2022 年是令人难忘的一年，世界正悄然剧变，科学界也迎来了多次重大突破。本文将带领大家回顾 2022 年全球范围内的五项重大科学发现与科学进展，并预测该领域在 2023 年的发展趋势。

核聚变

2022 年是替代能源发展重要的一年。核聚变领域的研究在 2022 年底取得了重大突破。

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什么是核聚变？

核聚变又称热核反应，是一种能量产生的过程；它发生在原子核内部，是一种自发的反应。太阳正是通过核聚变反应来为太阳系提供光能和热能。简单来说，核聚变是两个轻原子核结合成一个较重的原子核并释放出巨大能量的过程。该过程仅产生很少量的放射性废料，是可替代能源的主要研究方向之一。

但由于促发核聚变需要巨大的能量，该实验很难在实验室进行。而更困难是在核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。而这在 2022 年首次实现了。

2022 年 12 月 13 日，美国能源部在一份声明中宣布，12 月 5 日科研人员在劳伦斯利弗莫尔国家实验室“国家点燃实验设施”进行了历史上首次可控核聚变实验，并首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”。实验向目标输入了 2.05 兆焦耳的能量，产生了 3.15 兆焦耳的聚变能量输出，能量增益达到 153%。

不过，对我们来说，利用核聚变反应产生足够的能量仍有很长的路要走，因为这一实验仅产生了少量的能量。伦敦帝国理工学院惯性聚变研究中心联合主任杰里米·奇滕登表示：“这仅相当于烧开 10 壶水的能量。”

新一年的趋势展望

在核聚变和清洁能源的探索之旅中，科学家们已跨出一大步。在实验室内成功实现可控核聚变是一项重大突破，但若想实现大规模核能量产并取代现有的传统能源，科学家仍需投入更多的时间和精力进行研究。我们相信， 这一领域将在新的一年迎来更多的进展，因为基于现状，后续研究已经有了明确的目标：生产出更多聚变能量。

詹姆斯·韦伯望远镜

太空和宇宙对人类而言仍然是一个巨大的未解谜团。2021 年 12 月，被称为哈勃太空望远镜的“继任者”的詹姆斯·韦伯望远镜 (后称韦伯望远镜) 成功发射升空。自 1990 年哈勃望远镜发射以来，历经 30 多年的开发和建造，韦伯太空望远镜拥有了多项创新。

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韦伯望远镜 vs 哈勃望远镜

韦伯望远镜比哈勃望远镜大六倍，但重量只有后者的一半 (约 6.5 吨)，灵敏度则是哈勃太空望远镜的 100 倍。此外，韦伯望远镜的位置与哈勃望远镜相比也更为重要。哈勃望远镜被放置在地球轨道内，从低地球轨道捕捉图像；而韦伯望远镜被放置在地球轨道之外，距离地影数千公里。这是一个理想的位置，因为它被永久地阻挡在日光之下，并受到多层防晒罩的保护。新的冷却技术使韦伯望远镜的科学仪器达到最低 -448℉ 的工作温度，有利于观测波长更长的波段。

“与其说韦伯望远镜是哈勃望远镜的继任者，不如说是相辅相成的合作者。”华中科技大学天文学系副教授张华年如此评价。其二者波长覆盖范围不同，正好互补。自发射以来，韦伯望远镜极大地推动了宇宙和天文领域的发展。因其优越的性能和绝佳的位置，韦伯望远镜可以把我们带回 130 亿年前形成恒星的时刻，探索追溯星系的历史。

新一年的趋势展望

韦伯望远镜在 2022 年推动了对于恒星的研究，并为我们带来了包括一张张激动人心的图像：有令人难以置信的木星图像和来自不同星系的星云的非常清晰、写实的图像。甚至，韦伯望远镜发布的第一张 2023 年的图像捕捉到了早期恒星形成的惊人景象。

韦伯望远镜拍摄的图像为天文领域注入了新鲜的血液，它将在 2023 年带来更多宇宙深处的奥秘。

阿尔茨海默病的突破性治疗

阿尔茨海默氏病是一种起病隐匿的进行性发展的神经退行性疾病。在阿尔茨海默病的过程中，两种叫做“淀粉样蛋白”和“tau”的蛋白质在大脑中积累。目前尚未明确是什么引发了这些蛋白质的积累，但随着时间的推移，它们会阻断关键的大脑信号，产生毒性并对大脑造成损害，导致大脑和神经细胞死亡。

目前还没有可以根治阿尔茨海默病的方法，只能针对其相关症状进行治疗。事实上， 自 2003 年起的近 20 年时间里没有新药被完全批准用于阿尔兹海默症的治疗。不过近年来，我们对阿尔兹海默症的治疗有了新突破。

