2020年，《科學(xué)》雜志在盤點(diǎn)過去歷史瞬間的同時(shí)，對(duì)新一年科學(xué)研究及政策領(lǐng)域可能會(huì)成為頭條的事件進(jìn)行了預(yù)測(cè)。其中，在首臺(tái)百億億次計(jì)算機(jī)的競(jìng)賽和CRISPR癌癥治療試驗(yàn)領(lǐng)域中，中國(guó)都有機(jī)會(huì)獲得領(lǐng)先。 《科學(xué)》雜志認(rèn)為，新的一年，英國(guó)、美國(guó)和其他國(guó)家持續(xù)不斷的政治動(dòng)蕩，會(huì)使許多科研人員的工作更加復(fù)雜化。英國(guó)大選讓其脫歐幾成定局，這將讓英國(guó)科學(xué)家面臨失去歐盟科學(xué)資助和科研合作者的可能。在美國(guó)，11月的總統(tǒng)大選將決定科學(xué)家在未來政策審議中的作用，許多氣候變化和環(huán)境問題的專家對(duì)特朗普不滿已久，表示特朗普政府一直在忽視科學(xué)證據(jù)。

01保護(hù)生物多樣性的新目標(biāo)

2010年，《生物多樣性公約》締約方大會(huì)第十次會(huì)議在日本愛知縣舉辦，會(huì)上通過了2011-2020年《生物多樣性戰(zhàn)略計(jì)劃》，戰(zhàn)略中的五個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)及相關(guān)的20個(gè)綱要目標(biāo)統(tǒng)稱為“愛知生物多樣性目標(biāo)”。愛知目標(biāo)的宗旨是激勵(lì)所有國(guó)家和利益相關(guān)方在聯(lián)合國(guó)生物多樣性十年期間采取措施，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)《生物多樣性公約》目標(biāo)。

《科學(xué)》雜志認(rèn)為，在今年，人們將嘗試重振雄心勃勃的“愛知生物多樣性目標(biāo)”。2020年10 月，世界各國(guó)將有機(jī)會(huì)在中國(guó)昆明舉行的、全球最重要的保護(hù)公約《生物多樣性公約》會(huì)議上，嘗試制定一條更有效的路徑。 02氣候決策的關(guān)鍵時(shí)刻 氣候變化政策在今年將面臨關(guān)鍵時(shí)刻。美國(guó)特朗普政府一直以來反對(duì)減少化石燃料排放的規(guī)定，這也成為民主黨挑戰(zhàn)者的一個(gè)主要攻擊話題。 2020年11月3日，在美國(guó)總統(tǒng)大選結(jié)束一天后，美國(guó)這個(gè)全球第二大溫室氣體排放國(guó)將正式退出《巴黎氣候協(xié)定》。不過，如果誕生一位民主黨總統(tǒng)，則可能在2021年就職后很快重返《巴黎氣候協(xié)定》。

不到一周后，聯(lián)合國(guó)將在英國(guó)格拉斯哥召開自 2015年以來最重要的氣候峰會(huì)，預(yù)計(jì)各國(guó)將增加其減少溫室氣體排放的承諾——盡管各國(guó)在兌現(xiàn)現(xiàn)有承諾方面也保持落后。 科學(xué)家預(yù)測(cè)，全球變暖2攝氏度，將對(duì)人類社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)造成災(zāi)難性的破壞。但如果各國(guó)政府不加大努力和嚴(yán)格落實(shí)，未來全球變暖控制在2 攝氏度以下的希望十分渺茫。03人口普查的挑戰(zhàn) 自1790年以來，美國(guó)政府每十年會(huì)進(jìn)行一次人口普查。研究人員擔(dān)心，這項(xiàng)人口普查任務(wù)可能無法完成，政治辯論進(jìn)一步疏遠(yuǎn)了那些已經(jīng)難以計(jì)數(shù)的人。

人口統(tǒng)計(jì)學(xué)家還擔(dān)心，人口普查 “使用一種保護(hù)受訪者隱私的新方法” 可能會(huì)扭曲對(duì)人口趨勢(shì)的分析；這不僅關(guān)系到每年1.5萬億美元的聯(lián)邦資金如何分配，還關(guān)系到美國(guó)最大統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)的誠(chéng)信問題。 04CRISPR的大型臨床試驗(yàn) 在2020年，有望治療癌癥和遺傳疾病的 CRISPR 基因編輯工具將面臨關(guān)鍵考驗(yàn)。

