年末照例是盘点的时机。即将过去的一年，称得上是硬科技创新大年，人类在多个领域都实现了重要突破：离开地球，带回月球背面的奥秘；深入细胞，绘制人体的精细地图；运用人工智能，加速科学发现的步伐……这些进展不仅解决了一些长期存在的技术难题，也为未来的发展提供了新的可能。
脑机接口技术在人体试验方面取得重要进展。走在前列的Neuralink公司开发出了只有硬币大小的芯片，通过精密的手术机器人将极细的柔性电极植入大脑皮层，将技术从实验室推向了实际应用。
1月，Neuralink完成首例人体植入手术，为一位瘫痪8年的患者植入了脑机接口芯片。这位名叫Noland的受试者术后很快就能用意念控制电脑鼠标，实现打字、发邮件，甚至直播玩游戏。他可以躺在床上独立使用这套系统，不再需要护理人员帮忙安装控制设备，这让他重获了部分独立生活的能力。
几个月后，被称为Alex的第二位受试者也完成了手术。Alex不只能实现基础的电脑操作，甚至能够使用复杂的3D建模软件进行设计，这意味着脑机接口不仅能支持患者的日常生活，还能支持他们进行专业级的创造性工作。
SpaceX的星舰在2024年共进行了四次轨道试飞。
星舰的每次试飞都在创造新纪录。3月的试飞实现了火箭一二级的成功分离，6月的试飞首次完成了一二级的海上软着陆。最令人印象深刻的是10月13日的试飞，作为一级火箭的超重型助推器在完成发射任务后，以超音速从天而降，在最后时刻点燃发动机减速，然后被发射塔上称为“筷子”的机械臂稳稳接住。11月星舰的试飞首次验证了在太空中重启火箭发动机的能力。
这一系列进展的最终目标，是要实现火箭的完全重复使用：不仅作为一级的超重型助推器可以回收再用，未来连上面的星舰部分也将实现重复使用，这将极大降低发射成本。随着梦想逐步变为现实，太空探索即将进入一个新时代，探索方式可能发生根本性的改变。人类有机会尝试更多创新的太空探索方案，建立月球基地、探索火星等等，将不再遥不可及。
随着詹姆斯·韦伯太空望远镜的持续观测，科学家对宇宙黎明时期有了新的认识。
“宇宙黎明”，指的是宇宙诞生后的头10亿年，那时第一批恒星和星系开始形成，宇宙从一片黑暗逐渐被点亮。
韦伯望远镜是有史以来最大、最强的太空望远镜，专门设计用来捕捉宇宙最早期发出的微弱红外线。它的观测发现了数量惊人的明亮星系，比理论预期多出近1000倍，而按照现有理论，宇宙诞生初期不应该有如此多、如此明亮的星系。通过对这些古老星系发出的光进行分析，科学家提出了两种可能：要么早期宇宙中存在比太阳大几十甚至上百倍的巨大恒星，要么有大量活跃的黑洞在吞噬周围物质，释放出强烈能量。
研究还发现，这些早期星系中含有碳和氧等重元素。这意味着在它们之前，一定还存在更早的巨大恒星，恒星死亡时发生超新星爆炸，将这些元素散布到宇宙中。这些发现为我们理解宇宙如何从一片混沌逐渐演化到今天提供了重要线索。
CAR-T细胞疗法在治疗自身免疫性疾病方面取得重大突破。
CAR-T最初是一种治疗血液肿瘤的方法：医生从患者血液中分离出T细胞（免疫系统的“哨兵”），通过基因工程使其能够识别并消灭肿瘤细胞，然后将其输回患者体内。
2月，德国研究团队报告了使用患者自身CAR-T细胞治疗自身免疫性疾病的成果：15名系统性红斑狼疮、硬皮病或肌炎患者接受治疗后，有8名系统性红斑狼疮患者达到了无需用药的缓解状态。
9月，中国海军军医大学的徐沪济团队发表了另一项开创性研究：他们首次使用捐献者的CAR-T细胞进行治疗。研究团队使用CRISPR基因编辑技术，敲除了捐献者T细胞中的5个基因，使其既不会攻击患者，也不会被患者的免疫系统排斥。
一位坏死性肌病患者在接受治疗两周后就能抬起手臂梳头，另两位硬皮病患者的症状也在数天内开始好转。6个月后，3位患者都达到了疾病缓解状态，且没有出现严重副作用。目前，该团队已经将治疗扩展到另外20多名患者。
