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2024 回顧

很開心身邊的人平安健康的度過了 2024,學到了很多也放下了很多。 但是覺得今年讀的經不多,也做很多錯事,期許自己有越來越多毅力和更耿直的心。

  • 環境,遺憾的是氣候變遷並沒有舒緩,也近一步帶來人們的焦慮;
  • 醫療,針對分子層級的醫療技術和發現,對於那些很難治療的疾病給了一線曙光;
  • 生物,我喜歡賞鳥,因為城市中最常見的動物就是鳥,對於其他生物發現和探究也讓人感動;
  • 科技,人工智慧依然綻放異彩同時面對很多挑戰,除此之外也盡可能廣泛的探討各種進步;
  • 人文,最雜的集合地,文化就是如此美妙的名詞,哈哈。

環境

COP29 如期舉行,而 10 月,聯合國環境署(UNEP)發布了《2024排放差距報告》, 開宗明義指出:「各國正在擬定新的氣候承諾,但是言談與現實間落差極大,請別再空談了!」

氣候變遷

2023 年可能是兩千年來最熱的一年, 平均陸地和海洋表面溫度每月都比之前的記錄高出 0.2°C, 除了我們不斷向大氣中排放的溫室氣體之外,還有幾個因素可能造成了影響: 聖嬰現象的開始、2022 年東加火山的噴發響以及太陽活動的加劇。 但是,即使在考慮了所有合理的解釋之後,統計氣候模型仍然難以解釋正在發生的事情。 令人擔憂的是,地球暖化已經從根本上改變了氣候系統的運作方式, 且來得比科學家預期的要早得多。 2024 則又突破 2023 成為最熱的一年, 儘管年末時大西洋開始快速冷卻, 但 2024 年氣溫和工業化以前相比溫差卻首次突破了 1.5 度, 且接續 2023 的記錄, 已經超過一整年每天都有破紀錄的海洋溫度

2024 年初的氣溫是有史以來最高的,到了六月底時,就被 2023 年的紀錄超越。卻也剛好持續超過一年每日都在破紀錄的日子。
2024 年初的氣溫是有史以來最高的,到了六月底時,就被 2023 年的紀錄超越。卻也剛好持續超過一年每日都在破紀錄的日子。

南極洲也正以驚人的速度綠化,這一趨勢將刺激南極生態系統的快速變化。 他們發現,在1986 年至 2021 年間,植物覆蓋面積增加了近 14 倍。 除此之外北極的苔原亦加速生長中,導致排放的碳多於吸收的碳

嚴重綠化的南極洲阿德利島。
嚴重綠化的南極洲阿德利島。

氣候變遷不只導致氣溫高於平均水平、融雪時間早於平均水平、降雨量低於平均水平, 也導致 2023 年夏天加拿大發生了毀滅性的野火, 據 2024 年中的統計, 2023 年裡,火災面積達 15 萬平方公里,是歷史平均的七倍,約佔加拿大森林的 4%, 超過 200 個社區被疏散,有害煙霧遠至歐洲。 這種毀滅性的災難延續到了 2024 年,西班牙發生史上最嚴重洪災, 促使西班牙政府給予工人最多可以申請四天的工資, 以避免在氣候相關的天氣緊急情況下出行。 雅典郊區的野火大火吞噬了建築物並損壞了 10,000 公頃土地。 並且出現了首個確鑿證據, 透過衛星資料證明過去 20 年來野火數量增加了一倍。

這些增加的熱,也會對我們造成很多傷害。 在美國,極端高溫平均造成的死亡人數比任何其他天氣事件都要多 (包括颶風、洪水和極端寒冷)。 而受熱溫度每增加 1°C,兒童早產的風險就會增加 4%。 為了降溫,有許多低技術含量的冷卻功能可以幫助人們,但也有突破性的創新即將出現。 進步範圍從高效空調到無需使用電力即可使表面比周圍環境更冷的特殊材料。 關鍵在於確定哪些潛在解決方案可落地於實際場域而非單純實驗室,以及如何最好地激勵社會大眾使用它們。

環境焦慮

一些研究人員厭倦了解決氣候問題缺乏政治進展, 開始轉向激進主義和公民不服從。 從大堡礁發生了有史以來最廣泛、最嚴重的大規模白化和死亡這件事來說, 你可以看到研究員的焦慮, 也可以透過一名神經科學家的採訪中看到研究人員的無奈。 儘管面臨法律和專業的後果,研究人員日益達成共識,認為有必要採取緊急應對措施。 自然雜誌針對 25 萬名的論文作者且有回覆的人中,得出高達 90% 的作者認為政策進展不夠。 越來越多的證據表明,氣候變遷以多種方式惡化心理健康。 有關氣候危機的負面消息以及世界領導人的不作為本身就是生態焦慮和沮喪的根源。

根據 2021 年針對一萬個 16 至 25 歲的人的調查,低收入國家對於環境變遷的焦慮感更高。
根據 2021 年針對一萬個 16 至 25 歲的人的調查,低收入國家對於環境變遷的焦慮感更高。

不只是研究員,一般人民也越來越焦慮,你可以注意到近年來針對氣候的訴訟越來越多,但這有什麼用? 荷蘭政府的一個案例, 改變了荷蘭的氣候投資和能源政策。 德國年輕活動家提起的一個案件, 導致該國的氣候變遷目標得到加強。 2024 年則有歐洲人權法院判定瑞典政府對於氣候變遷的不作為的案件 ,標誌著國際人權法院首次將保護人權與減緩全球暖化的義務聯繫起來。 在東亞地區,第一起訴訟案則是在韓國,抗爭著政府對於氣候變遷的低度作為。 在私營部門,訴訟已被證明可以遏制洗綠行為並削弱公司估值和股價, 也有可能透過政府和輿論去限制私營部門,例如智利的環保組織要求美國科技巨頭承擔環境責任。 即使在法庭上失敗的案件, 也可以提高公眾對氣候問題的認識並幫助其他案件。

近年來針對氣候的訴訟案件有增加的趨勢,人民普遍不再把氣候變遷視為遙不可及的災難。
近年來針對氣候的訴訟案件有增加的趨勢,人民普遍不再把氣候變遷視為遙不可及的災難。

環境改善

全球區域的甲烷洩漏探查一直都是頭痛問題, 但是 2024 年發射的甲烷衛星(MataneSAT)可以監控這些數據, 並透明化這些資訊(是的,他用到 AI)。 但為了準確測量甲烷的釋放量, 衛星應與地面實地探勘配合使用, 以驗證調查結果並克服可能扭曲結果的天氣模型等問題。

隨著工業生產的含鹽廢物越來越多,世界淡水的含鹽量越來越高, 研究人員正在尋找從水中去除鹽分的新方法。 目前的方法通常需要能源密集或會產生有問題的廢棄物。 一些科學家正在利用電力透過專門的薄膜從水中提取鹽,其他人正在使用一種能捕獲水但不能捕獲鹽的溶劑。 隨著電池製造商迫切需要富含鋰的鹽,未來的海水淡化公司甚至可以透過銷售鹽來獲利, 同時提供乾淨的水作為免費的副產品。

越來越多海上油井等設施被拆除,未來風力發電的設備一樣要面臨這些命運。 除了拆遷,更環保的作法可能是原地改造成適合海洋生物居住的棲地,類珊瑚礁。 這對嚴重的珊瑚白化事件來說可能是種緩解法之一。 而所謂的珊瑚白化即是附生在珊瑚的藻類離開了,進而導致藻類造成的顏色消失, 科學家也正研究如何讓共生體適應高溫

