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2015科学展望:看科技如何融入智酷时代生活

2015-01-09 10:24:03      来源:经济日报       

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【摘要】如何给地球减负?我们需要节能减排、低碳生活,我们更需要科学家们的帮助——让新技术、新能源革命,帮助我们生活得既绿色又舒适。


不管你承认与否,科技在当今世界中正扮演着越来越重要的角色。有专家预计,2015全球研发经费(R&D)将高达1.9万亿美元。你想不想展望新的一年,看看科技将如何融入智酷时代的生活?

  探索未知的世界

  好奇心是人类科技进步的最大动力。对很多科学家来说,探索未知就是他们的生活动力

  每个人都在谈论科技成果转化,但如果你回头看,往往最基础的研究才是最具有革命性的。我不希望有人来问我,你的研究是否能挽救我们的生命?清华大学的结构生物学家颜宁说,“我们的目标之一是造福人类,但基础研究所做的是揭示自然的方方面面,能够了解一些东西已经非常酷了。”

  去年,颜宁教授研究组在世界上首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构,初步揭示其工作机制以及相关疾病的致病机理,在人类攻克癌症、糖尿病等重大疾病的探索道路上迈出了极为重要的一步。为这一问题,科学家们已经研究了40多年。

  基础研究必然带来技术进步,技术进步其实也可以加速基础研究。结构生物学家们结晶分子,并使用X射线得到的衍射图案去揭示它们的结构,但现在一种叫做低温电子显微镜(冷冻电子显微镜)的技术进步带来了革命。一些极富挑战性的项目如果使用晶体学研究需要花费10年,有了低温电子显微镜,只需要短短半年。

  颜宁对此感慨地说:“我们正处在研究结构生物学最好也是最坏的时代。这使我有些焦虑,2015年,我可能需要调整我的实验室的结构,拓展实验室的专业范畴,或者索性去休年假。”

  2015年,还有更强悍的观察微观世界的工具正等待启用。位于瑞士日内瓦的欧洲粒子物理研究所,今年就将启动升级后的大型强子对撞机,去寻找大量重粒子。

  未知的世界,有细于芥子的,也有大过须弥的。对于普通大众来说,在显微镜下探索微观世界或许过于高冷,而在电视电影里观看星辰大海会更令人激动。

  2014年,我国掌握了绕月飞行器的再入返回关键技术,长征系列运载火箭也顺利地超越了200发。2015年的中国航空事业,又将有哪些进展?

  根据中国第一位宇航员杨利伟透露的消息,中方第一批航天员将退役,中国将进行新的航天员选拔,其中包括女航天员,中国为外国培训航天员的工作也将启动。目前中国海南航天发射场已经基本建设完毕。预计到2016年,备受关注的中国新一代火箭长征七号、长征五号,都将在这里实现首飞。届时我国将发射“天宫二号”空间实验室,并发射神舟11号载人飞船和“天舟一号”货运飞船,与“天宫二号”交会对接。

  从这个时间表看,2015年将是中国航天承前启后蓄力待发的关键一年。在这一年里,“天宫一号”大约还会在太空翱翔,“探月”的“玉兔”或许仍将坚持带伤工作。而可以肯定的是,探月工程三期再入返回飞行器服务舱会飞回月球轨道,继续为嫦娥五号任务开展在轨验证试验。

  从世界范围看,2014年航天界最大的进展是,欧洲航天局的“飞来”号着陆器,实现了人类历史上的首次彗星软着陆。而2015年,美国的“黎明”号飞船3月间的矮行星“谷神星”登陆之旅,“新视野”号无人探测船7月的冥王星之行,都将是值得人们期待的看点。

  减轻地球的重负

  承载了超过70亿人口的地球,早已不堪重负。为地球减负,实现人类的可持续发展,其实也是当今科技发展的重要目标

  我们现在还不能断定12月将在法国巴黎举行的新国际气候条约谈判,会取得什么突破性的成果,或者会不会像2009年的哥本哈根气候变化会议那样不能达成协议——那毕竟是今年年底的事情了。我们可以肯定的是,去年,全球二氧化碳在大气中的浓度达到了历史最高水平,全球变暖再也不是一种推测,而是现实。美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的斯克里普海洋研究所的研究显示,在2014年4月的每一天测出的二氧化碳平均浓度,都超过了400ppm(1ppm为百万分之一)。这是过去近100万年,甚至可能更长的时间里,都未曾发生过的事。

  如何给地球减负?我们需要节能减排、低碳生活,我们更需要科学家们的帮助——让新技术、新能源革命,帮助我们生活得既绿色又舒适。

  2014年年底,在获得高转化效率的新热电材料方面做出突出贡献的中国科学院院士、中国科技大学化学系教授谢毅,获得了中国科协颁发的第六届“十佳全国优秀科技工作者”称号。在新的一年里,她又有哪些愿望呢?

