數(shù)千年來，人類依靠直覺去探索世界運(yùn)行的原理。雖然這種方式也會(huì)讓我們誤入歧途，譬如曾相信地球是平的，但結(jié)果仍然是真理大過謬誤。現(xiàn)在，我們認(rèn)識(shí)世界的方式正發(fā)生劇變：人工智能刷新著超越人類的成績、引力波將帶來天文學(xué)革命、基因編輯讓設(shè)計(jì)生命近在咫尺、量子計(jì)算機(jī)虎視眈眈地要推翻50年來的經(jīng)典運(yùn)作方式……這些都曾是一座座充滿理想主義色彩的城堡，而我們，已逐漸趨近城堡的大門。

　　1人類首次實(shí)現(xiàn)火箭海上回收

　　大西洋海面上，一艘駁船等待著“獵鷹9”號(hào)的回歸。船身上用巨大字體寫著“當(dāng)然，我依舊愛你”，這是它的名字。它和它的火箭已失敗了四次。上一回，它被等來的火箭砸出一個(gè)大坑。然而，它依然愛它。

　　這件事的技術(shù)難度就好比發(fā)射了一根鉛筆，讓它飛越紐約帝國大廈后，再精準(zhǔn)筆直地落在一塊漂浮的橡皮上。但再棘手，太空探索技術(shù)公司（SpaceX）也不曾放棄海上著陸的打算。雖然陸地回收既能簡化過程，也能縮短重啟時(shí)間，卻需要攜帶更多的燃料，同時(shí)會(huì)相應(yīng)減少貨物運(yùn)輸量。海上著陸就靈活多了，節(jié)省下來的費(fèi)用也更為可觀——這才是長久之計(jì)。

　　4月9日已是SpaceX的第五次嘗試。在“獵鷹9”號(hào)升空8分26秒鐘后，脫離飛船自主下降的火箭第一級(jí)進(jìn)入監(jiān)控畫面，再9秒后，火箭第一級(jí)已穩(wěn)穩(wěn)地站立在了駁船上，沒有傾倒，沒有爆炸。佛羅里達(dá)控制中心歡聲一片。

　　人類歷史上首次海上火箭回收由此實(shí)現(xiàn)。這意味著，火箭回收除陸地外，又多了一個(gè)新的選擇，低成本太空運(yùn)輸時(shí)代從此開啟。這是人類探索火箭可重復(fù)利用技術(shù)的一個(gè)重要里程碑，也是邁進(jìn)宇宙的一大步。更重要的是，它不僅將對航天產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生影響，也對未來的人類創(chuàng)新意義深遠(yuǎn)。

　　2人工智能“阿爾法狗”擊敗人類圍棋高手

　　人類與機(jī)器兩種不同的智慧形式再次短兵相接。

　　人工智能程序“阿爾法狗”（AlphaGo）今年挑戰(zhàn)圍棋冠軍李世石，經(jīng)五局鏖戰(zhàn)，人類1∶4不敵人工智能。然而，此役最終贏家仍是人類，無關(guān)棋局勝負(fù)。

　　圍棋一向被認(rèn)為是人工智能領(lǐng)域標(biāo)志性的大挑戰(zhàn)。換作國際象棋，現(xiàn)在人類頂尖選手都會(huì)被電腦殺得丟盔棄甲，因?yàn)閲H象棋走法有限，電腦算出最佳排列組合只是時(shí)間問題。圍棋則不然，其很難估計(jì)局面和下子，傳統(tǒng)的人工智能算法幾乎不可能解決。所以，此次電腦程序的勝利，不但演繹出人工智能的新飛躍，還給該領(lǐng)域其他看似難以實(shí)現(xiàn)的高級(jí)別人類智力項(xiàng)目帶來巨大希望——而這就是此次人機(jī)大戰(zhàn)的最大收獲。

　　人工智能無疑正試圖模仿并超越人類智慧，這是它自始至終的設(shè)計(jì)核心，但并不是它的“人生目標(biāo)”。它們模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，卻遠(yuǎn)達(dá)不到“自我存在意識(shí)”這種高度。我們迎來的是人工智能時(shí)代，而非人工智能統(tǒng)治時(shí)代。

