和《自然》一起侃一侃这一年科学圈的大事件

和《自然》一起侃一侃这一年科学圈的大事件

原文以2017 in news: The science events that shaped the year为标题


发布在2017年12月18日的《自然》新闻上

星际大冲撞

这是天文学划时代的一年:从此以后,科学家们可以通过天文现象产生的辐射以及时空涟漪来开展研究了。2017年10月16日,研究人员公布首次观测到了2颗中子星的碰撞,证实了之前关于此类碰撞如何产生神秘的伽马射线暴以及宇宙中大部分较重元素(如金和铀)的预测。


物理学家们检测到了双子星碰撞产生的引力波信号。超过70个天文学家团队利用天文望远镜观测碰撞的余波,比如伽马射线以及射电波。


位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和位于意大利的处女座干涉仪(Virgo)是这次大发现的关键所在。Virgo在经过了5年的关停升级后于17年8月1日才再次上线,它极大地提高了研究人员定位引力波源和观测引力波的能力。

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中国量子纠缠实验中的星地连接。

Credit: Jin Liwang/Xinhua/eyevine

2017年,量子通信也取得了巨大进展。6月15日,中国科学家宣布,他们成功地将光子对从“墨子号”卫星发射至1200多公里以外的地面站,创造了量子纠缠距离的新纪录,使实现量子隐形传态成为可能,也为尚未成型的量子互联网奠定基础。


2017年的许多国家的政治风波似乎要使世界分崩离析,但在中东却出现了史无前例的科学合作。中东实验科学与应用同步辐射装置(SESAME)于5月16日揭幕。SESAME是中东地区第一个X射线源,成员国包括约旦、巴勒斯坦民族权力机构、以色列、塞浦路斯、埃及、伊朗、巴基斯坦和土耳其。11月,SESAME的第一条光束线启用,用于研究文物和材料的性质;计划从2018年末开始再启用3条光束线。

政治风云

美国总统特朗普于去年1月20日宣誓就职,很快便开始对科学“动刀”。1月27日,他签署了一项波及面甚广的行政命令——来自7个以穆斯林为主的国家的公民在90天内不得进入美国。这使得一些差旅中的研究者不得不漂泊在外,并让更多的研究者担惊受怕,他们害怕自己不得不放弃在美国科研机构的学习或是工作。迫于美国法院对该禁令行政范围的限制,特朗普后来不得不修改了2次。针对最新版禁令的诉讼已移交至美国最高法院。


17年3月,特朗普政府公布了2018财年预算纲要报告,要求大力削减美国国立卫生研究院(NIH,18%)和美国国家环保局(EPA,31%)的预算。到目前为止,美国国会顶住了白宫的许多预算削减压力。


2017年末,特朗普创造了一项新纪录,他是最迟从1976年算起在第一个总统任期内没有科学顾问时间最长的美国总统。截至《自然》发稿时,他依然没有提名任何科学顾问。总统科学顾问的职责一般包括领导白宫科技政策办公室。目前该办公室三分之一的工作人员为原奥巴马任期内员工。


特朗普担任总统的第一年,波澜四起,掀起了科学家们的抗议浪潮。1月,科学家和数十万抗议者在华盛顿首府参加了女性大游行(Women’s March)。三个月后,又有科学家汇集在华盛顿参加了科学大游行(the March for Science)。此外,世界各地也举行了数百个类似的游行。2017年,在美国参与公职竞选的科学家人数也大幅增加。

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科学大游行中的示威者聚集在白宫门口,有人打扮成了《布偶大电影》中的角色Beaker。

Credit: Jessica Kourkounis/Getty

分离焦虑

2017年英国脱欧给英国科学界蒙上了一层阴影。3月,英国政府确认退出欧洲原子能共同体(Euratom),震惊了科学界。欧洲原子能共同体是管理核聚变研究和负责核监管的机构。此后一直有英国科学家表示被欧盟合作计划排除在外,或是有同事离开去了别的国家。


9月,英国政府发布了一项关于科学和退欧的政策,概括了退欧谈判的目标,不过里面并没有什么具体的内容。但是英国政府决定,在退欧后欧盟成员国公民依然可以留在英国,并计划将研发支出在国内生产总值中的占比由2015年的1.7%提高至2027年的2.4%。这让抗议退欧的人欣喜不已。11月20日,英国政府宣布,研发支出占比将持续增长至2021-22年,这将推动前述目标的实现。


欧洲、南美和东亚的科研政治环境则有喜有忧。法国的领导人承诺将提高科研支出,加拿大在经过10年空白后重启了首席政府科学顾问一职。在德国,科学也获得了更多的支持,不过11月组建联合政府的谈判破裂,让该国的政治又陷入了动乱。巴西持续的政治经济混乱导致该国科学预算被削减至12年来的最低水平。


