年末特辑：90分钟回顾2024年十大科技进展
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用多样化视角拆解科技对热议话题思考更深一层果壳时间

欢迎收听果客时间我是明月我是游世游今天加入我们的还有我们的同事果客的主笔斯蒂德大家好我是斯蒂德这是果客时间今年的最后一期节目我们想盘点一下 2024 年科学科技的重大进展我们做了一个榜单待会会一一给大家介绍我们觉得哪些进展最重要以及为什么觉得它重要

先说一下这个榜单是怎么选出来的啊是我们跟其他的编辑同事参考了一些权威的期刊比如说 Nature Science 他们在每年年末的时候会做总结还有一些大的媒体机构年末的时候也会做总结我们参考了这些榜单再考虑了传播层面的影响比如说这件事情它有没有破圈有没有在其他领域得到广泛的讨论不可避免的还要掺杂了很多主观的因素所以这份榜单不是什么权威的榜单

听完以后如果你觉得你熟悉的领域也有非常重要的进展的话欢迎在评论区补充那我们就直接进入正题吧第一条是人工智能成为科研助力人工智能这两年的进展肯定是突飞猛进的要选榜单的话肯定少不了 AI 的身影

但是今年有一个很重大的事件就是科学界的最高奖项诺奖给了两个奖项出来肯定了 AI 在科学上面的成就相当于是给了他一个最高的认可吧这两个诺奖分别是化学奖和物理学奖物理学奖的争议呢待会儿可以邀请 Stede 来给大家分享一下我先来简单回顾一下化学奖化学奖分成两半其中的一半呢是奖给了 AlphaFold 它是一个预测蛋白质结构的 AI 工具

蛋白质结构为什么重要呢?因为我们知道蛋白质是氨基酸组成的但是氨基酸组成一个链之后它其实还行使不了功能它这个链要去折叠、去盘绕形成一个最终的三维的空间结构有了稳定的结构之后它才能去行使它的功能氨基酸序列比较好测但是蛋白质的结构就非常非常的难测要去做很多的实验很费劲的去观测

以前一个博士生可能要用他整个的博士生涯来做出一个结构就非常了不起了那过去 50 年间人们测定蛋白质结构的成果是只测出了 20 多万个蛋白质的结构但是 AlphaFold 这种新的工具出现了以后在非常短的时间以内就测出了上亿个蛋白质的结构可以说是给这个领域带来了革命性的影响而且它的准确度是非常高的

AI 在其他的科研领域也有各种各样的应用就是所谓的 AI E4S 但是 AlphaFold 是 AI 在科研领域的想象力得到非常有说服力有代表性的落地的体现所以今年他获得了半个诺奖那另外半个化学奖呢是奖给了就是反过来的我们知道了一个蛋白质的结构再反过来去预测它的氨基酸序列相当于是涉及蛋白质这个涉及蛋白质的工作

也用了大量的 AI 工具所以说这是整个化学奖的情况那物理学奖呢是讲给了人工神经网络和机器学习当时是引起了非常大的争议我们当时也做了一期节目来讲述整个诺奖的细节欢迎大家去再收听一下那期节目我们还讨论了学科边界啊这类的问题但是我们这期节目有一个问题就是两位嘉宾呢分别是化学背景和生物学背景

他们都对物理学奖表达了赞赏但是有人就提出了他们没有物理学的背景怎么能替物理学家发声呢那今天刚好我们斯蒂德是物理学的背景所以给他一个机会来补充物理学背景的人的视角

今年这个物理学奖一宣布以后就当时我记得有个很火的一个话题就是物理学不存在每一年其实我们都已经习惯了诺贝尔奖他会把化学奖颁给奇奇怪怪的领域因为都说他是理中奖但是物理学奖基本上都还是挺物理的所谓物理就侠义上的物理讲的就是咱们研究这个世界或者说这个宇宙里边各个细节它到底是有什么样的物理过程

有什么道理可讲但是今年就非常奇怪了他研究的并不是物理世界的一些规律或者是发现这个物理世界的一些新的客观存在的东西但是

如果从广义的角度来讲这个物理是什么呢物理其实就是我们去学习或者说了解这个世界为什么是现在这个世界是我们看到的这个样子它里边不管是宏观也好微观也好它为什么会发生这样的过程它中间到底有一个什么样的原理或者说道理

那从这个角度来说其实我觉得除了那些最纯粹的理论数学其他都可以归到一个广义的物理里面来讲今年的这个物理讲给了机器学习其实从某个角度来说它可以说是扩展了

物理学家或者说是任何一个领域的科学家对于科学研究的这么一种方法从这个角度来说你可以说它是磨刀部砍柴工里面的那个磨刀的那一块

你就不能说它跟砍柴没关系对不对所以它其实也是还是跟物理有关系的对我觉得其实就是之所以会引起一些争议主要就是诺奖设置的奖项还是太少了它如果设置一个数学或者计算机科学然后 AI 得奖其实是毫无疑义的按照道理诺奖还要颁的就是说做出最重要发现或者发明的人做出那种能够

改变世界的发现或者发明的人那 AI 就无疑是改变了世界但是当年诺贝尔他设的时候他就没有设这方面的奖但其实诺奖他是有增加奖项的这个历史的就是经济学奖他就是 1968 年才增加的我觉得诺奖其实真的他们应该考虑一下是不是在增设一个数学与计算机科学了因为这方面的研究越来越重要然后如果说诺奖不包括这一块的话其实

我觉得是对诺奖本身生育的一个损害它现在的框架还不能让它给出一个大家都觉得合理的分类但是至少它在三个自然科学奖项里面挑了两个给了 AI 相关的工作那已经是非常重要的认可了

第二条嫦娥六号月被彩样返回这个我们也做了一期节目这是我们国家非常重要的科研进展相信听过我们之前做的那期节目对嫦娥六号应该有所了解了嫦娥六号可以说是创造了非常多的首次当然最大的一个首次就是它其实是人类第一次到月球的背面

去着陆采样然后再又带回到了地球先讲一讲嫦娥六号它整个的这个任务的历程吧这个任务其实不像其他的这种所谓深空探测任务一样会延续非常长的时间嫦娥六号呢从它

5 月 3 号在海南文昌发射升空他差不多花了不到一个月时间 6 月 1 号的时候就已经是降落在了月球背面他具体的降落的地点是月球背面的南极艾肯特盆地这是一个非常大的盆地是在月球背面就是月球我们在地球上基本上从来看不到的那一面那么在这个月球背面这个南极艾肯特盆地基本上可以说占了有 1/3 到 1/4 这么的巨大的一个范围

着陆之后呢它花了大概不到 48 小时两天的时间里边就通过机械臂也通过钻探装置从它的着陆地点周围采集了将近 2000 克 1935.3 克的月球样品包括表层的月壤包括就钻探下去生成的那些岩石

起飞之后呢又过了又不到一个月 6 月 25 号的时候返回舱就带着这些样品把他们安全的送回到了咱们中国的内蒙古寺的王旗

当时在他刚刚返回的时候咱们就做了一期这个节目说他为什么如此的重要其实重点当然从技术上来说月球背面跟咱们地球的正面首先一点是没有办法直接去进行无线电或者是任何其他方式的沟通的因为

月球背面是地球上看不到的所以不管是无线电也好还是其他的通信手段也好直接发送是收不到信号的所以在这种情况下在这个嫦娥六号

出发之前其实咱们中国的航天还提前发了一个叫做雀桥二号的卫星主要的任务是帮助嫦娥六号跟地球沟通但实际上嫦娥六号不管是在月球背面着陆采样还是升空返回对接最后返回的过程当中它大部分的这些操作都是提前预设好的程序就是它自主来完成的

就不需要咱们地面上去对它进行很细致的很精确的操控大部分尤其是着陆的过程这个其实就体现了咱们中国至少在月球探测这一块现在的技术已经是非常理想其实 2024 年的时候包括在之前一年 2023 年人类对于月球的包括着陆探测也好还是其他方式的探测也好又进入了一个活跃期有很多的国家包括美国包括日本

包括以色列都尝试着要去月球走路但是其他国家的成功率都不是很高连美国的成功率也不是很高唯一就每一次都成功的这个就是咱们中国的嫦娥系列所以从这个角度来说中国人在探月这个领域已经是非常成熟而且是现在最先进的技术

那么提到这个嫦娥六号它为什么这么重要刚才说的是首次从月球背面带回了样本那么带回样本这件事本身其实就可以带来无限的科学探索方面科学发现上的这种可能性上次我们做节目的时候他刚刚回来我们还不知道他带回来了什么嘛

但是这段时间他其实在不断地给我们发布他在那个月球样本里面发现的东西是的这就是因为咱们如果你不把他带回来的话就只能你提前设想我可能会在那里发现一些什么研究一些什么所以先把所有的需要研究的那些装备都带上去

而能够带回来的样本其实不需要预设这些我只要把它带回来之后可以分发到咱们全国甚至于全世界都可以去申请这个嫦娥六号的样本现在已经开始申请了而且已经有一些都已经发出去了那么你可以在自己的实验室里边你可以在事后再去开发人的这种主观能动性所以从这个角度来说其实采样返回对于升空探测尤其是对于太阳系以内的其他天体的这种探测来说都是一个非常重要的事情

