Nature杂志预测，先进的人工智能（AI）工具、登月计划和百亿亿次超级计算机将影响2024年科学研究的发展。
AI的进步
大语言模型ChatGPT的崛起，在2023年对科学界产生了深远的影响。ChatGPT的创造者OpenAI公司预计将于今年年底发布下一代AI模型——GPT-5。相比于目前的GPT-4，GPT-5可能会展示出更先进的性能。此外，科学家们也在关注谷歌旗下的GPT-4竞争产品——Gemini。大语言模型之外，谷歌DeepMind的蛋白质3D结构预测AI工具AlphaFold，也将于今年发布新版本。这一AI工具将能够以原子精度模拟蛋白质、核酸和其他分子之间的相互作用，有望为药物设计和发现带来新的可能。不过，AI的强大能力也带来了监管方面的挑战，联合国相关机构将于2024年年中公布其最终报告，为AI的国际监管制定指导方针。
探索星空
智利的Vera C. Rubin天文台的一些仪器计划在2024年底之前开始运行，此后是对整个南半球天空进行为期十年的探索。借助该天文台的巨型望远镜和高分辨率相机，科学家们希望发现更多新的瞬变现象和近地小行星。同样在智利，位于Atacama沙漠的Simons天文台将于今年年中完工，其望远镜将配备多达5万个光收集探测器，十倍于目前正在进行的类似项目，目标是在宇宙微波背景中寻找原始引力波。
Vera C. Rubin天文台。图片来源：NOIRLab
用蚊子打败蚊媒疾病
非营利组织世界蚊子计划（World Mosquito Program）将于今年在巴西的一家工厂开始生产抗病蚊子。简单来说，此类蚊子被一种可以防止它们传播致病性病毒的细菌感染，有望保护多达7000万人免受登革热和寨卡病毒等疾病的侵害。该项目计划在未来十年每年生产多达50亿只此类抗病毒蚊子。
抗病毒蚊子。图片来源：World Mosquito Program
新冠大流行之后
虽然新冠疫情并未完全消散，但我们还是走出了新冠大流行的紧急阶段。美国政府正在资助三种下一代新冠疫苗的试验，其中两种是鼻腔疫苗，通过在呼吸道组织中产生免疫力来预防感染。第三种是mRNA疫苗，可以增强抗体和T细胞响应，有望为接种者带来针对多种新冠病毒变异株的持久免疫力。与此同时，世界卫生组织将在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，旨在帮助世界各国政府更好地预防和管理未来的流行病。世界卫生组织的194个成员国将决定该协议的条款，包括其中的任何条款是否具有法律约束力。谈判的核心是确保各国公平获得预防大流行病所需的工具，包括疫苗、数据和专业知识。
登月任务
自20世纪70年代以来，美国宇航局（NASA）将首次计划执行载人登月任务。阿尔忒弥斯二号最早将于今年11月发射，搭载三名男性宇航员和一名女性宇航员乘坐猎户座宇宙飞船绕月飞行十天。阿尔忒弥斯二号将为随后的阿尔忒弥斯三号任务奠定基础，后者会将首位女性宇航员和一位男性宇航员送上月球。我国准备在2024年发射嫦娥六号，执行月球样本返回任务。如果成功，该任务将首次实现从月球背面收集样本。此外，NASA的“欧罗巴快船（Europa Clipper）”飞船将于今年10月前往木卫二，以确定该卫星的地下海洋是否可能孕育生命。日本准备在2024年进行火星卫星探测（MMX）任务，将造访火卫一和火卫二，计划降落在火卫一上收集表面样本，并于2029年返回地球。
Europa Clipper飞船。图片来源：NASA
暗物质探索
探测被称为轴子（Axion）的暗物质粒子的实验结果将在2024年揭晓。科学家认为轴子由太阳发射并转化为光子，但由于需要灵敏的探测工具和极强的磁场，这种微小的粒子至今还未被实验观察到。在汉堡的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年也可能是科学家确定中微子质量的一年，而中微子是粒子物理学标准模型中最神秘的粒子。2022年卡尔斯鲁厄氚中微子实验的结果表明，中微子的最大质量为0.8电子伏特。研究人员将在2024年完成数据收集，并有望对这些微小粒子进行确切的测定。
BabyIAXO实验的部分装置。图片来源：Max Planck Institute for Physics
意识的生物学基础
今年，我们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年底前公布其第二轮实验的结果。在第一轮中，两种理论都未能完美解释所观测到的脑成像数据。第二轮研究可能会让我们更接近理解意识产生的生物学机理。
应对气候与环境变化（笔者注：英文原文的小标题为“Saving the planet”，不过，地球何须人类拯救？最多再来一次“生物大灭绝”……需要拯救的只有人类自己……）
2024年下半年，位于海牙的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，并就那些被认为破坏气候国家的法律后果做出裁决。虽然这项裁决不具有法律约束力，但该法院的影响力可以推动各国加快推进实现其气候目标。此外，联合国塑料条约的谈判将于今年结束，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。自20世纪50年代以来，全世界已经生产了100亿吨塑料，其中超过70亿吨现在已变成废弃物，充斥在地球上从北极到南极、从高山到海洋的每个角落，污染环境并伤害生命。不过，研究人员越来越担心去年开始的联合国谈判进展太慢，无法实现预期目标。
速度超快的超级计算机
今年年初，研究人员将启动欧洲首台百亿亿次超级计算机“Jupiter”，这台机器将被用创建人类心脏和大脑的“数字孪生（digital twin）”模型，并对地球气候进行高分辨率模拟。另外，美国的研究人员将在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。前者将被用于绘制大脑神经回路图，后者则将被用于模拟核武器爆炸的效果。
安装百亿亿次超级计算机Aurora。图片来源：Argonne National Laboratory
