在奔流不息的時代浪潮中，科技成就始終扮演著“萬花筒”的角色——數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地理、生物……不變的多彩紙片，稍加晃動，就能轉(zhuǎn)出五光十色的奇妙世界。

　　2014年，細(xì)胞遺傳學(xué)、大腦科學(xué)以及計算機(jī)科學(xué)仍然是熱門領(lǐng)域，航空航天作為大國實(shí)力較量的焦點(diǎn)從未停歇，科學(xué)倫理和危機(jī)應(yīng)對是科技新聞永遠(yuǎn)需要直面的話題……

　　 ？日本“萬能細(xì)胞”論文造假

　　今年1月，高大上的英國《自然》雜志結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)栽了個跟頭。

　　開年第一期，《自然》刊登了兩篇日本理化學(xué)研究所科學(xué)家的論文，文章稱成功培育出能分化為多種細(xì)胞的新型“萬能細(xì)胞”——“STAP細(xì)胞”。其培養(yǎng)過程簡單安全，將從老鼠脾臟取出的細(xì)胞放在與紅茶酸堿度近似的弱酸性溶液里浸泡25分鐘，培養(yǎng)數(shù)日后就出現(xiàn)了新細(xì)胞。

　　此前科學(xué)界一直認(rèn)為，一旦細(xì)胞的功能固定下來，在這種程度的刺激下是不可能變成“萬能細(xì)胞”的。因此，這一成果被認(rèn)為是顛覆生命科學(xué)常識的劃時代重大成果。研究小組負(fù)責(zé)人小保方晴子說，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的亮點(diǎn)是，僅僅通過改變外部環(huán)境給予細(xì)胞刺激，就能使細(xì)胞發(fā)生變化。

　　這篇有望給再生醫(yī)療帶來新思路的論文備受關(guān)注，但很快有眾多研究人員在網(wǎng)上宣布該論文存在諸多疑點(diǎn)——論文圖像不自然，疑似被加工過；國外同行用該方法重復(fù)實(shí)驗(yàn)，卻無法再現(xiàn)結(jié)果，等等。

　　日本理化學(xué)研究所隨即對研究過程展開調(diào)查，確認(rèn)論文中有篡改、捏造的不正當(dāng)行為，最關(guān)鍵的是，數(shù)個重復(fù)試驗(yàn)均以失敗告終，證明這一實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)論都存在致命錯誤。

　　7月2日，《自然》正式撤回了這兩篇曾引發(fā)巨大反響的細(xì)胞論文。8月5日，日本著名細(xì)胞生物學(xué)專家、小保芳晴子的導(dǎo)師笹井川樹懸梁自盡。不管是主動還是被輿論所迫，雖然最終結(jié)果做到了“有錯必糾”，但不可避免地，此次論文造假事件為當(dāng)事科學(xué)家、日本細(xì)胞學(xué)界和《自然》雜志，都涂上了一抹難以淡化的黑色。最新調(diào)查表明，造假“萬能細(xì)胞”或系混入的胚胎干細(xì)胞。

　　？美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）釋出能量首次超過燃料吸收能量

　　核物理學(xué)研究的一項(xiàng)新進(jìn)展使核聚變能源正在“升溫”。美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）的科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)證明，核聚變反應(yīng)釋出的能量比引發(fā)核聚變反應(yīng)的燃料所吸收的能量多。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著核聚變能源將步入新時代。

　　NIF屬于“無爆炸核試驗(yàn)”不可或缺的部分，設(shè)計初衷是用來模擬核爆，但自落成起，讓世人廣泛注意到的是它更具魅力的一點(diǎn)——實(shí)現(xiàn)核聚變能發(fā)電。

　　獲得“取之不盡用之不竭”的核聚變能源，是人類夢寐以求的能源之夢。但是，要想讓核聚變?nèi)剂显诔邷馗邏合滦纬珊司圩?，還要具備可控性，這可絕非易事。地球上沒有什么材料能承受太陽那樣的溫度和壓力，因此，到目前為止，只能靠磁場約束和慣性約束兩種方式令燃料處于被激發(fā)的狀態(tài)。

　　著名的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）是磁約束核聚變的代表，但目前雖已舉全球之力，仍難獲得可控的“人造太陽”。世界最大激光器NIF則是慣性約束核聚變的典型，其操作原理是把燃料芯塊的溫度提高，從而引發(fā)內(nèi)爆和燃料壓縮，其賣點(diǎn)在于或?qū)⒊蔀椤暗谝粋€突破平衡點(diǎn)”的設(shè)施。所謂突破平衡點(diǎn)，指產(chǎn)生的能量大于啟動它所需要的能量，也是所謂“能量增益”。