那么这次咱们是从月球背面采样返回了而之前给他打前站的这个雀桥二号现在仍然在绕月球飞行

仍然是在它那个轨道上那这个其实相当于给我们未来中国的嫦娥系列对于月球的南极部分的未来的进一步的探测其实是先打好了一个基础因为咱们的通讯问题解决了那么未来的嫦娥 7 号 8 号甚至于更长期一点的咱们说中国要在 2030 年前要实现载人登月其实

去的这些目的地都是在月球的南极附近而这个雪桥二号未来可以给这些任务也都给他提供这种通讯的方面的支持所以从这个角度来说这个嫦娥六号首先它是

第三条新建多次试飞完全附用仅一步之遥

这里就要出现一个后面我们还要多次提到的人物马斯克拉这条还是斯蒂德老师的领域新舰世界上最大的这个火箭在 2024 年的时候进行了非常多次的所谓轨道试飞在之前也进行过非常多的试飞但是今年的这些试飞呢可以说是一步一步的把马斯克想要造这个火箭的最终目标给往前又走了好大的几步吧

那这款火箭不只是现在咱们地球上到目前为止人类造过的最大推力火箭那它的推力

可以说甚至于超过了当年阿波罗登月时候用的这个土星五号火箭是现有世界上最大推力火箭那么它的一个重要的目标其实是不只是它推力大而且要实现这个火箭技术的所谓的完全可重复使用咱们之前提到火箭都知道它是一次性的就是所有的人造卫星发射上天之后运载它的火箭

它都是一次性就销毁掉了不管是一级火箭二级火箭哪怕是三级火箭那要么是直接发射之后落回到地球大气层里面烧掉要么就是跟人造卫星一样进入一条轨道但是人造卫星是有用的而把它送上这条轨道的所谓的末级火箭基本上就会变成太空垃圾留在太空里面这些都是一次性的

这也是为什么航天或者说人造卫星如此昂贵的一个理由因为你想我为了要把这个极端重的人造卫星送上天实际上我可能需要消耗一整枚的火箭有一些贵的火箭可能得上亿

那从这个角度来说这么昂贵的一项开支只是上天的第一步就需要花这么多的钱那相当于是一个非常高的门槛也就使得咱们从人类上个世纪 60 年代进入太空到现在其实

半个多世纪都过去了而真正的航天领域并没有出现像其他这种有各个企业家或者各个企业或者各个行业都大规模的向里面进军的这么一个态势因为它门槛太高那马斯克的这个新建他想要完成的一件事情就是把这个门槛给降下来

首先就是要把航天发射的费用这个成本降下来我们已经在过去的几年里面看到马斯克在某种程度上已经做到了这一点就是他现在的这个 SpaceX 公司已经完成了已经成型了这么一款主力火箭叫 109 号它实现了一级火箭的

回收利用第一级火箭就是我们知道因为地球它引力太大了而简单的我用一根火箭穿天猴一样就没有办法把非常重的东西给推到太空去从地球上进入太空需要达到第一宇宙速度就是差不多是每秒钟 7.9 公里那

那这个速度其实用一级火箭是很难达到的所以人类迄今大部分的这种航天发射用的都是多级火箭那一级火箭是最大最粗推力最大在底下给它推至少把上面几级给推到太空的那个方向去而一级火箭它就占到整个火箭发射的成本里面差不多超过 90%而列印 9 号是已经完成了一级火箭的重复使用

今年单只一款火箭就已经发射超过 100 次一年发射 100 次什么概念就是他这一款火箭基本上把地球上其他所有的火箭包括中国包括欧洲包括日本包括美国其他家的火箭加在一起都还要多你可以看到他首先一个发射频率会会增加的非常多其次他的成本会降到 90%但是这个还不是最终的目标因为

列印九号火箭只是完成了火箭的一部分回收那火箭的第二级至少到目前为止是没有办法回收的而马斯克今年进行了四次试飞的这个现在的地球上最大型的火箭就是这个星舰它的目标是一级二级都完成发射之后的回收它最终的目标是希望发射之后回收回来立马加上燃料又可以再次发射就相当于是把运载火箭

做成像今天我们做的这个民航飞机一样这么的稀松平常就是你像我们现在去坐飞机那飞机是载着我们去到一个地方之后不会把飞机就直接扔掉对就不用把飞机扔掉我现在只要加个油这个飞机就可以再飞了那他的目标最后是希望他把火箭也做成这个样子这样的话

就可以把发射的成本像烈英九号它一级回收已经可以把发射成本降 90%了那么如果新舰完全可回收的话那发射成本就可以降到 99%甚至于再更便宜那新舰的这四次试飞今年 2024 年年内的第一次试飞其实还可以看到它有非常多的这种不成熟的地方比如说不管是一级还是二级它都没有撑到最后就炸了第五次试飞的时候一级火箭已经完成了回收

它就是在发射之后返回到发射架然后通过发射架上的一个巨大的钢铁的筷子就是那个筷子夹火箭对机械臂就把这个落回来的一级火箭给它夹住了其实这个场面非常震撼但是如果你对这个大小有概念的话这个一级火箭的高度将近 80 米 70 多米

就相当于是 20 层楼吧一个 20 层楼这么高的一个不锈钢的东西飞回来然后通过一个机械臂把它夹住举重若轻在这个之前其实是很多人对于用筷子去夹火箭这件事情认为是不可能会实现的吧应该是做不到的吧但是马斯克这次做到了

那么包括它的二级二级也就是所谓之前的这个新建飞船二级它的回收跟一级还不一样一级它虽然够大够重但是因为一级和二级分离的时候一级其实并没有加速到一个非常高的速度而且它的高度其实也并不是像进入真正的太空一样距离地面 400 公里没有那么高所以它的回收回来其实主要就是一个

控制问题我只要把它的速度减下来把它的飞行姿态给稳定住把它确切的落到哪个位置用筷子去夹它从技术上是 OK 的可以做到的但是二级回程就很困难因为二级是真正的进入到了太空而进入太空我们刚才说了地球耿身你要进入到太空里边它的速度是每秒 7.9 公里第一宇宙速度达到这个速度之后你再要想落回来就会遇到一个更大的问题就是咱们地球有一个非常厚的大气层

不管是什么东西你这么高的速度闯入到地球大气层里面动能降低的过程当中它这个能量要转换掉就会转换成热能都会变成像流星一样烧掉

而他想要把这个新建的二级回收下来就相当于这个二级不能烧掉必须保持完整进入大气层之后把这么多热量给散掉之后我还得让它落地的时候保持速度为零也就是稳稳的所谓的软着陆咱们不是要把它硬的砸在地上砸在地上砸坏了肯定没法回收了

那他还要转手路那这个也是之前的一个难点而这次这个新建在第五次其实从第四第四次第五次第六次后面三次在试飞里边其实他的这个二级的新建都是能够成功的挺过在地球大气层的这么一关

而且在整个的直播里边我们可以看到它成程信号是不断的不像这个其他的航天机载入的过程当中不管是哪怕是载人的飞行器载入过程当中它都会被外面的一层所谓的火焰也就等离子体给包裹因为等离子体是带电的而带电的东西是可以隔绝无线电波的所以那个时候都会遇到一种叫做黑障的物理过程就是会跟地面失去无线电联系

而星舰在整个的再度大气层以及到落地的过程当中无线链都是不断的这个当然是得益于他自己做的这个星链

那整个飞行到现在其实可以得出一个结论就是到目前为止我们可以看到火箭的完全重复使用是可以做到的因为现在一级已经可以回收了那么二级已经可以完整的而且是非常准确定点的在这个海面上面进行软着陆了那么按照马斯克的说法在明年就 2025 年的 1 月份再做一次这个清剑试飞如果

星舰二级还是可以非常准确的回来的话那么再下一次的试飞他就要需要故技重施就是他用那个筷子不光夹一级火箭他连这个星舰的二级火箭也需要把它给夹住也到那个时候就真的实现了两级火箭完全可以回收那这个对于咱们未来航天

这个产业可以说是会发生非常重大的改变因为它基本上是把上太空这件事情的门槛降到一个非常低的状态而且是它的近地运载能力可以达到上百吨而之前所有的火箭的近地运载能力如果达到十几吨二十吨都已经是那种重型火箭所以它一方面是大大降低了进入太空的成本

另一方面也是大大加快了进入太空的这个频率因为你想本来我消耗掉一枚火箭我得重新造一枚吧而现在变成了航班变成了飞机我只要加个油

同一枚火箭甚至我一年里面就可以让它飞个一百次两百次那这个就会大大加快人力进入太空的这么一个步伐这个给我印象深刻的一个是筷子加火箭那个画面就是我们说的它非常非常易于传播就是自带传播属性第二就是我觉得它这些工作做的迭代的速度非常非常快之前每次直播失败的时候让我印象很深刻的就是大家都在鼓掌因为我们又从这一次发射里面学到了新的东西然后它下一次就会改进

这就是马斯克做事的方式吧

反正确实是有效的对而且他每一次虽然你从某种意义上来说他炸了但是下一次他绝对不会再上一次炸过的地方再炸一次就是他每一次你都可以看到他有进步就是不会犯同样的错误我觉得马斯克这个人他真的是做到有一句话叫做 fail fast 然后 fail forward 就是他每次失败他失败的很快但是他那个经验也总结的很快然后他下一次他就是在失败中真的是不断的前进

