来源：科学的历程 

以下文章来源于高山书院 ，作者GASA

高小山说

2022年，全球新冠疫情将呈现怎样的局面，疫苗会出现第四针、第五针吗？阿尔兹海默症新药研究是否会有新进展？科技界有哪些看点？各国太空任务连接不断，COP15春城之约又可能有什么成果达成？

《新科学家》杂志2022年第一期对这些问题进行了展望，我们拭目以待。

01
超级电网赋能全球

位于澳大利亚北部的太阳能发电厂

在格拉斯哥气候峰会上，印度、英国等国家推出了一项命名为“绿色电网倡议”——一个太阳一个世界一个电网”（Green Grids Initiative – One Sun One World One Grid）的电网连接计划，通过长距离、高电压的电网将各国可再生电力连接起来。

这项计划得到了包括澳大利亚、美国在内的80多个国家的支持。

风能及太阳能发电易受天气因素影响，而一个更大、覆盖面更广的超级电网能大大缓解其中的不稳定性，确保电力的平稳输送就是超级电网的关键意义所在。此外，超大型绿色能源项目（如风能/太阳能发电厂）通常远离城市或工业区，超级电网可以作为桥梁把两者连接起来。

去年9月，英国开始利用724公里长的海底电缆从挪威进口水电。未来几年，这条电缆预计将反过来，为英国输出越来越多的海上风电场生产的电力，以便将其储存在挪威的水电设施中，并根据需要释放到电网中。

2021年，英国初创公司Xlinks宣布将投资在摩洛哥建造大型风能和太阳能发电厂，该发电厂未来可以通过3800公里的海底电缆为英国家庭供电。Xlinks同时也与澳大利亚公司Sun Cable合作，提议在澳大利亚北部兴建世界上最大的太阳能发电厂，并通过4200公里的海底电缆连接到新加坡，为其提供低碳电力。9月，Sun Cable已经获准通过印度尼西亚水域铺设高压电缆。

2022年，北海“能源岛”的建设计划也可能取得进展。届时，该岛将成为众多海上风电场的巨大枢纽，为多个欧洲国家供电。

02
mRNA疫苗将带来医学革命

BioNTech的一名工作人员正在测试mRNA的制造程序

mRNA是一种单链分子，它携带着精巧的遗传密码。没有mRNA，人类的遗传密码就不能被使用，蛋白质就难以制造出来，身体就不能工作。

新冠病毒的流行，让很多人听说并接种了mRNA（信使核糖核酸）疫苗。mRNA注射到病人身体后会自行产生适应的抗体。就新冠疫苗而言，mRNA疫苗通过促使细胞产生关键的刺突蛋白，激发人体对新冠病毒的免疫反应，并产生抗体。

随着数百万人安全且有效地接种mRNA疫苗后，科学家们大幅加快了研发针对癌症、疱疹等多种疾病的mRNA疫苗。事实上，mRNA技术有望在2022年催生新一轮药物和疗法革命。

mRNA疗法研发先驱Moderna公司已经和Vertex制药签署合作协议，专注于囊胞性纤维症新疗法的研发。此外，他们也在和AstraZeneca公司合作开发用于治疗心血管疾病的mRNA疗法药物AZD8601。

mRNA药物的潜力巨大，许多体外合成的蛋白质药物疗效显著，然而极其昂贵，如被称为“魔术子弹”的抗体药物，因天价让人望而却步，而mRNA通过激发人体自身合成相关蛋白质，从而大大降低了生产挑战和开发成本。

03
阿尔兹海默病新药争议不休

志愿者正在参与新药Aducanumab的临床测试

2021年6月，美国FDA不顾专家委员会的反对意见，批准美国Biogen公司和日本Eisai公司联合研发的抗阿尔兹海默病的新药Aducanumab上市，这一决定引来的争议一直持续到了2022年。

Biogen的Aducanumab就是基于β-淀粉样蛋白假说而开发研制的一种单克隆抗体药物。科学研究发现，阿尔兹海默病患者脑中除了有神经元损伤外，还发现了β-淀粉样蛋白的沉积。

