继日前 Nature 公布 2023 年“Nature’s 10”之后，美东时间 12 月 14 日，Science 也发布了 2023 年度十大科学突破。它们同样代表着过去一年里，科学领域的关键发现和重要进展。下面，就让我们再次回顾下今年取得的一些重要科学突破。

一、胰高血糖素样肽-1 (glucagon-like peptide-1，GLP-1) 药物

全球范围内的人类都可能面临因体重过重而导致的肥胖。数据显示，在美国，这一比例大于三分之二；在欧洲，肥胖人数的比例则超过一半。

为找到安全有效的减肥药物，并降低由肥胖引发的糖尿病、心脏病等疾病风险，相关领域的科学家们一直在努力着。

上世纪八十年代，研究人员发现，胰高血糖素样肽-1 （glucagon-like peptide-1，GLP-1）能够降低血糖。在此基础上，又证明了它在治疗肥胖上的有效性。

后来，含有 GLP-1 的利拉鲁肽（Victoza）、司马鲁肽（Ozempic）和司美格鲁肽（Wegovy）等减肥药物先后上市，并备受欢迎。

目前，GLP-1 的应用范围正在加速扩大，Science 则将该药物评为年度科学突破冠军。

二、地球的碳泵正在减缓运行

在控制地球气候变化的过程中，南极洲大洋的碳泵扮演了重要角色。

作为全球翻转环流的重要组成部分，碳泵能够与世界上所有的海洋相连，并帮助它们封存人类每年碳排放量的三分之一。

2023 年以来，根据多项相关研究，该碳泵正面临着非常危险的形势，即南极底层海水正在变暖，体积也在缩小，这说明深海环流正在减缓运行。

不过，截至目前，科学家们并未找出发生减缓的原因，也不清楚给气候造成的具体的影响。 他们猜测这可能与南极洲冰川融化导致淡水增加，进而影响海水下沉有关。但能够预见的是，随着全球变暖的加剧，这种形势还会更加严重。

三、寻找天然氢气的热潮正在不断升温

相较于石油等化石能源来说，氢气因来源广泛、可再生、无污染等优势，逐渐发展成为一种具有较强可替代性的清洁能源。近年来，许多勘探者发现，除南极洲以外，从每块大陆上都可以找到大量氢沉积的迹象。

这说明，地球上或许蕴藏着巨量氢气，能够满足人类对氢气的需要。另外，从经济成本的角度来看，直接从地球上开采天然氢气，要比制造绿色氢便宜得多。

基于此，如今，在全球范围内，寻找天然氢的热潮正在不断升温。

四、用 AI 预测天气已经成为现实

通常情况下，人类对天气的预测是借助现代计算机来完成的，主要利用大量的计算能力，来求解控制大气的流体动力学方程。

如今，随着 AI 的出现，AI 模型已经能够实现对天气的预测。并且，能在大幅减少计算开销的条件下，保证预测准确度与传统模型相同。

其中，需要说明的是，用 AI 模型预测天气的方法并非求解方程，而是基于数值模型训练而来，这些模型则是通过欧洲中期天气预报中心在过去四十年里积累的观测数据构建的。

不过，该方法目前还不够完美，至少包括飓风强度在内的某些天气基本特征，还不能被很好地预测。未来，研究人员还将继续改进。

五、用疫苗抗击疟疾的希望正在大大增加

由全球性医药公司生产的 Mosquirix（RTS,S/AS01）疫苗，在此前抗击疟疾的过程中发挥了重要作用。它能将严重疟疾的发病率降低超过 20%，并将由疟疾导致的死亡率降低 10% 以上。

如今，牛津大学开发了一款名为 R21 的疫苗，有望在抗疟中扮演更加关键的角色。

据了解，与 Mosquirix 疫苗相比，该疫苗的效果完全不逊色。并且，它的生产成本比前者小得多，产量也更高。目前，R21 已经得到世界卫生组织的批准，或将在 2024 年中期之前得到广泛使用。

六、阿尔茨海默病的治疗取得了一定进展

相关数据显示，目前全球阿尔茨海默病的患者数量正在逐渐增长，其中，中国已经成为该疾病患病人数最多的国家。

不过，对于该疾病，医学界一直以来都没有开发出很好的治疗方案，少数得到批准的治疗方法，也仅针对疾病症状而非疾病本身。

如今，新的科学进展正在打破这一局面。该领域的科学家们发现，一种名为仑卡奈单抗（lecanemab）的单克隆抗体药物，能够帮助阿尔茨海默病患者认知能力下降的速度减缓27%；而另一种名为多奈单抗（donanemab）的单克隆抗体药物，则能帮助患者认知能力下降的速度减缓 35%。

据了解，未来，科学家们会继续探究上述药物如何更好地发挥效用，并努力找到效果更好的新疗法。

七、揭示最早的美洲移民来自两万年前的历史真相

据此前相关研究，第一批美洲移民自亚洲迁徙而来，时间约为 16000 年前。但在 2023 年，科学家们的新研究推翻了这一结论，认为真实的时间至少比上述时间早 5000 年。

2021 年，研究人员在美国新墨西哥州的白沙国家公园发现：早在 21000 至 23000 年以前，一个古老湖泊的岸边就留下了明显的人类足迹。

为了证实这一发现，他们先后通过一种草类水生植物的种子、陆地植物的花粉，以及嵌入轨道下方沉积物中的石英颗粒，对日期做了进一步确定。

结果显示，上述发现是正确的。这项研究的出现，可能会促使更多考古学家进一步探索其他冰河时代的沉积物。

八、宇宙中可能有数百万个超大质量黑洞双星系统存在

黑洞属于宇宙中的致密天体，超大质量黑洞则是其中的一种类型。它位于星系中心，重量是太阳的数百万甚至数十亿倍。当星系之间发生碰撞时，超大质量黑洞通常会在轨道上成对存在。

为了捕获由超大质量黑洞产生的引力波，天文学家会对脉冲星进行监测研究。

2023 年，来自全球范围内的五个团队联合宣布，他们在对脉冲星进行长达 15 年的监测后，发现宇宙中可能有数百万个超大质量黑洞双星系统存在。

目前，这些团队正在寻找更多的脉冲星，以进一步扩展超大质量黑洞双星系统图。

九、在全球机构中系统性改变处于职业早期的科学家们的待遇

据了解，近年来，报酬低和工作环境恶劣，一直是研究生和博士后们对学术系统不满的关键。在过去的一年中，处于职业早期的科学家们，正在要求对这一现状进行改革。

例如，2022 年冬天，来自美国加州大学的近 5 万名学术工作者，举行了大规模的学术罢工，从而为研究生和博士后赢得大幅加薪。

2023 年 5 月，加拿大数千名学者举行了为期一天的大规模抗议活动，要求增加对研究生和博士后的资助。

目前，一些大学正在采取相应的行动，为教职工打造能够帮助他们蓬勃发展的科研生态系统。

十、百亿亿次超级计算机正在以前所未有的规模打开科学大门

2023 年，由美国橡树岭国家实验室打造的 Frontier 超级计算机，已经成为第一台公开向科学用户开放的百亿亿次计算机。

据了解，Frontier 能够以每秒百亿亿次的浮点运算速度，帮助材料、气候、交通等领域应对挑战。

例如，来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员，采用 Frontier 提高了美国能源部的一些全球气候模型的分辨率，这能帮助改善模型对气候变化的预测。

预计到 2024 年，全球还将有大约 60 个团队基于 Frontier 开展比赛。除此之外，包括德国、法国和日本在内的国家，也有望在不远的未来推出其他的百亿亿次计算机。