这是马斯克的第一次出场紧接着马斯克就要第二次出场了

第四条脑机接口人体实验有了新的进展也是马斯克的他的有一家叫做 Neuralink 脑机接口大家可能已经听了很久了但是马斯克的他的那个 Neuralink 他做的脑机接口真的是跟其他的技术都是完全不一样有几个突破比如说他们那个就直到大脑里头的那种电极它是一种很柔性的电极就它那个线它叫它叫做线嘛

那个线大概 16 微米到 84 微米宽那这个概念就是我们人的一个头发丝它的宽度大概是 100 微米所以它那个线本身宽度就比头发丝还要再细那宽度只有头发丝那么宽然后它的厚度更薄它厚度只有大概是 5 微米左右那大概是头发丝的 20 分之一那么这样子的电极就

很细很软那怎么样去直到大脑里头他自己又开发了一个就很微小的机器人就他为了把这个电极去直到大脑里头指定的位置他去开发一个微小机器人这个机器人就是他可以自动去避开大脑里头的血管因为要避免脑出血嘛然后把这个线去引着引着引到这个指定的位置然后每个线上面大概是 16 个电极一个 neural link 现在的设备是大概有 1000 个电极左右

那这 1000 个电极到了那个指定的位置以后他可以听到大概 40 个神经元他就专门听那 40 个神经元他就发什么信号而且这个直路的设备他相当于他还有芯片他自己就是会去算一下说我现在接收到的信号值不值得把它给发送出去他自己还会做一个判断

然后判断完了以后然后再这样子无限的发出去他说他们现在的瓶颈实际上是蓝牙就通过蓝牙的传输会有个延迟但是因为蓝牙跟其他设备不管是手机还是电脑它那个适配性都比较好

所以他们现在还是在用蓝牙来去传输一些信号那我觉得未来可能他们这个成了以后他们可能会再去开发他们自己的这种无线的传输方式而且马斯克他的野心其实是很大的他自己有上一个美国一个很著名的播客他去讲说这个 neuralink 他到底要干嘛就本质上他其实是为了人类来去对抗 AI 他就是说那个 AI 他传输数据的速度太快了

比如说我们现在的互联网如果是百兆网络它传输速率可能是每秒 1 亿个比特然后 AI 的通信速度大概是每秒可以到万亿个比特那人的传输速度就是我们信号的传输速度我们人如果用说话呀写字啊这个信息的传输速率大概是每秒 39 比特就是比那个

互联网还有这个 AI 要慢得多他就打了一个比方说就是如果 AI 来跟人说话就感觉好像我们人在跟一个树在说话就是你说一句话要等好久好久好久那么才会有回音嘛而且我们迭代的速度就是完全追不上 AI

他就说如果我们能在大脑里头插电极我们这个传输数率说不定就上去了所有人类的这样联合起来说不定能够稍微对抗得了 AI 你信不信他这个说法对他的最终的目标是这样的那但是他一开始他不能在健康人身上做实验嘛因为这种我们还是有伦理的

那么他为什么去选择就是由于一些疾病或者意外去瘫痪的人就是说这样子的话你是可以过伦理的审查的所以一开始这个 Neuralink 脑机接口就是说我去帮助这个瘫痪的人他去重新获得一些去控制电脑啊然后去控制这种鼠标啊什么的能力这样子他现在至少目前有第一个体验者叫 Nolan 然后第二个体验者叫 Alex

他们的结果还真的都是不错的那么第一个体验者他就是刚植入就是他手术做完在这个恢复室里头他就那个信号就已经可以传出来了然后后来他就是到了说可以每秒传输大概 8.5 个比特这样子因为你看这个速度是以前世界记录大概是每秒 4 比特这样子他已经比以前的世界记录就是两倍了

那后来第二个 Alex 他还解决了所谓的那个什么回缩问题就是他那个线他直到大脑里头后来就发现这个线好像会回缩一点点然后就导致这个信号什么的变差了

他们只好又去更新这个模型第一个人我记得他有电极脱落的问题对对就是电极脱落的问题他们后来说因为最早的研究都是在喉脑羊脑上做那么喉脑羊脑还是比人脑小很多可能只有人脑的十分之一那么他们就没有事先预料到那后来好像就是说通过比如说你做完

手术以后你这个大脑就不要动然后再用一些什么办法反正就是这个电极脱落也解决的比较好那现在他们就说现在可能是 1000 个电极那接下来他们可能想要 3000 个 6000 个甚至到明年年底 1 万多个电极那这样子的话就可能真的又会有一个脑机接口上的飞跃了这个的话听起来就非常的科幻

而且说去帮助瘫痪的人的话好像还在正常大家可以理解的范围内但如果说为了人类对抗 AI 首先我会觉得这个事情他走到拿健康人做实验的时候伦理到底允不允许

以及最后这个命运会怎么样我稍微有点捏把汗对但是马斯克他本来就是一个那种特别敢想的人包括说你看好端端的人为什么要去火星上住对吧但是他就觉得这个是值得去探索的方向然后现在我们也会觉得好端端的人你为什么要在脑子里头指一些电极但是可能未来真的会有一些很疯狂的那种自体实验者他是愿意来做这种实验的其实像第一个受试者就完成这个植入之后就完全可以坐在那里

就靠脑子里去想然后甚至可以打游戏这种前景让我想到可能未来真的会有很多这种疯狂一点的这种年轻人也好或者是什么人也好他可能会自愿非常愿意说你马斯克来我的脑子里做这个实验吧在这种情况下对而且如果这种实验规模扩大了大到一定的范围以后人类会不会因此就变成了两种人一种是

有脑机接口的另外一种是没有脑机接口的这个是不是就有点更科幻一点不知道是一种乌托邦的景象还是反乌托邦的景象其实感觉还蛮反乌托邦的当然如果要帮助那些本来就是非常需要比如说瘫痪的人那我还觉得还是非常值得赞美的更反乌托邦一点的话这个东西它在战争上是绝对有用途的总之这个长期的发展要谨慎观察但是短期的发展我们可以乐观一点

第五条是人类细胞图谱草图汇成这个听起来好像跟刚才那些很容易理解很炫酷的东西相比稍微听起来有点不太带劲但是我可以给大家解释一下为什么这个东西非常重要可以想象一下人类基因组图谱

他当时是全世界的科学家联合起来一块儿测定了人类身体里面绝大部分的基因而这个测定的成果现在已经在各个科研领域是非常有用的工具了那细胞的情况要复杂得多得多因为人类基因最后测出来其实只有 2 万多个嘛但是身体各处的细胞其实它们非常非常的不一样有很多的种类我们现在认识到它大概有 200 多种

但是实际上科研人员发现这个种类远比我们之前想的多得多所以有人就想发起一个计划来把身体里面所有的细胞就做一个人口普查把他们所有的种类呀他们的活动呀全都给记录出来可以想象这个计划应该是非常非常复杂的那他的发起者呢就打了一个比方说我们现在对细胞的了解大概可以相当于是一份 15 世纪的地图

就是上面有街道啊有河流呀有一些建筑啊但是它的精度就很不够那它的这个计划如果成功实施了之后整个我们得到的图谱呢相当于是一个谷歌地图或者我们更熟悉一点说是高德地图上面不只有精度非常高分辨率高很多的街道的图景还有动态的就是上面车流怎么样的变化呀都是在里面的因为细胞本身它就是动态的

每个细胞里面它用的那个 DNA 的蓝本是一样的但是细胞跟细胞之间是千差万别的它的大小呀它的长相呀它在的位置它起的作用它还在不断地变化那我们要了解细胞的话就不能只知道 DNA 就要了解 RNA 的层面和蛋白质的层面而且细胞它不是比寓意上会动比如说血液里面的细胞它就是会走的

以及好多别的细胞它看起来好像在它那个位置没有动但其实它也没闲着比如说有物质在进进出出呀它在接收和发射信号呀它在跟身体的其他部位沟通啊而且细胞它有自己的生命周期它可能有年轻的时候有衰老的时候这都是不一样的

所以说这个细胞图谱的研究会比基因组的研究要复杂不止一个数量级我们也可以想象这样的研究在基因组那个时代是不可想象的但是这些年技术也进步了很多嘛我们可以去更近距离的观察每个细胞本身当然也少不了 AI 方法的加入才有可能去开展这样的计划

这个计划是 2016 年的时候有两位科学家发起的是两位女科学家他们联合了其他大概 100 个科学家一起发起了一个这样开放的联盟这个联盟呢欢迎全世界所有的研究者加入就大家一起来把这个庞大的计划完成

现在大概就有 100 个国家的 1700 个机构里面的 3000 多个研究人员在参与这个项目那参与之后做出来的成果是大家会共享也会免费提供给所有人使用的为什么我们在今年把这个进展选到我们的十大榜单里面是因为它 11 月的时候在 Nature 发了一组研究相当于是这个图谱的第一份草图

里边是把 6200 万个人类的细胞映射到了它相应的组织和器官里面的精确的位置分析了这些细胞的类型以及它们的具体的工作情况有 40 多个研究的结果非常非常的多是一组成就

这个 6200 万听起来好像很多但是如果跟大家讲人体身体里面所有的细胞的数量的话是 37 万亿个那 6200 万相当于只是所有细胞数量的零头那我们也可以期待它未来因为 AI 工具在进步嘛这个研究应该会提速刚才说到有 3000 多个人在参加它除了需要这么多人之外还需要很多的钱可以简单讲一下这个资金从哪里来

