2013年值得期待的十大创新亮点

何积惠/编译

前景堪忧的北极海冰融化

● 2013年，从大到浩瀚无垠的宇宙，到小至微妙莫测的人体干细胞，各研究领域有什么创新亮点值得我们期待呢？《新科学家》杂志按惯例对此作了全方位的展望，本刊特择要摘译其中部分内容，以飨读者。

北极海冰融化引发怪异天气

大规模的“厄尔尼诺”海洋暖流事件，加之即将来到的太阳活动极大期，可促使这一年形成有史以来最温暖的气候。现在看来，这一预测似乎并不靠谱。相反，所有人的目光也许将聚焦于北极地区。有人声称，2012年夏季海冰创纪录的减少只是一次偶发事件，也有人认为它是恶性崩溃的开始。如果后者推测是正确的，那么夏季海冰可能早至2016年就会消失殆尽。可以肯定的是，重新形成的冰层之稀薄，即将达到创纪录的程度，这为今夏海冰可能遭遇的毁灭性破坏埋下了伏笔。

新的创纪录融化会加深北极所呈现的蓝色调，这与政府间气候变化专门委员会 （IPCC）2012年9月所作的评估是相吻合的。当IPCC对极地融化的未来和海平面升高的速度作出先前偏于谨慎的估计时，卫星摄取的骇人影像却构成了严峻的背景。

在不久前举行的多哈气候会谈中，政界人士将大量时间用于讨论如何应对气温至少升高2℃这一无法遏制的局面。但是，IPCC承认依然无法判明是否有很多地区会变得更潮湿或更干燥，而且将悄悄地抛弃其于2007年所作的关于旱灾更趋频繁这一多半建立在有缺陷的分析之上的预测。

关于北半球的前景，同样存在着日益增强的不确定性。2012年的研究表明：北极地区在减缓的喷流下加速了变暖进程。这种变化正在给中纬度地区带来极端天气，包括欧洲持续不断的寒潮、俄罗斯在2010年出现的热浪以及美国在2011年和2012年遭遇的创纪录旱灾。从这个意义上说，海冰融化而并非全球变暖将成为2013年的一大气候特点。

革命性的人类干细胞临床试验

2006年，日本科学家山中伸弥成功地使皮肤细胞回复到胚胎状态。他把这些细胞称之为“诱导性多能干细胞”（iPSC）。这些干细胞只要接触到天然生长因子，就有可能发育成人体中的任何组织。

如果按计划一切进展顺利，那么2013年将见证人类对“经过重塑”的细胞的首次试验。这些细胞的形成过程分为两个阶段：先是让成年细胞回归干细胞状态，然后通过诱导使它们转变成另一类细胞。此举将是人类掌握用自身细胞来催生新的组织——以及可能的完整器官——的技术的一个里程碑。

对衍生自iPSC的细胞进行开拓性试验的长期目标，是为接受癌症治疗的病人提供血小板，这些患者需要通过血小板输液来修复受损组织和防止出血失控。然而，最初接受由iPSC生成的血小板试验的将是健康的志愿者。主管这项拟议中试验的麻省马尔博罗高级细胞技术公司（ACT）的研究人员，希望确保细胞在被用于罹患癌症和其他血液相关症状的病人之前具备良好的耐药性。

不少iPSC相关研究结果业已表明：它们可能具有较高的癌变风险。“由于血小板是没有细胞核的，不可能形成肿瘤，这使它们成为首次iPSC临床试验的理想选择。”ACT总医务官罗伯特·兰扎说。

下一代电子视频游戏

任天堂在2012年11月发布了Wii U，微软和索尼公司也适时地在圣诞前夕推出了Xbot360和PS3的后续机种。这预示着视频游戏机在新的一年里将朝规模更大、画面更逼真、令玩家身心更投入的方向发展。

零星透露的细节已引起一番热议，话题集中在1080p HD和Ultra HD（像素是1080p的4倍）提供的3D游戏和在客厅里大玩增强现实式游戏的刺激。率先引进动作控制游戏的任天堂继续充当其先锋角色，通过给控制面板添加触控屏为我们带来了双屏幕游戏。

出于兼收并蓄的竞争需要，下一拨重量级产品推崇新奇设计是不足为怪的。Wii U控制屏幕力求从电视屏幕上剔除凌乱的用户界面和提供让多人同时玩耍的可能性。比方说，客厅玩家会视控制器显示的内容而定，对游戏情节形成不同的角度。

索尼和微软公司对双屏幕概念同样推崇备至。下一款PlayStation（家用电视游戏机）也许将强化它和PS Vita这一便携式同类产品的联系，从而使你不仅能在旅途中得以尽兴，而且一旦抵家就可以搭载到主控制台上。同样，未来的Xbox将进一步以Smartglass应用程序作为主要特点，据悉这款程序可望从智能手机上控制游戏机。

