不知不觉间，随着2019年的即将过去，21世纪的第2个十年也即将结束！
年终，加之一个10年的结束，意义更显非凡，Nature的各类重磅盘点、总结、评述也相继推出：Nature：2019年度十大科学进展！华人学者主导/参与4项；Nature：2019年度十大科学人物！北大邓宏魁入选。
近日，Nature又评选出影响世界十年的五大科学事件，AI人工智能、基因编辑、引力波、量子计算、气候危机等相继入选。
同时，Nature还评选出2019影响世界的年度科学新闻事件。其中既有人类首张黑洞照片，也有“重新定义生死”，挑战现有伦理和法律，将死亡4小时后的猪大脑恢复了代谢和细胞功能的生物实验。
其中，涉及中国部分，有今年1月，有世界首个在月球背面软着陆巡视探测的航天器嫦娥四号的振奋人心（其他国家以色列、印度探月均告失败），有香港校园事件导致香港多所大学的教学和科研的中断的令人痛心、还有贺建奎世界首个基因编辑婴儿的负面影响余波的“灾后重建”。
本文将对Nature影响世界十年的五大科学事件及2019影响世界的年度科学新闻事件进行简要介绍。
影响世界近十年的五大科学事件
1
无处不在的AI（人工智能）
过去十年，人工智能（AI）终于开始展现其非凡的力量和颠覆性的潜力。自从深度学习-利用神经网络来发现复杂的数据模式诞生以来，从材料科学到药物探索，从量子物理学到医学，几乎都被机器学习革命了个遍。
2016年，人工智能AlphaGo以4:1的比分击败人类棋手李世石。给全球观众来了一个直观和惊世骇俗的正面冲击。以此事件为标志，AI以其巨大的能量和颠覆性的潜力给我们上了生动的一课。
▲ 李世石在被AlphaGo连败之后已退出围棋圈
现在，AI取代人类，更加低廉、更加高效的完成很多工作，比我们预期的要早的多、也快的多的来到我们身边。
这些影响也使得人们更加担忧对未来的风险，但在目前，我们似乎不必担心来自终结者式的机器人暴动，相反，危险来自我们对AI的滥用和乱用。
另一方面，不可否认的是，根据过去的人类过去的实践结果训练的算法很可能会延续我们的偏见和错误，从而消解自动化过程本质上是客观的想法。未来十年，我们呼吁AI科学家应该更多的跨学科的借鉴心理学家，社会学家，哲学家，法律学者、工程、物理科学专家以及社会科学其他学科的研究人员的理念和技能。
2
基因编辑CRISPR-Cas9
2010年代，信息革命颠覆性的影响了生命科学，不仅大大促进了微生物组的研究，也使得我们从以前的骨头和石头的研究扩展到现在的基因和蛋白质。基因测序的跨越式发展也让我们获取了以前不可想象信息量。
IPS诱导性多能干细胞研究，使得从成体细胞中生长出几乎任何种类的新细胞成为可能，器官再生不再只是存在于科幻片中。现在，这些已经开始临床用于治疗视网膜和神经组织损伤。
过去十年，基因编辑CRISPR-Cas9对人类产生了革命性的的影响。但因技术的不成熟和脱靶效应，多年来，科学界有一个共识，就是任何一个科学家都不应编辑人体胚胎。
然而，来自中国的贺建奎在2018年11月对外声称，他完成了世界上首例基因编辑婴儿实验——用CRISPR编辑了两个试管婴儿的基因，以使得她们出生后就能抵抗艾滋病病毒。事件一出，在国内外引起轩然大波，并招致了全世界范围的一致批评与谴责。
重磅：贺建奎论文手稿首次曝光！处处皆谎言，真相更可怕
对此，我们需要反思，同时，作为科学家，在一项科学技术没有被证明足够安全前，一定要守住底线，抵住名利、市场利益等各种诱惑，确保该技术不用于人类。
3
引力波的证实