最近呢有那些比较传统的像欧盟委员会呀美国的国内卫生研究院 NH 这样的机构来资助也有一些私人的基金其中比较重要的是扎克伯格夫妇的那个基金叫 CZI 他们也资助了里面的很多研究总之这个计划它未来还会不断地继续深入做下去为什么这个计划特别重要呢因为我们之前对细胞这种

这种人体基本的功能单元的了解就是刚才说那个比喻就是一个 15 世纪的地图那我们对它了解还这么少的情况下自然有很多生理的过程病理的过程就都搞不明白只有把这个地图的精确度提高了之后才有可能去探索那些我们现在还不太明白的过程对诊断对治疗都有很大的影响用官方的说法就是说它将影响生物学和医学的几乎各个方面而且我觉得比较有意思的是

这个细胞图谱它做出来的结果跟基因组图谱做出来就有点相反的过去我们在做基因组图谱测量之前所认为的人类有的那个基因的数量是比最终测出来两万个要多很多的

但是细胞的类型呢之前我们认为人类的细胞只有 200 种左右但是现在测出来可能某一个类型的细胞亚型就有几千种所以它是一个越做越多的工作这是一个很庞大的计划它应该还在未来的若干年里面会不断地让我们继续了解我们的身体

对这个就是让我想起这种生物的黄金年代就是感觉都在说 21 世纪是生物的世纪那个时候实际上就是人类基因主测序刚刚开始蓬勃发展的那个时候所有人都觉得这个很重要然后所有人都觉得我们要联合起来做一个特别大的科研项目把我们对人类的认知就往前再推一个很大的步

那其实这个研究是有当年的那种感觉的只是说影响就好像包括报道什么的就远没有当年那么轰动就比较少而且他一开始就决定了说不会像基因组那样我可能只需要少数的人的样本就可以了他一开始就纳入了全世界人类的样本因为细胞这个东西你性别不同年龄不同你的地域不同细胞就是不一样的所以他是纳入了全世界他现在有一万多个志愿者

来贡献自己的样本真的是一个非常非常庞大就只能全球的科学家合作来做的这样一个项目也希望这个研究能得到更多的宣传因为他们今年发布的那些结果里面有一些还是蛮重要的比如说第一次观测到了胎儿的骨骼发育就很多细胞的类型确实是在这个研究里面第一次被大家发现的其实这个项目也是会对我们的

未来生活产生非常直接的影响就是它可能会影响到咱们未来的比如说医疗啊或者是一些疾病的治疗啊因为它是 2016 年开始的嘛那疫情开始之后它其实也起到了一定的作用就是把当时已知的

数据聚合在一起的话研究人员发现了新冠病毒是通过眼睛嘴巴还有鼻子的细胞进入的这也是一个非常生动很具体的应用对还有包括他在测这些细胞的时候他不是说只把正常人的细胞拿来测他特别纳入了很多是有疾病的细胞比如说那个肿瘤的细胞还有一些自身免疫性疾病的那种细胞

所以他说将影响生物学和医学的几乎各个方面应该也不是夸张对我看他结果好像说 25 到 26 年会全部出来然后也会公布在网上真的是一个非常黄金时代的那种非常期待第六条是谷歌 Velo 芯片突破量子纠错预值这一条其实是在我们开始考虑这个年终盘点的时候他还没报道出来的

在我们讨论今年到底有哪些要把它给盘进去的时候其实每年盘点的时候都会遇到这样的情况就是当你盘完了之后可能在年底结束之前还有一段时间这时候又会突然出现一个比较大的事件就会哎呀好可惜这件事情没有盘进去但是谷歌这一次发布这个叫做 vlo 的量子芯片赶上了赶上咱们这次盘点了像有一种赶上了奥斯卡奖的感觉那

那因为这件事情离我们现在比较近啊它是 12 月份才刚刚公布出来所以可能前段时间也有一些炒作大家也可能听过这件事情就是讲谷歌的这个芯片如何如何厉害那其实从这个从科研的角度或者说从对于量子计算机的发展这个角度来说它比较重要的一点就是它这个芯片完成了一个之前从来没有做到过的事情

它证明量子纠错是可行的量子这个东西其实很难理解了所谓这个遇事不决的去求这个量子其实量子计算机和我们现在已经使用的这种所谓的传统或者说经典计算机它是完全不一样的东西那么我们传统的计算机里边

它的基础就是不管是做什么运算也好 P 图也好或者是人工智能也好它归根到底它里边所有的信息所有的数据都是以一个一个比特的形式来运算或者存储的最基本的一个数据就是一个 0 或者一个 1 那这一个 0 和一个 1 就代表了这一位的

它只有这两种状态要么是 0 要么是 1 那这个就是经典的计算机而量子计算机或者说量子芯片量子计算它用的是量子比特量子比特跟咱们经典比特最大的一个不同就是它的数值是可以是 0 也可以是 1 甚至于它可以同时处在 0 和 1 之间的一个状态就是它的状态会比经典的比特

多多无数倍这这都没有办法比较它是两种完全不同的东西所以从这个角度来说如果可以运用这个量子比特去进行一些运算或者计算的话那其实就相当于

比如说最简单的运算我就算这一个比特比如说 1 加 1 等于 2 还是这个 1 加 0 等于 1 这样的最简单的运算如果是用经典的比特来做的话起码我得算它四遍如果两个比特相加它可能是 0 或者 0 也可能是 0 和 1 也可能是 1 和 0 也可能是 1 和 1 我得算四遍我才能知道最后的一个结果可能是这个样子的而

量子比特就不一样他两个量子比特他自己就本身就存在这种千变万化的状态然后直接把它相加就相当于把所有的可能的状态全部都给他加了一遍

那从这个角度来说其实量子计算机相当于是谷歌在发布这个新闻的时候也提到了这么一个比喻比方就是说它相当于是把平行宇宙里边的其他的这个运算能力也都借过来同时来算这个比喻得到了很多吐槽

对这句得到很多吐槽他只是打个比方就相当于我这个比特因为在量子的力学里边有一种解释的方法为什么一个东西的状态它既可以是零又可以是一呢它是同时存在这对于我们这种经典的或者说我们这个宏观的物理里边的就是常识来说这是不可思议的一个东西怎么可能既是这样又是那样呢

但是有一种解释就是说其实这个世界是有所谓平行宇宙的当你去观测它的时候当你去决定对这一个量子的东西进行观测的时候其实你会得到一个结果你得到了这个结果就确定了刚才这个量子的东西它的状态是什么但是实际上并不是因为你得到了这个结果你测量它得到一个结果而是

它本身存在各种各样不同的结果只不过你在测量的这个动作使得你他见到了一个确定的一个宇宙里面去有可能你在这个宇宙里面的你测量它等于 0 而与此同时另外一个宇宙里也是一个你在测量它它你得到的数据是 1 就不同你只不过是你被分到了不同的这种平行宇宙当然这只是一个对于微观对于量子世界里边的这种

常人觉得不可思议的这种现象的一个强行的解释我现在脑子里都是奇异博士他在观察不同的平行世界对他可以同时看各个不同的宇宙发生的各个不同的事情那所以归根到底回到这个谷歌量子芯片他做了一件什么事情呢他使用的当然也是这个所谓的量子比特那量子比特正是因为它有这样的特点它可以同时处于不同的状态它是非常脆弱的

不像我们今年的比特他要么是 0 要么是 1 中间

隔了好大一个从 0 到 1 它其实是有一个很大的跨度的而量子比特它其实它的所有的状态都是纠结在一起你可以说叠加在一起的而且重点的问题就是你还不能去观测它因为一观测就会出一个结果你只要对它观测那你的本身对于运算就是会产生一个干扰你就得不到你本来所要运算所要达到的结果了那么所以量子比特是一个非常容易受到干扰的这么一个东西那

正常以前所有的这种

量子计算或者量子芯片里面都会遇到一个问题就是这个我算着算着我可能还没有得出这个计算结果但是这个量子比特就因为某种不可控的因素比如说什么来自宇宙的一个宇宙水线突然撞到它了或者是这个计算机放在这个房间里面温度稍微有一些起伏它就变了但是它变了之后可能得出了一个结果就是错的因为我也不知道它变没变没有办法去直接测它所以这种情况下你得到的结果可能就是错误的

那这种在经典的计算机里边也会遇到这样的问题哪怕是这个从 0 到 1 的这个经典比特有时候它也有可能会错误那这种情况下在经典计算机里面会有一些算法所谓的纠错

在量子的计算里面这个纠错是非常重要的因为它量子比特特别容易出错但是这个纠错呢又会遇到一个很大的问题就是所有的量子比特它都是没有办法去测量它的所以你等于是用一个你也不知道它有没有出错的这么一个东西去纠正一个本来它不能出错的东西就是

最后得到了一个结果你根本没有办法判断他到底是出错了还是没有出错就是等于是用一大堆的这种不确定性去限定一个原本就不确定的东西那当然回到这个 vlo 里边去 vlo 他为什么会有这么重大一个突破呢就是他使用了一种叫做表面码的纠错方案他不是用一个量子比特这一个量子比特可能是很多东西可能是一个光子的自旋也可能是一个什么

一个电子或者是一个质子的一个某种状态那这种叫做物理的量子比特他用了好多个物理的量子比特把它给通过用一种表面码的这种编码方式把它给编在一起使得它整体表现出一个所谓的逻辑量子比特而这个逻辑量子比特它的出错率