近年陸續拆除海上的油井設施,未來對於風力發電的拆除需求可能會更強烈。
近年陸續拆除海上的油井設施,未來對於風力發電的拆除需求可能會更強烈。

這裡列出一些 BBC 提出已經獲得改善的點。 巴西亞馬遜地區的森林砍伐已降至 9 年來的最低點; 全球再生能源資源較 2022 年成長 2.7 倍; 世界各地的保育工作取得了成功, 魚類重新回到了俄勒岡州以前被築壩的水域, 極度瀕危的賽加羚羊(Saiga tatarica)在哈薩克斯坦得到了恢復。 也有人整理哪些方法有效改善環境。 例如飛機引擎產生的捲雲中的冰晶會捕獲熱量,將一小部分航班在天空中移動約 600 米,可以讓它們遠離最容易形成卷雲的高濕度區域。 要知道捲雲和飛機本身的碳排所造成的氣候變遷效果相近,而這種調整, 可用極低的成本將航空對氣候的影響減少一半。 除此之外,再生能源的實踐在各國也正持續強化中。

美國加州部分時段達到 100% 的再生能源使用,36 天中有 30 天持續 15 分鐘到 6 小時不等。
美國加州部分時段達到 100% 的再生能源使用,36 天中有 30 天持續 15 分鐘到 6 小時不等。

而對大約 1,500 項氣候政策的分析發現,其中 63 項政策顯著減少了排放,平均減少了 19%, 稅收對於減少高收入國家發電相關的排放特別有效。 使用正確的政策組合比使用大量政策更重要。 例如,英國逐步淘汰燃煤發電站的做法之所以有效, 是因為它與最低碳價等定價機制結合使用, 而在挪威,禁止內燃機汽車與價格激勵相結合是最有效的。

醫療

醫療研究持續進展,但 2024 年有觀察到雜誌和期刊越來越重視造假和浮濫。

例如年初有阿茲海默症藥物 Lecanemab,它是第一個被證明, 可以減緩人們認知能力下降的藥物之一。 其作者著名腦科學家 Eliezer Masliah 是美國國立衛生研究院 (NIH) 神經科學部門頗具影響力的負責人, 也是該領域被引用次數最多的研究人員之一。 但《科學》雜誌的一項調查指出, 他與人合著的一些研究充斥著明顯偽造的蛋白質印跡,包括腦組織的顯微照片。 這令人震驚的消息引發了人們對藥物開發工作有效性的擔憂。 (讓人想到 2023 年韓國的超導體騙局

在秉持著慎思明辨的精神下,我們來看看後面的回顧吧!

治療方法

CRISPR 為用來辨識目標基因的 RNA 序列,搭配其他酶,能定點切割基因,進行刪除、替換或插入。 常見的是搭配 Cas9,一種能切割 DNA 的酶。 除此之外,也有搭配 TRED-I 活化細胞特定功能,並進而降低癌細胞大小; CAR-T 消除導致自體免疫疾病的問題細胞。 類似技術也有一種是透過細菌將 DNA 運送到指定位置,此研究是針對老鼠體內的大腸桿菌群,該技術的好處就包括避免工程 DNA 的傳播。

2024 年首批使用 RNA 編輯的治療方法 (或稱 MEGA-CRISPR) 已進入臨床試驗,也有拿來當治療手段。 與 CRISPR 基因組編輯不同,RNA 編輯不會改變基因,它也不會帶來永久性的變化,因為 RNA 分子是短暫的。 這兩個特徵都可以降低與基因組編輯相關的風險,但可能意味著治療的持久效果較差。

說了 DNA 和 RNA,接著就來說說 信使 RNA(mRNA)和 microRNA(miRNA)吧。 不要將 mRNA 與 miRNA 混淆,前者因應用於 COVID-19 疫苗而變得家喻戶曉, 並於 2023 年獲得了諾貝爾獎, 而後者則在 2024 年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。 mRNA 是一類微小的 RNA 分子,攜帶基因編碼信息,有助於控制基因在多細胞生物中的表現。 相關的新發現有 mRNA 可以讓細胞互相傳遞對時間敏感的符號, 甚至跨生物的交換 mRNA 訊息。 而 miRNA 則主要是抑制或促進 mRNA 的降解,一般認為它是基因表達的調控者, 換句話說,可以用做疾病的診斷和透過調控基因的治療。

細胞會把各個功能分群,其中群的單位稱為室(condensate), 這個分群的動作是所有功能的基礎,包括細胞分裂和基因複製。 越來越多技術會透過成像和控制分群的過程來達到醫療目的。 這也許就像 mRNA 一樣,未來的某一天有一個殺手應用(新冠疫苗)之後,開始火紅。

編輯表觀基因組(epigenome)也是一種新興醫療技術, 例如降低膽固醇, 此方法改變了與 DNA 結合的化學標籤,避免了傳統基因編輯中不可逆地改變 DNA 鏈所帶來的一些風險。

抗精神病藥物 KarXT 已在美國被批准用於治療精神分裂症,這是數十年來第一種具有新作用機制的精神分裂症藥物。 其針對大腦中稱為毒蕈鹼受體(muscarinic)的蛋白質,該受體在神經元和其他細胞之間傳遞神經訊號。 活化這些受體會抑制多巴胺的釋放,多巴胺與精神分裂症的標誌性症狀有關,例如幻覺和妄想。

科學家設計了一種智慧胰島素 NNC2215, 它可以根據血糖水平自行開啟和關閉。 智慧型胰島素由兩部分組成,大環化合物(macrocycle)和葡萄糖苷(glucoside)(一種葡萄糖組合而成的分子)。 當血糖(blood gluecose)濃度較低時,將降低胰島素的活性,阻止其和胰島素受體(insulin receptor)接觸; 反之,血糖升高時,葡萄糖會改變胰島素受體的形狀,使其「開啟」。 這種胰島素在鼠和豬測試時,與人類胰島素一樣有效,而且不會像目前做法那樣,可能讓血糖降低得太低。

(a)為了減少高血糖對第 1 型糖尿病患者造成的長期損害,可以注射胰島素,並讓其透過脂肪和肌肉組織的吸收來降低血糖,並阻止肝臟合成葡萄糖。然而,即使血糖值恢復正常,注射的胰島素仍保持活性,可能導致血糖值降至危險的低水平。<br>(b)當血液中的葡萄糖水平升高時,糖會取代葡萄糖苷並改變胰島素的形狀,從而開啟胰島素。<br>(c)當血糖濃度較低時,葡萄糖苷會與環結合,使胰島素保持在封閉的非活性狀態。
(a)為了減少高血糖對第 1 型糖尿病患者造成的長期損害,可以注射胰島素,並讓其透過脂肪和肌肉組織的吸收來降低血糖,並阻止肝臟合成葡萄糖。然而,即使血糖值恢復正常,注射的胰島素仍保持活性,可能導致血糖值降至危險的低水平。
(b)當血液中的葡萄糖水平升高時,糖會取代葡萄糖苷並改變胰島素的形狀,從而開啟胰島素。
(c)當血糖濃度較低時,葡萄糖苷會與環結合,使胰島素保持在封閉的非活性狀態。

最後提一下很紅的馬斯克人腦介面技術。 我認同一部分研究員的看法,今年的展示並不是新的突破,所以這裡就不特別展開, 不過值得注意的是, 接受神經元介面手術的參與者會比使用標準演算法控制義肢的參與者行動得更快

