文/张梦然
2019年，科学及其追随者们探索前行的步 伐一如既往的坚定。对于世界我们仍有很多问 题，其解法，是依靠科技的进步一次次击碎桎 梏，开启下一个增长时代。用“希望”抑制自私 本能，用“发展”引导人们走向更加美好的未 来。从这个角度而言，2019年的科技界与科学 家，更值得尊重。
此处屏蔽了来自地球的各种无线电干扰信 号，可以监测到地面和地球附近的太空中无法分 辨的电磁信号，为研究恒星起源和星云演化提供 重要资料。所以天文学家一直希望利用这片寂静 去监听来自宇宙深处的微弱信号，但长久以来， 从未有航天器登陆过月球背面。
1月3日，“嫦娥四号”探测器成功着陆在 月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选 着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一 张近距离拍摄的月背影像图，实现了人类探测器 首次月背软着陆。
中国“嫦娥四号”实现首次月背软着陆
月球之背，宁静之地。
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12月21日，着陆器受光照自主唤醒，按计 划继续对月表线性能量转移谱、综合粒子辐射剂 量及月表低频射电特征开展有效探测工作。
静静的月背，太阳光照射在“嫦娥四号”着 陆器上。繁忙的地面，在月背刻上中国足迹的青 年人团队，平均年龄仅为33岁。
高度扩展性的仿生物细胞机器人诞生
地球生物皆由细胞构成，而细胞集体运作能 力的强悼与复杂，至今人们也不能说完全了解。 可如果能够在智能领域模拟出一定程度的细胞组 合运动，并能轻易扩展，那么理论上，便可以利 用大规模机器人创造出无限的可能。
美国哥伦比亚大学和麻省理工的科学家3月 份报告了一种能模拟生物细胞集体迁移的机器 人，25个物理机器人“粒子”，能移动、搬运 物体以及向光刺激移动。
有意思的是，单个机器人“粒子”并不能 移动，但如果其中一个或几个成员“丧失行动能 力”，也不会对整体有大影响——
在20%粒子失
效的情况下，其仍能以完整状态一半的速度运 行。而在传统机器人，单独个体的缺失，往往会 导致满盘崩溃。
25个松散的“粒子”，可以轻易扩增为 十万个，这比此前传统机器人和仿生系统具有更 高的可扩展性，也为开发有预先确定性行为的大 规模群体机器人系统，提供了全新途径。
人类获得首张黑洞照片
在我们所有人头顶，在几乎每个大星系的中 央，黑洞无声无息地盘踞、吞噬、辐射。当天体 物理学发展到一定程度，没有任何一个文明可以 对黑洞视而不见。
天文学家们为此搭建了一张行星级观测 网一
“事件视界望远镜（EHT ) ”，它比
任何独立设备都更了解黑洞，它还能达到足够 分辨率来区分光被拉入黑洞时的状况。拜其成
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全，从来都无法直接观察到的黑洞，此次“眼见 为实”。
北京时间4月10日21时7分，全球6个城市 (比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和 台北、曰本东京、美国华盛顿）在同一时间公布 了首张黑洞照片，揭示了室女座星系团中超大质 量星系M87中心的黑洞。黑洞这一神秘天体， 终于展露真容。
黑洞“现身”的同时，其中的物理现象还很 可能为我们阐明广义相对论和量子力学间的巨大 矛盾——
众所周知，这二位“不和”已久，皆因
我们找不到一种既是宏观又是微观的东西。而黑 洞，恰好兼具大尺度宏观形态和小尺度微观量子 理论的特性。
这就是科学的进步，既不会忽略小到无法 体验的粒子，也不会避开大到超乎你我想象的 物体。
3D打印出会\"呼吸”的人造器官
“上上世纪的思想，上世纪的技术，本世纪 的市场”，说的就是3D打印。
但在今年，这项已然不再新鲜的技术出现 了具有里程碑意义的成果。5月，《科学》杂 志封面报道了美国莱斯大学与华盛顿大学主导 的研究，该团队克服了 3D打印器官的一大障 碍，创造出一个由水凝胶3D打印而成的肺气囊 模型。
这个模型，具有与人体血管和气管结构相同 的网络结构，在体外模拟肺气囊生理学功能，实 现了往周围血管输送氧气，完成“呼吸”过程。 而通常认为，只有3D打印的组织能像健康组织 一样“呼吸”，且构建出可与其他组织交互的管 路系统，才可以说它在功能上已经接近一个健康 组织。
这项成果被认为代表了 3D生物打印可实现 的最强生理功能，它也意味着，未来的器官移植 以及人类寿命延长等许多问题，都将可能得到 解决。
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超导材料最高临界温度刷新
应用物理界有一个终极使命，就是寻找能在 室温下具有超导性的材料并将其用于生活中。
一般的材料在导电过程中会消耗大量能量， 而超导体在传输中几乎没有耗损，还能在每平方 厘米上承载更强的电流。但目前，超导材料只有 在低温环境下才会具有超导性。
今年5月，美德两国科学家团队在《自然》 上发文称，其所观察到的3个特征已可证明，在 250K (约为-231)的温度下，氢化镧在超过 100万倍地球大气压下会变成超导物质。
而250K,是迄今为止超导材料中证实的最 高临界温度，其距离室温的295K已并不遥远。
值得注意的是，在2018年，已有两个独立 研究小组同时发布对压缩氢化镧化合物超导性的 理论预测，并指出了其临界温度范围值。这一从 “预测”到“验证”的过程表明，人类对超导材 料的研究可能进入了一个新阶段——从靠经验规
