中國網/中國發展門戶網訊 （記者 王振紅）2024年1月11日，由中國科學院院士和中國工程院院士投票評選的2023年世界十大科技進展新聞在山東煙臺揭曉?？茖W家繪制迄今最全人腦細胞圖譜、人工智能首次成功從零生成原始蛋白質、全球最大實驗性核聚變反應堆開始運行、OpenAI正式發布GPT-4、衛星首次成功向地球傳送太陽能證明天基能源可信性、人類眼球首次移植成功、迄今最小粒子加速器問世、科學家首次實現單原子X射線探測、全球首張昆蟲大腦“地圖”繪制完成、人類泛基因組首張草圖發布等入選。發布會由中國科學院、中國工程院主辦，中國科學院學部工作局、中國工程院辦公廳、中國科學報社、山東省科學技術廳、煙臺市人民政府承辦。

2024年1月11日，由中國科學院院士和中國工程院院士投票評選的2023年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞在山東煙臺揭曉。

2023年世界十大科技進展新聞：

1.科學家繪制迄今最全人腦細胞圖譜

10月13日，刊發在美國《科學》《科學進展》和《科學-轉化醫學》雜志上的21篇論文公布并闡釋了迄今最全的人類大腦細胞圖譜。多國科學家參與的這一系列研究揭示了3000多種腦細胞類型的特征，將有助于深入理解人類大腦的獨特之處并推進腦部疾病和認知能力等研究。

據悉，上述研究是美國國立衛生研究院“推進創新神經技術腦研究計劃——細胞普查網絡”的一部分，該計劃于2017年啟動，此次發表的論文是數百名科學家利用最先進的分子生物學技術進行的一系列合作研究的成果?？茖W家表示，這項研究為人們理解人類大腦的結構和功能提供了寶貴信息，將有助于進一步的研究和臨床應用。它代表了科學界在解開大腦奧秘方面的重大突破，為未來的神經科學研究開辟了新方向。

2.人工智能首次成功從零生成原始蛋白質

1月26日，美國Salesforce Research、Profluent Bio等機構在《自然-生物技術》上發表了一項研究成果，該研究創建了一個能夠從頭開始生成人造酶的人工智能（AI）系統。在實驗室測試中，盡管人工生成的氨基酸序列與任何已知的天然蛋白質存在顯著差異，但其中一些酶與自然界中發現的酶一樣有效。

該實驗表明，雖然自然語言處理是為讀寫語言文本開發的，但至少可以學習一些生物學的基本原理。Salesforce Research公司開發了名為ProGen的人工智能程序，使用下一代標記預測將氨基酸序列組裝成人造蛋白質。

科學家表示，這項新技術可能比獲得諾貝爾獎的“蛋白質設計技術——定向進化”更為強大，它將加速新蛋白質的開發，為已有50年歷史的蛋白質工程領域注入活力。這些新蛋白質幾乎可以用于從疾病治療到降解塑料的任何領域。

3.全球最大實驗性核聚變反應堆開始運行

12月1日，歐洲聚變能組織(F4E)發布消息稱，歐洲和日本共同建造和運營的核聚變反應堆JT-60SA正式投入運行。該反應堆為托卡馬克裝置，始于2007年，于2020年完成組裝，并于今年10月23日點火成功。該裝置位于日本量子科學技術研究開發機構（QST）那珂研究所，被視為世界上最先進的托卡馬克，其啟動運行是核聚變歷史上的一個里程碑。

JT-60SA計劃是國際熱核聚變實驗反應堆計劃（ITER，又稱“人造太陽”計劃）的先行項目。JT-60SA反應堆的目標是研究聚變作為一種安全、大規模和無碳的凈能源的可行性，使它所產生的能量比消耗的能量更多。這兩個項目的最終目標都是使內部的氫核融合成氦，以光和熱的形式釋放能量，模擬太陽內部發生的過程。

據悉，核聚變可以通過不同的方式進行，其過程都比核裂變清潔度更高，不會產生放射性廢物。如果實現經濟的聚變反應，將大大減少甚至完全消除人類對化石燃料的依賴。

4.OpenAI正式發布GPT-4

3月15日，OpenAI發布了多模態預訓練大模型GPT-4，這是其大型語言模型的最新版本。與此前的版本相比，GPT-4具備強大的識圖能力，文字輸入限制也提升至2.5萬字；GPT-4的回答準確性也顯著提升，還能夠生成歌詞、創意文本從而實現風格變化。同時，GPT-4在各類專業測試及學術基準上也表現優良。

OpenAI稱，該公司花費6個月的時間，利用對抗性測試程序和ChatGPT的經驗教訓迭代調整GPT-4，從而在真實性、可操縱性和拒絕超出設定范圍方面取得了有史以來最好的結果。

GPT-4的發布是人工智能應用的一個里程碑事件，人工智能可實現的功能越來越豐富，未來或將成為人類得心應手的工具。

5.衛星首次成功向地球傳送太陽能，證明天基能源可信性

6月1日，美國加州理工學院宣布，1月發射的一顆衛星已將微波束的能量導向太空中的目標，甚至還將一部分能量發送到地球的探測器上。該項目聯合主任、加州理工學院電氣工程師Ali Hajimiri指出：“這次的實驗是一次概念驗證，它表明了整個系統能夠做什么?！?/p>