　　不過，像“阿爾法狗”一類的人工智能，已經(jīng)可以提醒那些傲睨萬物的“人類至上主義者”，要學(xué)會(huì)接受和包容這個(gè)世界的變化，包括機(jī)器已經(jīng)在很多方面比人類強(qiáng)。我們馬上需要面對的問題是，在人工智能時(shí)代，個(gè)人如何改變傳統(tǒng)知識(shí)結(jié)構(gòu)和技能來適應(yīng)。剩下的，作為人工智能制造者的我們，請為機(jī)器，也為自己鼓掌。

　　3人類首次直接探測到引力波

　　從16世紀(jì)伽利略的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)天空中原本一片黑暗之處竟蘊(yùn)藏著豐富細(xì)節(jié)，到全球聯(lián)網(wǎng)的射電望遠(yuǎn)鏡群敢于向遮蔽我們視野的天幕發(fā)起挑戰(zhàn)，人類從未放棄對星空的展望。但此前的努力，呈現(xiàn)出來的是一部部默片，只有引力波，能讓我們聆聽到宇宙隱匿起來的音律。

　　渺小的人類一直渴望捕捉這段捉摸不定的漣漪，憑借現(xiàn)代技術(shù)的成功，我們一步步走向檢驗(yàn)它的邊緣——在13億光年外，兩個(gè)黑洞不斷旋轉(zhuǎn)靠近，最終相撞，合并成一個(gè)相當(dāng)于62個(gè)太陽質(zhì)量的大黑洞，其中相當(dāng)于3個(gè)太陽質(zhì)量的物質(zhì)，在不到1秒的時(shí)間內(nèi)，被轉(zhuǎn)化為引力波向四周輻射，掃過太陽系——“激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）”攫取了這一信號(hào)，為人類首次提供了直接的引力波存在證據(jù)。

　　毫無疑問，天文學(xué)會(huì)經(jīng)歷一次革命，起點(diǎn)就是人類探測到引力波。這就像一個(gè)失聰?shù)娜送蝗猾@得聽覺，從此打開感知世界的全新方式。接下來，我們只要靜候宇宙的有聲電影上演就好。

　　4人類胚胎基因編輯實(shí)驗(yàn)首獲許可

　　如何平衡科技進(jìn)步與倫理實(shí)踐，是整個(gè)科學(xué)界面臨的永恒命題。當(dāng)新技術(shù)的支持者與反對者都以“人類福祉”立論的時(shí)候，與其劍拔弩張，不如且行且自律。

　　去年，中國中山大學(xué)科學(xué)家利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，修改了幾個(gè)胚胎的地中海貧血基因，引發(fā)廣泛關(guān)注，成為去年重大科學(xué)事件之一。自誕生以來，這項(xiàng)被譽(yù)為“基因剪刀”的新技術(shù)不斷被證實(shí)，比同類方法更高效、更精準(zhǔn)，但與此同時(shí)，將之用于編輯人類胚胎引發(fā)的倫理爭議也從未止息。

　　今年2月1日，英國人工授精與胚胎學(xué)管理局（HFEA）發(fā)表一份聲明——“準(zhǔn)許倫敦弗蘭西斯·克里克研究所凱茜博士更新其實(shí)驗(yàn)室有關(guān)研究的許可證，包括胚胎的基因編輯”——首次批準(zhǔn)了“在人類胚胎上使用基因編輯技術(shù)”�？茖W(xué)家由此可以深入了解健康人類胚胎發(fā)育中的變化，改善體外人工授精培養(yǎng)胚胎的發(fā)育質(zhì)量，為不孕患者提供更好的治療方法。贊成者有之，批判者亦有之。

