科技2023：技术大爆炸 吹响科技革命与产业革新的号角丨2023年终盘点
2023/12/30
【云览观点】“以Chat-GPT为代表的生成式人工智能开始狂飙”。任何疾病、灾难都无法阻挡人类进步的步伐，希望同样包括那些“像我们”但不是“我们”的“它们”。
回顾2023年，科技领域涌现出了许多令人振奋的新突破：以chat-gpt为代表的生成式人工智能开始狂飙，沉寂已久的阿尔茨海默病新药和疟疾疫苗研发取得了进展，“九章三号”刷新了量子计算优越性的世界纪录，欧几里德空间望远镜开始了探索暗物质的旅程……让我们一起来看看过去一年人类在科技领域取得的里程碑式成果。
1. 生成式人工智能技术迭代突破
自2022年11月30日，OpenAI发布划时代的人工智能技术驱动自然语言处理工具——ChatGPT以来，生成式人工智能的赛道上争夺便开始了。众多“选手”踊跃而出，相互竞逐。
2023年2月7日，百度官宣新一代大语言模型文心一言（英文名： ERNIE Bot）。同年3月15日，OpenAI正式推出GPT-4，相比于上一代，它的文字输入限制提升到了2.5万字；训练数量更大；支持多元的输出输入形式；在专业领域的学习能力更强。同年12月6日，谷歌宣布推出人工智能模型Gemini。据谷歌介绍，从自然图像、音频、视频理解到数学推理，Gemini Ultra在32个常用的学术基准的30个上领先GPT 4。而在MMLU（大规模多任务语言理解）测试中，Gemini Ultra以90.0%的高分，成为第一个超过人类专家的模型。
2. “九章三号”光量子计算原型机成功构建
2023年10月11日，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，宣布成功构建255个光子的量子计算原型机“九章三号”，刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。
“九章三号”在处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍，“九章三号”1微秒可算出的最复杂样本，当前全球最快的超级计算机“前沿”（Frontier）约需200亿年。
量子计算是后摩尔时代的一种新的计算范式，它在原理上具有超快的并行计算能力，可望通过特定量子算法在一些具有重大社会和经济价值的问题方面相比经典计算机实现指数级别的加速。因而，研制量子计算机是当前世界科技前沿的最大挑战之一。
3. 美国国家点火装置实现核聚变“净能量增益”
2022年12月5日，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的“国家点火装置”（NIF）首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”——使用192束强大的激光束击中了只有胡椒大小的氢同位素的固体目标。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%。2023年8月6日，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室再次完成核聚变点火实验，并实现净能量增益突破。
自1958年科学家向世界公布核聚变研究以来，人类孜孜不倦地希望通过在地球上复制核聚变的过程，来获得几乎无限的清洁、安全和廉价的能源。而在此之前，科学家迟迟未能攻克第一道拦路虎：如何让核聚变产出的能量大于触发反应所投入的能量。
因此，在美国能源部证实美国科学家已经实现了核聚变产出大于投入的“净能量增益”后，立刻引发了科学界的轰动。在世界正面临化石能源导致的气候危机之下，坊间更有乐观的议论认为，一劳永逸地解决能源问题已经出现曙光。
4. 中国高海拔宇宙射线探测装置（拉索）通过验收
2023年5月10日，我国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站（LHAASO，拉索）顺利通过国家验收。拉索是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。
拉索位于中国四川省稻城县海子山，占地面积约1.36平方公里。其核心科学目标是探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化和高能天体活动，并寻找暗物质；广泛搜索宇宙中尤其是银河系内部的伽马射线源等。
2023年11月16日，我国高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）正式发布迄今最亮的伽马射线暴——GRB 221009A的高能伽马辐射的精确能谱。该能谱挑战了传统的伽马暴余辉的标准辐射模型，揭示出宇宙背景光在红外波段强度低于预期，为检验爱因斯坦相对论的适用范围、探索暗物质候选粒子——轴子等提供了重要信息。