是要比本身的一个物理的量子比特是要降低的那这个技术可以说在之前是从来理论上有理论上有就是理论上我可以用很多个量子比特去把它给模拟成一个逻辑量子比特从而降低它出错的概率但是这只是成理论是现实当中从来没有做到过而这次这个谷歌出的这个 vload 的量子芯片呢它做到了随着这个使用

使用的物理量子比特越来越多它能够使得它这个量子比特的错误率显著的下降而且是指数式的下降那这个就会非常有用了未来如果它能够把这个量子集散机或者量子芯片做得越来越大的话那它这个错误率还可以进一步的降低甚至于降低到可以实际使用的这么一个状态

相当于是它开辟了一条道路而且证实这个条道路对于未来的量子计算机至少在纠错这个领域它是可以实现纠错功能的就是沿着条路它是可以继续往下走甚至可能会走通的

那么这个是它这次量子芯片的一个从科学意义上来说它这个才是它的重点那么但是宣传的时候或者说炒作的时候呢这件事情就逐渐的走偏了就大家都很期待很兴奋的一点是什么呢就是它在宣传这个量子芯片的时候说这个量子芯片它速度非常快

他用了 105 个量子比特以至于他去完成一个叫做随机电路采样这么一个量子计算的一个可以说是一个测速的算法在做这个算法的时候他五分钟就得出了一个结果而如果使用咱们现在已经成熟的经典计算机需要差不多 10 的 25 次方年才能够得到一个结果

我五分钟算的就相当于传统计算机可能比整个宇宙大爆炸到现在你都算不出来的这么一个结果都能五分钟算出来但实际上这种对比是可以说是甚至不五吧为什么这么说呢它就相当于打个比方我现在要算我手里有一个杯子我把这个杯子摔在地上之后这个杯子可以碎成多少块而且每一块会崩到哪去

如果用传统的计算机去算我可能会得考虑很多的东西比如说这个杯子的材质地板的材质然后我扔出去的角度然后用了多大的力气去扔它这个是在户外扔还是在屋里扔

风有没有影响这更将不同的参数都需要去考虑然后最后可能算一个非常复杂的式子最后才能够得出这么一个模拟出来的结论而实际上量子计算机做这个算法的时候相当于什么呢就相当于我手里拿一杯直接扔掉就直接把它趴在地上所以量子计算机是就我们这个物理的世界归根到底到微观的世界里面去它就是一个量子的世界所以量子才是我们这个物理世界的一个本质

而传统的宏观的世界以及我们现在所谓的零和一的这么一个经典的计算机计算的只是符合我们直觉符合我们宏观的物理经验的这么一个算法所以它其实没有办法真的钻入到这个量子的本质里面去所以量子计算机在某些算法里面它会比我们传统计算机要快很多但其实它们根本就不是在一个层面上

对它不在一个层面上但是这个问题呢确实是会引发很多的担忧因为我们知道咱们其实现在有

很大的一个这个社会安全或者经济安全就建立在这么一个基础之上什么基础之上呢就是我们的密码体系我们现在不管是你给自己电脑设置的密码也好还是你去银行里开办一个账户他也会邀请你设密码那这些密码为什么能够起码到现在为止还暂时保证一定的安全就你只要不把你的密码告诉别人基本上别人破解起来会很复杂

就是因为用传统计算机去做破解密码的这么一件事情确实是需要花费很多的时间的他可能用超算去算可能得算 1 万年才能把你的密码给破解了理论上可以算出来但是实际上没有意义对吧但是如果量子计算机真的能够做出来的话用量子的这种算法去做解密码这件事情其实是他真的可以做到要比你传统计算机快很多的

从这个角度来说如果这个量子计算机未来真的当然现在威楼只是第一步那么如果在这个基础上走通了量子计算机这件事情而且能够把通用的量子计算机给做出来就是它可以去像现在我们用的计算机一样去做各种原来算法而不是专门针对一件事情去专门设计一个量子计算机去做它而是通用的就是我可以给它编程可以让它去按照我们想要的去解决

各种不同的问题那这种情况下破解密码对于这个量子集成器来说就是小菜一碟它真的可以做到可能真的五分钟就把现在所有的比特币的这些账户的密码全部给解掉了这个就是为什么这个谷歌的量子晶片一出来之后比特币也应声大跌

当然距离那样一个遥远的未来我觉得可能还需要很长的时间吧所以解释完之后大家应该明白为什么这么拗口这么抽象的一个东西反而出来的时候引起了很多的讨论因为它确实听起来有点能威胁到大家的钱包了但是我总结一下的话它其实远远没有到内部它只是说它有了一个纠错的机制而且是数据越大它的纠错效果就会更好这

这才是它真正的突破而不是在速度的那个层面要等它真正能够进入到可用的状态那么它的量子比特就这个计算机芯片里面用到的量子比特要比现在至少还要再大三个数量级就是还得大一千倍那大家可以暂时不用担心自己钱包的安全第七条

基因编辑株器官成功移植到人体终于有一个不那么抽象的科学进展了对这个应该大家是挺好理解的因为可供移植的器官太少了这个是全世界都面临的难题然后有一大堆比如说肾衰竭或者是肝衰竭或者说心脏有问题的那么你要等到一个可以移植的器官那基本上是非常困难的很多人都在等待的过程中就去世了

那么很多年前就有在想说我们能不能用动物来生产就是可以移植的器官那么最好的候选者就是猪因为猪的器官跟人类又很相似然后猪繁殖速度也快生长速度也快所以猪的器官就可以很快的获得然后呢过往的问题就在哪里就在于说这个猪的器官我们人类会排斥这是第一个排斥问题第二个就是猪基因主义头有一些自带的内源性的逆转路病毒

那么这个病毒怎么处理那之前的话就这些问题就阻碍了这种移植但是现在又有了这种 CRISPR-Cas9 这种基因编辑技术

那么这几年就是在这方面就一直在研究就是说我要把猪的哪些基因给去去除掉这样让我们人比较不会去排斥它然后呢我们要再加入哪些人类基因比如说会加入一些什么调节炎症啊然后先天免疫啊凝血啊补体啊一些人类的转基因然后去敲除一些跟这个急性排斥相关的一些糖抗原的合成基因

然后还有把这个猪基因组内的内源性逆转路病毒去把它给灭活掉那么这样子的话就我们就可以制造出这种可以用于人类器官移植的转基因猪那么这个东西就

今年为什么把它列入进展因为今年是临床上做了好多例那么主要就是在中美美国的话目前已经做了三例了就这几天又出来一例就是他大概在三月的时候在美国的马享总医院是做了一例把这个猪的肾脏移植到活着的患者体内

然后大概在 4 月的时候那么纽约那边又做了一例也是移植这个朱圣长 12 月就这几天 12 月 17 号他刚刚又宣布说第三次朱圣长又被移植到了这个人的体内那么就这几天移植的这个是一个 53 岁的女性叫做托瓦娜·鲁尼她现在

这个肾脏我们播客至少录制的时候这个肾脏还在很好的运作希望我们播客播出的时候这个肾脏也依然在很好的运作我要说这是现在世界上唯一一个身体以内有猪器官的活着的人对对对然后我们中国做的两例是都是用这个脑死亡的患者去做的当然那个家属都是签了这种同意书的有一例是三月的时候空军军医大学的西京医院

它是这个基因编辑株的它是移植肝脏移植到这个脑死亡的患者体内那么就是会发现这个肝脏就可以分泌胆汁然后也没有发生那种很急性的这种排斥反应第二例我们中国做的是大概是五月份清华大学的附属清华长庚医院那边的董家红院士团队他是把

把这个基因编辑株的肝脏以及肾脏同时移植到一个脑死亡的患者体内那么也是就会发现说这个肾它是有在起作用的比如说会产生尿液然后肾色也是鲜红的说明它没有发生急性的排斥然后肝的话也可以发现还有胆汁去流出

所以就是今年这个是有很明确的这种临床进展的虽然说那个目前的几例最多的它可能有撑到几个月这样子最新的这例还不晓得但是现在是认为说可能在十年内这个猪的器官就可以成为一个很广泛的这种

器官移植的来源一旦这个变成现实的话那么一大堆在等着器官移植的人就可以比较低廉的价格然后比较迅速的速度去获得器官移植这个对很多人来说都是很好的消息前几年还有精英编辑猪的心脏移植到人体内的那个当时新闻也是非常大

但心脏的移植确实难度还是要更高一些当时那个患者他后来死亡了之后确认的原因是因为有些病毒没有处理干净导致了他的死亡但肾脏这边之所以现在这个 53 岁的女性她被医生寄予厚望是因为她除了肾脏之外身体没有什么其他的问题对对她算是相对身体比较好虽然说去接受这种实验性的医疗她

多数时候都是有一些原因比如说她可能就是已经很难再去透析了但是这个女性她的身体素质相对来说是比较好的所以真的大家还是寄予厚望希望这个肾脏能够在她体内工作得更久一些气管一直是一个全世界的难题

每一个国家等着移植的人数都要远远多于可以供给的那个器官的数量而捐献呢是一个非常有限制的手段那如果说我们通过进行编辑猪的器官能够解决这部分缺口的话会造福非常非常多的患者

对而且你也会担心就是这个技术再不出来的话就有一些富豪已经在做很疯狂的事情了前阵子就是那个关于洪都拉斯的一个叫永生岛的地方嘛就相当于说洪都拉斯他就给一些富豪去画了一块有点类似法外之地的地方就据说那个地方已经在做这种类似无脑人的实验

