來源：中國科技網(wǎng)-科技日報
[導(dǎo)讀] 今年一開年,一直鬧錢荒的歐洲和多少還在勒著褲腰帶過日子的美國都相繼在解碼大腦這個課題上大手筆了一把:1月份,歐盟委員會宣布,人腦工程項目成為歐盟“未來新興旗艦技術(shù)項目”之一,并將在未來10年內(nèi)獲得10 億歐元的科研經(jīng)費,目標(biāo)是用超級計算機模擬大腦的工作原理.
今年一開年，一直鬧錢荒的歐洲和多少還在勒著褲腰帶過日子的美國都相繼在解碼大腦這個課題上大手筆了一把：1月份，歐盟委員會宣布，人腦工程項目成為歐盟“未來新興旗艦技術(shù)項目”之一，并將在未來10年內(nèi)獲得10億歐元的科研經(jīng)費，目標(biāo)是用超級計算機模擬大腦的工作原理；緊接著在4月，奧巴馬宣布將從2014財年政府預(yù)算中拿出1億美元，啟動“人類大腦活動圖譜”的研究計劃，意在通過繪制一幅囊括大腦所有活動的高清動態(tài)圖，為后續(xù)的研究“導(dǎo)航”。這是一個與人類自身息息相關(guān)的領(lǐng)域，也是一個“錢景”看好的領(lǐng)域，搶攻腦科學(xué)戰(zhàn)略制高點的號角就此吹響。
人類大腦由100多億個神經(jīng)細(xì)胞組成，相當(dāng)于整個銀河系的星體總數(shù)，但對于大腦這個“小宇宙”，目前的技術(shù)僅能描繪出其大概輪廓，至于密如繁星的腦細(xì)胞如何搭構(gòu)出一張精巧而縝密的網(wǎng)絡(luò)、如何彼此互動甚至聯(lián)動，我們所知甚微。誠如奧巴馬所言：“作為人類，我們能夠確認(rèn)數(shù)光年外的星系，我們能研究比原子還小的粒子，但我們?nèi)詿o法揭示兩耳間三磅重物質(zhì)（意指大腦）的奧秘。”
堪稱第二個人類基因組計劃的大腦研究計劃，注定是一個龐大而復(fù)雜的工程。不過，今年腦科學(xué)領(lǐng)域成果頗豐，探索大腦“小宇宙”的技術(shù)工具也愈加完備：我們有了更精確的“地圖”——比現(xiàn)有大腦資料精細(xì)50倍的首張超高分辨率3D人腦圖譜BigBrain，可讓研究人員了解腦細(xì)胞之間的連接如何產(chǎn)生復(fù)雜的行為；我們有了更清晰的“鏡頭”——透明（CLARITY）化學(xué)處理方法使不透明的組織變得清晰，無需大腦切片就可以顯示神經(jīng)回路；我們有了更準(zhǔn)確的模型——用人類多能干細(xì)胞在試管中培育出的微型“體外人腦”，結(jié)構(gòu)和功能上都與人類大腦早期發(fā)育時的形態(tài)酷似；我們甚至嘗試著控制大腦的基本活動——使用光刺激小鼠大腦海馬體內(nèi)經(jīng)過基因修改的神經(jīng)細(xì)胞，人為植入了一段虛假的記憶，這表明，對神經(jīng)信號進(jìn)行精準(zhǔn)操控也并非遙不可及。
隕石襲擊俄羅斯致千人受傷引擔(dān)憂
這是一次與核爆炸相當(dāng)?shù)木薮鬀_擊，但對于太空巖石來講，它居然還算太小，以至于預(yù)警網(wǎng)絡(luò)沒能起到應(yīng)有的作用。
今年2月15日，一顆隕星在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克空中留下了軌跡，盡管沒直接砸到人，但在影響最為嚴(yán)重的車?yán)镅刨e斯克州，沖擊波震碎了無數(shù)玻璃窗，這場突襲導(dǎo)致約1200人受傷，近3000座建筑物受損。“天外來星”的警告響在了我們腦袋頂上。
而讓事件升級的是，全世界的宇航機構(gòu)居然和普通民眾一樣，事先毫不知情，過后才通過推特（Twitter）和視頻網(wǎng)站Youtube了解此事的。
