疫情浪潮中，这些科学事件正在改变世界
2022年夏季的热浪席卷了整个北半球，这场让人应顾不暇的极端天气凸显了气候变化带来的危害，由此引发的灾害也让全球再次确认：我们必须更科学地应对气候变化。当然，除了应对气候变化，科学家还发现了有颌类起源的关键化石，补全了人类基因组图谱，甚至首次成功将猪的心脏移植到人体内。这些突破让我们倍感振奋，而在更大的维度上，天宫空间站已经成功完成组建，韦布空间望远镜也完成发射迈入运行阶段。
可以说，无论是在日常生活级尺度，还是在宇宙级尺度，科学家都在不断开拓。我们或许会在不同的情形下遇见不同的问题，但我们总是希望可以伸手解决一些问题，展望一些未来。
全球遭遇极端高温
2022年6月至8月，史无前例的热浪几乎同时席卷了世界许多地区。从6月中旬起，我国华中、华东和华南各地陆续出现极端高温天气，这也是自1961年有完整气象观测记录以来最强的一次热浪，近10亿人口遭受了35℃以上的高温。与此同时，日本东京也发生了自有记录以来最严重的热浪，英国出现了开始测温以来首个40℃以上高温。热浪引发的野火还在美国、法国、西班牙等地蔓延。这场灾难提醒我们，在气候变化的影响下，极端天气正在更频繁地出现，人们需要更加严肃地对待气候变化。
韦布空间望远镜发射并运行
2021年12月25日，美国航空航天局（NASA）成功发射韦布空间望远镜 （JWST），并在2022年7月12日公布了韦布拍摄的第一组图像，引起了热议。作为哈勃空间望远镜的“继任者”，韦布配备了更大的主镜面和最先进的红外光谱成像仪，这使得它可以更快地追溯更深远的宇宙。韦布拍摄的第一张深场图像，以星系SMACS0723为前景，观测到了过去无法看到的微弱的遥远星系。而未来韦布甚至有能力追溯到大爆炸后约1.8亿年的宇宙，让天文学家窥探到宇宙诞生早期的星系是如何演化的。在随后的几个月中，韦布发布了更多的照片，它们无一不在拓宽天文学家 对宇宙的认知边界。
“天宫”空间站完成组建
银河系中心黑洞照片面世
2022年5月12日，事件视界望远镜（EHT）在全球七地（德国加兴、墨西哥墨西哥城、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿）召开发布会，公布了人马座A*的照片，也就是银河系中心超大质量黑洞的照片。一系列相关论文以专题的形式发表于《天体物理学报通信》。和之前公布的M87*相比，人马座A*因为质量较小，变化更快，为EHT的干涉测量观测带来了不少数据处理上的困难。天文学家不得不开发新的工具，所以人马座A*照片公布的时间也更晚。未来，随着更多亚毫米波望远镜的加入，天文学家有望对黑洞实现24小时不间断的接力成像观测。
发现“从鱼到人”关键证据
2022年9月28日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究团队在《自然》同时发表了4篇论文，描述了重庆特异埋藏化石库和贵州石阡化石库关于志留纪早期有颌鱼类的重大发现。有颌类的出现与崛起，是“从鱼到人”的脊椎动物演化史上最关键的节点之一。颌的起源影响着头部多个器官的演化，也改变了动物摄食和呼吸的方式。在这两处化石库的发现第一次大规模展示了志留纪有颌类的面貌，揭示了早期有颌类崛起的过程：最迟到4.4亿年前，有颌类的各大类群已经在华南地区繁荣发展；到志留纪晚期，更多样、更大型的有颌类出现，开启了鱼类登陆并最终演化成为人类的进程。
补全8%，首个完整的人类基因组图谱公布
今年3月末，《科学》封面刊登了一个包含6篇论文的特别专题，公布了首个完整的人类基因组图谱T2T-CHM13，其中包括30.55亿个碱基对，由22条常染色体和X染色体无缝组装而成。首个人类基因组图谱在2001年公布，但受限于当时的技术，基因组中长久遗留着8%的序列空缺。此次，科学家攻克了此前未测出的大量高度重复序列，补全了8%的基因组序列，新增了近2亿个碱基对和近2000个基因。这个全新、完整的人类基因组图谱将会对基因组分析产生重大影响，更好地支持个性化医疗、人群基因组分析和基因组编辑。
猪心脏首次成功向人体移植
2022年1月7日，57岁的男子大卫·本内特在美国马里兰大学医学中心接受了心脏移植手术，成为全球首个接受经过基因编辑的猪心脏移植手术的人。他在术前曾患有心力衰竭，且病情已进入终末期。移植的猪心脏由生物技术公司Revivicor提供，他们敲除了供体猪的4个基因，并植入了6个新基因，用于避免异种移植可能产生的免疫排斥、供体器官过度生长等情况。术后，本内特体内并未出现免疫排斥，但约40天后，他的病情恶化，于3月8日去世。他的主治医生巴特利·格里菲思表示，本内特的死因或与其体内检出的 猪巨细胞病毒DNA相关，不过这次手术也成为了心脏异种移植领域的一项里程碑，将极大地推动异种移植技术的发展和应用。
AI预测蛋白质结构数达2.14亿个，包括几乎全部生物
2022年7月28日，《自然》官网报道DeepMind的AlphaFold算法获得的蛋白质数据库已囊括了地球上几乎所有物种，预测的蛋白质结构数达到了2.14亿个。相较于去年同期，AlphaFold预测的数据量增加了600倍，其中约35%的结构与实验测量的精度相当，而另外45%的结构也具备足够的精度，能投入多种应用。11月，Meta AI利用大型语言模型预测了来自多种环境的宏基因组数据，推出了包含6亿多个蛋白质结构的、首个大规模ESM宏基因组图谱。借助这些公开的蛋白质结构数据库，科学家将能更多、更快地破解大型蛋白质复合物的结构，快速推动多种基础研究和药物开发。
立方砷化硼成迄今最好半导体材料
2022年7月21日，国家纳米科学中心刘新风研究员团队联合美国休斯顿大学的包吉明和任志锋教授，美国麻省理工学院的陈刚教授团队也与任志锋等合作，分别在《科学》杂志上发表了他们在立方砷化硼半导体材料方面的重大突破：第一次通过实验证实，立方砷化硼可以同时具备较高的电子和空穴迁移率，以及良好的导热性。此前有科学家在理论上发现，相比于目前常用的硅材料，立方砷化硼的空穴迁移率可以高达3倍多，导热性甚至能够达到近10倍，可能是迄今最好的半导体材料。这两项研究都生长出了相对完美的立方砷化硼单晶，并采用不同的光谱技术各自验证了理论发现的优异性能。不过，这次使用的仍是有缺陷的晶体，因此想要达到半导体级别的样品纯度以替代硅，还有很长一段路要走。
文生图AI以假乱真
2022年4月，OpenAI发布了DALL·E2，可以根据输入的文字生成质量颇高的图像，有时甚至能以假乱真。2022年8月，文生图模型Stable Diffusion开源，市面上又涌现出一大批文生图的AI工具。文生图AI使用的技术快速迭代，现在最流行的是扩散模型（Diffusion models），它的效果超出了人们的预期。有人拿AI生成的图片获得了艺术奖项，却没有评委能认出这是 AI生成的图像。今年8月重庆山火期间，AI创作的图片与现场新闻照片混在一起，在社交平台上广泛传播。文生图AI赋予了每个人强大的图片创作能力，但也引起了“设计师是否会失业”、“AI创作内容版权”、“新闻图片造假”等争议。
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