該任務旨在更進一步開發輕便、廉價和靈活的部件。微波發射器是一個由32個平面天線組成的陣列，排列在比餐盤稍大的表面上。通過改變發送到不同天線的信號的時間，研究人員可以控制陣列的波束。他們把它對準一對微波接收器，然后隨意將光束從一個接收器切換到另一個接收器，并點亮每個接收器上的LED。

作為一種清潔、可再生的能源技術，天基太陽能利用技術被認為是實現零碳排放的可靠途徑。

6.人類眼球首次移植成功

美國紐約大學蘭貢醫療中心的外科團隊11月9日宣布，他們成功完成了世界上首次眼球移植手術。該手術由愛德華多·羅德里格斯帶領的團隊完成，為遭受嚴重眼部損傷的阿倫·詹姆斯恢復了部分視力。

據悉，移植手術于今年5月進行，用時約21小時。手術過程中，外科團隊從眼球供者的骨髓中提取成體干細胞，并在移植過程中將其注射到受者的視神經中，以期能取代受損的細胞并保護視神經。該團隊表示，在手術后的六個月里，移植的眼球顯示出明顯的健康跡象，如血管功能良好等。盡管這只移植的眼球尚未恢復視力，但該團隊認為，這一突破性成果將有助于相關醫學領域的發展。目前該團隊正在跟進監測，并期待找到這只眼球恢復視力的所有可能。

7.迄今最小粒子加速器問世

10月18日，德國埃爾朗根-紐倫堡大學的研究團隊成功制造出了世界上最小的粒子加速器，其長度僅為0.2毫米，可以裝在筆尖上。相關研究成果已發表在《自然》雜志上。

這一設備是第一個能夠快速且聚焦良好的產生電子束的微型加速器，可將電子加速到每秒10萬公里。該加速器采用了光波來加速粒子，通過數千根2微米高的硅柱排列成兩條平行線，形成了一個狹窄的電子束。當他們制造出一個0.5毫米長的版本時，發現可以以更快速度加速電子，使電子攜帶的能量增加43%。

這種新技術有望應用于醫學領域，為醫生提供新的治療工具或為生物實驗室提供小型消毒工具。這一創新為醫學領域提供了新的可能性，未來我們可以期待更多關于小型粒子加速器的研究和應用。

8.科學家首次實現單原子X射線探測

來自美國俄亥俄大學、阿貢國家實驗室、伊利諾伊大學芝加哥分校等機構的科學家，首次拍攝到了單原子X射線信號，相關研究5月31日刊登于《自然》。

在最新研究中，阿貢國家實驗室的韋·哈拉等人將一個鐵原子和一個鋱原子插入各自的分子宿主內。為檢測單個原子發出的X射線信號，他們在X射線探測器內加入了一個由位于樣品附近的尖銳金屬尖端制成的專用探測器來收集X射線激發的電子。當X射線照射到原子上時，核心能級的電子被激發，并通過重疊的原子/分子軌道隧穿到探測器尖端，獲得的光譜能揭示原子的相關信息。

研究團隊強調，這項突破將為X射線和納米科學領域開辟新天地。使用X射線檢測和表征單個原子可能會催生量子信息、環境和醫學研究微量元素檢測等領域的新技術。這一成就也為研發先進的材料科學儀器開辟了道路。

9.全球首張昆蟲大腦“地圖”繪制完成

來自英國劍橋大學、美國約翰斯·霍普金斯大學等多家頂尖機構的研究人員，首次完整地對“果蠅幼蟲”的大腦連接組進行重建，繪制出第一張完整的昆蟲大腦圖譜，包括所有神經元和突觸。這是了解大腦如何處理感官信息流并將其轉化為行動的里程碑式成就。3月10日，《科學》雜志發表了這項研究成果。

研究團隊使用高分辨率電子顯微鏡掃描了果蠅幼蟲的數千張大腦切片，在計算機分析的輔助下，最終生成的圖譜包含3016個神經元和54.8萬個突觸。他們還開發了計算工具，以識別昆蟲大腦中可能的信息流路徑和不同類型的電路圖案。

這是有史以來第一張昆蟲大腦“地圖”，也是神經科學領域的一項里程碑式成就，使科學家更接近對思維機制的真正理解，為未來的大腦研究提供支持，并且還可能激發新的機器學習架構。

10.人類泛基因組首張草圖發布

5月10日，《自然》雜志發表了人類泛基因組參考的“初稿”，在3篇論文的合集中，人類泛基因組參考聯盟（Human Pangenome Reference Consortium）發布了首張人類泛基因組參考草圖，以及兩個以這一參考圖為基礎的新遺傳學研究發現。

2003年，科學家們宣布，人類基因組序列圖譜繪制成功。2022年，首個完整人類基因組序列發布，填補了人類基因組計劃留下的空白。與前述兩次基因主要來源于一個人不同，“泛基因組”草圖是包括非洲、亞洲、美洲和歐洲的全球多地47人的脫氧核糖核酸（DNA）合集，地域和種族構成更多元化。

研究人員指出，與使用原始的線性參考基因組相比，“泛基因組”使他們能夠識別出更多的基因結構變異，比如基因復制或缺失等較大的基因組變動。研究人員計劃不斷完善人類基因組圖譜，旨在到2024年年中對350人進行測序。