星轨道，其搭载的相机拍下了这张绚丽照片

　　欧洲航天局（ESA）两个探测器完成使命：“罗塞塔”彗星探测器已成功按计划撞向彗星“67P／丘留莫夫-格拉西缅科”表面，结束了12年的“追星”之旅。火星试验登陆器“斯基亚帕雷利” 顺利进入火星轨道，但在降落火星表面时坠毁，欧洲航天局认为，“斯基亚帕雷利”所反映的问题能够对未来登陆器的设计提供帮助。

　　中国的航天事业在本年度取得了巨大成就。今年8月发射了第一颗量子卫星，旨在测试将安全量子通信扩展到太空的方法；9月在贵州建成了世界上最大的望远镜——500米口径球形射电望远镜；11月中国发射了长征五号运载火箭，为未来载人空间站、探月和探火工程等一系列重大航天任务奠定了基础；10月~11月，执行天宫二号和神舟十一号载人飞行任务的两名中国航天员在太空驻留一个月，打破了中国航天员执行太空任务的最长记录。

　　航天员陈冬和景海鹏入驻天宫二号（图左）及长征五号运载火箭在海南文昌成功发射（图右）

　　基因组编辑工具新应用CRISPR-Cas9持续快速发展。10月28日，中国四川大学华西医学院肺癌患者成为第一位使用CRISPR-Cas9编辑细胞的患者。作为临床试验的一部分，研究人员将通常用来保持细胞免疫系统的基因失效，希望经过编辑的细胞能对癌症进行免疫应答。中国和美国预计2017年将使用CRISPR-Cas9开展更多癌症试验。但CRISPR-Cas9治疗的商业前景仍然不明确，美国专利商标局于1月宣布两个研究小组之间的专利之争成为热点，预计2017年初会有结果。

　　预计不久后将在临床试验中使用CRISPR来修改人类T细胞（蓝色）以抗击癌细胞（粉色）

　　同时，在人类胚胎中应用CRISPR-Cas9技术的研究有所增多。这是一个有争议的研究领域，“设计婴儿”引发广泛关注，但是一些国家的监管机构已批准了这一领域的项目。中国、英国和瑞典的团队宣布计划使用该技术来研究人类发育。随后美国也将使用该技术，尽管目前联邦政府禁止研究人类胚胎。

　　4月22日地球日当天，来自174个国家和欧盟代表签署了针对气候变化的《巴黎协定》。9月，美国和中国正式加入该协议。巴西和其他30个国家在几周后加入，欧盟于10月5日签署该协议，该协议于11月4日生效。

　　但这不是唯一的全球气候协议。10月6日，联合国国际民用航空组织限制了国际航班的碳排放。10月15日，197个国家同意修订旨在保护臭氧层的“蒙特利尔议定书”，以便淘汰空调中常用的氢氟碳化合物。各国还于10月28日在南极洲沿海的罗斯海建立了世界上最大的海洋保护区。

　　南极罗斯海建立全球最大海洋保护区，帝企鹅是保护区内诸多受保护的野生动物之一

　　2月，世界卫生组织宣布，与巴西寨卡病毒爆发相关的一系列出生缺陷构成了全球公共卫生紧急事件。这些出生缺陷包括严重的小头畸形症，但美洲地区小头症和其他与寨卡病毒相联系的出生缺陷并没有大规模爆发。即使在巴西，小头症也仅局限于东北地区，研究人员开始怀疑混杂因素的影响。7月，巴西发起了一项研究，探索与寨卡感染相结合的环境，预计2017年年初公布初步结果。

　　11月18日，在确定寨卡与出生缺陷之间的联系后，世卫组织宣布结束国际公共卫生紧急状态，后续将重点转向寨卡感染的后果研究，并开发相关疫苗。

　　3月，由谷歌子公司DeepMind开发的人工智能（AI）程序AlphaGo首次击败了世界围棋冠军李世石。10月，DeepMind公司研究人员推出另一个新的AI，该程序能够在没有任何知识积累的情况下在伦敦地铁上导航。复杂的程序结合经验学习能力，这使得AI更接近执行类似人类的任务。