就是它去培育一个比如说用你的细胞去培育一个一开始它就不会长出脑子的这样的身体然后这个身体可以作为富豪未来去移植器官的这种备用的器官来源这个好疯狂好可怕而且我也觉得它无法实现就是深深地感觉到其实咱们人类的科技可能还不够发达

到目前为止我们还是只能去依靠生物自然的去产生这样的比如说肾脏或者其他心脏需要移植的东西就没有办法去人工制造一个更好是 3D 打印是不是对如果到什么时候能够人工制造出这种完全没有排异反应的它本身就不是一个生物的只不过是一个机械的东西去实现各种各样的功能那可能才会真的永生吧

其实类似 3D 打印器官也是有研究的而且这个可以 cue 一下我们刚才提的那个人类细胞图谱草图我觉得它会对它会有挺大的帮助就比如说我们现在在做一些测试经常会用到所谓的类器官就是把细胞在体外这样培育一下

然后有点接近器官这样的东西那么我觉得那个草图出来以后一定有办法去培育出更好的类器官更精彻的模拟人的真正的器官第八条是长效 HIV 预防药物研制成功这个药物真的是蛮有希望的这个药物叫做莱纳卡帕韦这个临床实验的第一个

大规模实验是在非洲做的那么是给 2000 多个女性去用结果就是只要六个月打一针然后在这个实验组里头没有一个人染上艾滋病就这个是非常惊人的结果

然后后来又去在 3000 多个他在男性身上又做了实验那么在男性身上他也是最后是六个月打一针的这一组是有两个人染上艾滋病但是口服药的对照组那个口服药是要天天吃的然后那个口服药的对照组他有九个人染上艾滋所以他的效果还是好于目前那种天天吃口服药的

那这个东西今年六月的时候就德国慕尼黑有举行 2024 年世界艾滋病大会

那么研究人员报告了这个研究结果然后全场是鼓掌将近一分钟大家还是公认说这个是一个非常了不起的研究结果因为我们全球新增的这个艾滋病患者是有下降大概从这几年来是降到了一年可能有一百多万但是这依然是一个很大的数字就每年新增的艾滋病患者还是非常多

所以如果我们要把艾滋病这样子去攻克它让它有办法慢慢在人群里头越来越少越来越少我们还是需要非常强的预防的手段那么过往的预防手段就是它麻烦就麻烦在比如说它可能需要每天吃药

那么对于人来讲你要坚持每天吃药其实是个很困难的事情就是比如说有的人他是会害怕别人看到他吃药然后会歧视他那有的是比如说你忙起来或者怎么样或者你有时候就是断药了然后就会对这个预防造成问题但是这个东西它是六个月打一针一年只需要打两针那么就

你要去就是坚持这样的预防手段就会容易的多对这种长效的药物就是有人把它类比于疫苗嘛它虽然不是真正的疫苗但是每半年打一针的话那个频率已经接近一秒了像比如说像流感这样的疫苗是每年要去打一针的

这个长效的 HIV 预防药物的话它能做到半年打一针就免除了那些因为不能坚持服药而造成的很大的风险对 然后它的这个作用机制跟目前的其他药物也都不一样

所以目前它是没有什么抗药性的然后这个的生产厂家是吉利德嘛那很多人可能新冠的时候还记得当时有出来一个瑞德西围叫做人民的希望也是吉利德生产的就吉利德还是一个很强大的药器

那现在的话这个药物售价是比较高的说一年可能要 4.2 万美元但是如果说有 1000 万人使用的话这个药物的价格可以降到每年 40 美元你看一降可以降 1000 倍的所以就是说还是希望这个药物可以大规模拓展开很多人能够以低廉的价格去获得这个保护

第九条是卡尔蒂细胞疗法治疗自身免疫性疾病卡尔蒂细胞疗法它是一种免疫治疗的方法那我们先不说自身免疫疾病啊先说它原本它是用来治疗肿瘤的就肿瘤这个东西它有一个特点就是为什么身体的免疫系统对于肿瘤经常是不起作用的呢因为肿瘤有一些手段它可以绕过免疫系统的侦察免疫系统呢它是去发现身体里面的那些敌人识别出来它然后消灭它

但是假如说它识别不出来这些肿瘤的话它可能就对肿瘤没有作用

那 CAR-T 这种细胞疗法呢它就是采用了一个很巧妙的方式就是它把这个患者本身的 T 细胞 T 细胞是一种免疫细胞嘛把它抽出来之后呢教他去识别那些肿瘤表面的标记物 CAR-T 什么呢 CAR-T CAR 这个 CAR 是代表嵌合抗原受体 T 代表 T 细胞嘛嵌合抗原受体是什么东西

抗原大家可以理解成就是肿瘤表面有一些标记那些是抗原一个本来这个人体内的 T 细胞它是不认识这些抗原的但是如果我把它抽出来给它一个嵌合的抗原的受体这个受体可以跟肿瘤表面的那些抗原去结合这样的话 T 细胞就认识那些肿瘤了

认识了肿瘤之后再把这些 T 细胞给它扩增扩增到足够的数量输回到那个患者体内那它就可以在体内识别出来它原来不认识的那些肿瘤把它们挨个的找出来杀掉这种卡地的细胞疗法它效果非常好

在某些血液肿瘤,尤其是白血病啊,多发性骨髓瘤上面,就是原本这些肿瘤的生存率是比较低的,但是在有些人身上他可以一次治疗就再也没有复发,比如说有一个很有名的小女孩,到现在应该已经有十多年了吧,她每年会发一张她的照片,她一直都没有复发,是一个很有名的病例。而且现在呢,除了在血液肿瘤上,也有一些实体肿瘤上的进展。

也有一些人拿它来做针对自身免疫疾病的治疗因为自身免疫疾病呢它是另外一个方向就是它是人自身的免疫不认识自己来杀灭自己的细胞那它也可以利用这种方法把这个患者的 T 细胞抽取出来让他认识那些胡乱杀灭自己身体的那些疯狂的免疫细胞来通过同样的原理去治疗自身免疫疾病而这个疗法呢它

治疗效果非常好但是它有一个很大的问题就是它特别特别的贵现在国内批了有几种每一种一针都是要 100 万左右它每年试图进医保都失败今年又刚刚失败了一次这已经是它失败的第四次了为什么它失败呢那肯定是因为它太贵了而且它的价钱就是降不下来为啥这么贵呢因为刚才说了它首先要通过一些基因编辑的手段去

需要改造那些体细胞然后最重要的是因为每一个人都要使用他自己的体细胞就是相当于我要为每一个人都去建设一条整个的生产流程生产线那这个生产过程又很复杂要每个人单独定制还中间有一些很复杂的技术过程所以这个价格就根本就降不下来也有人试图说能不能去批量的生产

就是用一个其他人的体细胞改造来去替代这个人本身的体细胞做这样的治疗叫做通用型的卡提但是它在癌症上面效果就不太好

那我们今天要做的这个进展呢就是中国的海军军医大学的徐护记和他的合作者他们做的他们通过捐献者的 T 细胞来做自身免疫疾病的治疗他把这个捐献者的 T 细胞呢做了一些基因敲除就会让这些外来的 T 细胞不会在患者体内被攻击或者是攻击这个患者他把这些 T 细胞呢输入到一个坏死性疾病的患者和两个硬皮病患者的体内

然后发现效果非常好治疗之后几个月三位患者都极大的缓解了疾病后来他把这个治疗扩展到了 20 多名患者也都效果非常好那这个时候他就解决了一个什么问题就是当我使用捐献者的 T 细胞的时候就真的有可能把这个非常贵的疗法就做量产一旦量产它

它这个疗法的价格就有可能降下来了我们知道自身免疫疾病是很难治的那种病因为它是自己在攻击自己

你用什么方法去压制你的免疫系统都有可能给自己造成损伤假如说这种方法可以用捐献者的体细胞去治疗这个人自身的免疫疾病的话那就是一种非常有希望的方法而且解决了他之前在治疗肿瘤的时候很贵的那个问题值得一提的就是开头的时候我们说我们在选择这十大突破的时候参考了 Nature Science 的榜单

这两个榜单可以说只有一条是重合的就是在这个上面 Nature 呢它是选了十大人物嘛它选的就是我们刚才说的徐护记 Science 的十大突破呢选了也是这条这可以说是两大榜单唯一的交集 Nature 给它的评价是无畏的医者就是说它很有勇气的意思因为这种疗法确实风险还是蛮大的

听起来这个细胞的捐献还是比器官的捐献要相对容易一些容易多了对抽血卡提他是一种免疫疗法治法治

不知道大家记不记得魏则西但他用的是一种不太规范的免疫疗法但实际上的免疫疗法是非常有用的对魏则西当时是 2016 年吧然后结果就国家卫济委就紧急叫停了国内所有细胞免疫治疗的临床应用然后去开始加强立法什么的其实很多时候都是很多研究它在科学上是很有希望的但是有些骗子他会提前把他就是还没有成熟的疗法拿出来骗人

我们连着说了三个医学方面的进展那就来到了最后一条第十条微步望远近遥望宇宙黎明前面几个听着感觉都像是好像很快就能运用到我们每个人身上就是如果不幸得病的话就甚至于这些疗法都已经在使用而最后一条真的是心诚大喊