醫療發現

飲食方面,首次透過分子層級的分析,了解禁食對人體的影響。 禁食會讓某蛋白質降低, 這種蛋白質與類風濕性關節炎有關,這可能是禁食有助於緩解這種疼痛的原因之一。 不過任何潛在的健康變化似乎只有在三天不吃東西後才會發生。 除了禁食,間歇性斷食(一種僅在特定時間進食的體重控制方法)會引發壓力反應, 從而減緩頭髮生長。 與那些攝取相同熱量但沒有時間限制的小鼠相比,接受間歇性禁食的老鼠在三個月內重新長出的新毛髮相對較少。 研究人員認為這是毛囊幹細胞死亡造成的。

飲食治療方面,越來越多的證據表明,Ozempic 和 Wegovy 等模擬 GLP-1 荷爾蒙作用的藥物具有廣泛的治療益處。 它們似乎可以降低心血管問題的風險,減緩帕金森氏症的發展,甚至可以像抑制食慾一樣抑製成癮。 但在很多情況下,我們仍然需要弄清楚一個關鍵訊息: 為什麼它們有效? 有一研究說明大腦區域有兩組神經元, 一組負責餐前飽足感,一組負責餐後飽足感。 而減肥藥就是增強這兩個區域的活躍, 例如 Semaglutide 或 Tirzepatide。 另有一研究透過刺激特定腦細胞, 增加噁心感,進而降低食慾,這可能是肥胖和厭食症患者的關鍵。 這些都可能是解答為什麼 GLP-1 藥物的可用性。

有八分之一的成人說他們有在用 GLP-1 藥物進行飲食控制或心臟疾病。
有八分之一的成人說他們有在用 GLP-1 藥物進行飲食控制或心臟疾病。

腦部方面,長期記憶要形成,需要讓神經細胞根據記憶變成特定形狀, 這過程會涉及 DNA 的破壞並觸發相關發炎反應以利復原和鞏固形狀,其中 TLR9 蛋白就是發炎反應的介質。 當透過基因編程刪除 TLR9 蛋白的產生時, 小鼠就難以形成長期記憶,這也代表行成記憶這件事本身就是一種風險。 這讓我想到之前有個研究在說阿茲海默是腦部發炎,會不會是因為老人的復原能力變弱了,進而降低了發炎的恢復。

生育方面,研究人員對一名女性在第一次懷孕期間的大腦進行了 26 次 MRI 掃描, 以前所未有的細節描繪了她的大腦如何變化, 這將有助於未來進行生育時的申理變化進行分析。 面對不孕症,研究人員將老年鼠的未成熟卵子移植到年輕鼠的卵巢結構中, 可以逆轉卵子的衰老跡象。 當恢復活力的卵子受精時,所產生的胚胎產生健康幼崽的可能性幾乎是在舊環境中成熟的卵子的四倍。 如果這些發現應用於人類,它們可能會促成解決不孕症的細胞療法。

透過分析了孕婦的血液樣本,發現與未懷孕的人相比, 其血液幹細胞中稱為反轉錄轉座子(retrotransposons)的「跳躍」DNA 活性更高。 這些以前被認為是「垃圾DNA」的序列被激活, 會觸發免疫受體,促進造血幹細胞分化成血液細胞, 從而產生嬰兒生長所需的額外血液。這讓我想到,盲腸可以割嗎?智齒可以拔嗎?他們會不會在某些時刻派上用場?

心理疾病方面,在血液中的四種蛋白, 能夠很好的預測十幾年後是否會有癡呆症,不再讓癡呆必須要等到徵狀出現才能檢測。 亦有透過血液測試出是否患有憂鬱症, 儘管演算法因為商業考量而未公開。 最近發現,患有臨床憂鬱症的人擁有更大的特定腦迴路, 稱為警覺網絡(salience network),它會讓大腦選擇該關注的地方。 這些網路在憂鬱發作期間變得更加活躍, 但即使在不憂鬱的時候也仍然存在。 研究人員在部分九歲兒童中發現了該網絡的活躍,而這些兒童在之後的青少年時期,較容易患上憂鬱症。 這表明該特徵可能是憂鬱症的原因,而非憂鬱症導致的現象。

生理方面,老化並不是一種長期、緩慢的衰退, 它會在 44 歲和 60 歲左右突然發生。 對加州 100 多人的健康指標進行深入研究後發現,這些年齡層的人的健康指標發生了突然的變化。 在我們 40 多歲的時候,與心血管疾病以及脂肪化合物和酒精的代謝相關的過程發生了變化。 然後到了 60 多歲時,免疫調節和碳水化合物代謝發生了轉變。

號稱細胞發電廠的粒線體, 當資源不足時會分為兩種不同的形式: 一種專注於能量生產,另一種則生產細胞必需的模組。 研究人員表示,這種能力可以幫助解釋某些癌症即使在惡劣的條件下也能發展良好。

分析數千份廣州嬰兒和母親的基因, 發現一些影響母子身體狀況的基因變異,這是首次針對亞裔人種的大規模研究。 例如血壓或膽酸高的人傾向於生出矮瘦的孩子、母親每高一公分平均體重增加五公克, 某些變異只會各自影響小孩或母親,例如膽固醇的變異。

病理方面, 我們現在可以透過兩個不同腸道微生物種群之間的比率, 來去評分並預測癌症患者會對免疫療法產生反應。 我們也可以透過氨基酸的檢測來判斷乳癌的狀況, 這是因為高脂飲食會增加腸道中脫硫弧菌的數量,它們會釋放亮氨酸(一種氨基酸),促進一種抑制免疫系統的細胞增殖。 由於免疫系統受到抑制,乳癌腫瘤的生長會增加。 自己是滿好奇這種新型檢測工具通常都多久落地?

臨床醫療和傳染病

2022 年的嬰兒心臟移植手術,受者和心臟一起成長,不用隨著年齡替換更大的人工瓣膜。 這是首次證明移植的臟器可以和接受者一起長大。 2023 年首次移植全眼的手術成功, 該手術涉及多項創新技術, 包括幫助外科醫生將捐贈者的骨頭安裝到受者臉上的 3D 列印導板, 以及為捐贈的眼睛提供自己的血液供應的移植頸動脈。

豬器官移植人體的技術,從受者所需的藥物到豬器官必須接受的測試,都正逐步的成長和改善。 例如首次移植豬肝到臨床死亡的人體內並存活十天; 腎衰竭末期患者接受豬腎移植並成功製造尿液; 54 歲的女性成為第四位接受豬移植 (胸腺和腎臟)的活人等等。 最後一個例子是首位移植豬肝的病患, 其透過十種基因的修改來避免排斥反應。

猴痘已成為全球關注的突發公共衛生事件, 世衛組織的最高級別警告。 目前,該病毒已感染 116 個國家的近 10 萬人, 尤其是男男性行為者。

巴西成為第一個大規模接種登革熱疫苗的國家, 這讓我想起 2023 年蚊子開始北漂的徵兆,隨著暖化和都市化,未來登革熱勢必會成為歐洲國家的頭痛公衛問題

巴西的登革熱高峰一般落在 4 月,2024 年則在 2 月時達到遠超 2023 年高峰的量
巴西的登革熱高峰一般落在 4 月,2024 年則在 2 月時達到遠超 2023 年高峰的量

H5N1 是一種禽流感病毒, 但有證據表明, 該病毒現在已經進化到可以在某些物種之間直接傳播。 「死亡數確實是前所未有的,」 鳥類疾病生態學家說,數量難以想像的海鳥、海鷗和燕鷗死亡,被沖上海岸,甚至從天而降。

大量海獅在 2023 年的南美某區域已造成超過 95% 的幼崽死亡。
大量海獅在 2023 年的南美某區域已造成超過 95% 的幼崽死亡。

也有越來越多牛隻感染,由於乳牛數量多且受感染的牛隻不會死亡, 這讓他成為一個適合突變的環境。 儘管如此,為什麼人們不太會受到它的影響?僅數十人受到感染,這問題值得研究。