使用捐献者细胞可能实现CAR-T疗法的规模化生产，大幅降低治疗成本，这不仅为难治性自身免疫性疾病患者带来了新希望，也为这种革命性疗法的推广应用开辟了新途径。
基因编辑猪器官成功移植到人体，器官移植领域也迎来了重要突破。
移植是很多终末期器官衰竭的治疗方法。以中国为例，超过30万名患者在等待器官移植，但每年只有约1.6万个器官可用。为解决这个全球性难题，科学家开始探索利用基因编辑技术改造猪的器官，使其适合移植到人体内。
3月，美国马萨诸塞州总医院宣布，首次成功将猪的肾脏移植到活着的患者体内。提供肾脏的猪经过CRISPR-Cas9技术基因编辑，被去除了有害的猪基因、添加了某些人类基因，并灭活了猪内源性逆转录病毒，以提高与人类受体的相容性和降低人类感染猪病毒的风险。受者最初恢复良好，但在术后近两个月时去世，医生认为“没有迹象表明”死亡是移植的结果。
无独有偶，几乎同期，中国空军军医大学西京医院团队也完成了一例多基因编辑猪-脑死亡受者肾移植手术。研究人员对供体猪进行了精确的基因编辑：敲除了3个可能引起超急性排斥反应的基因，同时转入了2个人类基因，分别用于调节补体和凝血功能，移植后的猪肾在受者体内工作良好。
猪的基因与人类相近，器官大小相似，而且繁殖能力强，易于规模化培养，因此被选为器官供体。这项突破为解决器官短缺问题开辟了新途径，为等待器官移植的患者带来新希望。不过跨越物种的移植依然存在很多困难，如排斥反应、凝血障碍、疾病传播风险等，但这项技术的发展已进入加速期，相信曙光不远了。
2024年，中国的嫦娥六号探测器从月球背面采集样品并成功返回地球，这是人类首次获得月球背面的岩石和土壤样本。
5月3日，嫦娥六号从海南文昌航天发射场升空。6月1日，探测器在月球背面的南极-艾特肯盆地阿波罗盆地南部着陆。探测器通过机械臂和钻探装置，采集了1935.3克月球样品，包括表层土壤和深层岩石。6月25日，搭载样品的返回舱安全降落在内蒙古四子王旗预定区域。
南极-艾特肯盆地是月球上最大、最古老的撞击盆地之一，其形成时间可以追溯到约40亿年前。从这里获得的样品将帮助科学家更好地理解月球，甚至整个太阳系的早期历史。
嫦娥六号完成了一项历史性的任务。月球背面与人们熟悉的正面有很大不同，它的地壳更厚，陨石坑更多，几乎没有月海（古代玄武岩喷发形成的暗色平原）。科学家认为，研究这些差异可能揭示月球形成的关键线索，意义非比寻常。
一种长效HIV预防药物的临床试验取得惊人成果，将大大提高用药便利性与依从性。
6月，这种名为lenacapavir的药物在非洲进行的一项大规模试验中，2000多名使用该疗法的女性无一感染HIV，预防效果优于两个对照组（对照组每天口服药物）。3个月后，另一项横跨四大洲的试验结果也证实了这一惊人效果：在2000多名参与者中，仅有两例感染，预防有效率依然高于对照组。
这种药物采用了全新的作用机制。与传统抗HIV药物不同，它靶向病毒的衣壳蛋白，能阻止病毒与细胞的相互作用，还能阻止病毒进入细胞核。更意义重大的是，这种药物在体内能持续发挥作用长达6个月，只需半年注射一次，就能有效预防HIV感染。
2023年仍有130万人新感染HIV，每天坚持口服预防药物令许多人难以为继。这种半年一针的方案若能广泛使用，有望大幅降低全球HIV新增感染率。
2024年，人工智能在诺贝尔奖中独领风骚。
物理学奖颁给了约翰·霍普菲尔德（John Hopfield）和杰弗里·辛顿（Geoffrey Hinton），以表彰他们在人工神经网络和机器学习领域的开创性工作。