就尾部望远镜它也其实好像是一直拖拖拉拉拖了很久就像刚才我们一开始有说过如果马斯克早几年去搞它那个效率波的话可能尾部望远镜都上不了天因为它实在是耗钱耗得太多了

就最开始它的预算可能只是比如说十亿美元吧但它最后可能花了得有上百亿美元那最后终于是上天了而今年我们可以看到这个微博望远镜它虽然贵但是这个确实这个钱花的是很值得的大家都知道哈勃望远镜哈勃望远镜也是一台非常大名鼎鼎的望远镜吧主要原因就在于一个我们可能每个人都看到过哈勃望远镜拍摄的图片

就是可以说是现在的年轻人都是看着哈勃望远镜拍的宇宙美图长大的因为哈勃望远镜已经上天三十多年了那哈勃望远镜它是一个可见光学的望远镜什么叫可见光呢就是跟咱们人类肉眼能够看见的那些光是一样的因为最开始我们发现各种各样的天体的时候我们主要用的还是用可见光因为地球表面

能够穿透地球大气层传到地球表面被我们看到的这些光主要可能就是可见光但是随着人类对于宇宙的认知越来越深入比如说后来发现了宇宙原来并不是一个自古就有的东西宇宙本身它也是一个有起源有开端的那么在这个开端从大概差不多一百多少一年以前宇宙大爆炸到今天变成我们现在能够看到的周围是大概是这个样子的宇宙

这个过程对于宇宙有所了解之后人们就发现这个哈勃望远镜其实虽然好虽然出了很多的美图虽然做出很多很多的发现但是它在某些领域在某个方向上其实是它有能力不足的比如说最重要的一点就是我们说这个光在宇宙里边是可以无线传播的你只要给你足够的时间光可以传得非常非常远

虽然你哈巴网已经在太空里面没有什么东西遮挡你的视线但是你往非常非常遥远的宇宙深处去看的话对于哈巴来说是正好他遇到了他的能力极限为什么那么说呢是因为

科学家已经知道咱们的宇宙从诞生到现在是处于一个不断的变化当中的这个主要的变化呢就是宇宙在不断的膨胀而宇宙膨胀对于各种各样的星星发出来的光它是有影响的就是光其实是一种非常神奇的

如果把它比作一个东西的话这个光它会随着宇宙的膨胀而自己也开始膨胀那么我们知道光它其实是又是粒子又是波它是玻璃二相性的所以每一束光你都可以把它是想象成是一束波那么它这个波在随着宇宙膨胀的过程当中它的波长也会跟着宇宙的膨胀一起逐渐拉长逐渐拉长

而光的波长对于我们普通人来说就代表了我们看到光的不同颜色比如说我们在有的时候看到彩虹彩虹是七色的红橙黄绿青蓝紫那为什么人的眼睛会感知到光的不同颜色呢其实就是因为这些光它的波长不一样比如说波长越长的那它可能就比较偏红而波长比较短的呢它就比较偏紫比较偏蓝

而刚才说了光在宇宙当中传播的过程当中

如果宇宙膨胀了那它也会膨胀所以它的光的波长就会越来越长越来越长长到一定的程度那么它可能本来这个光跟比如说就就像我们太阳发出的光它可能是有点偏黄色的光但是随着它的波长越来越长它这个黄色的光就逐渐偏移到了红色的光那么如果再拉长的话它这个红光就会逐渐偏移到了肉眼看不见的红外线那

再拉长的话就会偏到距离我们肉眼可见的可见光更加远一点的比如说什么中红外呀远红外甚至于已经上天 30 多年的哈勃光影镜它主要工作在可见光和近红外

所以它虽然可以看到一些肉眼看不见的红外光但是它没有办法看到很远比如说它可能会有一个界限看到距离我们有 100 亿光年左右再远的星系它发出来的光传到我们地球的时候它已经被拉到了比如说中红外超出了哈勃太空望远镜的观测范围

所以天文学家尤其是这种研究宇宙整个演变的这些宇宙学家他特别希望特别期待能够看到一个什么呢就是看到宇宙的早期因为我们现在看到的所有的包括我们地球也好太阳也好银河系也好或者是银河系外的其他星系也好我们看到的都是他已经成熟已经长成以后的样子那么我们特别希望想知道

在他小的时候或者说在这些星系他还没有成长他在星系还在幼年的时候当他们刚刚开始形成的时候或者说整个宇宙他还处在一个童年时期的时候幼儿时期的时候那个时候的宇宙是什么样子就相当于希望能够有一个时光机咱们做的这个时光机能够穿越回到宇宙刚刚诞生后不久的时候在那个时候从理论上来推演的话宇宙大爆炸之后的头十亿年

在这个十一年里面可能是对于宇宙的成长非常关键的一个阶段那个时候宇宙当中一开始大爆炸之后宇宙里面会非常热非常热热到所有的物质它都没有办法成形它都是一种非常碎非常比如说什么甚至于连分子原子都没有办法成形是那种更微观的状态夸克汤

非常基础的那种基本粒子都团在一起那么随着宇宙膨胀宇宙的温度逐渐降低之后首先是电子出现了然后是原子出现了那整个宇宙逐渐降温到了一个透明的状态但是这一开始宇宙透明的时候其实宇宙里边还没有光

宇宙里只有大爆炸之后大爆炸留下来的那种所谓的余晖而现在天文学家想研究的是宇宙里边比如说恒星比如说行星比如说星系这些东西最早是如何点亮的那他们这个点亮的过程可能就是发生在宇宙的所谓黎明时代就是宇宙从大爆炸

开始一直到头十一年在这个过程当中宇宙里面的物质逐渐凝聚然后逐渐它说逐渐就形成了第一代的恒星和第一代的星系那自此以后宇宙里就有光了在那个之前宇宙里是没有发光的东西于是就有了光对就是所谓上帝说要有光就是宇宙里面的第一束光是就这么来的那么但是那个过程理论上虽然推演了很多咱们还没有见过对吧

哈勃万已经是看不到的因为那个时候第一束光到今天都已经超出了可见光超出了近红外甚至于到了中红外这个地步所以这就是为什么科学家尤其是天文学家就要花大的力气去研制了一个叫做尾部

空间望远镜然后把它千辛万苦发到非常远距离地球非常远的一个地方让它尽可能的免受不管是地球也好太阳也好月亮也好都会发出热辐射热辐射就是红外线所以它离地球太阳月亮都非常远的一个地方在那个地方去静静的去观测这个宇宙所以它主要的目的就是为了看这个宇宙在最开始诞生之后的十一年里面第一束光第一代的恒星第一代的星系是怎么产生的

到底是什么样子所以这个尾部确实也是不负众望就是它上天之后到现在真正开始观测可能才一两年的时间吧那今年就已经是发现了非常多的在早期宇宙所谓的宇宙黎明时代真的跟我们之前设想的是不一样的

比如说一个主要的不一样在什么地方就是微波已经意外的发现在早期宇宙就是宇宙的黎明时代有非常多的明亮星系因为在那个之前理论的想法就是所有的星系可能都是由小到大逐渐这么演变来的先形成一些小的星系然后小的星系再相互碰撞碰撞完了之后呢就会变成

比较大的一点的星系然后再碰撞最后就会形成像我们银河系或者是周边的什么先宇宙大星系这样非常巨大的星系应该是一个由小到大的这么一个过程这是之前理论的推演但是结果这一次尾部就发现原来在早期宇宙有这么多这么明亮的星系要比理论预期推演的

明亮的星系数量要多出居然 1000 倍那这其实是跟就是观测和理论存在一个巨大的差异所以现在就倒逼着宇宙学的理论进行一些修改那到底是不是我们的理论出了问题或者是有哪些因素没有考虑到呢现在认为可能是有两种可能一种就是早期宇宙里边

因为第一代的恒星跟我们今天的恒星是不一样的像今天的太阳都是属于第二代甚至于第三代早期的宇宙里面可能只有一些最简单的元素比如氢和氦这是宇宙大爆炸之后天然就形成的

那除此之外其他的元素都是必须在第一代恒星形成之后在恒星内部进行核聚变反应由氢变成碳变成氧那么甚至于在最后恒星超新星爆炸的时候在聚变形成更加重的这些所谓金属元素什么铁啊金啊都是在最后这个超新星爆炸里面形成的

所以在第一代的恒星的时候它只有最简单的氢和氦的元素所以第一代恒星可能跟我们现在看到的太阳之类的恒星不一样那些恒星可能会比太阳大几十倍甚至上百倍所以恒星本身第一代就非常大

那非常大就意味着它非常亮那就可以解释为什么我们现在可以尾部真的看到了在宇宙早期有这么多的明亮星系要比理论之前预期的要多 1000 倍那么还有一个原因就是有可能在早期的宇宙里边因为所有的物质从早期非常密集的宇宙当中进行塌缩塌缩完了之后可能会形成非常多非常大量的黑洞而那些黑洞在早期物质比较密集的时候它可能

就有更多的机会可以吞噬周围的物质而黑洞在吞噬周围物质的时候其实它是会发出非常明亮的光的因为那些物质在落入黑洞的过程当中会相互的挤压就跟早高峰挤地铁一样所有人都挤在门口但是挤不进去它只能在门口不停的挤不停的挤那这个过程当中就会产生非常大的热量而这个热量就会带来

非常明亮的光释放出非常强烈的能量那这些都是现在为了解释韦布为什么发现了早期宇宙当中有这么多明亮星系而给咱们的宇宙的演化的这个理论打了一些补丁至少可以让我们更加了解我们的宇宙是怎么来的

