《自然》2024年十大科学展望

人工智能的进步

ChatGPT的兴起对今年的科学产生了深远影响。它的创造者，即位于美国旧金山的人工智能研究公司OpenAI，预计将于2024年年底发布支撑聊天机器人的下一代人工智能模型GPT-5。GPT-5可能会比其前身GPT-4展示出更先进的功能。科学家同时也在关注GPT-4的竞争对手Gemini的推出。

大型语言模型可以处理多种类型的输入，包括文本、计算机代码、图像和音视频。

ChatGPT：恩惠和负担？

美国谷歌DeepMind的人工智能工具AlphaFold的新版本将于2024年发布。研究人员已经用它高精度地预测了蛋白质的3D形状。人工智能将以原子精度模拟蛋白质、核酸和其他分子之间的相互作用，这可能为药物设计和发现开辟新的可能性。

解决监管方面的问题迫在眉睫。联合国人工智能高级别咨询机构将于2024年年中公布其最终报告，为人工智能的国际监管制定指导方针。

瞄准星星

位于智利的维拉鲁宾天文台计划在2024年年底之前开始运行部分仪器。借助该天文台的8.4米望远镜和32亿像素相机，科学家希望发现许多新的瞬态现象和近地小行星。

同样在智利，西蒙斯天文台将于2024年年中建成。这项下一代宇宙学实验将在宇宙微波背景中寻找原始引力波的特征。它的望远镜将配备多达5万个聚光探测器，是目前正在进行的类似项目的10倍。

天文学家依然担心，由于越来越多的明亮卫星星座用光污染夜空，新的地基望远镜数据可能会变得无法使用。

位于智利的维拉鲁宾天文台。图片来源：Rubin Obs/NSF/AURA

“武器化”的蚊子

世界蚊子项目将于2024年在巴西的一家工厂开始生产抗病蚊子。蚊子将携带一种细菌，这种细菌可以防止它们传播致病性病毒，保护多达7000万人免受登革热和寨卡病毒等疾病的侵害。

这家非营利组织计划在未来10年每年生产多达50亿只携带细菌的蚊子。

世界蚊子项目一家工厂生产的蚊子。图片来源：Jaime Saldarriaga/AP via Alamy

疫情之外

随着世界走出新型冠状病毒大流行，美国政府正在资助3种下一代疫苗的试验。其中两种是鼻内疫苗，通过在气道组织中产生免疫力来预防感染。第三种是一种mRNA疫苗，可以增强抗体和T细胞反应，有望提供对冠状病毒变体的持久免疫。

与此同时，世界卫生组织将在2024年5月举行的第77届世界卫生大会上公布其流行病条约的最终草案。该条约旨在让各国政府更好地预防和管理未来的流行病。

月球任务

自20世纪70年代以来，美国宇航局再次启动载人登月任务。阿尔忒弥斯二号最早可能于2024年11月发射，将搭载三男一女共4名宇航员乘坐“猎户座”飞船进行为期10天的绕月飞行。

美国宇航局访问木卫二的航天器。图片来源： NASA/JPL-Caltech/Johns Hopkins, APL/Ed Whitman

中国准备在2024年启动嫦娥六号月球采样任务。如果成功，这将是第一个从月球背面收集样本的任务。

此外，美国宇航局的“克利伯号”飞船将于2024年10月飞往木星的卫星木卫二。日本计划于2024年进行火星卫星探索任务，将访问火星的卫星火卫一和火卫二，其探测器会降落在火卫一并收集表面样本。

“照亮”暗物质

一项被称为“轴子”的暗物质粒子实验的结果将在2024年看到曙光。德国电子同步加速器进行的BabyIAXO实验使用一个由10米长的磁铁和超灵敏的无噪声X射线探测器组成的太阳望远镜，每天跟踪太阳中心12小时，以捕捉轴子转化为光子的过程。

2024年可能是科学家确定中微子质量的一年。中微子是粒子物理学标准模型中最神秘的粒子。研究人员将在2024年完成数据收集，并有望对这些微小颗粒进行明确测量。

关于意识的辩论

2024年，科学家可能会对意识的神经基础有新的认识。一个大型项目正在通过一系列对抗性实验来测试两种意识理论，预计将在2024年年底前公布第二轮实验的结果。

在第一轮中，两种理论都未能与观察到的脑成像数据完全一致。第二轮研究可能会让神经科学更接近于解读主观体验的奥秘。

拯救地球

2024年下半年，海牙国际法院可能会就各国应对气候变化的法律义务发表意见，并对那些破坏气候的国家的法律后果作出裁决。

自20世纪50年代以来，世界上已经生产了100亿吨塑料，其中70多亿吨现在成为废品。联合国塑料条约政府间谈判将于2024年结束。该条约旨在建立一项具有约束力的国际协议，以消除塑料污染。

超级计算机

2024年年初，研究人员将启动欧洲首台百亿亿次超级计算机“木星”。这台巨大的机器每秒可以执行一百亿亿次计算。研究人员将利用该机器创建基于医学目的的人类心脏和大脑“数字双胞胎”模型，并对地球气候进行高分辨率模拟。

美国研究人员将在2024年安装两台百亿亿次计算机——阿贡国家实验室的Aurora和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的El Capitan。科学家将利用Aurora绘制大脑神经回路图，利用El Capitan模拟核武器爆炸的效果。