化学奖则由大卫·贝克（David Baker）、戴密斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·朱默帕（John M. Jumper）共同获得，以表彰他们在蛋白质结构预测方面的贡献。其中，哈萨比斯和朱默帕领导开发的AlphaFold模型实现了革命性突破，能够以接近实验观测的精确度预测蛋白质结构。
这一年，AI确实带给人类厚重的馈赠。
今年5月，升级版的AlphaFold 3.0发布。这一版本不仅提高了蛋白质结构预测的准确率，还扩展到了DNA、RNA等其他生物分子，帮助科学家更好理解生命的基本构成。这项技术对药物研发和疾病研究具有重要意义，比如在新药开发过程中，它能够快速预测药物分子与目标蛋白质的结合情况，大大提高了筛选效率。在传染病研究中，它也为疫苗和治疗方案的开发提供了有力支持。
AI在其他科研领域也有重要应用。例如AI模型可以提高对天气变化和自然灾害的预测准确度；能帮助科学家优化实验方案，提高研究效率等等。AI似乎已经脱离了我们原本赋予它的“辅助”角色，成长为推动科学发现的重要力量，正在帮助人类进一步探索自然界。这些进展不仅提高了科研效率，也为解决人类面临的重大挑战提供了新的方法。
11月，人类细胞图谱项目完成了第一份草图。这份“人体细胞地图”记录了约6200万个人类细胞的详细信息，覆盖了神经系统、肺、心脏、肠道和免疫系统等18个重要的生物网络。
这一突破来自对全球10000多名志愿者的研究，科学家深入分析了超过1亿个细胞，在《Nature》杂志上发表了40项重要发现。比如，他们绘制了从口腔到肛门的完整消化道细胞图谱，发现了一种此前未知的肠道细胞，这种细胞可能与炎症性肠病有关。他们还首次详细描绘了胎儿骨骼形成的过程，发现参与这一过程的基因，正是在数十年后容易引发骨关节炎的基因。
这项工作的意义堪比人类基因组计划。项目始于2016年10月，3600多名来自100个国家的科学家参与了这项工作。他们的目标是试图绘制人体内约37万亿个细胞的完整图谱。科学家不仅要识别不同类型的细胞，还要了解它们的功能状态、所处位置以及发育历程。这就好比是一张极其精细的“人体地图”，记录了每种细胞的特征和分布。
这张人体地图将帮助科学家更好地理解疾病的发生机制，开发新的治疗方法，推动再生医学的发展。比如，通过比较健康细胞和病变细胞的差异，研究人员可能发现新的治疗靶点；通过了解不同类型细胞的特征，可能在疾病出现临床症状之前就做出诊断，实现真正的个性化医疗。
12月，谷歌推出名为Willow的量子芯片，实现量子计算领域的重大突破。
在量子计算中，量子比特的脆弱性困扰科学家们近三十年。量子比特非常敏感，极易受到周围环境的干扰，这种干扰会导致计算错误，科学家们必须发展出有效的量子纠错技术。
Willow芯片的核心技术就是它的量子纠错能力。它采用了一种叫做“表面码”的纠错方案，可以将多个物理量子比特编码成一个逻辑量子比特。通过这种编码方式，即使部分量子比特出错，整体的计算结果仍然是正确的。更重要的是，Willow芯片成功突破了量子纠错的关键阈值。这意味着随着量子比特数量的增加，计算错误的比率不是增加，而是指数级下降。这是量子计算领域里程碑式的胜利，为未来量子计算机的实用化和广泛应用开辟了新的道路，影响深远。
我们正处在一个前所未有的恢弘时代。从宇宙深处到微观世界，从基础研究到实际应用，科技的每一次跃进都像是打开了一扇通往未知世界的大门，让我们得以窥探那些曾经遥不可及的秘密。探索宇宙的起源，追问生命的本质，这些追求不仅是对自然法则的理解，更是对人类自身存在的深刻反思。
在保持开放与好奇的同时，我们更怀着敬畏之心期待未来。科技的发展，诚然是工具和手段的进步，它也是一种力量，一种能够改变人类命运的力量。
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