β-淀粉样蛋白在健康大脑内是可以被清除掉的，但在大脑老化过程中则会变为不溶性淀粉样纤丝，逐渐增多形成弥漫性斑块状，引发β-淀粉样蛋白过度沉积，导致神经细胞死亡，认知功能受损。

基于此，Biogen的研发思路是清除阿尔兹海默病患者大脑中的β-淀粉样蛋白堆积，以此试图减缓他们的临床衰退。

FDA批准aducanumabn上市，是依据该药能够降低阿尔兹海默病的生物标志物（患者大脑中淀粉样蛋白斑块的水平），但问题是，解决了β-淀粉样蛋白的沉积是否就意味着能治疗阿尔茨海默病？患者的记忆和认知能力衰退是否真的能得到缓解并没有得到临床证实。

事实上，FDA内部对于Aducanumab的过批意见并不一致，FDA专家委员会投票建议拒绝批准Aducanumab，并对审批流程提出了批评，但专家委员会的投票结果仅仅作为参考，不具有强制性意义，FDA最终批准了该药物，随后三名专家委员会成员决定辞职。

Biogen声称，FDA的批准经过了广泛的临床测试和严格的审批流程，3000名患者参与的临床测试，有大量的数据支持。然而一项临床显示有40%患者在服用该药后，脑部扫描可见肿胀或出血，FDA要求Biogen开展更广泛的临床试验以确认其疗效。

据悉，该疗法每年的费用是5.6万美元。2021年12月，欧洲药品管理局拒绝批准Aducanumab，其结论是该药物的带来的好处并不大于其风险。

04
欧洲大型强子对撞机（LHC）重磅回归

LHC从2018年开始就处于停机维护状态

因新冠疫情而经历了三年的停机维护状态后，欧洲核子研究组织的大型强子对撞机（LHC）计划于2022年重新开始运行。

位于瑞士日内瓦的LHC是目前规模最大的粒子物理实验机器，2012年因证实了希格斯玻色子的存在而声名远播。维护期间，LHC进行了升级，质子碰撞能量空前增强，科学家们可以进行新的测量，从而观察希格斯玻色子的衰变，更深刻地理解它是如何符合（或偏离）粒子物理学“标准模型”的。

升级的其中一部分涉及提升喷射器的功率，为对撞机提供更高能量的加速粒子束。在2018年最后一次关闭之前，质子的能量达到6.5太电子伏，现在可以达到6.8太电子伏。这些更强大的光束可以促成将来空前高能量的碰撞，未来的其他升级也将允许更多的粒子在同一时间碰撞。

此外，2024年的升级计划将缩小LHC的光束，大幅增加发生碰撞的次数。在2018年的测试中，每次质子脉冲相互碰撞大约有40次，但升级后，这一数字将达到120-250次。届时，大型强子对撞机将被命名为“高光度大型强子对撞机”，并将于2028年开始实验。

05
COP15中国春城之约，保护生物多样性势在必行

巴哈马群岛一只以水草为食的绿海龟

2021年10月15日，《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议（COP15）第一阶段会议闭幕，第二阶段会议将于2022年4月25日至5月8日在昆明举行，届时将达成2020年后全球生物多样性框架。

COP15因全球新冠疫情被三次推迟，这些延迟意味着，多个国家将无法完成2020年既定的阻止生物多样性破坏的目标。

随着世界各国保护自然的呼声日益高涨，会议通过了《昆明宣言》，敦促各国承诺在2030年将其30%的陆地和海洋领土纳入保护范围。包括印度、英国在内的70多个国家支持了这一宣言，然而巴西、印度尼西亚、中国等国却没有加入任何为推动生物多样性保护目标而成立的主要联盟。

全球生物多样性丧失的一个重要驱动因素就是生产棕榈油、大豆、牛肉等软性大宗商品而导致的毁林行为，不断增长的农业发展需要让更多地区的自然生态系统迅速遭到破坏。2021年11月在英国格拉斯哥举办的联合国第26届气候大会（COP26）期间，100多个国家就在2030年前停止滥砍森林达成一致。

06
量子计算或有突破性技术

最先进的量子处理器之一

一台强大的量子计算机可以破解加密，解决传统计算机不能解决的问题，这就是所谓的“量子优越性”。迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机，但世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追逐着这个梦想。

