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數(shù)千年來，人類依靠直覺去探索世界運行的原理。雖然這種方式也會讓我們誤入歧途，譬如曾相信地球是平的，但結果仍然是真理大過謬誤。現(xiàn)在，我們認識世界的方式正發(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革命、基因編輯讓設計生命近在咫尺、量子計算機虎視眈眈地要推翻50年來的經典運作方式……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”號的回歸。船身上用巨大字體寫著“當然，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大坑。然而，它依然愛它。
這件事的技術難度就好比發(fā)射了一根鉛筆，讓它飛越紐約帝國大廈后，再精準筆直地落在一塊漂浮的橡皮上。但再棘手，太空探索技術公司（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，也能縮短重啟時間，卻需要攜帶更多的燃料，同時會相應減少貨物運輸量。海上著陸就靈活多了，節(jié)省下來的費用也更為可觀——這才是長久之計。
4月9日已是SpaceX的第五次嘗試。在“獵鷹9”號升空8分26秒鐘后，脫離飛船自主下降的火箭第一級進入監(jiān)控畫面，再9秒后，火箭第一級已穩(wěn)穩(wěn)地站立在了駁船上，沒有傾倒，沒有爆炸。佛羅里達控制中心歡聲一片。
人類歷史上首次海上火箭回收由此實現(xiàn)。這意味著，火箭回收除陸地外，又多了一個新的選擇，低成本太空運輸時代從此開啟。這是人類探索火箭可重復利用技術的一個重要里程碑，也是邁進宇宙的一大步。更重要的是，它不僅將對航天產業(yè)產生影響，也對未來的人類創(chuàng)新意義深遠。
2人工智能“阿爾法狗”擊敗人類圍棋高手
人類與機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，無關棋局勝負。
圍棋一向被認為是人工智能領域標志性的大挑戰(zhàn)。換作國際象棋，現(xiàn)在人類頂尖選手都會被電腦殺得丟盔棄甲，因為國際象棋走法有限，電腦算出最佳排列組合只是時間問題。圍棋則不然，其很難估計局面和下子，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，還給該領域其他看似難以實現(xiàn)的高級別人類智力項目帶來巨大希望——而這就是此次人機大戰(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計核心，但并不是它的“人生目標”。它們模擬人腦神經網絡、進行深度學習，卻遠達不到“自我存在意識”這種高度。我們迎來的是人工智能時代，而非人工智能統(tǒng)治時代。
不過，像“阿爾法狗”一類的人工智能，已經可以提醒那些傲睨萬物的“人類至上主義者”，要學會接受和包容這個世界的變化，包括機器已經在很多方面比人類強。我們馬上需要面對的問題是，在人工智能時代，個人如何改變傳統(tǒng)知識結構和技能來適應。剩下的，作為人工智能制造者的我們，請為機器，也為自己鼓掌。
3人類首次直接探測到引力波
從16世紀伽利略的望遠鏡發(fā)現(xiàn)天空中原本一片黑暗之處竟蘊藏著豐富細節(jié)，到全球聯(lián)網的射電望遠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)代技術的成功，我們一步步走向檢驗它的邊緣——在13億光年外，兩個黑洞不斷旋轉靠近，最終相撞，合并成一個相當于62個太陽質量的大黑洞，其中相當于3個太陽質量的物質，在不到1秒的時間內，被轉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（LIGO）”攫取了這一信號，為人類首次提供了直接的引力波存在證據(jù)。
毫無疑問，天文學會經歷一次革命，起點就是人類探測到引力波。這就像一個失聰?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驗首獲許可
如何平衡科技進步與倫理實踐，是整個科學界面臨的永恒命題。當新技術的支持者與反對者都以“人類福祉”立論的時候，與其劍拔弩張，不如且行且自律。
去年，中國中山大學科學家利用CRISPR/Cas9基因編輯技術，修改了幾個胚胎的地中海貧血基因，引發(fā)廣泛關注，成為去年重大科學事件之一。自誕生以來，這項被譽為“基因剪刀”的新技術不斷被證實，比同類方法更高效、更精準，但與此同時，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管理局（HFEA）發(fā)表一份聲明——“準許倫敦弗蘭西斯·克里克研究所凱茜博士更新其實驗室有關研究的許可證，包括胚胎的基因編輯”——首次批準了“在人類胚胎上使用基因編輯技術”�？茖W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，干細胞研究領域最大的國際學術團體——國際干細胞研究學會（ISSCR）推出了研究指南，其核心是：所有涉及對人類胚胎進行人為操縱的研究，都應接受特殊的“胚胎研究監(jiān)督”程序；呼吁科研人員應繼續(xù)遵守在體外培養(yǎng)人類胚胎不超過14天的慣例；支持在實驗室中對人類精子、卵子或胚胎進行基因編輯，但現(xiàn)階段不能應用于臨床……
兩機構旗幟鮮明、前呼后應，在力促相關研究按科學規(guī)范進行的同時，緩解了國際社會的憂慮。
5“薛定諤貓”首次實現(xiàn)同處兩地
愛因斯坦和玻爾說得好，量子力學就是“上帝跟宇宙玩擲骰子”。
它已經帶來太多違反常識的結論——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去向兩個方向（海森堡測不準原理）；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）……
但科學家不得不和量子力學打交道，一部分原因是他們太想實現(xiàn)量子計算機了。而迄今不能達成心愿的首要問題，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)機關打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會死；若鐳不發(fā)生衰變，貓就存活；而根據(jù)量子力學，鐳可處于衰變和沒有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就應處于死貓和活貓的疊加狀態(tài)。如此荒謬，但建立量子計算機的首要任務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，科學家在實驗中制造出一種狀態(tài)更奇異的“薛定諤貓”，它同時存在于兩個箱子之中。
