2022 年世界十大科技进展新闻

1首个完整人类基因组序列公布

由美国国家人类基因组研究所、加利福尼亚大学圣克鲁斯分校、华盛顿大学等机构研究人员领衔的国际科研团队4月1日公布了首个完整、无间隙的人类基因组序列。与这项重大成果相关的6篇论文发表于《科学》。美国国家人类基因组研究所在一份公报中表示，人类基因组含有约30亿个DNA（脱氧核糖核酸）碱基对，完成这些碱基对的完整、无间隙测序对于了解人类基因组变异全谱、掌握基因对某些疾病的影响至关重要。人类基因组蕴藏着人类遗传信息，破译它能够为疾病诊断、新药研发、新疗法探索等带来革命性进步。

4 月1 日《科学》杂志封面：填补空缺。

2人造心脏研究取得重要进展

美国哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院生物工程师使用一种新的增材纺织品制造方法，开发了第一个具有螺旋排列跳动心脏细胞的人类心室生物杂交模型，并证明其肌肉排列确实会显著增加每次收缩时心室泵出的血液量。相关研究结果7月7日发表于《科学》。研究的目标是建立一个模型，测试心脏的螺旋结构是否对达到大的射血分数（即每次收缩时心室泵送的血液百分比）至关重要，并研究心脏螺旋结构的相对重要性。这项工作是朝着器官生物制造迈出的重要一步，使人们更接近于建立用于移植的人体心脏的最终目标。

人造心脏研究取得重要进展。

3银河系中心黑洞首张照片面世

5月12日，包括中国科学家在内的全球多地天文学家同步公布了一个超大质量黑洞——人马座 A* （Sgr A*）的照片。相关研究成果以特刊形式发表在《天体物理学杂志通讯》上。这是人类“看见”的第二个黑洞，也是银河系中心超大质量黑洞真实存在的首个直接视觉证据。这个超大质量黑洞距离太阳系约2.7万光年，质量超过太阳的400万倍。这张银河系中心黑洞照片，与人类看到的第一张黑洞照片的拍摄者和拍摄时间均相同，都是“事件视界望远镜”合作组织在2017年通过由8个射电望远镜组成的一个等效于地球般口径大小的“虚拟望远镜”所拍摄。

银河系中心黑洞的首张照片。

4人类首次成功改变小行星轨道

9月26日，美国航天局（NASA）利用双小行星重定向测试（DART）航天器，撞击了近地双小行星系统中较小的一颗——Dimorphos，以改变其运行轨道。这是世界上首个旨在防御地球免受小行星撞击威胁的测试任务。10月11日，NASA证实这次任务取得成功——DART航天器的撞击，将Dimorphos推向其伴星Didymos，并将前者近12小时的轨道周期缩短了32分钟。NASA在撞击开始前表示，将轨道周期缩短73秒就代表任务成功。大多数天文学家则预测，撞击可能导致轨道周期缩短10分钟。这在一定程度上表明，动能撞击是行星防御的可行方法。

撞击小行星后喷出的尘埃与碎片。

5美国首次在核聚变反应中实现“净能量增益”

12月13日，美国能源部和下属国家核安全管理局宣布，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的美国国家点火装置团队首次在可控核聚变实验中实现核聚变反应的净能量增益，即通过核聚变产生的能量比激发聚变所使用的能量更多，这项突破将为美国国防的发展和清洁能源的未来铺平道路。据悉，美国国家点火装置团队用192束激光束，向一个微型燃料颗粒输送了205万焦耳的激光能量，最终点燃了核聚变燃料，产生了315万焦耳的聚变能量输出，实现净能量增益，首次证实了惯性核聚变能的基本科学原理和可行性。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施。

6詹姆斯·韦布空间望远镜顺利入轨 首次传回照片

詹姆斯·韦布空间望远镜于2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空，2022年1月24日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点运行的轨道，并于7月12日正式公布了拍摄的一批宇宙全彩色照片。此后，韦布空间望远镜还拍摄到距离地球约280亿光年的最遥远恒星的新图像并首次在系外行星上明确探测到二氧化碳。韦布空间望远镜任务目标主要有4个方面：寻找在135亿多年前的宇宙中诞生的第一批星系；研究星系演化的各阶段；观察恒星及行星系统的形成；测定包括太阳系行星系统在内的行星系统的物理、化学性质，并研究其他行星系统存在生命的可能性。

韦布空间望远镜。

7世界首台百亿亿次超级计算机打破速度纪录

5月31日，国际超算组织宣布，美国橡树岭国家实验室的超级计算机“前沿”在2022年国际超算Top500榜单中拔得头筹，成为现今世界上运行速度最快的超级计算机，算力高达每秒1.1百亿亿次，也是目前国际上首台每秒能执行百亿亿次浮点运算的计算机。普通笔记本电脑每秒只能进行几万亿次运算，而“前沿”的运行速度是其100多万倍。百亿亿次超级计算机也被称为E级超级计算机，每秒计算次数超过1018，它的研制占据了国际高端信息技术创新和竞争的制高点，可用于对气候变化、核聚变模型进行精确建模以及新药研发等。

“前沿”超级计算机。

8猪蛋白角膜让人重见光明

瑞典林雪平大学和LinkoCare Life Sciences公司的研究者通过提取猪胶原蛋白制成的人工角膜，使失明或视力受损的人恢复了视力，且手术两年后，没有严重并发症或副作用的报告。相关研究8月11日发表于《自然-生物技术》。林雪平大学的Mehrdad Rafat和同事从猪皮中提取和纯化胶原蛋白，制造了一种柔韧有弹性的类似于隐形眼镜的人工角膜。研究小组在志愿者中进行人工角膜移植后，每个人的视力都有所提高，其中有3位失明患者术后视力恢复到正常人水平。该研究有助于开发符合人类植入物标准、可以大规模生产并储存长达两年的生物材料。

由猪胶原蛋白制成的角膜。

9人工智能加速“原创”新蛋白质设计

美国西雅图华盛顿大学生物化学家David Baker领导团队，只需几秒钟便设计出“原创”新蛋白质。相关研究9月15日发表于《科学》。最初，研究人员构想出一种新蛋白质的形状，然后由软件推导出与该形状对应的氨基酸序列。但在实验室中制造这些“草稿”蛋白质时很少能折叠成所需的形状，相反，它们最终被卡在不同的状态。通过调整蛋白质结构预测软件AlphaFold和其他AI程序，这一耗时的步骤可瞬间完成。在他们开发的一种名为“幻觉”的方法中，研究人员将随机的氨基酸序列输入结构预测网络，根据网络的预测改变其结构，使之变得更像蛋白质。

人工智能帮科学家设计出自然界没有的蛋白质。

10科学家发现“四中子态”存在最明确证据

由数十个国家的科学家组成的联合团队发现了迄今“四中子态”奇异物质存在的最明确证据，相关论文6月22日发表于《自然》。德国慕尼黑工业大学的Roman Gernhauser等研究人员利用不同的粒子碰撞，制造出比平常多出4个中子的氦原子，然后与质子碰撞，在碰撞后，只剩下4个中子，并且可以结合成一个“四中子态”。该实验旨在抑制可能干扰或被误认为产生“四中子”的每一个反应，因此他们以无与伦比的精度测量了缺失的能量。通过追踪缺失的能量，他们推断出“四中子”形成的时间非常短暂，仅有10-22秒钟。这一发现将有助于物理学家对核力本质的理论进行微调。

四中子态。