　　5月，干細(xì)胞研究領(lǐng)域最大的國際學(xué)術(shù)團(tuán)體——國際干細(xì)胞研究學(xué)會(huì)（ISSCR）推出了研究指南，其核心是：所有涉及對人類胚胎進(jìn)行人為操縱的研究，都應(yīng)接受特殊的“胚胎研究監(jiān)督”程序；呼吁科研人員應(yīng)繼續(xù)遵守在體外培養(yǎng)人類胚胎不超過14天的慣例；支持在實(shí)驗(yàn)室中對人類精子、卵子或胚胎進(jìn)行基因編輯，但現(xiàn)階段不能應(yīng)用于臨床……

　　兩機(jī)構(gòu)旗幟鮮明、前呼后應(yīng)，在力促相關(guān)研究按科學(xué)規(guī)范進(jìn)行的同時(shí)，緩解了國際社會(huì)的憂慮。

　　5“薛定諤貓”首次實(shí)現(xiàn)同處兩地

　　愛因斯坦和玻爾說得好，量子力學(xué)就是“上帝跟宇宙玩擲骰子”。

　　它已經(jīng)帶來太多違反常識(shí)的結(jié)論——相隔千里的粒子可以瞬間聯(lián)系（量子糾纏）；不確定的光子可以同時(shí)去向兩個(gè)方向（海森堡測不準(zhǔn)原理）；更別提那只世界上最難纏的貓，居然說它既死了又活著（薛定諤的貓）……

　　但科學(xué)家不得不和量子力學(xué)打交道，一部分原因是他們太想實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)了。而迄今不能達(dá)成心愿的首要問題，是無法操縱微觀量子態(tài)。

　　如此高難度是有原因的，這種量子態(tài)形式十分奇異。埃爾溫·薛定諤創(chuàng)立的理論或可對其描述一二：將一只貓關(guān)在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里，若鐳發(fā)生衰變，將觸發(fā)機(jī)關(guān)打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會(huì)死；若鐳不發(fā)生衰變，貓就存活；而根據(jù)量子力學(xué)，鐳可處于衰變和沒有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就應(yīng)處于死貓和活貓的疊加狀態(tài)。如此荒謬，但建立量子計(jì)算機(jī)的首要任務(wù)就是控制一種既非此態(tài)又非彼態(tài)的量子態(tài)。

　　今年5月，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中制造出一種狀態(tài)更奇異的“薛定諤貓”，它同時(shí)存在于兩個(gè)箱子之中。

　　箱子其實(shí)是兩個(gè)微波超導(dǎo)空腔，而“貓”就是空腔內(nèi)由幾十個(gè)光子組成的駐波。兩個(gè)空腔內(nèi)的光子雖然頻率不同，但跨空腔關(guān)聯(lián)，如同一只“貓”同時(shí)存在于兩個(gè)箱子中。科學(xué)家們可以測量“貓”的大小，還能使用控制脈沖產(chǎn)生更大的尺寸。

　　這表明我們已可以操縱復(fù)雜的量子態(tài)，并在一個(gè)大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)量子相干性。即是說，雙模式貓態(tài)讓我們朝著研制實(shí)用可靠的量子計(jì)算機(jī)又邁出了一步。

　　6中國500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡啟用

　　世界天文史上從來不缺中國人的身影。今年9月，中國500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）的落成，再次驚艷全球。

　　貴州省黔南州平塘縣大窩凼里，F(xiàn)AST剛一竣工，就向世界宣告——已經(jīng)成功接收到了一顆脈沖星發(fā)出的信號(hào)。在業(yè)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的2500顆脈沖星基礎(chǔ)上，增補(bǔ)這類星體的數(shù)量，是FAST的應(yīng)用目標(biāo)之一。

　　除了聆聽宇宙深處的聲音，它還能看到137億光年外的宇宙邊緣；除了脈沖星，它還能研究中性氫、黑洞、吞噬、小天體、星體演化；或許，它也能搜索定位外星文明……

　　FAST的建成，直接把中國天文學(xué)帶到世界第一梯隊(duì)。中國科學(xué)家將成為相關(guān)研究的主導(dǎo)力量，中國天文學(xué)研究水平也得到整體提升。