火爆的游戏场面

要是对增添的屏幕和惊人的像素数仍嫌不够过瘾，或许我们真该摒弃屏幕另觅他途了。微软公司日前提出了一份专利申请，内容是关于如何将运用“增强现实”技术的3D图像投影到客厅墙壁上。如果申请获得成功，那么游戏世界就将冲出电视机而闯入你的家庭，利用Kinect（3D体感技术摄影机）或其后续产品，就可以借助于简单的手势来控制游戏情节。当你的整个客厅成为一块控制面板之际，两个并存的屏幕或许就会显得有点不合时宜了。

改变思维模式的超大远视计算

2010年欧盟委员会发出呼吁，建议立项研制堪与登陆月球或人类基因组测绘相媲美的远见计算设施。如此极富雄心的计划，将改变我们对世界的思维模式，也将以理想的方式解决世界面临的一些问题。

在迄今提呈的21项创意中，有6项已被列入有待进一步研发的候选名单，目前正在为两项数额分别高达10亿欧元（10年内分期颁发）的奖项展开角逐。其中涉及的项目一向被视为科学领域的X-因素，包括尝试用超级计算机模拟大脑活动的人类大脑计划以及创建新一代基于石墨烯而非硅的电子器件。

前景最被看好的是涵盖全球范围、类似于现实生活版电子游戏“模拟城市”（SimCity）的 FuturCT。它将为个人、公司和政府提供有关地球的实时信息，并通过模拟操作以寻找应对气候变化等问题的最佳策略。

FuturCT是在2008年金融危机促使我们意识到对当今超联接的世界缺乏理解后酝酿构思的。这款文明模拟器将是一个开放的平台，可随时接受从社会媒体和证券交易到气候模式和政治倾向的任何信息。

窥探“暴涨”奥秘的新测绘图

对于“暴涨”这个最大的宇宙理论之一，我们很快将有更加透彻的理解。欧洲航天局发射的“普朗克”卫星将在2013年早些时候如期完成第一批宇宙测绘图。它们有助于我们更精确地描绘宇宙在大爆炸后不到10-35秒的时间内，如何由比质子更小的存在发展成为浩瀚无垠的一片混沌的。

印证宇宙暴涨的测绘图

早期的宇宙犹如一锅平淡无味的等离子热汤，不知咋的形成了我们今天所知道的稠密的星系团和宇宙空洞。根据热力学定律，那些彼此相距遥远的区域在宏观上应该是迥然相异的。但对宇宙微波背景辐射（CMB）的研究表明：宇宙在所有方向看似依然是近似于雷同的。所谓的CMB，是指大爆炸后约30万年所释放的第一束光。

物理学家为解释这种未必真实的雷同性所运用的是暴涨理论：宇宙中的所有点一度曾是“隔壁邻居”，因而在被快速驱散时竟造成了彼此难以忘怀的尴尬。美国宇航局（NASA）于2001年发射的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）所收集的数据证实了对暴涨的关键性预测：宇宙结构是由时空中的量子涨落所促成的。

著名物理学家斯蒂芬·霍金不久前在接受 《新科学家》杂志采访时声称，WMAP提供的暴涨证据是其学术生涯期间最激动人心的研究成果。但是，验证什么推动了指数膨胀、它始于何时以及持续了多久的最适模型至今尚未达成一致意见。2013年3月，“普朗克”团队将公布第一批累计15个月的宇宙研究数据成果。此外，“普朗克”成果还将帮助完善关于有多少暗能量、暗物质和普通物质构成宇宙的统计数字，包括还会记录到时空中有引力波之称的“涟漪”的最初直观迹象。

使月亮黯然失色的超级彗星

对2012年不曾发生“世界末日”感到失望的灾难预言者，今年将会从一颗罕见的彗星上找到些许安慰。彗星一度被广泛地视为不祥之兆，但像这颗以C/2012S1（ISON）为代号的超级新星那样壮观奇诡的却并不多见。它在亮度达到峰值时的光芒，甚至白天都有可能盖过月亮。

2012年9月刚被发现的ISON彗星，正在匆匆地由外太阳系直奔太阳。它最接近太阳的时刻是在2013年9月，据哈佛大学国际小行星中心的蒂莫西·斯帕尔预测，届时它会像1997年的海尔-波普彗星那样献上一台精彩纷呈的“太空秀”。

这将是ISON彗星第一次光顾内太阳系，其可能蕴含着其他彗星在无数次环绕太阳飞行时丧失了的挥发性气体。那将使我们有机会一睹ISON在46亿年前形成之际外太阳系中物质的本来面貌。