2008年，瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理研究所的研究人员启动了大型强子对撞机(Large Hadron Collider)，这是世界上最昂贵的科学合作项目之一。2012年，他们发现了希格斯玻色子。四年后，研究人员宣布探测到了引力波。
至于中国到底该不该建造大型强子对撞机？目前，中国科学家分成了泾渭分明的两派：以杨振宁为代表的反对派和以王贻芳为代表的支持派。双方争锋相对，各不相让。
4
量子计算
2016年，IBM推出了用于云计算的5量子比特计算机; 2019年，谷歌宣称“谷歌的 AI Quantum 研究小组的 53 量子比特处理器实现了“量子霸权，目前最强超算需要花费 10000 年的计算在量子计算机上只用 200 秒就够了”。Nature却认为IBM，Google和其他公司的机器都夸大了量子比特阵列。未来十年，一个重大的挑战就是，通过开发更广泛的量子算法，找到更多利用这些资源的方法。
中国量子信息技术的发展，被视作超级大国崛起的一个标志。中国科学家已经使用量子方法来确保长距离数据传输的安全，例如，率先使用量子隐形传态技术11通过卫星安全地在世界范围内发送信息，并建立了第一阶段的城际光纤网络，量子互联网。
▲ 被称为“中国量子之父”的潘建伟入选nature2017十大人物
5
渐行渐近的气候危机
在过去的十年里，环境危机日益严重。地球正以惊人的速度在变暖，这也是许多环境危机背后的起因。2015年至2019年是有记录以来最热的五年（世界气象组织(World Meteorological Organization)数据）。
如果到2030年碳排放量没有大幅度减少，一切将变为未知，包括一些不可逆的转折，自1992年以来，格陵兰岛的冰量减少了3.8万亿吨，导致全球海平面上升10.6毫米。格陵兰岛的冰层正在以比20世纪90年代快7倍的速度消融。
▲ 在格陵兰冰上足球还能持续多久？
未来十年中，需要大量可行的其他方式来创造能源，同时减少碳排放。研究人员必须追求创新技术，例如碳捕获或通过人工光合作用分解水，但终极解决方案还必须包括对能源经济运行方式的重大改变。要走一条更可持续发展的道路，需要雄心勃勃的政治意愿和工业能力，以及科学的创造力。
▲ 特朗普退出《巴黎协定》
研究人员和科学家们一定不能失去希望。要走出困境，走出舒适区，将行动作为使命，为恢复事实和真理的地位而战。
2010年代既异常出彩，又令人不安。带上知识，回归初心，重新扛起社会责任和环境责任，2020年代必须是变革性的。
2019影响世界的年度科学新闻事件
1
凝望太空:第一张黑洞照片
今年，天文学家有史以来第一次瞥见黑洞的真面目。4月，国际视界望远镜合作组织公开了2019年最令人难忘的照片：黑洞的第一张照片。
今年1月，中国的嫦娥四号成为世界首个在月球背面软着陆巡视探测的航天器。但其他月球探索均告失败。4月，以以色列为首的将第一架私人航天器到月球上以撞机着陆告终。9月，同样的悲剧也发生在印度的维克拉姆（Vikram）航天器上。
▲ 嫦娥四号成为世界首个在月球背面软着陆巡视探测的航天器
今年，法国人在NASA的InSight着陆器上建造的地震仪，发现了有史以来的第一次“地震”。NASA的“好奇号”漫游车在6月的火星大气中嗅到了创纪录的甲烷气体含量，这至今还是一个谜，尤其是这些甲烷在几天之内完全消失了。
距离太阳系的更远的地方，日本的Hayabusa2探测器于二月从小行星龙宫的表面收集了一个样本
今年甚至带来了来自太阳系以外的游客。本月初，星际彗星2I /鲍里索夫（Berisov）飞越太阳。这是继2017年的“ Oumuamua”之后第二次访问我们太阳系的已知物体。
