世界蚊子項目工廠生產的蚊子。

美國宇航局訪問木衛二的航天器。

位于智利的維拉·魯賓天文臺。

先進的人工智能工具、月球任務和超高速超級計算機將在未來一年塑造科學研究。12月18日，《自然》雜志盤點了2024年值得關注的科學事件。

人工智能的進步

ChatGPT的興起對今年的科學發展產生了深遠影響。它的創造者——美國人工智能研究公司OpenAI，預計將于2024年晚些時候發布聊天機器人的下一代人工智能模型GPT-5。GPT-5可能會展示出比其前身GPT-4更先進的功能。科學家同時也在關注GPT-4的競爭對手Gemini的亮相。

大型語言模型可以處理多種類型的輸入，包括文本、計算機代碼、圖像和音視頻。

美國谷歌DeepMind的人工智能工具AlphaFold的新版本也將于2024年發布。研究人員已經用它高精度地預測了蛋白質的3D形狀。明年，人工智能將以原子精度模擬蛋白質、核酸和其他分子之間的相互作用，這可能為藥物的設計和發現開辟新的路徑。

同時，解決監管問題迫在眉睫。聯合國人工智能高級別咨詢機構將于2024年年中公布其最終報告，為人工智能的國際監管出臺指導方針。

瞄準星星

智利的維拉·魯賓天文臺計劃在2024年年底運行部分儀器。借助該天文臺的8.4米望遠鏡和32億像素相機，科學家希望發現更多新的瞬態現象和近地小行星。

同樣在智利，西蒙斯天文臺將于2024年年中完工。這項下一代宇宙學實驗將在宇宙微波背景下尋找原始引力波的特征。它的望遠鏡將配備多達5萬個聚光探測器，是目前正在進行的類似項目的10倍。

天文學家依然擔心，由于越來越多的明亮人造衛星群正在用光污染夜空，新的地基望遠鏡數據可能更加難以獲得。

“武裝”的蚊子

世界蚊子項目將于2024年在巴西的一家工廠生產抗病蚊子。這些蚊子將攜帶一種細菌，后者可以防止蚊子傳播致病性病毒，從而能夠保護多達7000萬人免受登革熱和寨卡病毒等疾病的侵襲。

這家非營利組織計劃在未來10年每年生產多達50億只抗病蚊子。

疫情之外

針對新冠疫情，美國政府正在資助3種下一代疫苗的試驗。其中兩種是鼻內疫苗，通過在氣道組織中產生免疫力來預防感染。第三種是mRNA疫苗，可以增強抗體和T細胞反應，有望實現對新冠病毒變體的持久免疫。

而世界衛生組織將在2024年5月舉行的第77屆世界衛生大會上公布其流行病條約的最終草案。該條約旨在讓各國政府更好地預防和管理未來的流行病。

月球任務

自20世紀70年代以來，美國宇航局再次啟動載人登月任務。阿爾忒彌斯二號最早可能于2024年11月發射，將搭載3男1女共4名宇航員乘坐“獵戶座”飛船進行為期10天的繞月飛行。

此外，美國宇航局的“克利伯號”飛船將于2024年10月飛往木星的衛星木衛二。日本則計劃于2024年進行火星衛星探索任務，將訪問火星的衛星火衛一和火衛二，其探測器將在火衛一降落并收集地表樣本。

“照亮”暗物質

一項探測被稱為“軸子”的暗物質粒子的實驗將在2024年看到曙光。軸子被認為是由太陽發射并轉化為光的，但它們至今還沒有被實驗觀測到，因為這需要靈敏的探測工具和極強的磁場。

德國電子同步加速器進行的BabyIAXO實驗，使用一個由10米長的磁鐵和超靈敏的無噪聲X射線探測器組成的太陽望遠鏡，每天12小時跟蹤太陽的中心，以捕捉軸子轉化為光子的過程。

此外，2024年可能是科學家確定中微子質量的一年。中微子是粒子物理學標準模型中最神秘的粒子。研究人員將在2024年完成數據收集，并有望對這些微小粒子進行明確測量。

關于意識的辯論

2024年，科學家可能會對意識的神經基礎有新的認識。一個大型項目正在通過一系列對抗性實驗測試兩種意識理論，預計將在2024年年底公布第二輪實驗的結果。

在第一輪實驗中，兩種理論都未能與觀察到的腦成像數據完全一致。第二輪實驗可能會讓神經科學更接近于解讀主觀體驗的奧秘。

拯救地球

2024年下半年，海牙國際法院可能會就各國應對氣候變化的法律義務發表意見，并對那些被視為破壞氣候的國家須承擔的法律后果作出裁決。雖然這一裁決不具有法律約束力，但可以推動各國加快實現其氣候目標并在國內法律案件中加以引用。

自20世紀50年代以來，全球共生產了100億噸塑料，其中70多億噸現已成為廢品。聯合國塑料條約政府間談判將于2024年結束。該條約旨在建立一項具有約束力的國際協議，以消除塑料污染。

超高速超級計算機

2024年年初，研究人員將啟動歐洲首臺百億億次超級計算機“木星”。這臺巨大的機器每秒可以執行100億億次計算。研究人員將利用該機器創建基于醫學目的的人類心臟和大腦“數字孿生”模型，并對地球氣候進行高分辨率模擬。

美國研究人員將在2024年安裝兩臺百億億次計算機——阿貢國家實驗室的Aurora和勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的El Capitan。科學家將利用Aurora繪制大腦神經回路圖，利用El Capitan模擬核武器爆炸的影響。