專題：2023年度科技盤(pán)點(diǎn)：元宇宙退潮，大模型狂飆

回顧2023年，科技領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多令人振奮的新突破：以chat-gpt為代表的生成式人工智能開(kāi)始狂飆，沉寂已久的阿爾茨海默病新藥和瘧疾疫苗研發(fā)取得了進(jìn)展，“九章三號(hào)”刷新了量子計(jì)算優(yōu)越性的世界紀(jì)錄，歐幾里德空間望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始了探索暗物質(zhì)的旅程……讓我們一起來(lái)看看過(guò)去一年人類在科技領(lǐng)域取得的里程碑式成果。

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生成式人工智能技術(shù)迭代突破

自2022年11月30日，OpenAI發(fā)布劃時(shí)代的人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)自然語(yǔ)言處理工具——ChatGPT以來(lái)，生成式人工智能的賽道上爭(zhēng)奪便開(kāi)始了。眾多“選手”踴躍而出，相互競(jìng)逐。

△ChatGPT 圖據(jù)視覺(jué)中國(guó)

2023年2月7日，百度官宣新一代大語(yǔ)言模型文心一言（英文名： ERNIE Bot）。同年3月15日，OpenAI正式推出GPT-4，相比于上一代，它的文字輸入限制提升到了2.5萬(wàn)字；訓(xùn)練數(shù)量更大；支持多元的輸出輸入形式；在專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)。同年12月6日，谷歌宣布推出人工智能模型Gemini。據(jù)谷歌介紹，從自然圖像、音頻、視頻理解到數(shù)學(xué)推理，Gemini Ultra在32個(gè)常用的學(xué)術(shù)基準(zhǔn)的30個(gè)上領(lǐng)先GPT 4。而在MMLU（大規(guī)模多任務(wù)語(yǔ)言理解）測(cè)試中，Gemini Ultra以90.0%的高分，成為第一個(gè)超過(guò)人類專家的模型。

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“九章三號(hào)”光量子計(jì)算原型機(jī)成功構(gòu)建

2023年10月11日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)等組成的研究團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心合作，宣布成功構(gòu)建255個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章三號(hào)”，刷新了光量子信息的技術(shù)水平和量子計(jì)算優(yōu)越性的世界紀(jì)錄。

△“九章三號(hào)”光量子計(jì)算機(jī) 圖據(jù)新華社

“九章三號(hào)”在處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號(hào)”提升一百萬(wàn)倍，“九章三號(hào)”1微秒可算出的最復(fù)雜樣本，當(dāng)前全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“前沿”（Frontier）約需200億年。

量子計(jì)算是后摩爾時(shí)代的一種新的計(jì)算范式，它在原理上具有超快的并行計(jì)算能力，可望通過(guò)特定量子算法在一些具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的問(wèn)題方面相比經(jīng)典計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)別的加速。因而，研制量子計(jì)算機(jī)是當(dāng)前世界科技前沿的最大挑戰(zhàn)之一。

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美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)核聚變“凈能量增益”

2022年12月5日，美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）的“國(guó)家點(diǎn)火裝置”（NIF）首次成功在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”——使用192束強(qiáng)大的激光束擊中了只有胡椒大小的氫同位素的固體目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)向目標(biāo)輸入了2.05兆焦耳的能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳的聚變能量輸出，能量增益達(dá)到153%。2023年8月6日，勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室再次完成核聚變點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)凈能量增益突破。

△美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置 圖據(jù)網(wǎng)絡(luò)

自1958年科學(xué)家向世界公布核聚變研究以來(lái)，人類孜孜不倦地希望通過(guò)在地球上復(fù)制核聚變的過(guò)程，來(lái)獲得幾乎無(wú)限的清潔、安全和廉價(jià)的能源。而在此之前，科學(xué)家遲遲未能攻克第一道攔路虎：如何讓核聚變產(chǎn)出的能量大于觸發(fā)反應(yīng)所投入的能量。

因此，在美國(guó)能源部證實(shí)美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了核聚變產(chǎn)出大于投入的“凈能量增益”后，立刻引發(fā)了科學(xué)界的轟動(dòng)。在世界正面臨化石能源導(dǎo)致的氣候危機(jī)之下，坊間更有樂(lè)觀的議論認(rèn)為，一勞永逸地解決能源問(wèn)題已經(jīng)出現(xiàn)曙光。

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中國(guó)高海拔宇宙射線探測(cè)裝置（拉索）通過(guò)驗(yàn)收

