029|春节特刊:年度技术盘点

今天是咱们春节特刊的第三期。主题是,年度技术盘点。也就是,盘一盘过去一年发生的,那些有意思的科技事件。

科技这么严谨的事,咱们可不敢随便说。我整理了各个来源的年度总结,用他们的共识,来梳理 2022年的年度技术。这其中有权威期刊《科学》《自然》的年度盘点,也有权威媒体,比如《麻省理工评论》《卫报》作出的总结,等等。

今天,咱们就顺着这些榜单,来盘一盘2022年诞生的那些,有意思的新技术。

第一个,我想请你先来关注一个农业上的新技术。毕竟,民以食为天啊。2022年11月,云南大学发表了一项成果,他们培育出了产量稳定的多年生水稻品种。

理论上,所有水稻都是多年生的,但在实际的种植中,到了第二年,产量就非常低了,所以,水稻通常都是一年一种。而这回,云南大学资源植物研究院的一个团队,培育出了一种多年生水稻,名叫PR23。一茬能收获4年,每年收获两季,平均产量是每公顷6.8吨,比一年一种的水稻品种还略高一点。

多年生水稻能量产,这个意义非常重要。一年生的粮食作物,一直存在不少问题,比如对农民来说,种子、耕作,都是巨大的投入。对环境来说,也存在水土流失加剧、土壤结构破坏等等问题。而如果多年生水稻能稳定量产,一来可以大幅减少农民的劳作成本,从第二年开始,它就不用农民插秧了,按一年收两季算,每季每公顷能减少77人天的工作量。二来减少了耕种,也可以减缓水土流失问题。

云南大学的这项成果,也是《科学》杂志评选出的十大年度科学突破中,唯一入选的一项来自中国的研究成果。

接着,咱们得离开地面,去看看突破性的太空技术。

咱们要说的第二个技术,是詹姆斯·韦伯太空望远镜。几乎在所有的年度科技突破盘点里,它都不缺席。韦伯望远镜是当今最先进的太空望远镜之一。2021年年底,韦伯望远镜就发射升空了,它是哈勃望远镜的继任者,但能力是哈勃的100倍。美国、加拿大、欧洲的几大航天机构,花费了20年的时间,上百亿美元的经费,才把它送上天。

2022年,韦伯望远镜传回了第一批照片,它拍到了宇宙诞生初期的景象。天文界认为,咱们有机会借助韦伯望远镜的成果,拼凑出宇宙大爆炸后第一批星系是怎么形成的。它还拍到了地球46亿光年外的星系团、385光年外的系外行星。用知名太空新闻记者乔纳森·奥卡拉汉的话说,韦伯望远镜有20年的寿命,在它工作的每一天,我们都能收获新的发现。

咱们接着说第三个技术,也跟太空有关。是美国航空航天局(NASA)的小行星防御技术,这件事也出现在各大科学榜单里。2022年9月,NASA发射了一台小型航天器,成功撞击了距离地球1100万公里的一颗小行星,让这颗小行星偏离了原本的轨道。这是人类历史上第一次成功的行星防御模拟试验。

你知道,6500万年前,一颗直径10公里的小行星撞击地球,导致了恐龙的灭绝。现在,“小行星威胁”也是悬在人类头顶上的一把剑。近地小行星中,大约有25000个,一旦撞击地球,就能摧毁一座城市。但截至目前,科学家只探测到了其中的40%,另外60%的轨迹是不明确的,这都有可能是人类生存的隐患。

这一次小行星防御试验,是人类面对小行星威胁,第一次化被动为主动,主动尝试用撞击的方式改变小行星的轨道,避免它们直接撞向地球。这次试验虽然是一次性任务,但它也为后续技术的发展打下了基础。更重要的意义是,未来,如果真的有小行星撞击地球的威胁,人类起码有了一种应对之计。你看,人类不但在拓宽认知宇宙的边界,也在拓宽太空防御的边界。

好,说完太空,再接着,咱们要把目光转向非常前沿的AI领域。

咱们要说的第四个技术,是AI预测蛋白质结构,这是权威期刊《自然》评选出的2022年科学事件之一。2022年7月,谷歌旗下的AI公司DeepMind,也就是那个造出AlphaGo的公司,又放了一个新大招。它们用自己的AI网络AlphaFold,预测了2亿多个蛋白质的结构,并且把这些结构都公布了出来。这2亿多个蛋白质来自100万个物种,几乎涵盖了目前基因数据库中所有在编的蛋白质。年底,Meta公司,也就是之前的Facebook,也用人工智能预测了大约6亿个蛋白质的结构,只不过这些蛋白质来自细菌、病毒和其他微生物。