生物

看起來像是被交付重要任務的帝王企鵝。
看起來像是被交付重要任務的帝王企鵝。
來源於:Comedy Wildlife Photography Awards

生物發現

很可能是人類首次拍攝到的大白鯊幼崽, 出生約數小時到數天。

拍攝到的大白鯊幼崽,長約 1.5 公尺,呈純白色,相較於成年大白鯊底部是白色,頂部是灰色的。
拍攝到的大白鯊幼崽,長約 1.5 公尺,呈純白色,相較於成年大白鯊底部是白色,頂部是灰色的。

一個 12 釐米長的小魚,被發現可以發出和槍一樣大的聲音, 目前還不確定其背後的機制。 除此之外,他還擁有脊椎動物中最小的大腦

一個 12 釐米長的透明小魚,卻可以發出和槍一樣大的聲音。
一個 12 釐米長的透明小魚,卻可以發出和槍一樣大的聲音。

叉蕨類植物(Tmesipteris oblanceolata) 擁有已知物種中最多的基因組, 它包含 1,600 億個鹼基對,比先前的記錄保持者巴黎粳稻多 110 億個鹼基對,比人類基因組多 50 倍。

叉蕨類植物擁有有史以來最多的基因組
叉蕨類植物擁有有史以來最多的基因組

動物最多鹼基對的則是南美肺魚,擁有 910 億組。

擁有最多的基因組的動物,南美肺魚。
擁有最多的基因組的動物,南美肺魚。
來源於:This odd fish has 30 times as much DNA as humans

世界最大珊瑚礁,巨型珊瑚(Pavona clavus)分佈在海底,其面積比藍鯨還要大,壽命可能長達 300 年。

世界最大珊瑚礁,巨型珊瑚。
世界最大珊瑚礁,巨型珊瑚。
來源於:World’s largest coral found in the Pacific

74 歲信天翁產下人生中第 60 顆蛋,為人類已知最古老的鳥類個體,當然也是最老產卵紀錄。

74 歲信天翁,人類已知最古老的鳥類個體。
74 歲信天翁,人類已知最古老的鳥類個體。

人類首次解剖鏟齒中喙鯨, 一種五公尺長的鯨魚,目前只發現了共七個個體,但都不是活著的個題。 並發現其內部有九個胃

神秘的鏟齒中喙鯨,目前只發現七隻擱淺且已死亡的個體。
神秘的鏟齒中喙鯨,目前只發現七隻擱淺且已死亡的個體。

生物探究

生活在島嶼上的溫血動物往往比大陸動物的新陳代謝速度更慢,繁殖更慢,壽命也更長。 這可以幫助它們以更少的資源生存,但當人類擾亂它們的棲息地或引入入侵物種時,它們更容易滅絕。 研究人員將動物的新陳代謝與其在國際自然保護聯盟紅色名錄中的地位進行了比較, 發現代謝率減慢與滅絕風險增加之間存在著強烈的相關性

保加利亞共產主義垮台後,人們湧入城市,這導致數百個村莊基本上被遺棄,並創造了一個獨特的實地研究機會。 人們離開後生物多樣性發生了什麼變化? 與直覺相反,大自然並不總是享受再生的機會,在許多情況下,生物多樣性會受到荊棘等入侵物種的影響。

一隻白鸛在杆子上築巢,以透過窗戶看外面的形式展現出獨特的形象。
一隻白鸛在杆子上築巢,以透過窗戶看外面的形式展現出獨特的形象。

蜜蜂被發現可以從其他個體中學習經驗和知識。 驗證方式如下,首先確保所有蜜蜂都無法解決某難題後,努力教育某幾隻蜜蜂解決難題並給予獎勵。 學會技能的先導蜜蜂在下次群聚時,就會示範技能,並在示範過程中不會給予獎勵。 其他蜜蜂在即使先導蜜蜂的行為並沒有獲得獎勵的情況下,仍成功學會相關技能。 說到學習和合作能力,怎能落下大象? 2024 年初大象被認為是除了人類外, 唯一一種會替其他同類命名的生物。 透過機器學習分類大象叫聲,並找出特定叫聲會讓特定個體得到回應。 但在年尾,馬上就有研究發現狨猴使用特定的聲音標籤來稱呼其他個體成員。

說到聰明的動物,我自己也會想到鯨魚。 我們發現其以類似人類形成語言的方式建構他們的語言:聲音單元組合成單詞,單詞組合成句子。 研究人員使用人工智慧演算法篩選了數千個鯨魚「尾聲」,即最多 40 次快速拍擊的集合。 他們發現的尾聲數量幾乎是之前描述的十倍。 研究人員建立了一個鯨魚語音字母表,展示了聲音如何產生以及微妙的變化如何攜帶附加資訊。 例如,在人類語言中,我們可以說「什麼」或『什麼!?』這是同一個詞,但要理解含義,你必須聽整個聲音。 但是看似聰明的鯨魚,卻有個長期讓人們疑惑的行為,大規模擱淺。 科學家正試圖找出導致 77 頭健康的鯨魚在蘇格蘭海灘死亡的原因,這是越來越多的大規模擱淺事件之一。 長鰭領航鯨會聚集在關鍵個體周圍,但是為什麼這關鍵個體會衝灘呢? 可能因為它們被極其響亮的聲音嚇到了。 從鯨魚內耳提取的微小毛細胞的疤痕中可以找到嚴重聲音事件的證據。

鳥類,可愛動人的一種動物,亦有很多神奇的發現。 1970 年代,我們從實驗得知他們可以利用磁場進行導航。 新的研究表明, 喙和眼的蛋白質是這種能力的幕後功臣。 除此之外,鳥類不僅僅是漫無目的地鳴叫。 有些物種會互相竊竊私語,對著未孵化的蛋唱歌,並發展出家庭單位共享的聲音的「家族語言」。 鳥類學家和人工智慧研究人員正在共同努力, 找出叫聲代表的含義。 其中,日本山雀被發現透過扇動翅膀告知伴侶先進去巢穴, 這是首次觀察出鳥類理解象徵意義的手勢。

和家麻雀差不多大小的雌性日本山雀正指向雄山雀,告訴他先進去巢穴。
和家麻雀差不多大小的雌性日本山雀正指向雄山雀,告訴他先進去巢穴。
來源於:Wild Birds Gesture ‘After You’ to Insist Their Mate Go First

看完「大傢伙」後,我們來看看「小傢伙」吧!