2023年5月10日，我國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，拉索）順利通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。拉索是世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強(qiáng)的宇宙射線探測(cè)裝置。

拉索位于中國(guó)四川省稻城縣海子山，占地面積約1.36平方公里。其核心科學(xué)目標(biāo)是探索高能宇宙線起源以及相關(guān)的宇宙演化和高能天體活動(dòng)，并尋找暗物質(zhì)；廣泛搜索宇宙中尤其是銀河系內(nèi)部的伽馬射線源等。

△高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，拉索）

2023年11月16日，我國(guó)高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”（LHAASO）正式發(fā)布迄今最亮的伽馬射線暴——GRB 221009A的高能伽馬輻射的精確能譜。該能譜挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的伽馬暴余輝的標(biāo)準(zhǔn)輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段強(qiáng)度低于預(yù)期，為檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦相對(duì)論的適用范圍、探索暗物質(zhì)候選粒子——軸子等提供了重要信息。

對(duì)于高能區(qū)域來(lái)說(shuō)，人類的天空是黑暗的，人類從沒(méi)有看清過(guò)。拉索的出現(xiàn)，為人類打開(kāi)了一個(gè)新的觀測(cè)窗口，人類從此進(jìn)入了超高能伽馬天文學(xué)時(shí)代。

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“靈長(zhǎng)類基因組計(jì)劃”取得重大突破

6月2日，《科學(xué)》等國(guó)際期刊發(fā)布11篇關(guān)于非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物起源和演化的論文，取得了多項(xiàng)成果。這11篇論文歸屬于“靈長(zhǎng)類基因組計(jì)劃”，該項(xiàng)計(jì)劃由中國(guó)科學(xué)家提出、多個(gè)國(guó)家共同參與，擬研究人類在內(nèi)的靈長(zhǎng)類物種的起源和分化過(guò)程，以及靈長(zhǎng)類社會(huì)組織和各種生理特征的演化和遺傳基礎(chǔ)。目前，該研究取得了階段性成果：分析了14科38屬共50種靈長(zhǎng)類動(dòng)物的基因組數(shù)據(jù)；推斷出所有靈長(zhǎng)類的最近共同祖先出現(xiàn)在大約6829萬(wàn)年至6495萬(wàn)年前；修正了人類8號(hào)染色體起源的假說(shuō)……“靈長(zhǎng)類基因組計(jì)劃”取得的重大科學(xué)突破，將使我們更好地認(rèn)識(shí)靈長(zhǎng)類早期到現(xiàn)代人的整個(gè)演化歷程。

△“靈長(zhǎng)類基因組計(jì)劃”取得重大進(jìn)展 圖源：視覺(jué)中國(guó)

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中科院團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)柔性單晶硅太陽(yáng)電池

2023年5月24日，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)所劉文柱等在《自然》發(fā)表論文Flexible solar cells based on foldable silicon wafers with blunted edges，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種單晶硅太陽(yáng)電池邊緣圓滑處理技術(shù)，將硅片邊緣的表面和側(cè)面尖銳的“V”字形溝槽處理成平滑的“U”字形溝槽，顯著提升硅片的“柔韌性”：60微米厚度的單晶硅太陽(yáng)能電池可折疊、可重復(fù)彎曲，彎曲角度超過(guò)360度；并在量產(chǎn)線驗(yàn)證了批量生產(chǎn)的可行性。

該成果將單晶硅這種脆性材料做得可以像A4紙那樣折起來(lái)，同時(shí)工業(yè)尺寸單晶硅太陽(yáng)電池效率達(dá)到24.5%。這種高效、輕質(zhì)、大面積、低成本柔性太陽(yáng)電池未來(lái)可以滿足可穿戴電子、移動(dòng)通信、車載移動(dòng)能源、光伏建筑一體化、航空航天等眾多領(lǐng)域的需求。

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阿爾茨海默病新藥研發(fā)迎來(lái)突破

數(shù)據(jù)顯示，全球阿爾茨海默病患者數(shù)量在持續(xù)增長(zhǎng)，但醫(yī)學(xué)界一直未能開(kāi)發(fā)出理想的治療方案。不過(guò)在今年，針對(duì)阿爾茨海默病的藥品研發(fā)取得了重要進(jìn)展。7月6日，名為“侖卡奈單抗”（Lecanemab）的靶淀粉樣蛋白藥取得了美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局的“完全批準(zhǔn)”。淀粉樣蛋白在阿爾茨海默病患者的腦中形成并聚集成塊，研究認(rèn)為其是導(dǎo)致阿爾茨海默病的元兇，侖卡奈單抗則是一種用來(lái)消除淀粉樣蛋白以控制疾病進(jìn)程的藥物。臨床試驗(yàn)中，患者在接受侖卡奈單抗治療18個(gè)月后，其認(rèn)知衰退的幅度對(duì)比不用藥者減緩了27%。未來(lái)，科學(xué)家們將繼續(xù)深入淀粉樣蛋白研究，并研發(fā)更加有效的療法和藥品。