谷歌公司率先在2019年实现了在“量子优越性”方向上的重大突破，利用一台54量子比特的量子计算机，演算了一道随机采样问题。2021年，来自中科大的潘建伟团队在“祖冲之号”量子计算原型机上更是使用了56量子比特（随后甚至进一步到60量子比特），演算了一道更为复杂的采样问题。IBM负责量子生态系统开发的副总裁Bob Sutor表示，目前还没有人在商业上使用量子计算，IBM目前正专注于研发具有“量子商业优势”的量子计算机，这一目标有望在10年内实现。

研究者们目前专注于解决量子纠错问题，就是通过将多个量子比特当做一个逻辑量子比特（logical qubit），从而能够在不破坏逻辑量子比特中的储存信息的情况下，发现并纠正错误。

2021年7月，谷歌的Sycamore量子计算机上演示了这个概念，实现了嵌入在超导量子位二维网格中的一维链重复码。当重复码基于的量子比特数量从5个提高到21个时，对逻辑错误的抑制实现了最多100倍的指数增长，这种纠错能力在50次实验中均表现稳定。

07
新冠病毒变异株持续侵袭

电镜下的新冠病毒德尔塔突变株

过去一年我们目睹新冠病毒一次次变异换代，席卷全球。可以肯定的是，奥密克戎不会是最后一个变异株，我们也许会在2022年迎来另一个令人担忧的新变种，且毒性是否减弱无从得知。

一切的关键在于传播性。能够感染更多的人且不致命，这样的变异株才具有足够竞争力。之前传播最快最广的是德尔塔，而现在的奥密克戎则传染力更强、传播速度更快。

现阶段下，人们因感染过新冠或接种了疫苗而拥有了某种程度的免疫力，病毒已经不如以往那么容易趁虚而入了，奥密克戎试图携带大量在刺突蛋白上的突变来攻破这层免疫屏障，未来其他的病毒变异株也可能产生这样的生物应对机制。

人们或许以为新的变异株带来的症状会减轻，但事实是新冠病毒在无症状时就具备足够的传染力，导致其几乎没有任何选择压力；另一种担忧则是变异株很可能在不同动物之间传播，并产生新的变种，再次回到人类身上。

因此，未来的新冠病毒变异株会对不具有免疫力的人造成生命威胁，而具备一定免疫力的人就算感染也能很大程度上避免重症，但这种免疫力会减弱甚至消失，即使接种过了一次加强针，也需要在2022年继续接种来躲避五花八门的病毒新变种。

08
2022年月球“很忙” NASA前往灵神星

探测金属小行星的Psyche飞船的推进系统正在接受检查

如果一切顺利，美国宇航局（NASA）的下一代火箭——空间发射系统火箭（Space Launch System Rocket，SLS）将在2022年2月发射，这是美国宇航局将人送往月球的旅程中的一次关键测试飞行。

在经历了数次预算超支和发射改期后，NASA的SLS终于将要进行首次无人发射，并将携带多枚卫星到近月轨道。

此外，NASA还与多家民营公司签约，将9台探月机器人送上月球。日本、俄罗斯、印度、英国等多个国家也计划发送探月机器人，月球在2022年将迎来全球访客。

2022年年中是太空探索的繁忙时段，NASA将启动灵神星小行星任务。灵神星是一颗M级小行星，主要构成成分为铁，在火星与木星之间的轨道绕着太阳飞行。研究它可以帮助我们全面理解此前所未知的、包括地球在内的类地行星形成的奥秘。

NASA计划于8月发射探测器，预计2026年上半年可到达灵神星，这将是人类首次探索一个金属天体。

欧洲航天局2022年将重点推进和实施火星探测器发射任务，该火星探测任务的巡视器早在2019年准备发射时，就已被命名为“罗莎琳德·富兰克林”号，此前“罗莎琳德·富兰克林”号的发射先后由于经费来源问题和方案设计变动等因素两次延期，2020年又因为疫情和测试排期再次延后。

2022年9月，火星探测的最佳窗口期到来之时，“罗莎琳德·富兰克林”号将在哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场发射升空。

参考来源：《New Scientist》WEEKLY1 January 2022 No3367.