繼日前 Nature 公布 2023 年「Nature’s 10」之後，美東時間 12 月 14 日，Science 也發布了 2023 年度十大科學突破。
它們同樣代表著過去一年裡，科學領域的關鍵發現和重要進展。下面，就讓我們再次回顧下今年取得的一些重要科學突破。
（來源：Science）
胰高血糖素樣肽-1 (glucagon-like peptide-1，GLP-1) 藥物
全球範圍內的人類都可能面臨因體重過重而導致的肥胖。數據顯示，在美國，這一比例大於三分之二；在歐洲，肥胖人數的比例則超過一半。
為找到安全有效的減肥藥物，並降低由肥胖引發的糖尿病、心臟病等疾病風險，相關領域的科學家們一直在努力著。
上世紀八十年代，研究人員發現，胰高血糖素樣肽-1 （glucagon-like peptide-1，GLP-1）能夠降低血糖。在此基礎上，又證明了它在治療肥胖上的有效性。
後來，含有 GLP-1 的利拉魯肽（Victoza）、司馬魯肽（Ozempic）和司美格魯肽（Wegovy）等減肥藥物先後上市，並備受歡迎。
目前，GLP-1 的應用範圍正在加速擴大，Science 則將該藥物評為年度科學突破冠軍。
地球的碳泵正在減緩運行
在控制地球氣候變化的過程中，南極洲大洋的碳泵扮演了重要角色。
作為全球翻轉環流的重要組成部分，碳泵能夠與世界上所有的海洋相連，並幫助它們封存人類每年碳排放量的三分之一。
2023 年以來，根據多項相關研究，該碳泵正面臨著非常危險的形勢，即南極底層海水正在變暖，體積也在縮小，這說明深海環流正在減緩運行。
不過，截至目前，科學家們並未找出發生減緩的原因，也不清楚給氣候造成的具體的影響。他們猜測這可能與南極洲冰川融化導致淡水增加，進而影響海水下沉有關。但能夠預見的是，隨著全球變暖的加劇，這種形勢還會更加嚴重。
尋找天然氫氣的熱潮正在不斷升溫
相較於石油等化石能源來說，氫氣因來源廣泛、可再生、無污染等優勢，逐漸發展成為一種具有較強可替代性的清潔能源。近年來，許多勘探者發現，除南極洲以外，從每塊大陸上都可以找到大量氫沉積的跡象。
這說明，地球上或許蘊藏著巨量氫氣，能夠滿足人類對氫氣的需要。另外，從經濟成本的角度來看，直接從地球上開採天然氫氣，要比製造綠色氫便宜得多。
基於此，如今，在全球範圍內，尋找天然氫的熱潮正在不斷升溫。
用 AI 預測天氣已經成為現實
通常情況下，人類對天氣的預測是藉助現代計算機來完成的，主要利用大量的計算能力，來求解控制大氣的流體動力學方程。
如今，隨著 AI 的出現，AI 模型已經能夠實現對天氣的預測。並且，能在大幅減少計算開銷的條件下，保證預測準確度與傳統模型相同。
其中，需要說明的是，用 AI 模型預測天氣的方法並非求解方程，而是基於數值模型訓練而來，這些模型則是通過歐洲中期天氣預報中心在過去四十年里積累的觀測數據構建的。
不過，該方法目前還不夠完美，至少包括颶風強度在內的某些天氣基本特徵，還不能被很好地預測。未來，研究人員還將繼續改進。
用疫苗抗擊瘧疾的希望正在大大增加
由全球性醫藥公司葛蘭素史克生產的 Mosquirix（RTS,S/AS01）疫苗，在此前抗擊瘧疾的過程中發揮了重要作用。它能將嚴重瘧疾的發病率降低超過 20%，並將由瘧疾導致的死亡率降低 10% 以上。
如今，牛津大學開發了一款名為 R21 的疫苗，有望在抗瘧中扮演更加關鍵的角色。
據了解，與 Mosquirix 疫苗相比，該疫苗的效果完全不遜色。並且，它的生產成本比前者小得多，產量也更高。目前，R21 已經得到世界衛生組織的批准，或將在 2024 年中期之前得到廣泛使用。