△阿爾茨海默病新藥研發(fā)迎來(lái)突破 圖源：視覺(jué)中國(guó)

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歐幾里德空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空

北京時(shí)間7月1日，由歐洲航天局（ESA）主導(dǎo)的歐幾里得空間望遠(yuǎn)鏡從美國(guó)佛羅里達(dá)州發(fā)射升空。此前，歐洲航天局于2009年發(fā)射的普朗克空間望遠(yuǎn)鏡已完成宇宙微波背景輻射圖譜的繪制，并計(jì)算出暗物質(zhì)和暗能量所占比例。歐幾里得空間望遠(yuǎn)鏡將進(jìn)一步揭示宇宙物質(zhì)分布及宇宙演變過(guò)程，推斷暗物質(zhì)和暗能量屬性，增進(jìn)人類對(duì)重力及宇宙運(yùn)行的了解。

由來(lái)自歐洲、美國(guó)、加拿大和日本300多個(gè)研究所的2000多名科學(xué)家組成的歐幾里得聯(lián)盟團(tuán)隊(duì)將對(duì)數(shù)十億個(gè)星系的圖像和距離進(jìn)行精確分析，并幫助創(chuàng)建有史以來(lái)最大的3D天空地圖。

△歐幾里德望遠(yuǎn)鏡拍攝的螺旋星系 圖源：視覺(jué)中國(guó)

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世界首款瘧疾疫苗投入廣泛使用

世界首款瘧疾疫苗在今年終于投入大規(guī)模使用，成為人類抗擊瘧疾史上的里程碑事件。據(jù)英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》7月6日?qǐng)?bào)道，全球疫苗免疫聯(lián)盟（GAVI）、世界衛(wèi)生組織 (WHO) 和聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)（UNICEF）于7月5日發(fā)表了一份聯(lián)合聲明，宣布其聯(lián)合組織的分配機(jī)制已決定將全球首款瘧疾疫苗的首批1800萬(wàn)劑次分配給兒童患病和死亡風(fēng)險(xiǎn)最高的12個(gè)國(guó)家，數(shù)十萬(wàn)名患兒的生命有望被挽救。該瘧疾疫苗被命名為RTS,S，自2019年以來(lái)在加納、肯尼亞和馬拉維進(jìn)行了第三期臨床試驗(yàn)后的額外大規(guī)模試點(diǎn)。在向多達(dá)170萬(wàn)名患兒接種后，該疫苗被宣布為“安全且有效”，可減少死亡率和重病率。

△世界上第一個(gè)瘧疾疫苗(RTS, S) 圖源：視覺(jué)中國(guó)

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通電時(shí)空加熱（STH）方法實(shí)現(xiàn)塑料回收新方式

2023年4月19日，馬里蘭大學(xué)胡良兵教授與普林斯頓大學(xué)琚詒光教授在《自然》（Nature）發(fā)表題為Depolymerization of plastics by means of electrified spatiotemporal heating的論文，提出一種通電時(shí)空加熱（STH）方法實(shí)現(xiàn)塑料解聚，即利用空間和時(shí)間上的加熱效應(yīng)，從商品塑料（聚丙烯（PP）和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET））中生成單體，可防止反應(yīng)接近化學(xué)平衡、防止副反應(yīng)的發(fā)生，過(guò)程中無(wú)需催化劑；使用這種方法，研究人員將PP和PET解聚成相應(yīng)的單體，產(chǎn)率分別約為36%和43%。

解決塑料垃圾問(wèn)題是當(dāng)今社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，但現(xiàn)在許多商品塑料因難以控制反應(yīng)進(jìn)程和途徑不能使用傳統(tǒng)的熱化學(xué)方法進(jìn)行選擇性解聚。使用STH方法為全球塑料垃圾問(wèn)題提供解決方案，除了解聚塑料外還可以擴(kuò)展到回收或升級(jí)各種其他合成聚合物，如用于制造織物和橡膠的聚合物等。

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