  “作为实现可持续能源发电的重要一步,我希望我们的实验室能实质性提高光化学能源、电化学能源、光电化学能源的转换效率。”谢毅说,为了实现这个新年愿望,实验团队计划设计超薄、二维、基于半导体的新催化剂,这些都增加了载流子(电子和空穴)的密度和流动性,可以提高光子吸收和电荷转移,并消除载流子的再结合。“理解这些材料的结构和功能之间的关系是实际应用的关键。这种理解需要多学科合作才能实现。”

  说到新能源,我们不能不提一下中国实验快堆。去年12月,国家“863”计划重大项目、我国第一座钠冷快中子反应堆——中国实验快堆首次实现了100%满功率稳定运行72小时,这标志着我国全面掌握了快堆的设计、建造、调试、运行的核心技术。快堆具有固有的较高安全性,是国际公认的第四代先进核能系统中的优选堆型。在新的一年里,相信中国实验快堆将为我国快堆技术研发和快堆电站开发继续提供坚强支撑,为我国核能发展及先进闭式燃料循环体系建立发挥重要作用。

  服务人民的生活

  返老还童,记忆操纵,人造生命……我们关注这些神奇的科技成果是否将投入应用?但更庆幸许多科技还在老老实实地为人民服务

  2014年的前沿科技成果,如果用于现实的话,有不少会显得富于科幻色彩:研究人员证明,来自年轻小鼠血液中的一个叫做GDF11的因子,能够让较老的小鼠的肌肉和大脑“返老还童”;还有研究者用光遗传学技术进行了“记忆操纵”的尝试,他们用激光轰击小鼠的大脑,能删除现有的记忆并植入虚假的记忆,能将某小鼠记忆的情绪内容从好转成坏,反之亦可;科学家们甚至扩增了基因字母,我们已知的地球生命都以A、T、G和C这4个DNA碱基来编码,去年科学家在实验室中创造出了新的DNA碱基,一种人工合成的大肠杆菌,除了有正常的G、T、C和A等核酸外还含有另外两种核酸X 和Y,这种细菌无法在实验室外繁殖,却可被用来制造具有“非自然”氨基酸的设计蛋白。

  当然,更多的科技成果还没这么酷到没人爱、帅到没朋友,许多科技成果还在老老实实地为人民服务。

  比如,提升了中国速度的高铁已经成为响当当的中国名片,2014年,高速列车“普系化”技术平台研发取得重要突破,《中国高速列车自主创新联合行动计划》也取得丰硕成果。2015年,我国计划建成并投产的12条高铁,开通运营里程将达3534公里。

  再如,2014年,袁隆平团队选育出的超级稻良种“Y两优900”在湖南的4个百亩示范片平均亩产突破1000千克,创造了地球上水稻大面积连片种植产量新纪录。2015年,这位中国杂交水稻之父,还将继续为粮食增产而努力。

  还有,2014年,中国工程院院士、浙江大学医学院传染病诊治国家重点实验室主任李兰娟在《自然》杂志发表论文,揭示肠道菌群与肝硬化的秘密,开启了“感染微生态”的全新领域研究,为全球肝病研究提供了新思路。新的一年里,李兰娟希望阐明抗生素和益生菌对肝脏的影响。“我们已经跟进了80名肝硬化患者半年时间,以阐明益生菌对疾病进程的影响和作用机制。”为了研究患者肠道微生物组的改变,他们还每周进行样本收集,已经持续跟踪了40名肝功能衰竭患者1个月。“我们希望可以找到治疗肝病的新益生菌。”

  当然,2015年影响我们的将远不只高铁、水稻、益生菌,可穿戴设备、智能家电、服务机器人……这些高科技产品都将更深入地融入我们每一个人的生活,你准备好了吗?

(责任编辑:林强)
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评论

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尹晓2015-01-09 10:37

图文并茂,挺好!

周杨2015-01-09 10:34

关注此类事件发展