29日，由科技日报社主办，部分两院院士和媒体人共同评选的2019年国内外十大科技新闻揭晓。
2019年入选的十大国际科技新闻分别是:中国“嫦娥四号”实现首次月球背面软着陆；高度扩展的仿生细胞机器人诞生了；获得人类第一张黑洞照片；3D打印出可以“呼吸”的人造器官；刷新超导材料的最高临界温度；新的癌症疫苗允许CAR-T疗法有效地攻击实体瘤；世界首座浮动核电站正式起航；实现“量子霸权”:200秒完成一万年的计算；”“基因魔剪”升级，新的基因编辑系统问世；“万物DNA”材料使存储无处不在。
任何人
中国的“嫦娥四号”实现了
人类首次月球软着陆
月球背面，一个和平的地方。
来自地球的各种无线电干扰信号在这里被屏蔽，可以监测到地球内部和附近地球难以分辨的电磁信号，为研究恒星起源和星云演化提供重要信息。所以天文学家一直希望利用这种寂静来监测来自宇宙深处的微弱信号，但是很长一段时间以来，从来没有航天器在月球背面着陆过。
今年1月3日，“嫦娥四号”探测器在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近预选着陆区成功着陆，并通过“鹊桥”中继星发回世界首张月球背面近景图像，实现了人类探测器首次月球背面软着陆。
着陆器嫦娥四号的地形相机拍摄了全景。新华社
12月21日，着陆器被光唤醒，继续按计划开展月面线性能量转移谱、积分粒子辐射剂量和低频射电特征的有效探测。
宁静的月球背面，阳光照耀着“嫦娥四号”着陆器。在繁忙的地面上，在月球背面留下中国足迹的年轻团队平均年龄只有33岁。
注射毒品
高度扩展
生物类细胞机器人诞生了。
地球上所有的生物都是由细胞组成的，人们不能说完全了解细胞集体运作的强度和复杂性。如果细胞的组合运动在智能领域可以模拟到一定程度，并且可以很容易地扩展，那么理论上可以用大型机器人创造无限的可能性。
今年3月，哥伦比亚大学和麻省理工学院的科学家报告了一种可以模拟生物细胞集体迁移的机器人。有25个物理机器人“粒子”，可以移动，搬运物体，移动到光刺激。
仿生机器人来源:自然网站
有趣的是，单个机器人“粒子”无法移动，但如果其一个或几个成员“失去机动性”，对整体并不会产生大的影响——在20%粒子失效的情况下，它仍能以其完整状态的一半速度运行。然而，在传统机器人中，单个个体的缺失往往会导致一整盘的崩溃。
五个松散的“粒子”可以轻松扩展到10万个，比以往的传统机器人和仿生系统更具可扩展性，也为开发具有预定行为的大规模群机器人系统提供了一种全新的途径。
三
人类习得
第一张黑洞照片
在我们所有人的上方，几乎每一个大星系的中心，都潜伏着黑洞，默默地吞噬和辐射着。当天体物理学发展到一定程度，任何文明都不可能对黑洞视而不见。
天文学家为此建立了一个行星观测网络——“视界望远镜”。它比任何独立的设备都更了解黑洞，它可以达到足够的分辨率来分辨光被拉入黑洞时的情况。由于它的完美，从未被直接观测到的黑洞，这次是“眼见为实”。
第一张黑洞照片来源:NASA官网
北京时间4月10日21时07分，全球6个城市同时发布了首批黑洞照片，揭示了室女座星系团超大质量星系M87中心的黑洞。这个神秘的天体，黑洞，终于揭示了它的真实内容。
在黑洞“出现”的同时，其中的物理现象或许也为我们阐明了广义相对论和量子力学之间的巨大矛盾——众所周知，两者争执已久，都是因为我们找不到既宏观又微观的东西。黑洞兼具大尺度宏观形态和小尺度微观量子论的特征。