　　美國科學(xué)家用192支激光，對一顆燃料芯塊進(jìn)行加熱直至核聚變反應(yīng)發(fā)生。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚變產(chǎn)生的能量大約是以前紀(jì)錄的10倍，實(shí)現(xiàn)了“燃料增益”。

　　需要指出的是，燃料增益是指核聚變能量高于燃料中能量，而不是用于壓縮燃料芯塊的總能量。研究的下一目標(biāo)將會是實(shí)現(xiàn)“總增益”，即系統(tǒng)產(chǎn)生的能量必須超過進(jìn)入系統(tǒng)的能量，這是半個多世紀(jì)以來核聚變工作者夢寐以求的目標(biāo)。在可控核聚變的征途上，每一次“增益”都為未來的“人造太陽”注入一縷光芒。

　　？埃博拉肆虐西非，全球預(yù)防

　　今年2月，埃博拉疫情在幾內(nèi)亞境內(nèi)暴發(fā)，隨后迅速蔓延至西非利比里亞和塞拉利昂等國。疫情引起了國際社會的高度關(guān)注，多個國家均采取了緊急措施，嚴(yán)防病毒入境。

　　埃博拉病毒是迄今發(fā)現(xiàn)的致死率最高的病毒之一，死亡率超過50%，除了將已經(jīng)感染的病人完全隔離，尚無有效的預(yù)防和治療辦法。

　　不過，科學(xué)家們正在加緊研制疫苗，美國國家衛(wèi)生機(jī)構(gòu)與英國葛蘭素史克公司聯(lián)合開發(fā)的疫苗已于11月底初步通過人體測試；加拿大研發(fā)的一種疫苗也正在開展一期臨床試驗(yàn)。此外，一種名為ZMapp的試驗(yàn)性藥物被緊急用于救治埃博拉病人，病人病情出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，很有希望成為治療埃博拉病毒感染的一個關(guān)鍵選項(xiàng)。

　　從禽流感到瘋牛病，從SARS到埃博拉，每次區(qū)域性公共衛(wèi)生事件引發(fā)的社會震蕩都會拉響全球紅色警報，盡管懸掛不同國旗的國際救援隊穿梭其中，盡管各種疫苗緊鑼密鼓地研制和投放，但鮮血和赤字給疫區(qū)帶來的最大威脅，仍然是揮之不去又無處躲藏的恐懼，因?yàn)樵谶@種與死神賽跑的大災(zāi)難面前，最具安全感的科學(xué)技術(shù)也顯得力有不逮。

　　 ？郵票大小類腦芯片“叫板”超級計算機(jī)

　　在智力競賽中擊敗兩位人類選手，在主題辯論中與人“頂嘴”，IBM的超級計算機(jī)“沃森（Watson）”近兩年的表現(xiàn)著實(shí)令人印象深刻。在超級計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對人工智能和大腦的模擬，似乎不是什么難事了？

　　且慢。擂臺上的雙方并非同一重量級——“沃森”的智力完全依賴它儲存海量數(shù)據(jù)的龐大“大腦”——90臺服務(wù)器加上360塊計算芯片的“體格”抵得上10臺普通冰箱，能耗超高可想而知；人類大腦重不過千余克，卻擁有100多億個神經(jīng)細(xì)胞，把大腦活動的能耗轉(zhuǎn)換成電能，只相當(dāng)于一只20瓦的燈泡。

　　論精巧與復(fù)雜，人類大腦仍然力挫所有現(xiàn)代機(jī)器。人腦計算方式不受現(xiàn)代計算機(jī)“馮·諾依曼瓶頸”限制。現(xiàn)代計算機(jī)的內(nèi)存和處理器是分開的，以總線作為數(shù)據(jù)交換的通道；在人腦中，神經(jīng)元（處理器）之間通過突觸（內(nèi)存）互相接觸，這種處理器與內(nèi)存緊密相連的結(jié)構(gòu)，讓人腦信息傳遞的效率非常高；人腦還有一個特點(diǎn)，部分神經(jīng)元不使用時可以關(guān)閉，因而整體能耗很低。