日本的科学家担心,虽然政府一直在鼓励创新,但滞涨的研究经费会损害日本科研的未来。中国国家主席承诺要把中国变成“创新者的国度”。中国政府对临床医学领域的政策进行了改革,引入了更快的新药审批程序,对临床试验数据造假者实行更严格的惩罚(如坐牢)

奔流入海

7月12日,一座面积是卢森堡大公国2倍的冰山从南极半岛上脱落,它约占拉森C冰架表面积的12%。拉森C冰架是南极洲第四大冰架,它的命运现在犹未可知,不过如果它消融了,那么释放的冰川所包含的淡水足以使全球海平面上升1厘米。

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2017年7月,拉森C冰架上出现了一条横贯的裂缝,一座巨大的冰山从冰架上脱落。

Credit: British Antarctic Survey/NYT/Redux/eyevine

特朗普重新制定了美国的环境政策。6月,他宣布美国退出2015年的《巴黎协定》。2017下半年,EPA开始废除奥巴马政府推出的旨在减少电厂温室气体排放的重大法规。该局还禁止目前受到EPA资助的科学家担任EPA顾问。


8月,特朗普政府解散了一个联邦政府顾问委员会——原本为帮助企业、州政府和地方政府使用下一轮(2018年)《美国国家气候评估》而设立的。该评估报告的第一部分已于11月发布,这篇477页的气候科学分析指出,人类是全球变暖的主要原因。


2017年,针对该不该在波兰比亚沃韦扎森林(Białowieża Forest,世界遗产地)里伐木,欧洲展开了一场旷日持久的争论。7月,欧洲法院(ECJ)发布了一项临时规定,命令波兰政府立刻停止在该地区进行“积极森林管理”(包括伐木),除非公共安全受到威胁。波兰政府并没有因为该法令而停止伐木,并表示伐木和移除死亡树木是阻止云衫八齿小蠹爆发的必要手段。欧洲政府于11月20日宣布,如果波兰政府不遵守禁令,最早将从12月开始对波兰政府处以每天至少10万欧元的罚款。

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一个男孩在抗议波兰比亚沃韦扎森林内的伐木行为。

Credit: Janek Skarzynski/AFP/Getty

遗传学的盛宴

2017年,一种名为CAR-T的抗癌疗法获批。这种复杂的细胞疗法指的是对患者自体免疫细胞进行基因工程处理,然后利用它们来抗击肿瘤。虽然该疗法引发强烈的安全担忧,但美国食品药品监督管理局(FDA)还是在8月批准它用于治疗患有某一种急性白血病的儿童和青年。


1月,第一篇经过同行评议、报告了包含人类细胞和猪细胞的胚胎的论文发表了。这意味着在动物身上生产可移植给人类的器官成为可能。



2017年,用于生殖辅助的临床基因编辑技术也实现了大跨步的发展。去年该领域有6篇论文发表,数量翻了两番。8月,一支团队宣布首次使用CRISPR–Cas9基因编辑技术修复了活体人类胚胎中的一个致病突变。


研究人员表示该技术是安全的,并且没有发现副作用,比如意料之外的突变。不过有人对该论文中数据的解读提出了异议。9月,另一支团队称修复了人类胚胎中可导致某种血液病的隐性遗传基因。该团队还利用人的皮肤细胞克隆了胚胎,并且编辑了胚胎DNA中的单碱基,从而修正了基因缺陷。


这年,一场持续了15个月的基因编辑技术争议也画上了句号。2016年5月,中国研究者提出了一种新的基因编辑技术。据作者称,该技术利用了一种名为NgAgo的酶,并且和CRISPR–Cas9相比拥有若干优势。但是很快就有人表示无法重复这项研究。8月,该研究的作者将该论文撤稿。


而深陷CRISPR–Cas9专利之战的科学家们却还没有看到尘埃落定。2月,美国专利及商标局判定博德研究所继续拥有在某些细胞中使用CRISPR-Cas9编辑基因组的专利权。但是包括加州大学系统在内的另一方却迅速提出了上诉,将CRISPR–Cas9专利之战拖入新的一年。


7月,研究人员终于得见史上收集到的最大规模的遗传数据之一。英国生物样本库(UK Biobank)公布了50万人的基因组数据,以及他们的健康和特征信息,比如抓握力和教育水平。经过许可的科学家可以使用这些数据。某个团队利用这些信息进行了2000多个全基因组关联分析研究(评估各种性状和疾病的遗传性)

星际穿越 

NASA的卡西尼号于9月15日陨落。加州喷气推进实验室的科学家们目睹了卡西尼号在土星大气层里焚毁的时候,电脑屏幕上无线电信号逐渐消逝的情形。

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“卡西尼号”坠毁后,团队成员们在互相安慰。

Credit: Zuma/eyevine

经过了13年的土星探索之后,卡西尼号的燃料即将耗尽,为了避免它与可能存在地外生命的土星卫星(如土卫二)相撞,NASA决定让它在可控的情况下坠毁。卡西尼号探索了土星上剧烈的风暴和不断变换的土星环,还发现了土卫六上的烃海,以及土卫二喷射出的含盐喷流。