作為一次共性失誤，各國太空署的后知后覺讓他們深感丟臉。隨后的大半年時間里，關(guān)于小行星防御的計劃議案頻現(xiàn)。到了11月，聯(lián)合國終于有所動作：聯(lián)大批準(zhǔn)了由幾名宇航員提出的小行星防御計劃方案，設(shè)立組織以便在成員國之間分享潛在威脅地球的小行星信息。而一旦探測到小行星將與地球相撞，將發(fā)射飛船撞擊目標(biāo)使其偏轉(zhuǎn)軌道。
其原則只有一條——先下手為強。
據(jù)估測，尚未被人類發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量是已知的100倍還多，其中約有100萬顆的尺寸達(dá)到了足以摧毀紐約市的程度，危害更甚者亦有之。而早期預(yù)警可以提高成功偏移它們的機會——倘若人類派出的飛船能夠在危險小行星砸中地球5年前至10年前進(jìn)行撞擊，造成的偏移應(yīng)足以使其從地球身邊安全地“溜走”；短于這個時間的話，很可能僅剩的方案就是抓緊疏散撞擊區(qū)域的全部人口；而如果連提前一年發(fā)現(xiàn)目標(biāo)都做不到，那么我們只能端杯好酒，出門欣賞那罕見的壯觀景象了。
這種事會發(fā)生嗎？今年的車?yán)镅刨e斯克是運氣不好。但如果20年后，我們又被擊中了，就不是壞運氣的問題了，那叫愚蠢。
美國“功能性治愈”一名感染艾滋病病毒嬰兒
艾滋病的恐怖殺傷力，使得該領(lǐng)域的任何一絲研究進(jìn)展，都會讓人備受鼓舞，也因此，當(dāng)3月3日美國研究人員首次“功能性治愈”一名感染艾滋病病毒（HIV）嬰兒的消息傳出時，一些不明就里的人甚至驚呼“美國攻克了艾滋病”。不過，專家和很多艾滋病患者卻更能夠理性地看待這一事例。
這名女嬰的母親是艾滋病患者，分娩前沒有接受藥物治療或護(hù)理。醫(yī)生在女嬰出生30小時后，便開始對其進(jìn)行高劑量的組合式抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療，即“雞尾酒”療法。29天后，女嬰體內(nèi)的HIV已經(jīng)檢測不到。治療持續(xù)了18個月，時至今日，已經(jīng)3歲多的她雖停藥多時，依然“情況很好”，體內(nèi)的HIV感染已被完全控制，醫(yī)生宣布她已被“功能性治愈”——標(biāo)準(zhǔn)的臨床測試無法檢測到其血液中的HIV復(fù)制。
除了通過骨髓移植治療白血病而因禍得福除掉體內(nèi)艾滋病病毒的美國人蒂莫西•布朗，這名女嬰是第二位公開確認(rèn)被“治愈”的幸運兒。盡管這是來自超常規(guī)做法的結(jié)果，因為按照世界衛(wèi)生組織的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，由于難以過早確定嬰兒的艾滋病病毒抗體檢測是否呈陽性，在此之前的四到六周，應(yīng)每日施以適量的預(yù)防性劑量而非治療性劑量；盡管數(shù)據(jù)仍不足夠，因為這只是個個案；盡管阻斷母嬰傳播的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，因為孕期及時服藥，感染概率可以降至1%以下，但對于治療新生兒艾滋病病毒感染來說，這仍然是一個大膽而有意義的嘗試。