箱子其實是兩個微波超導空腔，而“貓”就是空腔內由幾十個光子組成的駐波。兩個空腔內的光子雖然頻率不同，但跨空腔關聯(lián)，如同一只“貓”同時存在于兩個箱子中。科學家們可以測量“貓”的大小，還能使用控制脈沖產生更大的尺寸。
這表明我們已可以操縱復雜的量子態(tài)，并在一個大范圍內實現(xiàn)量子相干性。即是說，雙模式貓態(tài)讓我們朝著研制實用可靠的量子計算機又邁出了一步。
6中國500米口徑球面射電望遠鏡啟用
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——已經成功接收到了一顆脈沖星發(fā)出的信號。在業(yè)界已經發(fā)現(xiàn)的2500顆脈沖星基礎上，增補這類星體的數(shù)量，是FAST的應用目標之一。
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，直接把中國天文學帶到世界第一梯隊。中國科學家將成為相關研究的主導力量，中國天文學研究水平也得到整體提升。
此前，世界上有兩個超大的射電“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，弄清宇宙結構是如何形成和演化的，天文學界的夢想，是建造更大口徑、更高靈敏度的望遠鏡。
中國人成了夢想建造師。從提出構想，到籌備、選址，最終建設落成，20年，彈指一揮間；從“吃”國外望遠鏡觀測數(shù)據(jù)的“冷飯”，到單起爐灶、重振雄風，抬望眼，天際已無邊。
7量子計算機首次成功模擬高能物理實驗
與傳統(tǒng)計算機只用0和1儲存與處理數(shù)據(jù)不同，量子計算機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，量子計算機的處理速度要遠遠大于傳統(tǒng)計算機。
今年6月，奧地利物理學家在《自然》雜志上撰文稱，他們利用4個“量子比特”組成的量子計算機，實現(xiàn)了第一個高能物理實驗的完整模擬。所謂高能物理實驗，研究的是比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構性質，在很高的能量下，觀察物質間相互轉化的現(xiàn)象，以及相應的原因和規(guī)律。
這次，在真空電磁場中，4個離子排成一行，每個離子編碼為1個量子比特，組成了一臺“菜鳥”量子計算機。研究人員用激光束操控離子的自旋，誘導離子執(zhí)行邏輯運算。100多步計算后，科學家們成功對量子電動力學的一個簡化版預測進行了證實：能量轉化成物質，制造出一個電子和其反粒子（一個正電子）。
模擬結果讓人興奮，但我們對量子計算機所抱有的期望——更強大、更高速、更節(jié)能，在這臺只有4個量子比特的計算機中還不可見。
即便如此，誰能說未來實用型量子計算機的基礎，不能從這個“菜鳥”級量子計算機開始呢�！靶切侵�，可以燎原”，我們只需堅定地相信，科學家一定能夠成功。
8“朱諾”號探測器成功進入木星軌道
“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”號木星探測器取這個名字，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。
美國東部時間7月4日，“朱諾”號探測器在離開地球后的第5年，順利進入木星軌道，成為2003年“伽利略”號結束木星探測任務后，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元。
按計劃，“朱諾”號將在入軌后的20個月內繞木星飛行37圈，用搭載的9臺科學載荷儀器分別探測木星的內部結構、大氣成分、大氣對流狀況、磁場等，當然，它還會觀察木星表面著名的“大紅斑”。
實際上，由于幾個小故障，“朱諾”號沒能如期進行軌道微調，收集的各類數(shù)據(jù)也比計劃慢了些，但這并不影響它成為今年太空探測領域最出彩的“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家園。而且，身為宇宙中一個好奇的文明，人類會僅滿足于探索本地物種的生存與種族延綿嗎？
一個意外合適的目標出現(xiàn)了——比鄰星b（Proximab），距太陽系僅4.2光年，質量為地球的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毫無疑問會成為星際航行鎖定之目的地。
研究團隊利用歐洲南方天文臺兩架望遠鏡在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，并已經排除了可能造成的不真實信號。
由于擁有“強勁的證據(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也將會成為未來幾十年內人類在宇宙搜尋生命證據(jù)的首要目標。但我們的反應遠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)合啟動的一億美元“突破攝星”計劃，已宣布將目標對準比鄰星b。他們預計在20年至30年內發(fā)射飛行器，經20年飛行后抵達比鄰星b，拍攝到照片時應為2060年。由于距離實在遙遠，照片傳回地球可能需要4年多時間。
10首例紡錘體核移植技術“三父母”男嬰出生
9月底，一個四個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”誕生的擁有三個父母遺傳信息的嬰兒。
男嬰的約旦籍母親因卵細胞線粒體攜帶雷士綜合征變異基因，導致此前生下的孩子相繼夭折。美國著名華裔醫(yī)生張進帶領的團隊，利用紡錘體核移植技術，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。因為在美國，對胚胎進行類似的“干預”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“吃螃蟹”。
11月30日，英國人工授精與胚胎學管理局（HFEA）宣稱，經過20年的研究，“線粒體置換療法”已經做好進行臨床試驗的準備。12月15日，英國做出了謹慎而重要的決定——允許“三父母”嬰兒出生，成為史上第一個明確允許開展“線粒體置換療法”的國家。
好消息接踵而至，應驗了諾貝爾獲獎者、脫氧核糖核酸重組技術先驅、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突破�！彼鞔_表示，在法律禁令和延續(xù)生命二者中，“會毫不猶豫地選擇后者”。
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