由于三倍于地球质量的气体云正在朝银河系中心通常平静安详的超大质量黑洞行进，这一年还将迎来千姿百态的“太空烟火”。此类碰撞是肉眼看不见的，但X-射线望远镜将会观察到那些云一头扎进黑洞周围的热气体晕时所形成的冲击波辐射。

取名叫“射手座A*”的黑洞在宇宙门阶上的位置离我们只有2.5万光年，因此碰撞理应能使研究人员前所未有地窥探到强行挤入黑洞的物质。300年前的这个黑洞比现在明亮多了，当时究竟发生了什么状况，此番碰撞甚至有可能提供相关的重要线索。

“好奇”号触摸火星母脉

2013年9月前后，由美国宇航局（NASA）发射的“好奇”号探测车将抵达一座山脉的基底，极有可能找到火星宜居性的迹象，从而开始享用它在探索之旅中的一顿丰盛“大餐”。届时，它将初次“品尝”伊奥利亚山这座5 000多米高的山脉的层状沉积物，那里可能拥有保存完好的火星生命踪迹。

登陆火星的“好奇”号

“好奇”号之前的探测器，揭示了大量有关古老水源的证据，众所周知，这些水正是构成生命的关键性要素。凭借其精密尖端的机载化学实验室，“好奇”号正在搜寻更强有力的宜居性证据，包括有机化合物这一构成我们所知道的生命的碳基“积木”。

来自飞行轨道的观察结果显示：伊奥利亚山的沉积层中，蕴含着被认为是在有水的情况下形成的矿物质。这个发现跟探测器的着陆点盖尔陨坑曾是一个大湖的推测不谋而合。据更乐观的推测，这些沉积层在当年堆聚速度之快，或许足以让岩石粘附上微生物的痕迹。

加利福尼亚理工学院的项目科学家约翰·戈罗青格声称，即使对有机物的搜索一无所获，伊奥利亚山也可能掌握着宜居性的其他线索，从沉积层中可以窥测昔日火星有过哪些矿物质和化学过程。“我们肯定会在那里找到各种好的素材。”他说。

到亚洲去追溯人类起源

非洲历来被视为人类进化的发祥地。这是人类起源的地方，也是人类迈出第一步和发育成健硕大脑的地方。但是，那些对人类起源最新研究成果怀有兴趣的人，应该转而将目光投向亚洲。

为什么会是这样的呢？因为人类故事的一些最初篇章，连同此后岁月里意味深长的重大进展似乎都是在亚洲的天空下发生的。

作为第一步，出土于缅甸、存世至今已有3 700万年历史的化石，提供了我们的灵长目动物进化树萌发于亚洲而并不是非洲的最佳佐证。

时隔很久很久，继早期人类从非洲崛起之后，我们的有些远亲在亚洲设立起栖息点，只是后来终于消亡。2012年，人类学家第一次描述了不同于任何其他类型的人类化石，那就是俗称“红鹿洞人”的古人族。他们近至1.5万年前生息在现今中国的境内，后来消失得无影无踪。

这一揭秘的言外之意在于：有更多久已失传的远亲仍需要到东南亚地区被忽视的化石纪录中去追溯。比方说，我们对如谜般的丹尼索瓦人知之甚少。他们的DNA是2010年从西伯利亚洞穴出土的存世5万年的化石碎片中被发现的，该DNA的遗迹至今存活于现代印度尼西亚人的身上。这个事实不仅表明丹尼索瓦人跟人类有过杂交，而且还喻示着他们在东南亚和西伯利亚占据过如此广袤的领地。

亚洲成为下一个追述人类起源的摇篮

然而，我们拥有的关于他们存在的唯一证据是一截手指骨和一颗牙齿。长期以来，亚洲的大片平原和森林一直没有被古人种学家用镘刀和毛刷触碰过。目前，有不少团队正迫不及待地在勘探亚洲岩石。丹尼索瓦人以及人类其他祖先的神秘面纱相信很快会被揭开。

挥手告别鼠标

如果Leap这一产品最终得以风行，那么鼠标的日子就屈指可数了。这个3D手姿传感设施可让你挥一挥手就能控制电脑，而且有望在2013年早些时候投放市场。

由硅谷新开张的Leap Motion公司研制的Leap，大小酷似一款智能手机，性能犹如微软动态传感器形体更小巧的超精版本，售价仅70美元。将Leap连接到个人电脑或苹果机的USB接口上，电脑屏幕前就会形成一个3D互动空间，在里面可以感应到手指最细微的运动或手势。

该公司声称，这款软件的准确性是现有运动传感技术的200倍，跟踪运动可达到1%毫米的精度。据悉Leap使用了红外线Led和摄像机，Led发出的光可经由双手折射回摄像机。

近30年来，指针式点击一直是我们同电脑实现互动的主要方式，形成了难以摆脱的老习惯。如果Leap真的像媒体炒作的那样性能卓绝，那么鼠标可能很快就会被淘汰出局。