有人認(rèn)為這項研究對成人艾滋病患者并無太多借鑒，但就在十幾天后，法國巴斯德研究所宣布，通過組合式抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法，已有14名成年艾滋病患者獲得了“功能性治愈”。他們的平均停藥時間已長達(dá)7年。與女嬰個例的共同點是，這些患者在感染HIV后最多10個星期內(nèi)即開始接受藥物治療，這比一般感染者接受治療的時間要早得多。很顯然，兩項研究都說明，盡早治療對于控制病情是有一定積極效果的。
但值得注意的是，當(dāng)初參與法國艾滋病研究的共有70人，除了這14位幸運者之外，其他人在停藥后陸續(xù)出現(xiàn)了病毒回歸的跡象。而12月6日再次傳來令醫(yī)學(xué)界備受打擊的消息，兩名在美國哈佛大學(xué)一家附屬醫(yī)院接受骨髓移植后似乎也被治愈的艾滋病患者，病情復(fù)發(fā)了。我們不得不面對這樣一個事實：除了血液之外，艾滋病病毒在人體內(nèi)可能還有其他更隱秘、更重要、更持久的“藏身之所”。
阿爾法磁譜儀研究暗物質(zhì)首批成果公布
人類最終的實驗室在宇宙。
但宇宙這個概念，不但涵蓋了我們看得見的那小小一部分，還包括了我們尚沒能力看見的絕大部分。
今年4月3日，物理學(xué)家丁肇中公布了由其主持了18年的阿爾法磁譜儀項目（AMS-02）首批研究成果：現(xiàn)已收集到40萬個正電子，數(shù)據(jù)誤差只有1%，實驗觀察到宇宙射線流中正電子存在的比率符合關(guān)于暗物質(zhì)存在的理論預(yù)測。美國航空航天局（NASA）官方評價：AMS-02證明了其價值。
暗物質(zhì)是目前最具有挑戰(zhàn)性的課題，主要因其并不能為肉眼和常規(guī)探測設(shè)備所發(fā)現(xiàn)——無論先進(jìn)設(shè)備用什么波段的光尋找，都不行。但我們又豈能置之不理？它在宇宙中織就一張巨網(wǎng)，脈絡(luò)波及深遠(yuǎn)，促成的不只是我們頭頂點點繁星，還包括我們?nèi)祟愖陨?。只是科學(xué)史上，人們從不曾完整揭開它的面紗。
進(jìn)一步的科學(xué)研究，永遠(yuǎn)也繞不開橫亙在人類與暗物質(zhì)之間的溝壑。正因如此，近些年財政吃緊的西方國家，卻都不愿意放棄對暗物質(zhì)研究的投入。今年，“地下”的暗物質(zhì)搜索暫告失敗，幸而，我們還有“天上”的。
阿爾法磁譜儀2，被譽為“只要按計劃實現(xiàn)目標(biāo)就能給丁肇中帶來人生中另一座諾貝爾獎杯”。它在一代的基礎(chǔ)上增加了若干新的子探測器，成為了“有史以來第一個在太空以1%誤差這種精度進(jìn)行測量”暗物質(zhì)的儀器。今年的這批成果“看”到了可被證明是難以捉摸的暗物質(zhì)的證據(jù)，不過還需要“更多的研究工作來增進(jìn)這一發(fā)現(xiàn)”。
其實，正在我們頭頂上兢兢業(yè)業(yè)的AMS-02，并不僅僅是為了揭暗物質(zhì)的老底——它肩負(fù)的還有數(shù)十年來高能物理學(xué)家們一直在尋找的幾個基礎(chǔ)問題的答案：物質(zhì)的最基本的成分是什么？使得這些基本粒子相互作用的最根本的力又是什么？——換句話說，它要以宇宙為實驗基地，回答地球提出的終極問題。
美國克隆出人類胚胎干細(xì)胞
我們?yōu)楹我獙?ldquo;克隆”二字談之色變呢？即使能見到一只活生生的克隆羊、克隆牛、克隆郊狼，都和遇到一位活生生克隆人不在一個概念上。無關(guān)什么高等生物的驕傲，靈長類身體就是又復(fù)雜又脆弱，人類尤是。
在2007年以前，猴類實驗對象甚至都進(jìn)展不了，無法完成克隆流程中“將卵細(xì)胞里含遺傳信息的細(xì)胞核弄掉”這個步驟。當(dāng)時美國俄勒岡國家靈長類動物研究中心（ONPRC）的科學(xué)家用一種特殊系統(tǒng)完成了猴子卵細(xì)胞的“去核”，還確保脆弱的卵子一直沒受損，終于通過克隆得到了猴胚胎，提取出兩個干細(xì)胞來。