　　此前，世界上有兩個(gè)超大的射電“天眼”：德國100米直徑的“埃菲爾斯伯格”和美國300米直徑的“阿雷西博”。為了在地球的電波環(huán)境被徹底破壞之前真正看一眼初始的宇宙，弄清宇宙結(jié)構(gòu)是如何形成和演化的，天文學(xué)界的夢想，是建造更大口徑、更高靈敏度的望遠(yuǎn)鏡。

　　中國人成了夢想建造師。從提出構(gòu)想，到籌備、選址，最終建設(shè)落成，20年，彈指一揮間；從“吃”國外望遠(yuǎn)鏡觀測數(shù)據(jù)的“冷飯”，到單起爐灶、重振雄風(fēng)，抬望眼，天際已無邊。

　　7量子計(jì)算機(jī)首次成功模擬高能物理實(shí)驗(yàn)

　　與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)只用0和1儲(chǔ)存與處理數(shù)據(jù)不同，量子計(jì)算機(jī)的量子比特既可以是0和1，也可以是二者的疊加態(tài)。因此，理論上，量子計(jì)算機(jī)的處理速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

　　今年6月，奧地利物理學(xué)家在《自然》雜志上撰文稱，他們利用4個(gè)“量子比特”組成的量子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)高能物理實(shí)驗(yàn)的完整模擬。所謂高能物理實(shí)驗(yàn)，研究的是比原子核更深層次的微觀世界中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，在很高的能量下，觀察物質(zhì)間相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，以及相應(yīng)的原因和規(guī)律。

　　這次，在真空電磁場中，4個(gè)離子排成一行，每個(gè)離子編碼為1個(gè)量子比特，組成了一臺(tái)“菜鳥”量子計(jì)算機(jī)。研究人員用激光束操控離子的自旋，誘導(dǎo)離子執(zhí)行邏輯運(yùn)算。100多步計(jì)算后，科學(xué)家們成功對量子電動(dòng)力學(xué)的一個(gè)簡化版預(yù)測進(jìn)行了證實(shí)：能量轉(zhuǎn)化成物質(zhì)，制造出一個(gè)電子和其反粒子（一個(gè)正電子）。

　　模擬結(jié)果讓人興奮，但我們對量子計(jì)算機(jī)所抱有的期望——更強(qiáng)大、更高速、更節(jié)能，在這臺(tái)只有4個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)中還不可見。

　　即便如此，誰能說未來實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，不能從這個(gè)“菜鳥”級(jí)量子計(jì)算機(jī)開始呢�！靶切侵穑梢粤窃�，我們只需堅(jiān)定地相信，科學(xué)家一定能夠成功。

　　8“朱諾”號(hào)探測器成功進(jìn)入木星軌道

　　“朱諾”是羅馬神話中天神朱庇特的妻子，朱庇特施展法力用云霧遮住自己，但朱諾卻能透過這些云霧看清朱庇特的真容。

　　美國國家航空航天局（NASA）的“朱諾”號(hào)木星探測器取這個(gè)名字，也是借用其寓意，希望它能解開這顆云遮霧繞的氣態(tài)巨行星隱藏的秘密。

　　美國東部時(shí)間7月4日，“朱諾”號(hào)探測器在離開地球后的第5年，順利進(jìn)入木星軌道，成為2003年“伽利略”號(hào)結(jié)束木星探測任務(wù)后，13年來首顆繞木星工作的探測器。從此，人類開啟了太陽系研究新紀(jì)元。

　　按計(jì)劃，“朱諾”號(hào)將在入軌后的20個(gè)月內(nèi)繞木星飛行37圈，用搭載的9臺(tái)科學(xué)載荷儀器分別探測木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、大氣成分、大氣對流狀況、磁場等，當(dāng)然，它還會(huì)觀察木星表面著名的“大紅斑”。

　　實(shí)際上，由于幾個(gè)小故障，“朱諾”號(hào)沒能如期進(jìn)行軌道微調(diào)，收集的各類數(shù)據(jù)也比計(jì)劃慢了些，但這并不影響它成為今年太空探測領(lǐng)域最出彩的“明星”！或許，好戲還在后頭呢。