这就是科学的进步，既没有忽略小到无法体验的粒子，也没有回避大到你我无法想象的物体。
四
3D打印输出
能“呼吸”的人造器官
“上个世纪的思想，上个世纪的技术，本世纪的市场”就是3D打印。
但今年，这项不再新鲜的技术取得了里程碑式的成果。五月,《科学》杂志封面报道了这项由美国莱斯大学和华盛顿大学领导的研究。该团队克服了3D打印器官的一大障碍，创造了水凝胶3D打印制成的肺气囊模型。
打印3D肺气囊模型来源:科学网站
这种与人体血管、气管具有相同网络结构的模型，在体外模拟肺气囊的生理功能，实现向周围血管输送氧气，完成“呼吸”过程。一般认为，只有3D打印的组织才能像健康组织一样“呼吸”，建立起可以与其他组织相互作用的管道系统，因此可以说在功能上接近健康组织。
这一成果被认为代表了3D生物打印所能达到的最强生理功能。也意味着未来器官移植、人类寿命延长等诸多问题将可能迎刃而解。
五
超导材料
最高临界温度刷新
应用物理学的最终使命是找到室温下的超导材料，并用于生活。
一般材料在导电的过程中会消耗大量的能量，而超导体在传输中几乎没有损耗，每平方厘米还能承载更强的电流。但目前超导材料只能在低温环境下超导。
刷新超导材料最高临界温度来源:自然网站
今年5月，一个由美国和德国科学家组成的团队在《自然》杂志上发表了一份文件，称他们观察到的三个特性已经证明，在超过100万倍地球大气压的温度下，氢化镧将在250K的温度下成为超导物质。
而250K是超导材料中的最高临界温度，离室温下的295K不远。
值得注意的是，2018年，两个独立的研究小组已经同时发布了压缩氢化镧化合物超导电性的理论预测，并指出了它们的临界温度范围值。这个从“预测”到“验证”的过程，预示着人类对超导材料的研究可能已经进入了一个新的阶段——从靠经验法则、直觉或运气发现超导体，到靠具体的理论预测来指导研究。
六
新型癌症疫苗
让CAR-T疗法高效攻击实体瘤
发誓要向癌症进军的CAR-T疗法仍然缺少一副盔甲。现在，“抗癌疫苗”可以作为它的盔甲。
在人类与癌症斗争的漫长历史中，CAR-T疗法是最好的。这个名字中的T指的是从患者体内分离出免疫T细胞，然后在体外对这些细胞进行基因改造，给它们加载识别癌细胞表面抗原的“嵌合抗原受体”——也就是名字中的CAR。
设计一种新的疫苗来增强CAR-T细胞。来源:科学
明星疗法被认为彻底改变了癌症治疗的模式，但它有一定的局限性——只能治疗某些类型的白血病。但今年7月，麻省理工学院的科学家在《科学》杂志上发表了一项题为“利用疫苗增强CAR-T细胞治疗实体瘤的疗效”的研究。他们研制出一种新型“抗癌疫苗”，可以使CAR-T细胞攻击实体瘤，大大提高CAR-T的疗效，最终消灭小鼠60%的实体瘤。此外，还能刺激免疫系统产生记忆性T细胞，防止肿瘤复发。
这项开创性的研究值得给数百万人带来希望，对于研究人员来说，它为与实体肿瘤的艰苦斗争提供了新思路。
七
世界上第一个浮动的
核电站正式起航
2870年“罗蒙诺索夫院士”号浮动核电站是世界上第一型移动式小功率核电机组，也是世界上最北的核装置。
浮动核电站本质上是建在船上的核电站。由于其安全性和经济性，一直受到各国的广泛和持续关注，被认为是海洋能源开发最理想的保障。8月23日，“罗蒙诺索夫院士”号从俄罗斯北极不冻港摩尔曼斯克起航，9月抵达楚科奇州佩斯克，随后接入电网。
第一座浮动核电站来源:斯普特尼克新闻社和电台