　　AI还能使得机器翻译的语言错误率减少约60％，并帮助物理学家寻找新的超级材料。这些进步主要由深度学习驱动，利用大数据和智能计算方法完成。

　　经过几十年的研究，混合来自三个人的DNA信息辅助再生技术正在奏效，“一父两母”人工授精技术是一种旨在防止母亲通过线粒体将有害基因传递给后代的基因治疗技术。9月，墨西哥一家诊所报告了第一个健康出生的三亲婴儿，10月，乌克兰的一家诊所也通过类似程序帮助了两位先前不孕的妇女。据报道，中国的一个婴儿也使用相同的技术出生。12月15日，根据科学家的建议，英国人类受精与胚胎管理学管理局表示，该技术已准备好临床试验，将于2017年正式获批用于相关疾病的治疗。

　　Science将“发现引力波”评为2016年最重要科技突破。引力波的发现应验了100年前爱因斯坦的预测，并为人类探索宇宙的引力波天文学开辟了新的道路。

　　引力波是爱因斯坦在广义相对论中预言的一种以光速传播的时空波动，被称为“时空涟漪”。宇宙中黑洞等大质量天体碰撞、加速和合并等情况下才有可能产生强大的引力波。

　　探测引力波的意义在于：检验包括广义相对论在内的各种理论的正确性，并让我们探索宇宙大爆炸瞬间，了解宇宙的开端和运行方式。

　　经过五轮拼杀，AlphaGo打败了世界排名第二的围棋高手！人工智能这一里程碑事件表明了机器深度学习的强大，昭示人工智能时代的来临。

　　通过计算生物学解析氨基酸的三维组装机制，指导蛋白质仿生设计，获得一系列全新的蛋白结构，实现新功能。

　　基因分析证明，非洲之外人类的祖先来源于10万年前从非洲移民的同一批种群。这是线.实现便携式基因测序

　　2016年科学发现、发展和趋势中,哪个最令你印象深刻?不久前,《科学》杂志收回11000张读者对这一问题的投票,刊登出读者所选的5项“年度科技突破”。《科学》杂志还将于12月22日宣布“2016年度十大科技突破”,届时读者可以将自己的答案与权威发布进行对比,来一场智慧较量。

　　携带受损DNA的衰老细胞会在体内长期“逗留”,一旦继续分裂就会引发癌变,因此保持“沉默”才是好消息。但它们有时会打破“沉默”,向周围释放酶和其他分子,影响其他正常细胞。

　　纳米孔测序理念是,让单链DNA碱基逐个穿过纳米蛋白孔,检测不同碱基组合穿过时的电流变化来进行测序。2012年正式发布的纳米孔测序平台——MinION,只有U盘大小,价格仅1000美元左右,能对很长的DNA进行测序,特别适用于非洲临时实验室诊断埃博拉患者。

　　为回避占据基因测序90%市场的Illumina公司的专利诉讼,MinION的核心部件——微通道R7被公司升级成R9,精确度更提高了10个百分点。MinION今年8月甚至登上了国际空间站,宇航员用它在太空对老鼠、病毒和细菌的DNA样本进行了测序,结果与地球同时进行的测序“完美匹配”,预示着纳米孔测序仪必将占领基因测序的“制高点”。

　　但回顾“深蓝”战胜人类的历程,人类或许不必担心:人工智能虽然在诸多方面改变了我们的生活,但真正的挑战不是如何击败它们,而是如何使其更好地为我所用。“深蓝”经过多年发展,已成为很多象棋选手学习和备赛的工具。

　　12月初,LIGO完成重新升级工作,经过对其激光器、电子回路和光学设备的升级后,它的灵敏度和观测时长进一步提高。未来必将探测到更多引力波,开启天文学的全新时代。

　　之前科学家们曾认为,胚胎在第7天后只有进入子宫并接受母体指令才能继续发育。他们设计了一组特殊的氨基酸、激素和生长因子混合物,使胚胎成功度过第7天,并开始自我组织,形成身体内各个复杂器官组织极早期阶段的结构。

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