　　研發(fā)類腦電路已是必然趨勢。2011年，IBM推出了SyNAPSE（“自適應(yīng)塑料可伸縮電子神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)”的縮寫，恰好也是“突觸”的意思）芯片原型，這枚單核芯片包含256個“神經(jīng)元”和256×256個“突觸”。時隔3年，郵票大小的升級版多核芯片“真北（Truenorth）”問世，尺寸不及原型的1/15，內(nèi)核卻增加到4096個，方寸之間竟然集成了100萬個“神經(jīng)元”、2.56億個“突觸”，能耗不到70毫瓦，其運(yùn)算能力可折合為每瓦每秒460億次，而最節(jié)能的超級計算機(jī)每瓦每秒只能進(jìn)行45億次“浮點(diǎn)”運(yùn)算。

　　如果說第一代單核類腦芯片還只是“蟲腦”水平，那么進(jìn)階版“真北”已經(jīng)相當(dāng)于“蜜蜂大腦”了。但顯然，IBM的終極目標(biāo)是人類的“灰腦”——大腦皮層灰質(zhì)是數(shù)百億神經(jīng)元的聚集地，有朝一日若真實(shí)現(xiàn)這種規(guī)模的人工智能，人類的生存前景恐怕更加黯淡。

　　 ？科學(xué)家找到“光變物質(zhì)”的簡單方法

　　科學(xué)家布雷特和惠勒1934年提出，如果讓兩個光子通過撞擊結(jié)合在一起，有可能變成物質(zhì)，形成電子和正電子——這是最簡單的“光變物質(zhì)”方法。但他們也認(rèn)為這只是理論，從未想過有人能實(shí)際證明這一預(yù)測。目前能把光變成物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)都伴有大量高能粒子，而純光變物質(zhì)的布雷特-惠勒正負(fù)電子對從未在實(shí)驗(yàn)室里被觀察到過。

　　為什么這個實(shí)驗(yàn)如此重要？因?yàn)樗饶茉佻F(xiàn)宇宙形成的最初100秒內(nèi)的重要過程，還能表現(xiàn)伽馬射線爆發(fā)，這是宇宙中最大的爆發(fā)和物理學(xué)中最大的未解之謎。

　　雖然這一理論聽起來簡單，要想實(shí)驗(yàn)證明卻非常困難。對撞的方法容易想出來，但利用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計并不容易。

　　現(xiàn)在，英國倫敦帝國學(xué)院與德國馬克思·普朗克研究所物理學(xué)家合作提出了證實(shí)這一理論的一個非常簡單的方法并模擬成功。結(jié)果顯示，“光子—光子對撞機(jī)”系統(tǒng)一次發(fā)射能產(chǎn)生大約10萬個布雷特—惠勒對，在證明了布雷特－惠勒理論的同時，也彰顯了新型高能物理實(shí)驗(yàn)的巨大進(jìn)步。此時距離理論提出整整80年。

　　80年滄海一粟，對于洪荒宇宙來說不值一提，但不可否認(rèn)的是，人類正是在提出自洽理論并不斷用實(shí)踐證明其圓融的過程中，步步接近那個一直困擾人類的哲學(xué)命題——物質(zhì)究竟從何而來？

　　？美成功剪除感染細(xì)胞中的艾滋病病毒

　　艾滋病病毒就像一個魔咒，兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)始終與人類“不離不棄”，將患者的身體和心靈生生侵蝕成無邊的荒漠。

　　15年來，被稱為“雞尾酒療法”的高活性抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療（HAART）在發(fā)達(dá)國家成功控制了感染者的HIV-1病毒發(fā)作，但HIV-1仍然可能再次發(fā)怒打斷治療進(jìn)程，揮之不去的HIV-1始終讓感染者存在生命隱患。

　　由于HIV-1病毒永遠(yuǎn)不會被免疫系統(tǒng)消滅，只有徹底剪除病毒才能治愈疾病。近一年來，CRISPR／Cas9基因剪輯技術(shù)成為生物生理學(xué)領(lǐng)域最為熱門的方法，因其簡便、價廉、多功能和高效率，被譽(yù)為“基因組編輯的魔術(shù)手術(shù)刀”。

　　美國科學(xué)家操起這把刀，試圖朝著永久治愈艾滋病的方向邁出重要一步。他們用HIV-1編輯器在能感染HIV-1病毒的幾種細(xì)胞上成功地根除了潛在的艾滋病病毒。

　　這是一項(xiàng)令人興奮的發(fā)現(xiàn)，不過現(xiàn)在還沒做好準(zhǔn)備進(jìn)行臨床試驗(yàn)。但無論未來發(fā)展如何，剪除病毒DNA的成功實(shí)驗(yàn)證明了這樣一個事實(shí)——科學(xué)家正朝著正確的方向前進(jìn)。

