2020年科学领域独特的年度亮点

预测未折叠蛋白质的结构是生物学长期追求的目标，DeepMind人工智能工具现在可以高精度地做到这一点

肆虐全球的新型冠状病毒病危机，使得与开发疫苗和改进病毒检测试剂相关的科学在2020年成为每个人关注的重点，但科学家们也设法在许多其他领域进行了有趣的研究和实现了有价值的突破。为了向那些努力工作却常常被低估的科学家们致敬，以下就是2020年一部分极具亮点的科学研究成就。

破纪录者和游戏规则改变者

2020年最大的科学突破之一就出现在上个月。有消息称，Alphabet旗下的DeepMind人工智能在准确预测蛋白质的3D结构方面取得了巨大进展。“折叠问题”是我们对生物学认识上的重大挑战，困扰了生物学家半个世纪之久，DeepMind人工智能取得的快速进展对医学和许多其他生物研究领域都有广泛的影响。

而在物理实验室里，纽约罗切斯特大学的兰加·迪亚斯领导了一个研究小组，声称已经发明了世界上第一个室温超导体。研究小组使用一种由氢、碳和硫在高压下制成的有机碳硫氢化物化合物，创造了一种在58华氏度（14.5摄氏度）下具有超导性的材料。

超导材料通常需要极低的温度才能运行。

超导体是一种特殊材料，在适当的条件下，它会失去所有电阻并排出磁场。这给了它近乎神奇的特性，比如能够在没有电源的情况下无限期地保持电流。它们被用来制造强大的磁铁，用于CT扫描仪、聚变反应堆和磁悬浮列车。然而，常规超导体需要保持在低温下，这大大限制了超导体技术的应用。因此，如果罗切斯特团队的方法成功了，它可能会对未来的各种设备产生巨大影响。

一组物理学家刚刚用一个带电的原子制造出了世界上最小的工作发动机

与此同时，美因茨约翰内斯古腾堡大学和弗里德里希亚历山大大学的研究人员创造了世界上最小的发动机的新纪录。它有多小？小到不可思议，它由一个带电荷的钙原子提供能量。这种微小的发动机当然不会去驱动任何汽车，但它可以应用于单离子冰箱和水泵。

普渡大学的研究人员制造出了有史以来旋转速度最快的物体

普渡大学也不甘示弱，发明了旋转速度最快的人造物体。它也非常小，由两个二氧化硅纳米颗粒连接起来，形成一个微小的哑铃形转子。当激光在它的轴上推进时，这个最小的转子可以达到600亿转/分钟。这比圣安德鲁斯大学之前的记录快了100倍。

与此同时，在动物王国里，我们看到了有史以来在一个深海地点同时出现的数量最多的鱼，也是第一个被观察到驯化了其他动物的动物。

积极的能量

2020年也有一些振奋人心的能源新闻，全世界都在寻求保护环境的方法，同时仍然保持我们的世界灯火通明。2020年最受关注的故事之一是，一家荷兰啤酒厂燃烧廉价的铁粉，以铁锈作为废料生产能源，但没有二氧化碳。更好的是，这些铁锈还可以通过一种可再生能源再次转化为铁。这套新系统是在金属动力财团（Metal Power Consortium）和图埃因霍温（TU Eindhoven）的帮助下建造的，它将提供足够的热量，每年可以酿造1500万杯啤酒。

巴伐利亚的一家啤酒厂是世界上第一家使用金属粉末作为清洁、可持续燃烧燃料的企业。

另一项有趣的发展是，将一种更安全、更廉价的反应堆与生产清洁燃烧的氢燃料结合在一起。模块化核反应堆已经研发了好几年，并展现出了希望，因为它们可以在工厂中大量生产，然后运到现场。此外，它们比许多传统的反应堆设计更安全，而且只要增加更多的模块，就可以很容易地扩大规模，满足当地的需要。

艺术家对NuScale反应堆安装的描绘

“氢角（hydrogen angle）”来自NuScale Power公司，该公司发布的一项研究表明，仅其一个模块每天就可以经济地生产近50吨氢燃料。这是一个潜在的进步，因为世界上生产的大部分氢气都来自天然气分解，而替代方法往往难以扩大到工业水平。

艺术家对NuScale反应堆的描绘

当然，如果核聚变能成为现实，人类将拥有无限的能源供应，其影响几乎无法想象。2020年7月，国际热核实验反应堆（ITER）开始组装，这是世界上最大的聚变反应堆，预计将于2025年完工。

热核实验堆托卡马克反应堆坑内的情景

但有一个非常重要的问题。虽然它是最大的，但它与更小、更老的版本有着相同的问题，那就是运行它所消耗的能量比它产生的能量要多。然而，这个由35个国家参与的项目将为科学家和工程师提供有价值的数据，并使零部件的测试成为可能。这一突破，再加上韩国KSTAR设备最近创下的纪录等其他突破，有望使实际聚变能力更接近现实。