▲ NASA的好奇心继续探索火星
2
冲突：关于环境的激烈争论
回到地球，对环境来说又是艰难的一年。联合国的一份报告警告说，由于栖息地的破坏和气候变化，目前超过一百万种动植物物种面临灭绝。IPCC在一份特别报告中呼吁大力遏制对农业用地的需求，包括人们转向以植物为主的饮食。
但是政治趋势似乎正反向发展。在巴西，民粹主义总统贾尔·博尔索纳罗（Jair Bolsonaro）一月份以激烈的反环境议程问鼎。美国的特朗普正继续努力撤销相关环境法规。并在11月，开始了将美国退出《巴黎协定》的正式程序。
全世界的激进分子通过抗议来回应政府的顽固态度，包括9月的“ 全球气候大罢工”。150个国家的数百万人走上街头，要求采取更强有力的行动。
3
突破生物学界限:
重新定义生死的‘猪脑实验’和人造胚胎
今年是测试实验中的生物学和道德极限的一年。
4月，美国的Sestan Nenad教授团队开发了一套BrainEx 体外灌注系统，让本已“死去”4小时的离体的猪脑，维持了大脑的正常结构，恢复了代谢能力，对一些外界刺激产生相应的反应，甚至出现了一些自发的电生理活动。这些大脑是实验室附近的屠宰场被屠宰的32头猪的断头。尽管这些大脑的“主人”已死亡4个小时之久，但在持续6小时的灌注期内，32个大脑令人难以置信地恢复了主要动脉、小血管和毛细血管的循环。要“重新定义生死”？
▲ 4月18日nature
▲ https://www.nature.com/articles/d41586-019-01216-4nature官网截图
在另一项体外实验中，科学家让猴子胚胎在一个盘中生长了近三周，这比以前在实验室中生长的灵长类胚胎的时间还要长。这一壮举提出了一个问题，即是否应允许实验室生长的人类胚胎发育超过14天，目前，在大多数国家，这都是被限制的。9月，一个美国研究小组通过利用干细胞培养人类胚胎，提供了一种突破14天限制的可能。“人造胚胎”模仿了真实人类胚胎的早期发育。是否应该允许将人造胚胎生长到后期阶段？这是一个持续的伦理学争论。
日本继续在诱导多能干细胞的临床使用中占据主导地位，这种多能干细胞是重新编程为胚胎样状态的成年细胞。9月，一个日本小组使用这些干细胞制造了角膜细胞片，可以将其移植到视力衰竭的女性身上。在过去的十年中，日本医生已经使用iPS细胞治疗帕金森氏病和另一种眼疾，今年，一个小组被批准使用干细胞作为脊髓损伤的疗法。但是，对于这些治疗方法是否有效，目前尚无定论。
• Nature：全球首例！一名日本女性成功接受由“重编程”干细胞制成的角膜进行的移植手术
4
文化冲击:
普遍存在的性骚扰和霸凌
在世界各地的研究机构中，对性骚扰，工作场所文化和道德规范的调查仍在继续。
德国的工作人员报告说，基于性别的歧视和霸凌是经常发生的情况，在一项大规模的员工调查中，得到了9,000多项答复。
▲ 资料来源：世卫组织
在澳大利亚，回应全国民意调查的女性科学家中有50％表示，她们在工作中面临骚扰。阿德莱德大学于8月暂停了久负盛名的澳大利亚古代DNA中心负责人艾伦·库珀（Alan Cooper）的职务。
在美国，美国国立卫生研究院（NIH）首次公布了因性骚扰被处分的捐赠人。同时，美国国家科学院批准了驱逐被裁定有性骚扰罪的成员的一项政策。剑桥的麻省理工学院（MIT）正在调查其与已故的金融家Jeffrey Epstein爱泼斯坦。
1
量子奇观:
谷歌宣称实现“量子霸权”