2024 年,在海藻中發現了一種新的細胞器 (本來認為是獨立的共生細菌),可以將大氣中的氮轉化為氨。 這是首次在真核生物中記錄到固氮作用。也許有一天農作物可以透過基因改造從空氣中獲取氮。 換句話說,有能力自己製造肥料。

球織蜘蛛會讓被困的雄性螢火蟲像雌性螢火蟲一樣閃爍,以吸引更多的昆蟲進入它們的網。 作用方式就是使用與其他獵物不同的方法來咬住並包裹雄性螢火蟲, 並使用某種化學機制, 讓雄性螢火蟲的重複光序列(被咬後仍可閃爍)改為類似雌性螢火蟲的單脈衝。

球織蜘蛛正困住兩隻雄性螢火蟲,引誘更多錢來求偶的螢火蟲們。
球織蜘蛛正困住兩隻雄性螢火蟲,引誘更多錢來求偶的螢火蟲們。

最後,我們發現微波爐可能有自己的微生物群, 這挑戰了我們用微波爐來確保食物安全的常見誤解。 微生物學家擦拭了 30 個微波爐,發現了 101 個細菌菌株, 大多數是在人類皮膚上發現的細菌,但有些與食源性疾病有關, 在實驗室微波爐中,研究人員甚至還發現了能夠承受高輻射和高溫的極端微生物。 研究小組認為,這些菌株可能是透過在反覆的輻射中存活下來並進化的, 並且可能在未來有更多應用,例如,用於有毒廢物的生物修復。

生物科技

CRISPR 不只是用在醫療。 研究人員在 編輯番茄植株( Solanum lycopersicum  中透過 Cas9 降解糖生產酶的兩個蛋白質基因, 使其失去活性後它會結出更甜的果實, 糖分含量提高達 30%,且大小沒有差異。 但是到實際落在你我的餐盤之上,想必也要好一段時日了。 剛好有個 2024 年被獲准的基改食物,食品安全監管機構首次為基改香蕉開了綠燈。 品種 QCAV-4 對容易造成蕉農大規模傷亡的真菌 TR4,也被稱為巴拿馬病(Panama Disease), 具有抵抗力, 該病已在全球蔓延,目前尚無治療或治癒方法。 該香蕉已在澳大利亞和紐西蘭被批准作為「安全網」,以防疾病的傳播。

吃素的人越來越多,除了植物肉之外, 現在也有利用空氣中的二氧化碳和特殊微生物來製造蛋白質的手段。

生物大腦中, 我們利用人工智慧可以讀取獼猴的大腦活動, 並以極高的準確性重建動物所看到的內容。這個東西可以被反過來應用:透過刺激大腦來重建盲人的視力。 與其他動物相比, 人類的大腦發育緩慢, 它需要近 30 年的時間(大約是我們平均壽命的一半)才能成熟和完善其連接。 然而,小鼠的大腦僅在其壽命的 5% 內就完全發育成熟。 難怪我覺得最近是我的大腦黃金時期(今年 30 歲),相比以前更擅長整合多種資源和思考其中的關係和走向。 另外研究人員也繪製了小鼠大腦一立方毫米內數萬條的細胞之間的網絡圖, 旨在確定大腦的結構原理和理解其如何協調各種器官和機制。

小鼠內數以萬計的神經網絡圖。
小鼠內數以萬計的神經網絡圖。

2021 年,DeepMind 宣布它已使用 AlphaFold 來預測人類製造的幾乎所有蛋白質的結構, 以及其他 20 種廣泛研究的生物體的整個蛋白質組。 它的成功在很大程度上要歸功於蛋白質數據庫 (PDB) 等資源,這是一個免費提供的存儲庫, 使用 X 射線晶體學和冷凍電子顯微鏡等方法確定了超過 200,000 個蛋白質結構。 在 2022 年回顧中 AlphaFold 預測了可能是造成漸凍人的蛋白質, 2024 年 AlphaFold 則進行了重大更新, 現在的他可以預測細胞系統中所有其他參與者的蛋白質,例如 DNA。 雖然該工具剛推出時存取是有限的(可能是為了保護 DeepMind 自己的藥物公司), 但在年末時開放了, 其創始者甚至獲得了 2024 年的諾貝爾化學獎。 據使用者感受「易於使用且速度快得令人難以置信」。

這裡列舉 AlphaFold 實際三個應用: 第一,丙型肝炎病毒(hepatitis C)使用類似鼠疫病毒(包括豬瘟等動物病原體) 中的蛋白進入系統來感染細胞; 第二,也發現一些黃病毒(flaviviruses) 具有一種似乎是從細菌中竊取的酶; 第三,預測 80 萬種化合物可以抗菌, 拿了其中一百種做實驗,其中三種被認為有效,期望未來可以避免濫用抗生素等等。 但生物技術新創公司 Adaptyv 表示,該公司的蛋白質設計競賽收到了來自非知名研究人員的 「高品質參賽作品」。 這是 AlphaFold 等人工智慧工具的副作用之一,這些工具的受歡迎程度和威力都呈現爆炸性成長。 「他們需要兩年的學習和加入實驗室才能達到入門的程度。在這裡,他們只需一個週末就能完成。」 從上面的論述就可以發現生物科技的門檻正在降低,例如 ESM-3 , 其便是第一批允許研究人員透過簡單地寫下他們想要的特性和功能來設計新蛋白質的生物模型之一, 也許以後大家都可以設計自己想要的蛋白質了。人人都獲得了手槍,有其好處亦有其壞處,需當謹慎。

生物保育

儘管已經放生超過七百萬條人工飼養的中國鱘,根據 2024 年的研究,其仍是極度瀕危物種。 中國鱘的生存壓力來自於長江的六座大型水壩和數以萬計的發電廠阻礙著其迴游。 這讓我想到臺灣的河烏觀測研究, 生物保育不是單純的加減法,需要長期觀測各種因素才能有效的保育

牡蠣礁,一種大量牡蠣與岩石融合在一起的礁石,可以用來保護海岸線的侵蝕, 但大多數都因過度捕撈和其他人類活動而消失。 「十億牡蠣計畫」 的環保人士正在努力將牡蠣礁重新引入紐約市周圍水域,作為抵禦氣候變遷影響的活防波堤。

關島翠鳥由於棕樹蛇的引入,在其故鄉關島滅絕了近 40 年。 2024 年,圈養繁殖計畫 中的 6 隻翠鳥在關島中野放,讓其再次在故鄉中展翅高飛。

日本關島翠鳥,擁有亮麗的橘色和藍色。
日本關島翠鳥,擁有亮麗的橘色和藍色。

科技

科技日新月異,但我們還需審慎取捨,不可冒進。 曾有檢察官說過這樣的話:辯護律師就如同奔馳的汽車裡的煞車, 阻礙著法治社會這輛汽車往前。 當時的法官這樣回答:沒有煞車的車,將不被允許上路。 所以面對快,更須謹而慎之。

人工智慧

人工智慧(Artificial Intelligence, AI)在 2024 年依然扮演重要的科學推動技術。 除了在各個地方展露頭角、落地啟用之外亦面臨著許多質疑和挑戰。 我們就先來看看有哪些地方讓 AI 繼續大放異彩吧。

首先 2024 年的諾貝爾物理學獎授予 AI 和機器學習領域的基礎奠基者。 當然也有很多議論認為 AI 不是物理學,不能頒發這樣的獎。 但是 AI 卻扎扎實實影響著整個物理學和各個學問,所以要說是無關,不有點帶著一點俾睨之味嗎?