今年，還是這幫人，從一個患有遺傳病的嬰兒身上提取了皮膚細(xì)胞，將它們與捐贈的卵子融合，制造出了多個人類胚胎，這些胚胎的基因與這名8個月大的嬰兒完全相同，之后研究人員從這些胚胎上提取了干細(xì)胞。這一胚胎制造技術(shù)基本上和我們熟悉的克隆羊多莉得以誕生的基礎(chǔ)——體細(xì)胞核移植相同。
但它不叫“克隆人”。這項研究的導(dǎo)向是產(chǎn)生可用于疾病治療的干細(xì)胞，即“治療性克隆”，目的是只想要干細(xì)胞做治療；如果想要“生殖性克隆”，還需要把胚胎植入任何一個代孕子宮內(nèi)。不是誰愿意就可以的問題，就像造物主的神奇干預(yù)，相比其它動物，人類似乎更難被生殖性克隆，包括胚胎培育周期和代孕母親生理周期同步問題，先期研究要用到大量卵子問題，成功率的問題……
成功率非常、非常低。此次的“治療性克隆”成果亦如此，用ONPRC自己的話說，成敗就在一線間。但其成功了，意味著人類在開發(fā)可用于再生醫(yī)學(xué)的細(xì)胞方面，邁出了重要的一步。
“棱鏡門”事件示警網(wǎng)絡(luò)與信息安全
一紙絕密文件被曝光，一場前雇員和老東家的快意恩仇，一次“老大哥”對個人隱私的探底，一堂全民國際政治課——課堂作業(yè)就是學(xué)生們有必要重新思考網(wǎng)絡(luò)與信息安全，以及該如何在網(wǎng)絡(luò)空間的霸權(quán)之下，維護(hù)規(guī)則與合作。
此為“棱鏡”之多面。
自今年6月起，美國國內(nèi)和國際社會間掀起軒然大波，事件被稱為“棱鏡門”（代號PRISM），涉及美國9大互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商與國家安全局之間存在的所謂“數(shù)據(jù)合作關(guān)系”，互聯(lián)網(wǎng)巨頭公信力轟然喪失。
事件延宕了半個2013年——媒體愛用的一個詞兒叫“發(fā)酵”——越來越多的國家被卷入其中，“美英合伙欺負(fù)人”，連默克爾手機都被監(jiān)聽了，媒體都快評論不過來了。
美國高科技公司與政府之間，現(xiàn)已然展開了一場加密“軍備競賽”。12月，美國微軟公司宣布對其用戶服務(wù)和數(shù)據(jù)中心全面升級加密措施，將采用“完全正向保密”和2048位密鑰等先進(jìn)技術(shù)，以防范政府機構(gòu)截取數(shù)據(jù)。據(jù)稱到2030年前難以被破解。
這已不是“棱鏡門”后第一家美國互聯(lián)網(wǎng)公司采取此類行為。但美國國家安全局作為世界上規(guī)模最大、資金最雄厚、實力最強的情報機構(gòu)之一，可以通過黑客手段盜取密鑰，也可以通過法院強迫互聯(lián)網(wǎng)公司交出。雙方現(xiàn)在猶如一場貓鼠游戲。誰又比誰跑得快些？
棱鏡風(fēng)波難平息。但各國觀眾卻早回神了，事既關(guān)己，最好還是現(xiàn)在就審視一下網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)——這一起點原本不平衡的全球博弈新戰(zhàn)場。
光被“拘留”在晶體中達(dá)一分鐘
量子計算機和量子通信被談?wù)摿硕嗄?、?gòu)想了多年，所謂的運行速度更快、處理能力更強大、信息傳遞更安全，于我們而言卻仍只是一個美妙的概念，因為實現(xiàn)這些的重要前提是能夠操控鬼魅的量子態(tài)，也就是信息的載體。而光作為存儲和恢復(fù)數(shù)據(jù)的一種理想介質(zhì)，自然就成為了科學(xué)家希望操控的對象，具體來說，就是將光攔截、儲存再釋放。