阿爾茨海默病的治療取得了一定進展
相關數據顯示，目前全球阿爾茨海默病的患者數量正在逐漸增長，其中，中國已經成為該疾病患病人數最多的國家。
不過，對於該疾病，醫學界一直以來都沒有開發出很好的治療方案，少數得到批准的治療方法，也僅針對疾病症狀而非疾病本身。
如今，新的科學進展正在打破這一局面。該領域的科學家們發現，一種名為侖卡奈單抗（lecanemab）的單克隆抗體藥物，能夠幫助阿爾茨海默病患者認知能力下降的速度減緩27%；而另一種名為多奈單抗（donanemab）的單克隆抗體藥物，則能幫助患者認知能力下降的速度減緩 35%。
據了解，未來，科學家們會繼續探究上述藥物如何更好地發揮效用，並努力找到效果更好的新療法。
揭示最早的美洲移民來自兩萬年前的歷史真相
據此前相關研究，第一批美洲移民自亞洲遷徙而來，時間約為 16000 年前。但在 2023 年，科學家們的新研究推翻了這一結論，認為真實的時間至少比上述時間早 5000 年。
2021 年，研究人員在美國新墨西哥州的白沙國家公園發現：早在 21000 至 23000 年以前，一個古老湖泊的岸邊就留下了明顯的人類足跡。
為了證實這一發現，他們先後通過一種草類水生植物的種子、陸地植物的花粉，以及嵌入軌道下方沉積物中的石英顆粒，對日期做了進一步確定。
結果顯示，上述發現是正確的。這項研究的出現，可能會促使更多考古學家進一步探索其他冰河時代的沉積物。
宇宙中可能有數百萬個超大質量黑洞雙星系統存在
黑洞屬於宇宙中的緻密天體，超大質量黑洞則是其中的一種類型。它位於星系中心，重量是太陽的數百萬甚至數十億倍。當星系之間發生碰撞時，超大質量黑洞通常會在軌道上成對存在。
為了捕獲由超大質量黑洞產生的引力波，天文學家會對脈衝星進行監測研究。
2023 年，來自全球範圍內的五個團隊聯合宣布，他們在對脈衝星進行長達 15 年的監測後，發現宇宙中可能有數百萬個超大質量黑洞雙星系統存在。
目前，這些團隊正在尋找更多的脈衝星，以進一步擴展超大質量黑洞雙星系統圖。
在全球機構中系統性改變處於職業早期的科學家們的待遇
據了解，近年來，報酬低和工作環境惡劣，一直是研究生和博士後們對學術系統不滿的關鍵。在過去的一年中，處於職業早期的科學家們，正在要求對這一現狀進行改革。
例如，2022 年冬天，來自美國加州大學的近 5 萬名學術工作者，舉行了大規模的學術罷工，從而為研究生和博士後贏得大幅加薪。
2023 年 5 月，加拿大數千名學者舉行了為期一天的大規模抗議活動，要求增加對研究生和博士後的資助。
目前，一些大學正在採取相應的行動，為教職工打造能夠幫助他們蓬勃發展的科研生態系統。
百億億次超級計算機正在以前所未有的規模打開科學大門
2023 年，由美國橡樹嶺國家實驗室打造的 Frontier 超級計算機，已經成為第一台公開向科學用戶開放的百億億次計算機。
據了解，Frontier 能夠以每秒百億億次的浮點運算速度，幫助材料、氣候、交通等領域應對挑戰。
例如，來自美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的研究人員，採用 Frontier 提高了美國能源部的一些全球氣候模型的解析度，這能幫助改善模型對氣候變化的預測。
預計到 2024 年，全球還將有大約 60 個團隊基於 Frontier 開展比賽。除此之外，包括德國、法國和日本在內的國家，也有望在不遠的未來推出其他的百億億次計算機。
參考資料：
https://www.science.org/content/article/breakthrough-of-the-year-2023