AI 贏得奧林匹克的銀牌, 它能解決高度複雜的問題,但是當問題變成不同領域的組合時, 仍能保持一樣水準嗎? AI 的角球戰術更受足球員喜愛; 也能打贏桌球初學者; 說到運動,今年的巴黎奧運,AI 的應用在會上隨處可見, 從回答參賽者問題的客製化聊天機器人 AthleteGPT,到提供生物力學見解以幫助訓練的技術。 國際奧委會主席表示:「我們必須成為變革的領導者,而不是變革的對象。」 在未來的比賽中,廣播公司可能會使用該技術為世界各地熱切的觀眾打包個性化的電視亮點。

醫學上,人工智慧也可以幫助識別癌症的起源, 例如,遷移到肺部的乳癌細胞看起來仍然像乳癌細胞, 這樣可以減少對侵入性醫學測試的需求,並幫助臨床醫生量身定制治療方案; 也可以預測在改變某些基因組後, 細菌或病毒的健康將如何被改變; 也可以建立醫護相關客服,降低醫護人員的壓力, 增加到診率; 也能從頭繪製抗體, 不再像傳統的動物實驗和大量細胞的掃描,降低大量成本。

人工智慧繪製的抗體,粉紅色是抗體,黃色是病毒。
人工智慧繪製的抗體,粉紅色是抗體,黃色是病毒。

利用 AI 去預測天氣 (Google DeepMind 的 GenCast 已經開源, 可以說是第一個比物理理論預測的系統更準確地預測天氣的系統模型), 結合傳統工具,創造更強的預測天氣機制, 還有更難的空氣污染預測

人工智慧製作出的天氣預測圖,和物理基準繪製的天氣預測圖差異。
人工智慧製作出的天氣預測圖,和物理基準繪製的天氣預測圖差異。

最近也推出了首個 AI 生成文字的浮水印。 Google 推出的 SynthID, 其透過金鑰去微調產生字詞的權重, 在AI產生的文本中建立浮水印,例如「你好嗎」因權重調整為「你好唷」的「唷」就可能是浮水印的一部分。

另外 AI 有個重要應用,自動駕駛。除了已經上路的全自動計程車之外,自動駕駛仍面臨著安全性的挑戰。 有研究分析了數千起事故, 發現近 550 起事故中人員和自動駕駛車輛在類似情況下發生碰撞。 在轉彎時,技術的崩潰頻率是人類的兩倍,在黃昏或黎明時,崩潰的頻率是人類的五倍。 然而,可供分析的事故數量如此之低,以至於無法就該技術的安全性得出全面的結論。

當然,為了讓 AI 更強,我們就需要更理解它究竟怎麼運作的。 透過分析, 發現模型的內部組織在某種程度上符合我們人類的相似性概念。

和「內在衝突」相近的語意地圖,包括平衡權衡、浪漫鬥爭、忠誠衝突和第 22 條軍規相關的集群。
和「內在衝突」相近的語意地圖,包括平衡權衡、浪漫鬥爭、忠誠衝突和第 22 條軍規相關的集群。

接著說到面臨的挑戰, 首先帶一下 Felix Hill 提到的 AI 帶來的壓力, 內容很感動,推薦自個去看,這裡就不貼出來了。 另外歐盟也實施了 AI 的限制政策

  • 一些「高風險」用途,例如醫療保健、教育和警務領域,將被禁止。
  • 公司需要標記人工智慧產生的內容,並需要在人們與人工智慧系統互動時通知他們。
  • 當公民懷疑人工智慧系統傷害了他們時,他們可以投訴。
  • 有些公司,例如那些開發通用大型語言模型的公司,需要對其演算法的訓練資料變得更加透明。

不過,為什麼需要限制? 舉個例子,有可以透過死亡親人的簡訊等等模擬出死亡親人的表現行為, 開發者聲稱這可以舒緩人們短暫的不安情緒, 但透過研究得知這樣的行為弊大於利, 我們沒有任何手段可以有效阻止這個模型的推廣,所以法規是必要的。 然而歐盟雄心勃勃的人工智慧法案並未激發其他地方的類似立法。 例如在美國正在考慮或頒布的全州範圍內的法案, 受到了科技業遊說的嚴重影響

除了法規外,大約在 2028 年的時候, 人類的文本將不夠被使用於模型的訓練, 可能做法包括從未開發的來源(例如即時訊息)尋找並使用訓練數據,或者改變方向以專注於更小、更有效率的模型。

人類的文本將不夠被使用於模型的訓練。
人類的文本將不夠被使用於模型的訓練。

人工智慧也讓資料中心對於電力的需求激增。 國際能源總署預測,到 2026 年,資料中心的能源消耗將增加 35% 至 128%, 每年增加的能源消耗量相當於瑞典和德國的年能源消耗量。 目前最大的資料中心是 120MW,Facebook 的馬克伯格認為需要約 1GW 的資料中心, 屆時最耗能的產業會是 AI 嗎? 應對這一迫在眉睫的能源危機的潛在補救措施包括, 引入新的晶片架構、轉向模擬計算以及使用光子學以光而不是電線來編碼數據。 我們也有看到微軟AmazonGoogle 開始啟用核能發電廠來為其資料中心發電。 除此之外, Google 和 Meta 也有使用新一代地熱發電

透過加熱石頭,讓冷水變熱達到冷熱差的發電。
透過加熱石頭,讓冷水變熱達到冷熱差的發電。

最後放上史坦福大學針對 AI 的研究報告,以下重點:

  • 開源模型佔全部模型的 65%,但是閉源的頂級模型效果比開源的好很多;
  • 歷年投資沒增加,只是生成式 AI 的比重大幅增加;
  • 2018 年後,使用人工智能的公司比例差不多,約落在五成;
  • 應用上最高比例的依序是客服、個人化、提升客戶轉換率、強化產品,這四者的比例約落在 23%;
  • 許多方面都以趨近人類水平。

人類在各個水平中,正逐漸被人工智慧追上甚至超越。
人類在各個水平中,正逐漸被人工智慧追上甚至超越。

能源科技

透過僅 28 千焦耳的雷射打入小型膠囊, 成功觸法核融合的點火。 除此之外,自然雜誌透過一系列的圖片動畫, 教我們 2023 年多次成功點火背後技術

透過經 130,000 公里加速的一百多條光束,集中打在電漿體上,觸發點火。
透過經 130,000 公里加速的一百多條光束,集中打在電漿體上,觸發點火。

輝能在桃園設廠,全球首家固態電池的工廠, 有網友分析是半固態電池, 半固態電池已經有汽車在試驗, 也不是第一次有公司把半固態稱為固態,這樣的稱呼算是合情合理。 不過一直在持續關注的固態電池,每年都有一點消息,卻又都沒什麼實際突破, 有許就只能讓針對固態電池的投資持續發酵,迸出下一個 ChatGPT 了。

太陽能一直有個罩門,就是他是間歇性能源。 現有技術利用衛星, 把太陽打到特定地區, 讓太陽能持續發電。 前面提到人工智慧時,也有提到因應其爆發性的電力需求, 更多對於能源的投資和新型工具正快速地被使用和開發。

新興科技與科學

我們透過檢測周圍的分子來聞氣味,但了解分子的化學結構幾乎無法告訴你它的氣味。 甚至對我們所感知的東西進行分類也是很困難的,其不存在像視覺那樣的氣味「原色」(紅綠藍)。 嗅覺受體蛋白很難被應用,因此它們的外觀和功能很難存在關聯。 但這並沒有阻止科學家在結構生物學、 數據分析和人工智慧的創新幫助下進行嘗試

看起來相似的分子,聞起來的味道卻是天差地別。
看起來相似的分子,聞起來的味道卻是天差地別。

量子物理中, 科學家首次在稱為頂夸克的基本粒子中觀察到量子糾纏。 量子糾纏是一種粒子混合在一起且無法單獨描述的狀態,研究人員表示, 透過分析質子碰撞中產生的超過 100 萬對夸克而獲得的測量結果,可以為未來夸克的高能量測試鋪平道路。

當兩個質子高速碰撞時,它們會分解成夸克和膠子。如果兩個膠子碰撞,它們就會融合,產生頂夸克及其反粒子,即反頂夸克。後續的分裂就不展示了,不過要注意到科學家通常是使用動量、角度和電磁力去分析產出的物質是什麼,而非真實「看到」他們的分裂。
當兩個質子高速碰撞時,它們會分解成夸克和膠子。如果兩個膠子碰撞,它們就會融合,產生頂夸克及其反粒子,即反頂夸克。後續的分裂就不展示了,不過要注意到科學家通常是使用動量、角度和電磁力去分析產出的物質是什麼,而非真實「看到」他們的分裂。