光線是目前已知宇宙中傳播速度最快的，只在發(fā)生折射時會有難以察覺的減速。今年年初，美國佐治亞理工學(xué)院的研究小組曾經(jīng)做到讓一束光停留了16秒。但若想構(gòu)建洲際量子通信網(wǎng)絡(luò)，存儲光的時長至少需以分鐘計。不過，時隔半年，“分鐘屏障”便被德國達(dá)姆施塔特大學(xué)的研究人員打破：光在一種不透明晶體中靜止了60秒。
整個操作過程可以設(shè)想為：打開門，讓一束光進(jìn)入暗室，然后關(guān)上門，一分鐘后再打開，讓光出去。暗室就是這種不透明晶體，它擁有一種特性——電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)，這讓它在一束特定頻率的控制激光下能夠變得透明，相當(dāng)于暗室的門打開了。當(dāng)存儲有數(shù)據(jù)/圖像的第二束光（此項實驗中存儲的是一幅由3條橫線構(gòu)成的簡單圖片）照射到晶體上時，關(guān)閉控制激光束，晶體又變回不透明的暗室狀態(tài)，被捕獲在其中的第二束光無法發(fā)生折射，意味著其停止傳播了。
光被拘禁在晶體中的最長時間達(dá)到了一分鐘，超過這一時長后再重啟控制激光束將其釋放出來，存儲在上面的圖片就會失真。但這60秒，已經(jīng)稱得上是研制量子中繼器的一個里程碑式的成果了。
人類探測器首次飛離太陽系
這是一趟永不回頭的星際旅行。
美國航空航天局（NASA）9月12日正式確認(rèn)，人類向外層空間派遣的首位使者——1977年9月發(fā)射的“旅行者一號”探測器已經(jīng)在2012年8月25日前后跨出了太陽系，在寒冷黑暗的星際空間遨游了至少一年。
36年來，“旅行者一號”極大豐富了人類對于太陽系及太陽系以外空間的認(rèn)知。它被認(rèn)為是地球的星際大使，擔(dān)當(dāng)著“傳播地球文化和聯(lián)絡(luò)其他宇宙生物”的任務(wù)。探測器上攜帶了一張鍍金表面的銅質(zhì)磁盤唱片，內(nèi)容包括語言、音樂、影像。音樂中集錦了地球自然界的各種聲音和27首世界名曲，包括有管平湖先生演奏的中國古琴曲《流水》；語言中甚至包括了古代美索不達(dá)米亞阿卡得語等非常冷僻的語種，現(xiàn)在正輪番用55種語言播放著問候，以一種生怕任何一個外星文明會忽略我們的高調(diào)，滑出太陽系。
如果有幸能偶遇任何地外智慧生物，這張唱片上的信息將讓它們了解我們可愛的地球。但從另一個角度講，暴露地球的坐標(biāo)也存在一定的風(fēng)險——相當(dāng)一部分人，出于對“宇宙社會學(xué)法則”的信仰，認(rèn)為主動讓自己被其他外星生命發(fā)現(xiàn)是非常糟糕的行為，正如夜行于黑暗森林中，理應(yīng)偃旗息鼓。
但作為第一個走出太陽系的人造物體，“旅行者一號”到達(dá)了從來沒有探測器到過的空間，它在助推火箭及行星引力的作用下速度曾達(dá)到驚人的每秒17公里，這些都成為了人類科學(xué)發(fā)展史上的一座里程碑。
“冰立方”首次觀測到太陽系外高能中微子確鑿證據(jù)
過去一個世紀(jì)，宇宙射線的起源一直是困擾物理學(xué)界的幾大謎團(tuán)之一。但由于宇宙射線中的高能粒子轟擊其他物質(zhì)的原子時，會產(chǎn)生輻射和中微子，因此科學(xué)家試圖通過尋找中微子來解決這個問題。