美國(guó)一項(xiàng)小型臨床試驗(yàn)正在使用CRISPR來破壞T細(xì)胞中的三個(gè)基因，然后將這些基因修飾過的T細(xì)胞送回癌癥患者體內(nèi)。這種方法可以幫助這些改造過的免疫系統(tǒng)“士兵”阻止惡性腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)患者的生命。 在中國(guó)，也有可能有更多獨(dú)立的CRISPR癌癥治療試驗(yàn)結(jié)果出爐。 除了癌癥治療，還有一些研究人員正致力于治療鐮狀細(xì)胞疾病和地中海貧血患者。治療方法也是利用CRISPR基因編輯工具修改胎兒血紅蛋白基因，以彌補(bǔ)成年血紅蛋白的缺陷。 05蛋白質(zhì)考古 今年，遠(yuǎn)古時(shí)期的蛋白質(zhì)將為人類和其他生活在100多萬年前的動(dòng)物的身份和行為提供新的線索。

蛋白質(zhì)比DNA更穩(wěn)定。隨著分析方法的改進(jìn)，研究人員可以利用它們來了解更多缺乏DNA的化石，包括神秘的遠(yuǎn)古人類遺骸的性別和年齡。 大多數(shù)人科動(dòng)物都是通過骨骼和牙齒來識(shí)別，而蛋白質(zhì)可以提供一種新的工具來在族譜中對(duì)它們進(jìn)行分類，并識(shí)別因太小而無法進(jìn)行分類的碎片。盡管牙釉質(zhì)是古代蛋白質(zhì)的最佳來源，但現(xiàn)在，研究人員也可從骨頭和頭發(fā)中提取它們。

此外，蛋白質(zhì)還可以揭示由植物和動(dòng)物材料制成的人工制品的新信息。研究人員希望 2020 年能分析羊皮紙手稿和曾經(jīng)用來密封文件的蜂蠟?？茖W(xué)家們也在分析古代罐子上的殘留物，以尋找更多的線索，比如蒙古大草原上的早期牧民是先喝駱駝奶還是羊奶，以及生活在羅馬帝國(guó)邊緣的英格蘭人吃什么。 06中國(guó)崛起的辯論 “如何應(yīng)對(duì)中國(guó)崛起”作為科學(xué)超級(jí)大國(guó)的政治辯論，在 2020 年可能會(huì)進(jìn)一步加劇。

在美國(guó)，一些聯(lián)邦機(jī)構(gòu)已經(jīng)禁止他們的雇員參與外國(guó)人才招聘計(jì)劃，以防止信息泄露。美國(guó)表示這可能會(huì)損害國(guó)家安全和美國(guó)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。 美國(guó)國(guó)會(huì)成立的兩個(gè)新機(jī)構(gòu)將致力于協(xié)調(diào)各聯(lián)邦機(jī)構(gòu)之間的做法，并仔細(xì)考慮如何最好地平衡、開放并保障安全。美國(guó)學(xué)術(shù)領(lǐng)袖希望說服政策制定者不要回避某些類型研究的國(guó)際合作，他們認(rèn)為 “過于敏感” 將扼殺美國(guó)的創(chuàng)新能力。 美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）的一份新報(bào)告稱，向?qū)W生和教職工講授 “可接受和不可接受的行為” 是一種更好的方法。 07加強(qiáng)中微子研究科學(xué)家們將在22歲的超級(jí)神岡中微子天文臺(tái)的觀測(cè)室內(nèi)加入稀土金屬釓，以提高其靈敏度。

探測(cè)器將觀察來自超新星的中微子撞擊水時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)，提供關(guān)于這些爆炸恒星內(nèi)部動(dòng)態(tài)的線索。日本立法機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)將資助一項(xiàng)更大的舉措：建設(shè)720億日元（約6.6億美元)的Hyper-Kamiokande項(xiàng)目。Hyper-Kamiokande比它的前身大十倍，將捕獲更多關(guān)于太陽、遙遠(yuǎn)的恒星和超新星發(fā)出的中微子的數(shù)據(jù)。 08暗物質(zhì)探測(cè)器競(jìng)賽 2020年，隨著兩個(gè)強(qiáng)大的新型地下探測(cè)器的啟動(dòng)，探測(cè)假想暗物質(zhì)粒子的競(jìng)賽進(jìn)入了一個(gè)新階段。 自20世紀(jì)80年代以來，物理學(xué)家們一直在使用更大、更靈敏的暗物質(zhì)探測(cè)器來尋找所謂的大質(zhì)量弱相互作用粒子（WIMPs），理論上WIMPs 的重量是質(zhì)子的100倍，并且只能通過微弱的弱核力與其他物質(zhì)相互作用。