12月，浮动核电站开始试运行。正式运行后，它将能够取代当地一座陆上核电站和火电站的发电能力。这座浮动核电站在设计上有很大的安全余量。两个KLT-40反应堆可以产生高达70兆瓦的电力，可以满足一个10万人口的城镇的能源需求。
罗蒙诺索夫院士号的发射标志着这一领域的实质性突破。现在，俄罗斯国家原子能公司正在研发第二代浮动核电站，这将成为解决北极等特殊地区能源供应的重要选项。
八
“量子霸权”的实现:
200秒完成万年计算。
当量子计算在某些任务上拥有超越所有传统计算机的计算能力时，就是“量子霸权”。
9月，谷歌发表题为《使用可编程超导处理程序的量子优势》的文章，宣布实现“量子霸权”:一台可编程量子计算机超越了最快的经典超级计算机。量子系统只用了200秒左右的时间就完成了经典计算机需要1万年左右才能完成的任务——而这里被打败的对手是美国能源部橡树岭国家实验室的“顶峰”，它是目前世界排名第一的超级计算机。
谷歌的量子处理器芯片来源:科学网站
斯派克经典计算机行业的领导者。这一成果被视为量子计算的一个重大里程碑。“在世界领先的超级计算机上实现量子霸权，无疑是一个了不起的成就”。
但我们也应该看到，从实用的量子计算系统到通用的可编程量子计算机还有很长的路要走。在量子计算机投入实际应用之前，还需要做更多的工作，例如，实现可持续的容错操作。
九
“基因魔剪”升级，
新的基因编辑系统问世。
CRISPR-Cas的“基因魔剪”潜力一直受限于精准改造的难度。
近年来，我们看到了基因组编辑技术的重要进展，但已知的75，000种人类病理遗传变异中的大部分仍然无法得到有效纠正——由于复杂的细胞过程的影响，CRISPR-Cas在准确性和效率上并不完美。
基因组编辑的进化来源:自然网站
然而，现在很多研究工作都集中在平衡不完美到精确编辑上。今年10月，美国博德研究所(Bode Institute)等机构的科学家在《自然》杂志上发表文章称，他们开发了一种新的多功能基因组编辑技术，可以精确编辑基因，而不会导致DNA双链断裂。与传统的Cas9相比，效率更高，副产物更少，漏检率更低。
这项新技术被称为“铅编辑”。原则上，它可以纠正大约89%已知与疾病有关的人类基因变异。
基因组编辑的最终目的是对生命的蓝图做出任何具体的改变。而一种“搜索替换”的基因组编辑方法，让我们向这个宏伟目标迈进了一大步。
10
“万物的DNA”材料
随处打造储物空间。
人们随便说一句“数据爆炸”这个词，你我只是转手买个新硬盘。但对于技术人员来说，不断增加的数据量和现有存储架构的不足才是恐惧的来源。
传统的存储方式是不可持续的。幸运的是，我们还有“更传统”——依靠大自然神奇而精致的生物储存。据研究，DNA信息的存储密度为1000万TB/ cm3。在这个密度下，一个大约一米长的DNA立方体可以满足目前世界上一年的信息存储需求。而且，它是如此的稳定。
兔子3D打印有“万物DNA”的特殊材料
来源:自然生物技术
今年12月，哥伦比亚大学著名专家、以色列计算遗传学家Yaniv Erlich和苏黎世联邦理工学院报告了一种使用特殊材料“万物DNA”3D打印的“兔子”，其中包含用于合成DNA代码的兔子蓝图。之后原兔所含的DNA被解码，五代兔被稳定复制。这种新的存储架构意味着DNA存储的潜力得到了进一步的扩展。
今年早些时候，微软和华盛顿大学联合宣布了世界上第一个全自动DNA数据存储和检索系统。这是人类第一次使用全自动手段存储DNA。自动合成和读取不仅有助于促进规模化和降低成本，也是DNA存储技术从实验室走向商业数据中心的关键一步。