中微子是宇宙中除光子之外最多的粒子，但它們不帶電荷且?guī)缀鯖]有質(zhì)量，可以穿過巖石、金屬甚至人體，因此很難被探測到。但在極少情況下，中微子會撞到原子，產(chǎn)生一種被稱為μ子的粒子以及一種藍(lán)光閃爍。此時，設(shè)置在南極地下一個冰塊里的中微子探測器——“冰立方”(IceCube)就可以捕獲這種閃爍。
今年6月，這架中微子天文臺記錄到迄今最高能級的一次中微子震蕩事件，即這種亞原子粒子在飛行途中從一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型的現(xiàn)象，這是達(dá)成對中微子質(zhì)量清晰認(rèn)識的必要一步。
隨后，在分析了2010年5月至2012年5月“冰立方”收集的數(shù)據(jù)后，11月，項目科學(xué)家再次宣布，發(fā)現(xiàn)了28個高能中微子，其能量都超過30萬億電子伏特。隨著“冰立方”收集到的更多數(shù)據(jù)，這些中微子的來歷也將被揭開。
早在1987年，日本與美國研究人員捕捉到源自河外星系大麥哲倫云內(nèi)一顆超新星爆發(fā)的24個低能中微子，他們后來因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎。但“冰立方”天文臺這批成果中包括兩個能量約為1千萬億電子伏特的中微子，不但再次捕獲到這些來自太陽系外的“幽靈”，且其能量比1987年發(fā)現(xiàn)的超新星中微子高出100萬倍以上。
如果要問，在人類中微子探索史上，此次發(fā)現(xiàn)的意義有多大？或許20年后才能回答。屆時我們回頭看時會說：那就是中微子天文學(xué)的開端。
10 嫦娥三號成功落月
嫦娥落月，玉兔巡視。自上世紀(jì)80年代以來人類首次月面可控軟著陸由中國成功實施。
北京時間12月14日21時11分，嫦娥三號成功實施月面軟著陸，標(biāo)志著中國成繼美蘇后第三個實現(xiàn)月球軟著陸國家。在此之前，只有美國實現(xiàn)了載人登月，蘇聯(lián)開展過兩次月面無人巡視探測任務(wù)。而“嫦娥”和“玉兔”的自主導(dǎo)航能力及其攜帶的極紫外相機、月面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和測月雷達(dá)，都是美蘇上世紀(jì)探月時不曾用過的，人類此前登月時所用的探測器，也無法擁有當(dāng)今先進(jìn)的計算技術(shù)。
作為中國首個在地球以外天體實施軟著陸和月面巡視勘察的航天器，嫦娥三號是實現(xiàn)了中國探月工程二期“落”的工程目標(biāo)，創(chuàng)造中國航天史上的又一個第一。在成功完成月面軟著陸后，嫦娥三號已進(jìn)入科學(xué)探測階段。“三姑娘”也沒忘向地球家園傳回在月球上拍攝的照片，整幅圖像通過60張照片、三次環(huán)拍拼接而成。
自1958年以來，世界各國共進(jìn)行了129次月球探測活動，其中成功或基本成功66次，失敗63次，成功率僅有51%。
但好鄰居月球仍是最讓人類感興趣的太空陣地之一。史上第一次探月高潮圍繞美蘇的競爭展開，隨美國登月成功而落下帷幕。1969年的7月20日，代表人類首次踏上了月球的宇航員阿姆斯特朗就此成為整個星球的英雄人物，經(jīng)典時刻被鐫入史冊。而如今，在迅速展開的新一輪探月熱中，中國強勢入圍，美國卻于無奈之下放棄月球——奧氏太空探索方針第一步就是宣布取消“星座計劃”（即新“重返月球”計劃）。此時此刻，美國大概很想說一句：老大盡力了，你行你上吧。
（科技日報北京12月25日電）
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