则、直觉或运气发现超导体，向由具体理论预测
指导研究过渡。
新癌症疫苗让CAR-T疗法高效攻击 实体瘤
誓要向癌症进军的CAR-T疗法，还缺一副 错甲。现在，“抗癌疫苗”可做其铠甲。
在人类与癌症抗争的历史长河中，CAR-T 疗法独占螯头。这名字中的T,是指从患者体内 分离出免疫T细胞，再在体外对这些细胞进行基 因改造，给它们装上识别癌细胞表面抗原的“嵌 合抗原受体”——
即名字中的CAR。
该明星疗法被认为彻底地改变了癌症治疗 格局，但却有一定局限一仅能治疗某些类型的 白血病。但2019年7月，麻省理工学院科学家们 在《科学》杂志上发表了题为“利用疫苗增强
CAR-T细胞治疗实体瘤的疗效”的研究。他们
开发出新型“抗癌疫苗”，可以让CAR-T细胞 对实体肿瘤进行攻击，极大提高CAR-T疗效，
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最终可清除60%的小鼠体内的实体瘤，此外还能 刺激免疫系统产生记忆T细胞，防止肿瘤复发。
这项开创型的研究，不喾于为千万人带来希 望，而对研究者来说，它为对抗实体瘤的攻坚战 提供了新思路。
全球首座浮动核电站正式启航
20870型“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电 站，是移动式低功率核电机组的首型号，也是世 界上最北端的核装置。
浮动核电站本质上就是一个建在船上的核电 站，因其安全性和经济性获得各国广泛和持续关 注，被认为是最理想的海洋能源开发保障。8月 23曰，“罗蒙诺索夫院士”号正式从俄罗斯北 极不冻港摩尔曼斯克港启航，9月抵达俄罗斯远 东楚科奇地区的佩斯韦克市，随后连接到电网。
12月份，浮动核电站开始试运行。等正式 运营后，它将能替代当地一座陆上核电站和火力 电站的发电产能。这座浮动式核电站在设计时留 有了很大的安全裕量，两台KLT-40S反应堆能 产生高达70兆瓦的电功率，可以满足一个10万 人口城镇的能源所需。
“罗蒙诺索夫院士”号的起航，标志着俄罗 斯在该领域取得实质性突破。现在，俄国家原子 能公司正在研制第二代浮动式核电站，其将成为 解决北极等特殊地域能源供应的重要选项。
“量子霸权”实现：200秒完成万年计算
当量子计算在某些任务上拥有超越所有传统 计算机的计算能力，就是“量子霸权”。
9月，谷歌发表题为《使用可编程超导处理 程式的量子优势》的文章，宣布其实现“量子霸 权”：一台可编程量子计算机超越了最快的经 典超级计算机。该量子系统只用了约200秒，就 完成了经典计算机大约需要1万年才能完成的任 务—
而这里惨败的对手，是目前世界排名第一 的超级计算机、美国能源部橡树岭国家实验室的
“Summit”。
秒杀经典计算机业界翘楚，这一成就被视 为量子计算的重大里程碑事件，“对世界领先的 超级计算机实现量子霸权，无疑是一项了不起的 成就”。
但也要看到，从实用的量子计算系统再到通 用可编程的量子计算机，其路漫漫。在量子计算 机投入实际应用前，还需开展更多工作，譬如， 实现可持续的容错运算。
“基因魔剪”升级，新基因编辑系 统问世
CRISPR-Cas这把“基因魔剪”的潜力，一
直受到难以进行精确修饰的限制。
近年来，我们看到基因组编辑技术取得了重 要进展，但是已知的约75000个人类病理性遗传 变异体，大部分仍无法得到有效修正\"一受到复 杂细胞过程的影响，CRISPR-Cas在精度和效率 上并不完美。
但现在，许多研究工作正集中将不完美平 衡为一种精确的编辑。2019年10月，美国博德 研究所等机构的科学家在《自然》发文称，他们 开发出新型多功能基因组编辑技术，可以精确地 编辑基因，而不造成DNA双链断裂。其比传统
Cas9效率更高、副产物更少、脱靶率更低。
这项新技术名为“先导编辑”，原则上，其 可以修正约89%的已知与疾病相关的人类遗传变 异体。
基因组编辑的最终目标，就是能够对生命蓝 图做出任何特定的改变。而一种用于基因组编辑 的“捜索和替换”方法，使我们朝着这一宏伟目 标迈出了一大步。
“万物DNA”材料让存储无处不在
人们随口就说“数据暴涨”这个词，但你我 只是转手去买块新硬盘，但对技术人员来说，数 据量的不断增加、既有存储架构的不足，是恐惧 之源。
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传统存储方式难以为继。幸好，我们还有 “更传统的”——
依靠自然界神奇而精巧的生
物存储。有人研究过，DNA信息储存密度为 一千万TB/立方厘米。在这种密度下，
一
个大约
一米长的DNA立方体，就能满足目前世界上一 '年的信息储存需求。而且，它如此稳定。
2019年12月，哥伦比亚大学著名专家、以 色列计算遗传学家亚尼夫•埃尔利赫与苏黎世联 邦理工学院报告了一种运用“万物DNA”特殊 材料3D打印出来的“兔子”，该材料包含了用 以合成DNA编码的兔子蓝图。之后，原始兔子 所含的DNA被解码，并稳定复制了五代兔子。 这种新的存储架构，意味着DNA存储的潜力又 被进一步拓展。
而2019年稍早时间，美国微软与华盛顿大 学也联合公布了全球首个全自动DN A数据存储 和检索系统。这是人类首次采用全自动手段去进 行DNA存储。全自动的合成和读取，不但有助 于推动规模化并降低成本，还将是DNA存储技 术从实验室走向商业数据中心的关键步骤。
(本文来源：《科技日报》）
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