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十大突破就反映出科學(xué)發(fā)展的三大趨勢

[2017/12/26]

    每到年底，國際科學(xué)界公認的權(quán)威刊物美國《科學(xué)》雜志都會評選十大科學(xué)突破，這不僅是對年度科技大事的年終盤點，從中更能看出近些年來科學(xué)界的前沿熱點研究方向。
　　
　　今年的十大突破就反映出21世紀以來科學(xué)發(fā)展的三大趨勢：一是大科學(xué)工程解決特定大科學(xué)問題作用顯著;二是生命科學(xué)持續(xù)升溫，一些重病難病不再是不治之癥;三是預(yù)印本網(wǎng)站興起改變科研成果的傳播模式。
　　
　　在今年十大突破中，有兩項來自物理學(xué)領(lǐng)域，分別是人類首次“看到”引力波和便攜式中微子探測器。
　　
　　當選為頭號突破的“看到”引力波是典型的大科學(xué)工程項目，美國在過去幾十年為此累計投入11億美元，今年的論文僅署名作者就有3674人，他們來自全球953個機構(gòu)。便攜式中微子探測器的背后，也有著來自4個國家20多個機構(gòu)的80余名科學(xué)家。
　　
　　事實上，沒有大科學(xué)工程，過去20年里物理學(xué)領(lǐng)域的另兩大突破也難以實現(xiàn)。2015年獲諾獎的中微子振蕩發(fā)現(xiàn)，依靠的是日本超級神岡探測器和加拿大薩德伯里中微子觀測站。而2013年獲諾獎、被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)，是歐洲核子研究中心大型強子對撞機的實驗成果。
　　
　　《科學(xué)》雜志主編杰里米·伯格在題為《科學(xué)的大與小》的社論文章里總結(jié)道，有著明確目標的大科學(xué)計劃似乎要比那些目標模糊的大科學(xué)計劃更成功。發(fā)現(xiàn)引力波的美國“激光干涉引力波天文臺”項目就是一個典型例子，它有著堅實的理論基礎(chǔ)、明確的目標、充足的時間和資金，還有一支相當重視管理工作的優(yōu)秀團隊。
　　
　　但伯格也指出，就像今年十大突破反映的那樣，大量的重要發(fā)現(xiàn)還是來自人數(shù)較少的小型研究團隊，這些團隊會提出更多開放式但有時影響深遠的問題。
　　
　　“小科學(xué)項目可以探索各種各樣的問題，可以在探索中視情況相對容易地調(diào)整科研方向，”伯格說，“小科學(xué)項目的一些發(fā)現(xiàn)能為需要更多協(xié)調(diào)的大科學(xué)項目奠定基礎(chǔ)。事實上，廣義相對論的發(fā)展、干涉儀的發(fā)明以及黑洞和中子星概念的提出與發(fā)現(xiàn)，都是帶來今年頭號突破成果的必要條件�！�
　　
　　四項生命科學(xué)成果中，除了冷凍電鏡技術(shù)外，另三項分別是基因療法、精準基因編輯和廣譜抗癌藥，多多少少都與基因有著關(guān)聯(lián)，反映出圍繞基因做文章是當前一大熱點。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，全球迄今已開展約2400種基因療法的臨床試驗。
　　
　　而在美國，今年一下子有三種基因療法獲得批準，其中兩種治療癌癥，一種治療遺傳病。美國食品和藥物管理局局長斯科特·戈特利布評價說，基因療法正處于一個“轉(zhuǎn)折點”，“我相信基因療法將成為治療甚至治愈許多重病難病的支柱”。
　　
　　生物學(xué)預(yù)印本興起的入選也許出乎許多人的意料。預(yù)印本是指未經(jīng)同行評審就上傳至公共平臺供人查閱的論文草稿，其好處是第一時間發(fā)表，有助跟同行及時交流，快速獲得反饋。
　　
　　而傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)刊物在發(fā)表論文前大多要經(jīng)過同行評議，其好處是文章質(zhì)量有保證，但審稿過程一般較漫長，需要數(shù)月甚至數(shù)年時間，以至于“論文發(fā)表出來時，所有的興奮通常已消失殆盡(《科學(xué)》雜志語)”。
　　
　　最早的預(yù)印本網(wǎng)站是1991年建立的阿奇夫論文預(yù)印本網(wǎng)站，主要針對物理學(xué)，如今70%的粒子物理論文都先以預(yù)印本方式發(fā)表。近30年后，生物學(xué)領(lǐng)域的預(yù)印本也開始興起。2013年上線的bioRxiv網(wǎng)站現(xiàn)在每月上傳論文近1500篇，今年該網(wǎng)站還獲得了美國陳-扎克伯格倡議公司的資金支持。
　　
　　《科學(xué)》雜志說，許多期刊已允許作者把他們提交的論文先以預(yù)印本方式發(fā)表，還有一些編輯甚至到bioRxiv上尋找可供發(fā)表的論文。歐美許多研究資助機構(gòu)也出臺政策鼓勵使用預(yù)印本。同時，預(yù)印本還能幫助年輕科學(xué)家迅速建立學(xué)術(shù)記錄。這些都表明，預(yù)印本已帶來“科學(xué)傳播文化的重大變化”。
　　
　　有意思的是，今年火得不行的人工智能研究并未入選，這可能在情理之中，因為人工智能的產(chǎn)業(yè)化才剛剛開始，人們看到的更多是這個領(lǐng)域的潛力。
　　
　　另外，量子通信和量子計算技術(shù)也沒有上榜，這同樣可以理解，因為它們距實際應(yīng)用仍有距離。不過，中國量子衛(wèi)星項目首席科學(xué)家潘建偉入選2017年英國《自然》雜志十大科學(xué)人物，彰顯出量子技術(shù)正受到科學(xué)界的高度關(guān)注。