　　9距太陽系最近恒星系發(fā)現(xiàn)類地行星：比鄰星b

　　我們的藍(lán)色星球被過度開發(fā)得已嫌狹窄，有必要未雨綢繆人類的下一個(gè)家園。而且，身為宇宙中一個(gè)好奇的文明，人類會(huì)僅滿足于探索本地物種的生存與種族延綿嗎？

　　一個(gè)意外合適的目標(biāo)出現(xiàn)了——比鄰星b（Proximab），距太陽系僅4.2光年，質(zhì)量為地球的1.3倍，正位于宜居帶，理論上允許液態(tài)水存在。這是近年出現(xiàn)的最有望成為未來家園的類地行星。作為“下一個(gè)地球”的候選者，近，幾乎是壓倒一切的優(yōu)勢，比鄰星b毫無疑問會(huì)成為星際航行鎖定之目的地。

　　研究團(tuán)隊(duì)利用歐洲南方天文臺(tái)兩架望遠(yuǎn)鏡在2000年至2016年間收集到的一系列多普勒測量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了它，并已經(jīng)排除了可能造成的不真實(shí)信號(hào)。

　　由于擁有“強(qiáng)勁的證據(jù)”，該發(fā)現(xiàn)被稱為過去30年天文探索的巔峰之作。比鄰星b也將會(huì)成為未來幾十年內(nèi)人類在宇宙搜尋生命證據(jù)的首要目標(biāo)。但我們的反應(yīng)遠(yuǎn)沒有霍金和大富豪尤里·米爾納快，就在消息公布的第二天，他們二人聯(lián)合啟動(dòng)的一億美元“突破攝星”計(jì)劃，已宣布將目標(biāo)對準(zhǔn)比鄰星b。他們預(yù)計(jì)在20年至30年內(nèi)發(fā)射飛行器，經(jīng)20年飛行后抵達(dá)比鄰星b，拍攝到照片時(shí)應(yīng)為2060年。由于距離實(shí)在遙遠(yuǎn)，照片傳回地球可能需要4年多時(shí)間。

　　10首例紡錘體核移植技術(shù)“三父母”男嬰出生

　　9月底，一個(gè)四個(gè)月大的男嬰吸引了世界的目光。他是全球首例利用“線粒體置換技術(shù)”誕生的擁有三個(gè)父母遺傳信息的嬰兒。

　　男嬰的約旦籍母親因卵細(xì)胞線粒體攜帶雷士綜合征變異基因，導(dǎo)致此前生下的孩子相繼夭折。美國著名華裔醫(yī)生張進(jìn)帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，利用紡錘體核移植技術(shù)，成功扮演了一次“送子觀音”。最重要的是，男孩很健康，這一家人不會(huì)再陷入惶惶不可終日的悲慘境地。

　　然而，耐人尋味的是，男嬰出生在墨西哥一家生育診所。因?yàn)樵诿绹�，對胚胎進(jìn)行類似的“干預(yù)”是因宗教信仰而被禁止的。

　　與此對比鮮明的是，一向保守傳統(tǒng)的英國人，決定第一個(gè)“吃螃蟹”。

　　11月30日，英國人工授精與胚胎學(xué)管理局（HFEA）宣稱，經(jīng)過20年的研究，“線粒體置換療法”已經(jīng)做好進(jìn)行臨床試驗(yàn)的準(zhǔn)備。12月15日，英國做出了謹(jǐn)慎而重要的決定——允許“三父母”嬰兒出生，成為史上第一個(gè)明確允許開展“線粒體置換療法”的國家。

　　好消息接踵而至，應(yīng)驗(yàn)了諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)�、脫氧核糖核酸重組技術(shù)先驅(qū)、美國人大衛(wèi)·巴爾的摩的判斷：“這是基于基因療法的重大技術(shù)突破�！彼鞔_表示，在法律禁令和延續(xù)生命二者中，“會(huì)毫不猶豫地選擇后者”。