另外三個研究小組各自在相隔數公里的城市並在現有光纖上創造量子糾纏態。 這些實驗是迄今為止最先進的演示 「量子互聯網」的原型。 最後我們還透過追蹤對撞產生的粒子的動量,回推原子核的形狀, 發現原子核是奇異果形狀的。

利用鈾238 進行電漿模擬,發現原子核是橢圓形的。
利用鈾238 進行電漿模擬,發現原子核是橢圓形的。

量子物理的應用,最受關注的可能就是量子電腦了。 Google 推出新一代量子晶片, 被認為是一個重要里程碑。 Google 的研究人員也表示,他們已經確定了量子電腦能夠擊敗傳統電腦的條件。 他們使用名為 Sycamore 的量子電腦處理器來運行隨機電路取樣(RCS),這是一種產生隨機值序列的簡單量子演算法。 當 Sycamore 在有大量噪音干擾(噪音會將系統變成傳統的電腦)的模式下運作時,它可能會被傳統超級電腦擊敗。 但當噪音降低到超過一定閾值時,Sycamore 的計算變得足夠複雜,以至於實際上不可能擊敗它。 根據一些估計,世界上最快的傳統超級電腦需要十萬億年的時間,才能完成 Sycamore 數分鐘的計算。

接著是一些材料科學。 新的化學處理技術只需 15 分鐘, 即可將聚酯織物分解成可重複使用的分子。 它甚至可以處理滌棉等混合材料,分解聚酯並回收棉花。 但須注意:回收應被視為修復和再利用舊衣服後的最後手段。 另一個材料科學發現是找到一種幫助穿戴式裝置脫水的材質, 可讓人在流汗時還能穩固的穿戴。

最後一些雜談。 透過雷射激發原子核中, 感測那些微小的能量變化,達成準確的時鐘,這個時鐘可能比世界上最精準的光學時鐘準了 10 倍,且更不易受到干擾。

交錯石墨烯被觀察出電荷為 \(-\frac{2}{3}\) 的電子, 這被認為是類似於黑體輻射災難的發現, 將會拓展人類的科學視野。

宇宙

大約 11,000 年前大規模恆星爆炸形成不斷膨脹的宇宙星雲,透過濾光片分別捕獲不同波長的光然後將它們組合而創建出這張圖片。
大約 11,000 年前大規模恆星爆炸形成不斷膨脹的宇宙星雲,透過濾光片分別捕獲不同波長的光然後將它們組合而創建出這張圖片。

首先是透過望遠鏡觀察到的幾個新發現。 某星系(ZF-UDS-7329)中的恆星族群, 其形成時間比預期早了約 15 億年, 這一觀測結果說明早期星系中存在著未知族群,以及我們對早期恆星族群、星系的形成和暗物質特性的認識存在顯著的缺陷。 也發現一類星體獲得了迄今為止發現的最明亮天體的稱號。 它的中心是一個巨大的黑洞,每天吞噬相當於一個太陽質量的黑洞, 該類星體的亮度是太陽的 500 兆倍,是先前保持記錄的類星體的兩倍。 透過望遠鏡也發現黑洞暴跌區和產生重元素的原因並非是超新星的新假設。 我們也透過測量了近 25 萬顆巨大紅巨星的位置和距離,發現銀河系的核心並不像之前估計的那樣密集, 銀河系與質量大致相同的其他螺旋星系擁有相似的密度。 我們也直接觀察到恆星經過超新星之後會變成中子星, 該恆星於 1987 年被觀察到超新星的發生,經過 40 年的等待,這場爆炸終於稍微平緩,並直接證明了相關的假設。 也發現一對巨大的噴流從超大質量黑洞中噴出。 當物質被電離並從黑洞中拋出時,噴流就會形成,在太空中形成強大的結構。 它們的總長度為 2300 萬光年,大約相當於 223 個銀河系堆疊在一起,是迄今為止發現的最大的星系, 遠遠超過了物理學家認為噴流可以到達的最大尺寸。

在距離地球約 75 億光年的地方發現長度為 2300 萬光年的宇宙噴流(Porphyrion jet system)。
在距離地球約 75 億光年的地方發現長度為 2300 萬光年的宇宙噴流(Porphyrion jet system)。
來源於:Perspective Media

月球方面,私人月球著陸器首次安全抵達月球。 由美國公司 Intuitive Machines 建造的 Odysseus 號, 於 2/15 出發並夾帶著 12 個負載(觀測設備等等),最終於 2/22 登陸 (儘管摔斷了一條腿並側著著陸)。 本次飛行為有效載荷服務(CLPS)計劃的一環,且是使用甲烷。 甲烷推進劑比傳統火箭推進劑(例如含有煤油的推進劑)更有效率、更環保。 但它們可能很難使用,因為它們需要保持在超冷溫度下。 另外中國發射鵲橋二號, 用來當作未來和月球通信的橋樑。 嫦娥六號升空去月球背面,並已成功從月球表面挖出土壤和岩石然後送回, 並揭示了長達數十億年的火山活動歷史。

中國也順勢推出最高清的月球地圖,旨在幫助未來月球登陸的計畫。
中國也順勢推出最高清的月球地圖,旨在幫助未來月球登陸的計畫。
來源於:QQ News

世界上第三大經濟體歐盟也不會落於人後,成功把韋伯望遠鏡送到到宇宙的亞利安5號, 現已準備到6號。 當美國太空總署的好奇號火星車在行駛中駛過並壓碎一塊岩石時,它發現了一個驚喜, 黃色的硫晶體。 它不應該在那裡,所以現在我們必須解釋它。

這是我們首次在火星上發現純淨形式的硫。
這是我們首次在火星上發現純淨形式的硫。

但是月球從何而來?越來越多證據表明,月球起源於大型撞擊物撞擊剛形成的地球時,散落到太空中的殘餘物質。 對月球南極附近土壤的首次分析, 發現月球表面在形成後不久就融化了。 這些數據來自印度的月球任務,發現土壤主要由礦物鐵斜長石組成。 先前的著陸器在其他地點也發現了類似的結果,顯示表面的成分是均勻的。

最後說一下其他太空運輸體的狀況。 美國太空總署的太陽帆原型機已成功在太空展開翅膀, 並傳回了它的第一張自拍照。 圖像的頂部顯示了它在太陽能電池板背面的反射。 而其先進的複合太陽帆系統是由太陽輻射的壓力推動,這可以幫助我們創造更低能耗的太空船。

太陽帆原型機拍下的自拍照。
太陽帆原型機拍下的自拍照。

毅力號也成功爬出 2021 年著陸的那個隕石坑, 這是他拍下的影片

看起來很像在沙漠兜風的照片,莫名喜感。
看起來很像在沙漠兜風的照片,莫名喜感。

人文

研究機構

日本成為首個對學術界研究進行統一紀錄的國家, 其將提供 100 億日圓幫助建設論文免費閱讀系統。 除了推廣論文外,學術界亦有一個文件抽屜問題(file drawer problem), 無效或負面結果的發現會被束之高閣,不被發表。 這種偏差會導致學術文獻中僅顯示正向結果,扭曲了對研究領域的全面理解。 隨著時間的推移,這種偏見也相應扭曲了激勵措施,並在重複研究上浪費了時間和金錢。 但隨著預印本服務的激增、出版商採用新的稿件格式、推出專門針對無效結果的期刊並呼籲相關特刊, 整個出版業的變化已經開始顯現。 近期學術界可能會嘗試為論文貼上營養標籤, 例如同儕審查的接受度,同時期論文的競爭度等等。 在自然雜誌的調查中 \(\frac{3}{4}\) 的人贊同,而反對的人認為數字會被洗出來, 或者這些作者無法控制的數字將導致論文品質的不確定性。 這些反對的聲音讓我想到韓劇《少年法庭》第六集,韓國學生因為「教育改革」,要求學生同時準備非學科和學科的成績, 進一步導致優秀學生為了空出時間準備非學科而在學科考試中作弊,這時就有人提出要再改革,主角卻回(29 分處) 「我倒不覺得一定要改變(教育體制),反正無論採用何種考試制度,都會出現投機行為和副作用。 但藉由法院這次的審判,至少能建立一套標準。 (這套標準就是)雖然入學考試競爭激烈又迫切,至少在試卷之前,要有人皆平等的常識。」