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单抗疗法

2022 年，研究人员进一步研究了针对阿尔兹海默症的其他治疗方法，如免疫治疗。其中，由百健和卫材研发的单克隆抗体疗法，用于减缓认知衰退的阿尔茨海默氏症药物 Lecanemab 成为阿尔茨海默氏病新兴治疗方法中的一部分，该药目前还处于临床试验阶段。Lecanemab 用于消除大脑中 tau 和淀粉样蛋白的积聚。该药物所参与试验的结果成功，并于 2022 年 11 月被公布。结果显示，Lecanemab 成功地去除了早期阿尔茨海默病患者大脑中的淀粉样蛋白和 tau 蛋白。与未接受治疗的人相比，接受 Lecanemab 治疗的人在 18 个月内的认知能力下降速度减慢了 27%。它还减缓了生活质量下降的速度，降幅高达 56%。

新一年的趋势展望

基于其早期研究数据，Lecanemab 于 2023 年 1 月初获得了美国食品和药物管理局 (FDA) 的加速批准。也正因如此，美国的阿尔茨海默病患者可以优先使用这种疗法。其他国家如希望使用，必须由当地的药物监管机构认证其为安全有效的治疗方法，才可在在该地区推广使用。据悉，生产 Lecanemab 的制药公司将于 2023 年初在欧洲进行申请，争取在 2023 年内在欧洲获批使用。

气候变化

2022 年，全球气候变化、生物多样性丧失和生态系统退化的态势愈发恶化。使用化石燃料仍是引发气候变化的主要原因，各地都迫切希望科学家对替代能源的研究能有所突破。截止到 2022 年，已有 136 个国家签署了到 2050 年实现净零排放的协议。

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COP27

COP (Conference of the Parties)，即缔约方大会，旨在每年召集《联合国气候变化框架公约》(以下简称《公约》) 的缔约方国家，讨论如何共同应对气候变化问题。如今，COP 已成为全球规模最大、影响力最高的的气候相关会议。

2022 年 11 月召开的联合国第 27 届气候变化大会 (COP27) 就《公约》及《京都议定书》《巴黎协定》落实和治理事项通过了数十项决议，其中最大亮点之一是关于“损失与损害”基金的讨论。这对几十年来一直在推动讨论这一议题的发展中国家来说是一个巨大的突破。发展中国家认为，他们受气候变化事件影响最大，但对气候危机的贡献最小；正因为如此，他们一直在推动建立一笔基金来弥补损失。最终，“损失与损害”资金被确定设立。同时，捐助国宣布了为“适应基金”提供近 1.72 亿美元的新捐助的承诺，该基金将有助于通过具体的适应解决方案帮助许多更脆弱的区域适应气候变化。

2022年的气候事件

从全球来看，2022 年是极端天气和气候变化事件频发的一年。美国共报告了 18 起灾难，损失达 180 亿美元。这包括一系列天气事件，如飓风、干旱、极端洪水和大风暴。

其他国家也遭受了因气候变化造成的自然灾害。其中包括阿富汗。2022 年 6 月，该国经历了多年来最致命的地震：阿富汗东部发生 5.9 级地震，引发山体滑坡，摧毁了数以千计的房屋，千余人在灾害中死亡。2022 年 8 月，阿富汗又经历了反常的强降雨过程，至少 182 人在随后的洪灾和山体滑坡中丧生。

在去年季风季节，强降雨持续影响印度东北部，导致河流泛滥并引发洪涝灾害和山体滑坡，造成至少 192 人死亡。2022 年 6 至 10 月，巴基斯坦发生了今年代价最惨重的洪水之一。洪水造成了有史以来最严重的大规模破坏，冲毁了成千上万的房屋，导致至少 1739 人死亡。据预测，洪水可能需要 6 个月才能完全消退。

新一年的趋势展望

基于 2022 年在全球范围内发生的各类具有破坏性影响的气候变化事件，对 2023 年气候变化的研究将主要聚焦如何应对类似的气候变化事件，并为这些问题提出解决方案。同时，也将进一步探索和建立“损失和损害”基金，决定哪些国家将为基金捐款。

人工智能技术

人工智能技术在过去几年中迎来了巨大的进步，推动了各个领域和学科的发展。

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什么是人工智能技术？

近年来，人工智能 (Artificial Intelligence, AI) 已经逐渐以各种形式充斥在人们生活中。它结合了计算机科学和强大的数据集，用以解决实际问题，并能以机器的形式模拟人类智能过程，如视觉感知、语音识别、决策和语言。