卡西尼号坠毁后不久,一个不速之客造访了太阳系。10月中旬,夏威夷的天文学家们发现了一个像是高速移动的小行星的天体,但是它的轨迹与众不同。这个被取名为‘Oumuamua的天外来客有400米长,是人类有记录以来的第一个星际天体。不过它来无影去无踪,很快就掠过太阳消失在了外太空。


去年初,一些离我们更加遥远的天体在天文学界引起了不小的轰动。2月,科学家们发现7个大小与地球相当的行星,它们绕着一个名为TRAPPIST-1的恒星旋转。后者和太阳的距离仅为12.5秒差距(41光年)



TRAPPIST-1系统的独特性在于,它有为数众多的小型行星,而且它们轨道相对适中。未来几年,它将是最能吸引天文学观测的天体系统之一,甚至可能成为星际访问的候选地之一。

曝光

从好莱坞电影制作人哈维·温斯坦(Harvey Weinstein)到美国记者查理·罗斯(Charlie Rose),2017年是性骚扰丑闻井喷式曝光的一年,这些性丑闻引起了全世界的关注和讨论。而科学界也未能独善其身。


8月,华盛顿大学开除了一位声名显赫的微生物学家Michael Katze,称其违反了多项学校政策,如禁止性骚扰和利益冲突。这场纷争始于2015年,当时Katze起诉学校官员将其从自己的实验室中驱逐出去,而后败诉。最后,一项大学调查得出结论,称Katze性骚扰了他的2个雇员。另一项调查则发现,他让实验室人员为他跑腿办理私事,此外他还有利益冲突问题。Katze并没有对本文记者的询问作出回应。


9月,罗彻斯特大学里抗议者喊声震天,原因是媒体之前曝光了该校处理一名教职工的方式。该校认知科学家Florian Jaeger 被指控骚扰学生和博士后,制造出充满仇恨的工作环境。罗彻斯特大学进行了2次调查,结论都是Jaeger没有违反该校政策。


7名在职和前教职员工以及一名毕业生代表受害学生和博士后进行了投诉。他们对学校的调查结论不满,因此向媒体曝光了此事,并且于12月8日对学校提起了联邦诉讼。而后学校官员组织了一个新的委员会进行调查,新的调查结果预计将于18年1月12日公布。在结果出来之前,他们拒绝发表评论。Jaeger和他的律师也拒绝对案件的细节发表评论。

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气候变化将加剧自然灾害,如加州的森林大火。

Credit: Howard Lipin/San Diego Union-Tribune/ZUMA/eyevine

11月,经过13个月的调查后,波士顿大学发现,该校地质学教授David Marchant在1999-2000年的一次南极科考过程中性骚扰了一名研究生。(这名学生在取得了另一个大学的终身教职之后对Marchant提起了控诉。)美国科学、太空与科技委员会(House Committee on Science, Space and Technology)也在调查此事,因为Marchant获得了联邦科研经费。不过根据Marchant的律师所言,他本人否认了这些指控,并且对大学的调查结果提起了上诉。目前Marchant处于休假状态。

自我学习

2016年打败了世界最强人类围棋棋手后,人工智能劲旅DeepMind并未感到满足,去年它又超越了自己。这家属于谷歌的伦敦公司于10月18日公布了最新版本的围棋机器人AlphaGo Zero,在和上一版本的对弈中它的胜率是100%。


旧版本的训练方法主要是研究顶级人类玩家的策略,但是新设计的AlphaGo Zero却是左右手互搏,完全通过试错来自我学习。新版本的训练时间更短,只有40天(旧版本是几个月),而且计算量只是过去的十分之一。DeepMind表示,类似的技术可以帮助研究人员解决计算量巨大的任务,比如预测蛋白质的折叠方式。


量子计算机去年也有取得了不少进展。IBM、谷歌、初创公司和学术实验室都在争相建造能够执行令普通计算机望尘莫及的计算的机器。3月,IBM公布了首个商用量子计算系统,并且表示公司将于2017年底推出拥有20个量子比特的系统。


附:2017年最受欢迎的论文

下面是去年(截至12月)引用量最高的原创研究论文,以及最受社交媒体关注的论文、引用量最高的arXiv预印本论文和浏览量最高的bioRxiv预印本论文。数据按季度分类。资料来源:Scopus, Altmetric, bioRxiv, Publish or Perish, Google Scholar

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原文作者:Ewen Callaway, Davide Castelvecchi, David Cyranoski, Elizabeth Gibney, Heidi Ledford, Jane J. Lee, Lauren Morello, Nicky Phillips, Quirin Schiermeier, Jeff Tollefson, Richard Van Noorden & Alexandra Witze

Nature|doi:10.1038/d41586-017-08493-x

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原文始发于微信公众号(新加坡中國学者学生聯合会):