△ LUX-ZEPLIN 暗物質(zhì)探測(cè)器 2020年，在意大利格蘭薩索地下國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，裝有8噸冷態(tài)液態(tài)氙的“氙-NT”探測(cè)器將被啟用；在美國(guó)南達(dá)科他州的桑福德地下研究中心，裝有 10噸液態(tài)氙的“LUX-ZEPLIN”探測(cè)器也將啟動(dòng)。 如果“氙-NT”和“LUX-ZEPLIN”探測(cè)器在未來幾年內(nèi)什么也看不見，暗物質(zhì)搜尋者可能會(huì)推動(dòng)更大的大質(zhì)量弱相互作用粒子探測(cè)器的出現(xiàn)，或者把目光投向其他假設(shè)的暗物質(zhì)形式。 09重振異種器官移植 異種器官移植的目標(biāo)是用從豬等動(dòng)物身上獲取的器官或組織來替代人類器官或組織，一直以來該領(lǐng)域處于無所進(jìn)展的困境，但基因組編輯工具CRISPR正在重振異種移植領(lǐng)域。

異種移植長(zhǎng)期以來一直被認(rèn)為可以緩解人類肝臟、心臟和其他器官的長(zhǎng)期短缺，它還可以提供治療失明的眼角膜和產(chǎn)生胰島素的胰島細(xì)胞來替代那些被糖尿病破壞的細(xì)胞。 但在早期的試驗(yàn)中，人類免疫系統(tǒng)一次又一次地迅速摧毀了外來移植。 最近的CRISPR實(shí)驗(yàn)對(duì)豬的基因進(jìn)行了修改，以防止或減弱人類對(duì)其組織的免疫反應(yīng)，并從豬的基因組中刪除了可能在人體內(nèi)產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)的病毒DNA。

在進(jìn)行人體試驗(yàn)之前，從這些編輯過的豬身上移植到猴子身上是一項(xiàng)安全性和有效性的關(guān)鍵測(cè)試。而新型臨床試驗(yàn)可能于今年啟動(dòng)。 10百億億次計(jì)算機(jī) 2020年，中國(guó)有望贏得建造世界上首臺(tái)百億億次計(jì)算機(jī)的競(jìng)賽，該計(jì)算機(jī)每秒運(yùn)算能力為100 億億（10^18）次。

至于具體哪臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)將成為第一代超級(jí)計(jì)算機(jī)，目前仍不確定，因?yàn)樵谥袊?guó)已經(jīng)有三家機(jī)構(gòu)展開了競(jìng)爭(zhēng)，分別是位于天津和濟(jì)南的國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心，以及中科曙光（Sugon）。 新的中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)，以及隨后在歐盟、日本和美國(guó)出現(xiàn)的其他超級(jí)計(jì)算機(jī)，將被用來分析天文和基因調(diào)查的大量數(shù)據(jù)集，并將為人工智能的持續(xù)崛起提供支持。

一些計(jì)算機(jī)科學(xué)家預(yù)計(jì)百億億次的里程碑本應(yīng)來得更早，而延遲的部分原因是需要開發(fā)節(jié)能的計(jì)算機(jī)芯片。 2020年的其他期待阿爾茨海默病藥物： 渤健和衛(wèi)材（Eisai）公司聯(lián)合宣布，在與美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）和外部專家討論之后，將計(jì)劃在 2020 年遞交治療阿爾茨海默病的在研新藥 Aducanumab 的生物制劑申請(qǐng)。

Aducanumab 是一種抗體藥物，旨在清除阿爾茨海默病患者阻塞大腦的淀粉樣斑塊。這種實(shí)驗(yàn)性的治療方法在臨床試驗(yàn)中取得了成敗參半的結(jié)果。2020 年，F(xiàn)DA 將決定是否批準(zhǔn) Aducanumab。 海洋科學(xué)計(jì)劃： 聯(lián)合國(guó)將制定于 2021 年開始的十年海洋科學(xué)計(jì)劃，其目標(biāo)是協(xié)調(diào)世界各地科學(xué)家的工作，以幫助改善海洋健康。 一個(gè)預(yù)期的重點(diǎn)目標(biāo)是繪制更多世界脆弱的海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性熱點(diǎn)，以及更多的海底。目前只有大約4% 是高分辨率繪制的。 干細(xì)胞資金： 美國(guó)加州選民將在11月決定是否撥出55億美元來維持加州再生醫(yī)學(xué)研究所的費(fèi)用。該資助機(jī)構(gòu)是在2004年通過一項(xiàng)涉及30億美元的投票而成立的，其目的是將干細(xì)胞研究轉(zhuǎn)化為新的治療方法。

原文標(biāo)題：《Science》：展望2020年十大前沿科學(xué)

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