迫不及待地等待聚变时代到来的英国政府，已经在英国寻找建造世界上第一个商用聚变发电站的地点。球形托卡马克能源生产（STEP）计划在2040年前投入使用，其目的不仅是发电，而且是为聚变能源和相关产业打造一个枢纽。

精神食粮

回到餐桌上，食品在2020年成为科学新闻，因为美国食品和药物管理局（FDA）批准了第一头用于食品和医疗用途的转基因猪。这种被称为“GalSafe”的转基因猪被设计用来防止它产生alpha-gal，这是一种糖分子，很多人会因为被蜱虫叮咬而产生过敏反应。然而，目前还没有计划让这些肉在超市销售。

实验室培育的鸡肉

2020年也标志着实验室培育的鸡肉在得到新加坡政府的许可后登上了菜单。尽管价格有点贵，但食品科技初创公司Eat计划在这个城市国家推广这种人工培育的鸡块。

如果，你还担心实验室培育的肉可能不够健康，来看看塔夫茨大学（Tuft University）的工作吧。塔夫茨大学的一个研究团队已经找到了一种方法，通过基因工程让牛细胞产生β-胡萝卜素，这是一种以植物为基础的物质，人体可以将其转化为维生素A。除了加入黄金大米和黄金土豆的行列（这两种作物也被改造成生产β-胡萝卜素，来对抗发展中国家的营养不良），它还说明了基因工程虽然有争议，但仍然具有改善人类健康的潜力。

环境问题

即使是新冠肺炎引发的封锁，也不能为2020年的环境带来好消息。因为冰盖继续融化，塑料污染了地球上最高和最低的地方。然而，一些积极的东西确实也浮出了水面：消失已久的物种重新被发现，蓝鲸在半个多世纪以来首次大量返回南乔治亚州附近的水域。不过，南乔治亚州正受到2017年从南极冰架破裂的巨大冰山的威胁，这一消息有所缓和。

蓝鲸在南乔治亚岛

即使是COVID-19导致的封锁也不能给2020年的环境带来好消息，因为冰盖继续融化，塑料污染了地球上海拔最高和最低的地方。尽管如此，浮出水面还是有一些积极的影响的——消失已久的物种重新被发现，蓝鲸在半个多世纪以来首次大量地回到南乔治亚岛附近的水域。尽管，这一消息因南乔治亚州受到2017年从南极冰架上脱离的巨型冰山的威胁而冲淡了。

失去的艺术

2020年的科学不只是发现新事物，也要重新发现旧事物。由伦敦大学学院的拉希尔·阿里普尔领导的研究小组发现，古代波斯人用坩埚锻造铬钢的时间比人们推测的发明要早800年。通过研究中世纪波斯手稿，并将其与伊朗南部查哈克出土的文物进行比较，研究小组发现一种称为“ rusakhtaj”的物质实际上是铬（在考古现场发现了铬的痕迹），该物质在高温下用于锻钢。

一个3D打印的大马士革钢的例子，显示了交替的硬层和延性层

从波斯到印度，这一地区已经作为传奇的大马士革钢材的发源地闻名于世，金属铁匠们花了几个世纪的时间来重新发现这种钢材曲折、波浪、浅色和黑色条纹图案中锁定的秘密，这些图案就像流水一样，试图在今天重现它们。来自杜塞尔多夫的马克斯·普朗克研究所（Max Planck Institut für Eisenforschung，MPIE）和亚琛瓦斯（Aachenwas）的弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer Institute for Laser Technology）的工程师们的一个新方法是，通过开发一种3D打印大马士革钢的方法，将古代和现代技术结合起来。

总是有更多需要学习的东西

实际上，还有很多科学领域需要被征服。2020年，荷兰口腔外科医生马泰吉斯·瓦尔斯塔（Matthijs Valstar）和放射肿瘤学家沃特·沃格尔（Wouter Vogel）在人类头部发现了一组以前不为人知的唾液腺，这让备受践踏的人体解剖学领域大感震惊。这对腺体位于鼻咽部后部深处，也就是咽的上部，连接软腭上方的鼻腔。它们是通过PSMA PET/CT扫描仪被发现的，该扫描仪最初是用来捕捉前列腺癌组织的图像的，但现在它被证明有利于发现唾液腺。这一发现将有助于头颈部癌症放疗患者的治疗。

当然，这只是我们在2020年看到的众多重大科学成就中的一小部分（还包括一些非常奇怪的成就）。我们很乐意在评论中听到你对2020年科学领域最大突破的看法。

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