这可以说是尾部做到了它的一个就是发射它上天的一个科学目标之一不如使命至少现在我们知道早期的宇宙是比我们之前想的要亮的这时候不应该问的一个问题就是这些研究有什么用这些研究其实说实话这些研究没有实际的用处

但是它是可以帮助人类更好的理解我们在这个宇宙当中所处的位置其实有一个问题我觉得很有意思就是这个宇宙它为什么会存在宇宙的目的是什么当然你从某个角度来说宇宙它不是一个活的东西它没有自己的意识所以它没有办法去说去思考它到底有什么意义从这个角度来说其实宇宙存在的意义就是

人类在宇宙里边有了人类之后人会思考它的意义人类思考了宇宙的意义之后宇宙才有了意义好折旋了我觉得人类为什么最后一个选这个尾部遥望宇宙的黎明时期呢其实也是为了静下来我们思考一下我们人类作为起码是现在已知为一的具有意识的这么一种高等智慧生命我们存在的意义存在的价值到底在哪里

可能就是为了制造 AI 说不定人类的意义就是发明出 AI 然后 AI 取代人类以后 AI 可以去继续替人类思考这个宇宙到底有什么意义对 AI 很快就把宇宙给搞明白了刚才为什么要说这个问题不应该问呢因为我觉得这类的问题就是古往今来人作为人他必然会好奇的问题就是没有任何

下一层的目的就是我就是想知道这个宇宙这个我存在的这个时间空间到底是怎么回事就是很终极的这种人永远都会思考的问题我觉得这是一种终极的问题它会回答的一些就是说可以说我们不知道我们不知道的东西就甚至我们现在还不晓得我们到底有哪些东西是我们需要知道但是根本不知道的就比如说刚才在讲这个细胞图谱

那有个比方就是说以前的好像一个 15 世纪的地图然后现在我们要把它升级到高的地图其实对于宇宙的了解来说我们也可以说我们现在拿的就是一个很粗糙的地图那么尾部它提供的就是一个高质量的全新的数据那么这个会让我们对整个宇宙的了解会有一个极大的升级其实科学研究我觉得有时候真的最重要的就是要有

高质量的新的数据比如说嫦娥六号从越北带了样品回来以前从来没有这方面的数据好像有一大堆了然后科学家们就可以开始水论文了

然后尾部也是这样子尾部的话他其实是 2022 年 7 月差不多开始正式工作然后现在也就是干活干了一年半那么他的预期寿命是至少 20 年的那么在这 20 年当中他提供的数据都是我们此前可能从来没有也从来没有得到过也从来没有想到过的那么这个会对我们对整个宇宙的了解可能都会拓出去一大圈先去看先把它拿到了

之后呢意义啊作用啊就会生长出来了而且现阶段虽然没有实际的意义但是谁知道就未来指定人类或者人类创造出来的 AI 它可能继续发展的话它会不会有能力去创造自己的宇宙呢这谁知道我们今天绕不开 AI 了

那这十个进展我们说完了在录节目之前我们又数了一下这十个进展里面有五个是跟大公司相关的对我们其实在想说整个这个科学的进展我们其实会有一点点担心它从开源走向这个闭源因为如果是大公司为主导的话它可能会需要以这个财务为优先那么他们可能会有一些经济上的考虑

那当我们在说某个这种科学上的黄金时代比如说人类基因主比如说现在的这个人类细胞图谱我们可能做科学的人很多还是抱着一种好像我们希望人类能够联合起来然后没有国界的共同去推动科学边界的进展

但是我不知道现在在现在这个世界这样的期待是不是越来越是一种奢望所以我们是希望把细胞图谱跟尾部这样的发现放到这个榜单里面来就是想要平衡一下那些有可能会被垄断会被避免的大公司做出来的成果了我觉得另外一个角度也可能是因为现在的这种大科学

确实可能是前期需要投入进去的资金会越来越多我们这次看到的很多的进步其实有医疗方面也有一些这种纯技术方面它可能并不是一个特别重大的真的推动人类科学边界的这么一些进展你比如说新建新建虽然看起来是在做以前从来没有人做过的一些事情但实际上你

从技术的角度或者说从科学角度它就是一个造火箭而造火箭从某些角度里边有一些大公司可能看到了里边有利可图那再有一些可能纯粹的就是一些人的力量我觉得比如说马斯克特就是一个非常典型的一个他可以说是一个梗王也可以说他是非常善于去做各种这样的破圈的事情就不管是非常无聊的那些事情

只要他去做那可能都会引起大家的关注那所以我们可以看见这一次的这个十个进展里面可能有两个甚至于 AI 其实他也有参与对吧他可能两个还多一点都有像这样的所谓的这种顶尖的领头的人物在里面发挥作用而且特别是这种并不是特别难而只是纯粹的技术领域的这些革新这个对于

企业来说尤其是对于像马斯克这样的胆子比较大的这些人来说那他其实他的进展会比那些可能传统的这种黄金年代的这种整个全世界的科学家都是集中起来去努力的去完成一个大项目他的效率会高很多我觉得是这个样子他在工程上他效率高他就是比别人要做得快

但是拓展认知边界这件事情就还是需要一些传统的科学家的手段马斯克他另外一个特征就是他非常讨厌监管所以以他为代表的一些富豪他可能会在就是挣脱监管然后挣脱一些伦理上的束缚以后可能会去做出一些我们目前还想不到的

进展也不知道是好是坏而且很难想得出现在有什么方法有可能是去平衡去遏制这种趋势

对 这种尤其是这种大富豪又有能力又有钱而且还有影响力他想做的事情真的是可能没有人能够阻止吧这里说到的就是马斯克点名批评他他的心恋真的是在他提出心恋之前心恋可能不知道多少知不知道就是马斯克现在正在他为什么发那么多火箭他的列印九号为什么一年能发一百多次

其实主要发的就是他们自己家生产的星链卫星而星链卫星是做什么用的呢就是简单来说就是咱们现在就在家里能够上网这些互联网当然是因为有一些基础设施而马斯克做的星链其实是把这些基站放到了太空里面之前从理论角度不是没有人想过但是没有人去做的一个原因就是它确实是非常耗钱的

而且你必须得等到这个航天就是火箭的成本降到一定的程度你才

才能够有这个能力去做因为它需要非常频繁的发射但是马斯克靠他一人之力靠这个 SpaceX 公司他就把这件事情做到了马斯克现在基本上今年一年他发的星链卫星就可以抵上之前人类进入太空这么 60 年来发的所有的卫星加在一起都没有他今年一年发的星链卫星多但是天文学家一直在说你发那么多人造卫星上天就真的是非常干扰我们观测宇宙

就回到尾部那个问题我们需要去了解我们是怎么来的但是天文学家你懂的他又没有钱又没有权又没有影响力

所以这件事情就没有办法只能出来说一说对现在甚至很多就星链它自己就已经要打大概 4 万多颗这种地球轨道的卫星上去了它不管是光污染还是这种射电频率的这种干扰都是挺大的我们选了两个它确实做出进展的突破也在结尾狠狠地批评了它一些做法

还有一个我们在商量十大到底要不要选一条是气候变化后来想一下还是不选了但是这里结尾的时候我觉得可以做一个负面的彩蛋说一下吧因为它确实也是有突破的但是这是一个负面的突破就是在 7 月 22 号的时候全球的日平均气温突破了历史记录的极致

这不是进步但是它又非常的重要而且我们能观察到这两年全球的气温确实是在不断地靠近巴黎协定设定的那个 1.5 度的升温的目标而且我觉得有一个更不太好的趋势是随着极端天气越来越多公正对于气候议题的关注其实是有所下降的

可能就是因为这里边也没有什么兴奋没有什么整活它也不是什么新闻那人类这颗大脑就是喜欢看新鲜的另外的人刺激的事情对我们在讨论今年到底要不要把这条加进来的时候最后为什么没加呢一个理由就是之前的每一年都在说今年是时尚最热的一年所以就逐渐变成了一个老生常谈的话题即使把这条给选进来的话大家会说

去年不就是这样吗前年不就是这样吗但实际上这是一个非常要命的事情而且这是一个不正常的不应该的事情但是我们现在已经习以为常而且好像看不到任何扭转这个趋势的进程对我同样也不知道有什么方法可以让大家对这件事情的关注度提升起来总之呢结尾的时候我们又给

大家泼了一些冷水前面还是很有希望的既充满希望又充满绝望所以这就是 2024 年我们的总结了有一些令人兴奋的也有一些令人担忧的再重复一下因为这是一个比较主观的榜单

考虑到传播度呀里边也有很多希望大家能容易理解的贴近生活的比如说医学健康类的内容就会占比略微高一点非常欢迎大家在评论里面补充你熟悉的领域的重要进展我们相当于是一起补充一个比较完整的科学技术方面的今年的突破吧而且科学技术的发展其实都是连续的并不是说它今年做出的这个突破它就是一个孤立的事件科学家的工作都是连续的对如果尾部明年又搞出一些特别

大的新闻特别那种正量级的数据这些肯定是可以取代的呀

比如说特别期待的就是这个尾部它其实还有一个目标就是去寻找太阳系外其他行星上是不是有生命存在希望明年年底我们再来总结这个榜单的时候又会有一些新的角度来探讨人类的科学技术到底应该往哪个方向发展这也是国科时间今年的最后一期节目非常高兴今年能用这种新的方式跟大家分享一些知识

拜拜