　　？人際腦電波通訊首獲成功

　　科學(xué)幻想是許多未來科技的靈光乍現(xiàn)。在最新上映的科幻電影《超體》中，就有意外獲得超能力的女主角可以通過觸摸他人前額，讀取對方的意識和記憶的情節(jié)。而在現(xiàn)實(shí)世界里，人際腦電波通訊時代的大幕也已緩緩拉開。

　　我們想說的話、想做的動作、想表達(dá)的情感，一念既起，大腦神經(jīng)元之間就會產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)出微弱但清晰的電信號。一位身在印度的志愿者，就將“你好（hola）”和“再見（ciao）”這兩個單詞在自己大腦中形成的波動，發(fā)給了遠(yuǎn)在8000公里以外的法國實(shí)驗(yàn)人員。這是從一個大腦到另一個大腦之間的一次簡單的信息單向流，當(dāng)然方式不會像電影中那么直接。這個“讀心”實(shí)驗(yàn)需要先將代表兩句問候語的腦電波轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，由法國方面的計算機(jī)接收后解碼，再用電刺激將其輸入實(shí)驗(yàn)人員的意識當(dāng)中。接受者感受到的是眼前似乎有一道道閃光劃過，從中便可以解讀出對方傳遞的信息。人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)可以讓殘障人士用意識來控制輪椅、機(jī)械臂了，未來我們或許還能夠用自己的思想控制智能手機(jī)、計算機(jī)以及其他設(shè)備，享受腦電波“智控”帶來的便利。而通過互聯(lián)網(wǎng)，人腦和人腦之間也取得了連接，不過，那種可以入侵他人大腦、探查他人內(nèi)心的想法確實(shí)有點(diǎn)“腦洞大開”了，因?yàn)槟壳斑€無法確定腦電波傳達(dá)相同信息時在不同大腦間的相似度是多少，這項(xiàng)初步實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)是：錯誤率為15%。以實(shí)驗(yàn)傳遞信息的簡單程度來看，“誤解”的幾率并不算低。

　　？中國探月返回試驗(yàn)器成功返回地球

　　繼蘇聯(lián)和美國之后，中國成為成功回收繞月飛行器的第三個國家?？上部少R！

　　11月1日晨，中國探月工程三期再入返回飛行試驗(yàn)返回器在中國內(nèi)蒙古中部預(yù)定區(qū)域降落。這是中國航天器第一次在繞月飛行后再入返回地球，它標(biāo)志著中國已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回關(guān)鍵技術(shù)，為確保嫦娥五號任務(wù)順利實(shí)施和探月工程持續(xù)推進(jìn)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

　　此次試驗(yàn)是中國探月工程三期任務(wù)中最關(guān)鍵也最困難的一次試驗(yàn)，目的是通過飛行器高速再入返回地球的真實(shí)飛行，獲取相關(guān)軌道設(shè)計、氣動、熱防護(hù)、制導(dǎo)導(dǎo)航與控制等關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，所有數(shù)據(jù)全面有效。

　　需要特別關(guān)注的是被比喻為“太空打水漂”的“半彈道跳躍式飛行返回”設(shè)計，這種特殊設(shè)計巧妙地利用地月引力，讓探測器飛抵月球附近后繞半圈自動向地球飛來。由于月球引力場分布不均勻，因此利用月球引力規(guī)劃探測器的軌道并不容易，整個過程需要經(jīng)過多次調(diào)整；最重要的是在其返回大氣層時，要借助不連續(xù)的分子氣層和飛行控制，讓返回器在大氣層中一出一入，打出漂亮的“太空水漂”，進(jìn)而避免在大氣層中的超高速飛行燒蝕返回器。

　　自上世紀(jì)中期以來，一些國家向月球和更遙遠(yuǎn)的天體發(fā)射了大量探測器和飛船，但按設(shè)計要求返回地球的航天器為數(shù)寥寥。除了項(xiàng)目內(nèi)容本不包括“回家”任務(wù)以外，再入返回技術(shù)復(fù)雜和風(fēng)險高等因素都讓設(shè)計專家不得不慎之又慎。

　　雖然不是歷史上第一次使用這種方案，但其操控高難度和落點(diǎn)高精度決定了成功收回返回器的重大意義。雄關(guān)漫道，務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹袊教烊苏徊揭粋€腳印地邁向太空。