对于高能区域来说，人类的天空是黑暗的，人类从没有看清过。拉索的出现，为人类打开了一个新的观测窗口，人类从此进入了超高能伽马天文学时代。
5. “灵长类基因组计划”取得重大突破
6月2日，《科学》等国际期刊发布11篇关于非人灵长类动物起源和演化的论文，取得了多项成果。这11篇论文归属于“灵长类基因组计划”，该项计划由中国科学家提出、多个国家共同参与，拟研究人类在内的灵长类物种的起源和分化过程，以及灵长类社会组织和各种生理特征的演化和遗传基础。目前，该研究取得了阶段性成果：分析了14科38属共50种灵长类动物的基因组数据；推断出所有灵长类的最近共同祖先出现在大约6829万年至6495万年前；修正了人类8号染色体起源的假说……“灵长类基因组计划”取得的重大科学突破，将使我们更好地认识灵长类早期到现代人的整个演化历程。
6. 中科院团队成功开发柔性单晶硅太阳电池
2023年5月24日，中国科学院上海微系统所刘文柱等在《自然》发表论文Flexible solar cells based on foldable silicon wafers with blunted edges，团队开发出一种单晶硅太阳电池边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字形沟槽处理成平滑的“U”字形沟槽，显著提升硅片的“柔韧性”：60微米厚度的单晶硅太阳能(5.580, 0.01, 0.18%)电池可折叠、可重复弯曲，弯曲角度超过360度；并在量产线验证了批量生产的可行性。
该成果将单晶硅这种脆性材料做得可以像A4纸那样折起来，同时工业尺寸单晶硅太阳电池效率达到24.5%。这种高效、轻质、大面积、低成本柔性太阳电池未来可以满足可穿戴电子、移动通信、车载移动能源、光伏建筑一体化、航空航天等众多领域的需求。
7. 阿尔茨海默病新药研发迎来突破
数据显示，全球阿尔茨海默病患者数量在持续增长，但医学界一直未能开发出理想的治疗方案。不过在今年，针对阿尔茨海默病的药品研发取得了重要进展。7月6日，名为“仑卡奈单抗”（Lecanemab）的靶淀粉样蛋白药取得了美国食品药品监督管理局的“完全批准”。淀粉样蛋白在阿尔茨海默病患者的脑中形成并聚集成块，研究认为其是导致阿尔茨海默病的元凶，仑卡奈单抗则是一种用来消除淀粉样蛋白以控制疾病进程的药物。临床试验中，患者在接受仑卡奈单抗治疗18个月后，其认知衰退的幅度对比不用药者减缓了27%。未来，科学家们将继续深入淀粉样蛋白研究，并研发更加有效的疗法和药品。
8. 欧几里德空间望远镜发射升空
北京时间7月1日，由欧洲航天局（ESA）主导的欧几里得空间望远镜从美国佛罗里达州发射升空。此前，欧洲航天局于2009年发射的普朗克空间望远镜已完成宇宙微波背景辐射图谱的绘制，并计算出暗物质和暗能量所占比例。欧几里得空间望远镜将进一步揭示宇宙物质分布及宇宙演变过程，推断暗物质和暗能量属性，增进人类对重力及宇宙运行的了解。
由来自欧洲、美国、加拿大和日本300多个研究所的2000多名科学家组成的欧几里得联盟团队将对数十亿个星系的图像和距离进行精确分析，并帮助创建有史以来最大的3D天空地图。
9. 世界首款疟疾疫苗投入广泛使用
世界首款疟疾疫苗在今年终于投入大规模使用，成为人类抗击疟疾史上的里程碑事件。据英国《卫报》7月6日报道，全球疫苗免疫联盟（GAVI）、世界卫生组织 (WHO) 和联合国儿童基金会（UNICEF）于7月5日发表了一份联合声明，宣布其联合组织的分配机制已决定将全球首款疟疾疫苗的首批1800万剂次分配给儿童患病和死亡风险最高的12个国家，数十万名患儿的生命有望被挽救。该疟疾疫苗被命名为RTS,S，自2019年以来在加纳、肯尼亚和马拉维进行了第三期临床试验后的额外大规模试点。在向多达170万名患儿接种后，该疫苗被宣布为“安全且有效”，可减少死亡率和重病率。
10. 通电时空加热（STH）方法实现塑料回收新方式
2023年4月19日，马里兰大学胡良兵教授与普林斯顿大学琚诒光教授在《自然》（Nature）发表题为Depolymerization of plastics by means of electrified spatiotemporal heating的论文，提出一种通电时空加热（STH）方法实现塑料解聚，即利用空间和时间上的加热效应，从商品塑料（聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET））中生成单体，可防止反应接近化学平衡、防止副反应的发生，过程中无需催化剂；使用这种方法，研究人员将PP和PET解聚成相应的单体，产率分别约为36%和43%。
解决塑料垃圾问题是当今社会重点关注的问题，但现在许多商品塑料因难以控制反应进程和途径不能使用传统的热化学方法进行选择性解聚。使用STH方法为全球塑料垃圾问题提供解决方案，除了解聚塑料外还可以扩展到回收或升级各种其他合成聚合物，如用于制造织物和橡胶的聚合物等。
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