2022 年的人工智能领域出现了许多里程碑式的时刻，其中最突出的当属用于生成式 AI 的生成算法。生成算法使用世界模型来生成数据并合成真实的图像、声音和视频。该算法创建了一个符合该模型的模拟世界。正因如此，生成式 AI 经常被用于内容创作和多媒体领域。它能够产生文本、图像、程序代码、诗歌和艺术品。它还经常被用于电影等媒体，以填补叙事空白。新闻媒体也可以利用它制作有关事件的短视频。2022 年，开放式 AI 研究领域取得了重大进展，包括了 DALL-E 和近期在社交媒体中受到广泛关注的 ChatGPT。

DALL-E

DALL-E 是一个可以从各种概念的文本字幕中生成图像的 AI 模型。它基于生成预训练的 Transformer 3.5 模型 (GPT 3.5)，这是目前可用的最大的语言模型。DALL-E 可用于创建一系列图像，适用于多种场景，甚至是创建徽标等商业用途。

ChatGPT

ChatGPT 是基于 GPT3.5 优化的一个语言模型，可用于文本生成和语言翻译等语言处理任务。它以对话的方式进行交互，可遵循对话中的指令并提供类似人类的响应。因此，ChatGPT 可以被应用于为客户服务平台创建智能应答机器人。此外，它还可以用于创建社交媒体帖子。

可能带来的问题

人工智能也创造了新的现代问题，包括制造深度造假 (Deep Fakes)。Deep Fakes 通常指的是深度换脸技术，其使用人工智能来替换图像和视频中的另一个人的肖像。这是一个巨大的问题，因为深度换脸技术制造出来的形象与真人非常相似，可以用来冒充任何人。这为罪犯以他人的名义犯下各种罪行提供了便利。

2022 年，英特尔创造了第一个深度换脸检测器。它可通过颜色细微变化即时侦测是否使用深度换脸技术，如果视频主体是人，变化会更明显，因心脏跳动输送血液时产生的血液流动会使视频像素颜色出现微妙变化，英特尔称其可在几毫秒内就分析完毕，准确率达 96%。

新一年的趋势展望

可以确信的是，2023 年人工智能将出现更多令人惊叹的新进展。据预测，人工智能将在医疗领域得到广泛应用。这将有利于医疗领域研究，并减轻全科医生等医疗专业人员的压力。

人们认为，人工智能可能有助于探索研究中的新想法。2021 科学突破奖 (Breakthrough Prize) 生命科学领域的获奖者就是一个例子。获奖者大卫·贝克博士使用人工智能设计出了在自然界中从未见过的蛋白，包括一些对于人类疾病具有干预性治疗潜力的新型蛋白。

2022 是不平凡的一年。尽管艰辛，人类仍在科技探索中取得了惊人的突破。相信 2023 年科技领域将会有许多空前未有的成果。

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参考资料

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[2]https://www.bbc.com/news/science-environment-6405117

[3]https://in.mashable.com/science/45275/james-webb-space-telescopes-first-image-of-2023-reveals-secrets-of-dynamic-star-forming-regions

[4]http://www.stdaily.com/cehua/Dec21th/2021-12/21/content_1240563.shtml

[5]https://finance.sina.com.cn/tech/2022-01-04/doc-ikyamrmz3011338.shtml

[6]https://www.alzheimers.org.uk/blog/three-promising-drugs-for-treating-alzheimers-disease-bring-fresh-hope

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[11]https://finance.sina.com.cn/stock/thirdmarket/2023-01-11/doc-imxzvqmf8955875.shtml

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[19]https://www.pbs.org/newshour/nation/climate-change-helped-fuel-18-billion-dollar-disasters-in-2022-noaa-says

[20]https://www.theguardian.com/world/2022/jun/22/afghanistan-earthquake-at-least-130-dead-after-magnitude-quake-strikes

[21]https://www.aljazeera.com/news/2022/8/25/afghanistan-floods-kill-more-than-180-taliban-say

[22]https://floodlist.com/asia/maharashtra-floods-update-july-2021

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[24]https://www.cdmfund.org/32003.html

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[26]https://towardsdatascience.com/gpt-3-a-complete-overview-190232eb25fd

[27]https://www.techpowerup.com/301095/intel-introduces-real-time-deepfake-detector

[28]https://www.forbes.com/sites/alexknapp/2020/09/10/2021-breakthrough-prize-winners-announced-researcher-who-developed-protein-design-technology-awarded-3-million/?sh=5a2f00127c9d

[29]https://www.technologyreview.com/2022/11/30/1063878/openai-still-fixing-gpt3-ai-large-language-model/

[30]https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-introduces-real-time-deepfake-detector.html#gs.p1ad2c