蛋白质的折叠结构异常复杂,蛋白质结构的破解,被称为生物学领域的“圣杯”。过去,这对人类来说几乎是一个黑箱。就拿人类自己的蛋白质来说,在AI之前,人类花了半个世纪,也只解析了5万多个,只掌握了人体17%的氨基酸组结构。而现在,DeepMind已经能用AI绘制人体内98.5%的蛋白质。预测2亿多个蛋白质的结构,对生物学领域来说是一次巨大的突破。接下来,基于蛋白质预测,科学家还有可能推进解决抗生素耐药性、药物开发等等一系列难题,已经有人在这项技术的基础上,做出了相关的成果,比如牛津大学正在利用相关蛋白质研究疟疾疫苗。甚至,还有人预言说它将彻底改变基础科学。

接下来要说的第五个技术,你可能还用过。叫,具有创作能力的AI,网上那个AI绘画就属于这一类。这也是《科学》杂志评选出的年度科技突破之一。2022年,AI在艺术领域的落地应用,可以用势如破竹来形容。去年春天,OpenAI发布了AI绘图软件DALL-E2。它利用了机器学习的扩散模型,简单来说,你给它一些描述性的词汇,它就能生成逼真的艺术作品。在这个基础上,网络上出现了大量的AI绘图工具,人人都能体验一把AI作画。你可能还记得,在今年的跨年演讲上,就展出了一幅AI画出来的艺术作品。甚至还有艺术家,利用AI生成的图片赢得了美术比赛。后来,这项技术还从图片衍生到了视频制作。

好,看完AI,咱们继续说今天的第六个技术,脑机接口。这四个字,你可能也不陌生,毕竟马斯克在做相关的业务,隔三差五就会上个新闻。去年,在清华大学校内发起的一项评选中,“脑机接口”入围了“十大变革科技”。

脑机接口的意思是,在人的大脑、机器和互联网之间建起一道桥梁,让人的大脑,可以不通过任何动作辅助,直接跟虚拟世界沟通。这项技术如果成熟,除了能实现记忆增强、意识上传这样比较科幻的目的,还能为受损的大脑做重建,比如让瘫痪患者实现重新行走,让因为大脑损伤而无法说话的人能重新表达等等。

这个领域最有名的公司就是马斯克的Neuralink,马斯克说,他的终极设想是,实现人与人工智能共生,只有那样,人工智能才能真正为人类所用。2022年12月初,Neuralink公布了一项脑机接口技术的最新成果。他们成功地让一只猴子,通过大脑意念表达了要零食这个想法。这只猴子的大脑里植入了一枚脑机接口设备,然后猴子在没有接触键盘的情况下,驱动电脑,在屏幕上拼出了“Can I please have snacks”的英文短句,实现了所谓“意念输出”。

马斯克还表示,再过六个月,相关的技术就能进入人体试验阶段。而除了马斯克,还有大量相关公司正在如火如荼地融资、开新项目。业内有很多人表示,脑机接口技术是一个朝阳赛道,目前很可能正处在爆发的前夜。也就是说,当下的我们很可能就站在从科幻到现实的那个分界点上。

最后,第七个,咱们来关注一个,离我们的日常生活最近的技术之一,快速充电技术。这个快速充电,是针对动力电池的。2022年,美国宾夕法尼亚州立大学的王朝阳院士团队,首次实现了高能量密度锂离子电池的10分钟极速充电。这项成果被英国《卫报》评选为年度十大科学进展之一。

电动汽车大规模普及这个趋势,不用多说。但是,电动车多年来一直有一个没有解决的挑战,那就是充电速度。我们经常听到有人抱怨,“充电一小时,排队四小时”。当前的主流技术下,电动车充满电,最快也要45分钟到一个小时。动力电池极速充电是当前的世界难题,因为充电速度一上去,电池的安全性就会大打折扣。而现在,王朝阳院士团队提出的这项技术,用了一种耐高温电解液,锂电池10分钟就能充电75%,并且能安全循环两千次。更重要的是,这还不是一项单纯的实验室成果,所有的实验,用的都是工业上量产的电池材料,这项技术,可以很快应用到实际的动力电池产品中去。

说到这儿,我想跟你再补充两句,围绕动力电池的很多技术,都是2022年的重点。比如在材料上,除了锂电池,钠电池、钒电池各自都在技术落地上有了新的突破。还有,氢燃料电池也有了相关的应用,《马一峰·能源前沿报告》这门课中就介绍过,雄安新区的一条工业运输路线上的氢能源卡车,已经投入工作了。再比如,《麻省理工科技评论》评选出的全球十大突破性技术中,有一项是“电池回收利用技术”。第一批规模化应用的动力电池差不多到了退役的年限,电池的回收和再造技术也就提上了日程。现在,电池回收技术已经能做到回收所有的钴和镍,以及80%的锂。在这方面,中国的技术也走在前面,主要由宁德时代等电池大厂主导。从制造电池到回收电池形成一个闭环,这也是行业和技术成熟的表现。

好,关于2022年的年度技术,咱们就盘点到这里。不知道过去这一年,惊艳到你的或者启发到你的新技术是什么,欢迎留言告诉我。

以上就是今天的内容。《得到头条》,明天见。

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