　　 ？人類探測器首次登陸彗星

　　彗星一直被認(rèn)為是太陽系形成初期留下的產(chǎn)物，其彗核由凝結(jié)成冰的水、二氧化碳、氨和塵埃顆?；旌辖M成，因此彗星也常被喚作“臟雪球”。

　　11月12日，在太空中“追星”長達(dá)10年的著陸器“菲萊”與好伙伴“羅塞塔”號探測器分離，奔赴自己的“新家”——距地球5億公里的“67P／丘留莫夫－格拉西緬科”彗星。但一波三折，獨(dú)自飛行7小時的“菲萊”在踏足彗星時，竟然出現(xiàn)了頭頂?shù)睦錃馔七M(jìn)器未能啟動、兩個錨定“魚叉”失靈的意外狀況，經(jīng)過兩次彈跳，“菲萊”總算在彗星表面站住了腳，完成了人造探測器的首次彗星登陸。

　　隨后傳回的全景照片顯示，三條腿的“菲萊”一腳朝天、側(cè)臥在地，落在了一處峭壁的陰影中。這意味著“菲萊”在主電池電量耗盡后，無法從備用的太陽能電池獲取足夠能量。盡管處境艱難，好樣的“菲萊”在清醒的64個小時中，啟動全部科學(xué)設(shè)備，全力以赴抓緊實(shí)驗(yàn)，對彗星的土壤、磁場等情況展開測量分析。這些信息有助于科學(xué)家了解形成于太陽系形成初期的彗星，進(jìn)一步探究太陽系甚至人類的起源。

　　15日8時36分，“菲萊”傳回所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，發(fā)推文表示“有點(diǎn)累，得打個盹了”，便不再“說話”。

　　眼下彗星正逼近太陽，“菲萊”的隔熱設(shè)計只能讓它的工作期堅持到2015年3月底。在此期間，我們只能期待太陽能電池板獲取足夠光照并轉(zhuǎn)化成足夠電力，讓“菲萊”從休眠中蘇醒。

　　不管“菲萊”能否醒來，歐洲空間局的這一壯舉都填補(bǔ)了人類太空探測歷史上的空白。

　　10美新一代載人飛船“獵戶座”首次試飛成功

　　新年降至，蔚藍(lán)地球上騰空而起的一枚火箭意義非凡——人類開啟了探測火星或其他行星的大門。

　　美國國家航空航天局（NASA）新一代載人飛船“獵戶座”12月5日完成首次試飛，并濺落在太平洋預(yù)定海域，其成功發(fā)射被視作“美國航天的新起點(diǎn)”。

　　此次測試的目的是在距離地球5800公里的高度，即大約15倍于國際空間站運(yùn)行軌道高度的太空中，檢驗(yàn)飛船的基本設(shè)計性能。這是自1972年“阿波羅計劃”結(jié)束42年以來，人類首次將載人級別太空飛船發(fā)射到遠(yuǎn)超近地軌道的深空之中。

　　美國航天飛機(jī)2011年退役后，宇航員要進(jìn)入國際空間站作業(yè)，不得不依賴俄羅斯的聯(lián)盟號，而每張船票高達(dá)幾千萬美元，這種寄人籬下的情況促使“從美國本土運(yùn)送宇航員進(jìn)入太空”成為NASA的重要任務(wù)。

　　然而，來往地球軌道國際空間站的載人飛船和貨運(yùn)飛船，統(tǒng)統(tǒng)被NASA轉(zhuǎn)移給“太空商用計劃項(xiàng)目”，私人公司成為設(shè)計、制造、發(fā)射和運(yùn)營的主力。志大“財”疏的NASA學(xué)會了“集中力量辦大事”的做事原則，戰(zhàn)略上幾乎把全部精力都放在了深空探測上。

　　“獵戶座”新一代載人飛船作為已經(jīng)擱置的“星座計劃”的重要組成部分，再次燃起了美國載人深空探測的激情——按計劃，“獵戶座”最終將搭載在名為“太空發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）的新型最強(qiáng)勁火箭上升空，將人類送往火星。

　　“理解并保護(hù)地球家園，探索宇宙尋找地外生命以及啟發(fā)下一代探索者”，NASA撐起的這面旗幟鼓舞了無數(shù)航天人。憑借科學(xué)技術(shù)的支撐，人類總是夢想在無邊星際找到另一席廣闊天地。雖然很難很艱巨，但夢想還是要有的，萬一有一天實(shí)現(xiàn)了呢？