【稽叔夜專欄】2024 年值得關注的科學事件

米里亞姆·納達夫 Miryam Naddaf發表在最新一期《自然》(Nature)的<2024 年值得關注的科學事件>(The science events to watch for in 2024)指出，先進的人工智慧工具、月球任務和超高速超級電腦等發展成果將影響來年的研究。 (Advanced AI tools, Moon missions and ultrafast supercomputers are among the developments set to shape research in the coming year.) 以下是今年最重要的科學發展：
人工智慧的進步
ChatGPT的興起對今年的科學產生了深遠的影響。其創建者位於加州舊金山的 OpenAI 預計將於明年底發布支援聊天機器人的下一代人工智慧 (AI) 模型 GPT-5。GPT-5 可能會展示比其前身 GPT-4 更先進的功能。科學家也關注 Google GPT-4 競爭對手 Gemini 的推出。大語言模型可以處理多種類型的輸入，包括文字、電腦程式碼、圖像、音訊和視訊。
Google DeepMind 的人工智慧工具 AlphaFold 的新版本也將於明年發布，研究人員已使用該工具高精度預測蛋白質的 3D 形狀。人工智慧將能夠以原子精度模擬蛋白質、核酸和其他分子之間的相互作用，這可能為藥物設計和發現開闢新的可能性。監管方面存在重大問題。聯合國人工智慧高階諮詢機構將於 2024 年中期分享最終報告，為人工智慧的國際監管制定指導方針。
瞄準星星
智利維拉·C·魯賓天文台計劃於 2024 年底開始運行部分儀器，隨後計劃對整個南半球天空進行為期十年的調查。借助天文台的 8.4 公尺望遠鏡和 3,200 兆像素的巨型相機，科學家希望發現許多新的瞬變現象和近地小行星。
同樣在智利，位於阿塔卡馬沙漠的西蒙斯天文台將於 2024 年中期完工。這項下一代宇宙學實驗將在宇宙微波背景中尋找原始重力波（大爆炸的餘輝）的特徵。其望遠鏡將配備多達 50,000 個光收集探測器，是目前正在進行的類似項目的十倍。
天文學家仍然擔心，由於越來越多明亮的衛星星座用光污染了夜空，新的地面望遠鏡資料可能會變得無法使用。
武器化的蚊子
世界蚊子計畫將於明年開始在巴西的工廠生產抗病蚊子。這些蚊子感染了一種細菌菌株，可以阻止它們傳播致病病毒，可以保護多達 7,000 萬人免受登革熱和寨卡病毒等疾病的侵害。該非營利組織將在未來十年內每年產生多達 50 億隻感染細菌的蚊子。
超越大流行
隨著世界度過 COVID-19 大流行的緊急階段，美國政府正在資助三種下一代疫苗的試驗，其中兩種是鼻內疫苗，旨在透過在氣道組織中產生免疫力來預防感染。第三種是 mRNA 疫苗，可增強抗體和 T 細胞反應，有望提供針對多種 SARS-CoV-2 變種的持久免疫力。
同時，世界衛生組織將於 5 月舉行的第 77 屆世界衛生大會期間公佈其大流行病條約的最終草案。該協議旨在幫助世界各國政府更好地預防和管理未來的流行病。194 個世界衛生組織成員國將決定該協議的條款，包括其中的任何條款是否具有法律約束力。談判的核心是確保公平獲得預防流行病所需的工具，包括疫苗、數據和專業知識。
月球任務
自 1970 年代以來，美國太空總署 (NASA) 首次發射載人登月任務。阿耳忒彌斯二號最快可能在明年 11 月發射，將搭載四名太空人（三男一女）登上獵戶座太空船，進行為期十天的繞月飛行。阿耳忒彌斯二號將為隨後的阿耳忒彌斯三號任務奠定基礎，這項任務將使第一位女性和下一位男性登上月球。中國也準備在2024年發射嫦娥六號月球採樣返回任務。如果成功，該任務將成為首次從月球背面採集樣本。
探索太陽系外衛星的任務包括美國太空總署的快船飛船，該太空船將於明年十月出發前往木星的衛星歐羅巴。其目標是確定月球的地下海洋是否可以孕育生命。日本的火星衛星探索 (MMX) 任務計畫於 2024 年進行，將造訪火星的衛星火衛一和火衛二。它將登陸火衛一併收集表面樣本，並於 2029 年返回地球。
照亮暗物質
探測被稱為軸子的暗物質粒子的實驗結果將於2024 年看到光。軸子被認為是由太陽發射並轉化為光，但這些微小粒子尚未通過實驗觀察到，因為它們需要靈敏的探測工具和極強的磁場。位於漢堡的德國電子同步加速器的 BabyIAXO 實驗使用由 10 公尺長磁鐵和超靈敏無雜訊 X 射線探測器製成的太陽望遠鏡，每天追蹤太陽中心 12 小時，捕捉軸子轉化為光子。
2024 年可能是科學家確定中微子質量的一年——中微子是粒子物理標準模型中最神秘的粒子。2022年卡爾斯魯厄氚中微子實驗的結果表明，中微子的最大質量為0.8電子伏特。研究人員將於 2024 年完成數據收集，預計將對這些微小顆粒進行明確的測量。
意識辯論：第二輪
明年可能會為意識的神經基礎帶來新的見解。一個透過一系列對抗性實驗測試兩種意識理論的大型計畫預計將在 2024 年底發布第二次實驗的結果。在第一輪中，兩種理論都未能與觀察到的大腦成像數據完全一致，打定了25 年的賭注，有利於哲學而不是神經科學。第二輪可以讓神經科學更接近破解主觀經驗的奧秘。
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遷的法律義務發表意見，並對那些被認為破壞氣候的人的法律後果做出裁決。儘管該裁決不具法律約束力，但法院的影響力可以推動各國加強其氣候目標，並可在國內法律案件中引用。
聯合國塑膠條約的談判將於明年結束，該條約旨在建立一項具有約束力的國際協議以消除塑膠污染。自 1950 年代以來，世界已生產了 100 億噸塑料，其中超過 70 億噸現已成為廢物，其中大部分污染了海洋並傷害了野生動物。但研究人員越來越擔心去年開始的聯合國談判進展太慢，無法達成預期目標。
超快的超級計算機
明年初，研究人員將啟動歐洲第一台百億億次超級電腦 Jupiter。這台巨大的機器每秒可以執行十億次計算。研究人員將使用該機器創建用於醫療目的的人類心臟和大腦的「數位雙胞胎」模型，並對地球氣候進行高解析度模擬。
美國研究人員將於 2024 年安裝兩台百億億次電腦：伊利諾州萊蒙特阿貢國家實驗室的 Aurora 和加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的 El Capitan。科學家將使用 Aurora 來創建大腦神經迴路圖，並使用 El Capitan 來模擬核武爆炸的影響。