量子计算领域终于达到了期待已久的里程碑时刻。十月份，谷歌的一个团队在《自然》杂志上报道说，“谷歌的 AI Quantum 研究小组的 53 量子比特处理器实现了“量子霸权，目前最强超算需要花费 10000 年的计算在量子计算机上只用 200 秒就够了”。
▲ Google的Sycamore量子处理器
谷歌的另一个部门，总部位于伦敦的人工智能机构DeepMind，宣称其AI已经《星际争霸II》中称霸，这是AI第一次在多人游戏中击败人类获得冠军。尽管可以击败国际象棋或围棋上最好的人类的AI（AlphaGo）令人印象深刻，但许多领域的人都认为多人游戏更像是机器学习在现实生活中的挑战，例如欺诈检测或自我挑战。驾驶汽车。
在今年早些时候，当化学家通过使用原子力显微镜操纵单个分子来制造有史以来第一个环形的纯碳环形分子时，就出现了分子级晶体管。
2
基因编辑:
贺建奎2.0和刘如谦的神奇魔剪“先导编辑”
随着2019年的开始，世界还沉浸在为中国科学家何建奎生产世界上第一个基因编辑的婴儿震惊的当中。
紧接着，在6月，另一位自称贺建奎改进版，雄心勃勃的俄罗斯分子生物学家丹尼斯·雷布里科夫（Denis Rebrikov）告诉《自然》杂志，他正在考虑将经基因编辑的胚胎植入女性体内。最近，他表示有兴趣修复与耳聋有关的突变，并表示他已经开始进行实验研究。但他还表示，他将等到俄罗斯监管机构批准后再植入基因编辑的胚胎。
Nature重磅头条：俄版贺建奎已对健康人卵进行GJB2耳聋基因编辑！
尽管临床上有关基因组编辑的争论日益激烈，但研究人员仍在继续改进该技术。
十月份，美国哈佛-麻省理工学院博德研究所的刘如谦（David Liu）及同事提出一项新型编辑技术——“先导编辑”（Prime 编辑），直接支持靶向点突变、精准插入、精准删除及其各种组合，而不造成DNA双链断裂。Prime 编辑大大扩展了基因组编辑的范围和能力，并且原则上可以纠正约 89％的已知致病性人类遗传变异。这可能减轻了人们对基因编辑安全性的担忧。
3
不太平的世界各地：
香港校园动乱，致教学和科研中断
在英国，随着该国今年临近无协议退欧的边缘，大学已经储备了物资，但其政府将退出欧盟的期限延长了三倍。
在美国，数家科学机构从年初开始暂停播放动画，但由于政府部分关闭而陷入困境，持续了创纪录的35天。NASA和国家科学基金会（NSF）是被迫停止大多数活动的机构之一。议员们直到一月下旬才解决僵局。
澳大利亚也打击了外国的干涉。8月，政府宣布了计划成立一个专家委员会，以应对外国政府或团体对网络攻击，知识产权盗窃和其他对大学的罢工。
在香港，持续数月的动乱蔓延至校园，已经导致多所大学停课，相关科研也被迫中断。
4
健康扫描：
埃博拉和电子烟
7月，埃博拉疫情在刚果民主共和国已经持续了一年，世界卫生组织宣布疫情为“国际关注的突发公共卫生事件”，这是其最高警报级别。目前已造成超过2200人死亡，由于该地区持续动乱，解决起来最为复杂。埃博拉应急人员甚至遭到武装团体的攻击，对政府官员和援助人员的普遍不信任也导致许多居民逃避治疗中心。目前，已经有256,000多人注射了由默克制药公司生产的新型埃博拉疫苗。11月，该疫苗成为世界上第一个获得药品管理局批准的疫苗。
在美国，吸电子烟至肺部疾病暴发已经造成50多人死亡，2000多人住院。
参考来源：
1.https://www.nature.com/articles/d41586-019-03838-0
2.https://www.nature.com/articles/d41586-019-03857-x
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