數百項研究試圖證明養寵物可以改善人們的身心健康,但都以失敗告終, 困難點之一是養寵物的人不容易隨機化(不能隨機分配誰能養誰不能養)。 有獸醫研究員表示,試圖將養寵物的人和不養寵物的人進行比較是一種非常無效的方式, 但問題是許多研究都是由寵物護理行業資助的

搞笑諾貝爾獎, 研究內容包括會導致痛苦的假藥比不會痛的假藥有效,所以給你吃個苦味劑然後告訴你這是神藥,就會有效了。 擲逾 35 萬次硬幣證明,一開始是哪面朝上,落下後通常就是那面朝上。

英國一個新的機構,進階研究暨發明局(ARIA)成立並仿照著名的美國國防高等研究計劃署(DARPA)運作。 後者開發了 TCP/IP 和 GPS 等技術。 世界研究界正在關注該機構能否實現研究中最困難的任務之一, 創造真正革命性的創新。 ARIA 的八位專案主管擁有極大的自由度來定義研究重點,從精密神經技術到安全地使用人工智慧。 四年內,他們將向科學家、技術人員和企業提供 8 億英鎊(10 億美元),以開發改變世界的技術。 講到機構,剛好歐洲核子研究組織(CERN)七十週年,就有人認為單是該機構的影響力, 已經超過其會員國(歐洲各國)的所有科學影響力,這也表明著現代科學需要跨國的合作,不要再想著單幹。 但是,是什麼造就了世界一流的實驗室? 英國醫學研究委員會的分子生物學實驗室 (LMB) 出了十幾位諾貝爾獎得主和生物醫學突破。 三位研究人員採訪了科學家, 並分析了數十年的檔案文件,總結了 LMB 的一些成功策略:

  • 促進科學多樣性
  • 培養長期忠誠度
  • 有效管理稀缺資源
  • 在科學問題和工程上的的技術解決方案之間建立回饋(類似企劃和工程之間的回饋管道)
  • 將長期目標置於績效指標(類似 KPI)之上

法治社會

美國最高法院推翻了一個長期存在的先例,雪佛龍原則(Chevron deference)。 一些人認為此舉是對美國行政機構決策的打擊, 雪佛龍的支持者表示,它使專家機構能夠靈活地應對新的研究和挑戰,例如創新技術、流行病和氣候變化, 而這些是立法者在幾十年前編寫監管法規時無法預見的。 但法院裁定,這賦予了各機構太多的權力,法律解釋應由法院獨立進行。

雪弗龍原則

該原則賦予美國行政機關更大的權力,尤其是在國會立法存在模糊或不完全明確的情況下。 使行政機關能根據自身專業知識解釋和執行相關法律,影響政策的制定和實施。

1984 年清潔空氣法案要求污染源控制,爭議在於「污染源」是否指每台設備還是整個工廠。 而環保署 (EPA) 依專業將整個工廠視為單一污染源,最後最高法院認為法律模糊, 因此支持 EPA 的解釋,確認雪佛龍原則。

挪威每天提供最多兩小時的有薪母乳哺育時間, 幫助母乳哺育率高於全球平均。

今年是選舉年,政治家溫斯頓邱吉爾曾說:「民主是最糟糕的政府形式,但比所有曾被嘗試過的其他形式都要好」。 但哪一種是最不糟糕的民主形式呢? 今年「超級選舉年」將有多達 20 億選民參加投票,這可能會給政治學家一個絕佳的機會來找出答案。 將「多數派」制度(例如「得票最多」)與比例代表制(其中結果反映選票份額)或兩者的混合進行比較, 可以幫助科學家探索某些方法是否更有可能促進民主彈性或以避免具有腐蝕性的黨派之爭。 以下列出各國的政治狀況,大致上來說是混亂的一年。

說到選舉,就會想到假訊息。 世界經濟論壇將錯誤訊息列為未來兩年的首要全球風險,高於極端天氣事件甚至戰爭。 世界各地的政策制定者起草並通過了法律和措施, 試圖應對日益嚴重的威脅。 儘管如此,有大量研究表明,說服人們改變投票極為困難。 而且,五位研究人員寫道: 「接觸率低的虛假、煽動性內容,通常集中在極少數有強烈動機尋找此類信息的邊緣人群中。」 人們有一種誤解,認為假訊息被很多人閱讀到,並且具有影響力,實則不然。 但是當謊言與極端主義相遇時,其危害性將會被放大,而這正是研究人員、政策制定者和平台應該集中精力的地方。 結合前兩項研究,是否代表假訊息的破壞性是有限的呢?

最後提一下抗議活動,近期數量有增加的趨勢,但它們能有效推動改變嗎? 不一定,但是有一些好的特徵。 大規模抗議比小規模抗議更有效; 非暴力抗議比暴力抗議更有力; 統一的目標可能比分散的要求更有效; 鎮壓(例如警察的鎮壓)可以為抗議者贏得更多支持。

早期,針對經濟的抗議較多,後來錯誤的政治表現和公民權利逐漸增加。
早期,針對經濟的抗議較多,後來錯誤的政治表現和公民權利逐漸增加。

企業產業

雖然我在 2023 年說了遊戲業的衰退, 但是 2024 年「幻獸帕魯」、「黑神話:悟空」的崛起給遊戲業的年輕人打了一劑強心針。

Intel 出的晶片有設定問題, 導致容易壽命大幅降低,其背後帶來的衝擊很大,一週內股票下跌了26%。 如今,Intel 在一系列的決策後,包括分拆晶圓代工部門,仍面臨低迷的股價和市場信心。 也許川普當選後的愛國政策會帶來改變,只可惜企業文化的改變不是單純用錢就能改變的。

說到企業文化,讓我想到波音的企業文化,導致其衰敗

Windows 在 2024 年的大當機,原來是有人在驅動程式的模式(driver mode)下執行錯誤程式,導致電腦完全不能使用。 driver mode 或者說 kernel mode 的原理,可以參考這段影片。 當然這起事件的背後也代表一系列的不合理開發和部署流程。

最後,新加坡樟宜機場現在可以通過臉部辨識進行通關, 不再需要護照。 以後出國若能不需要護照,就不用花錢或是去排很久的外交部申請了。

考古

古人類方面,科學家通過詳細的花粉分析、當世動物群模擬、牙齒的穩定同位素檢測和微觀磨損的紋理分析, 來重建步氏巨猿的生活模樣。 這些巨猿似乎更喜歡一成不變的生活方式,不願意遷徙或改變食譜。 大約 150 萬年前,兩種古老的人類物種在肯亞的湖岸上相遇。他們在泥土中的腳印被及時凍結,直到 2021 年才被發現。 經過分析後,這兩個人在數小時或數天內穿過湖區, 留下了不同古人類物種在同一地點共存的第一個直接記錄

推測是由鮑氏傍人(Paranthropus boisei)留下的足跡。
推測是由鮑氏傍人(Paranthropus boisei)留下的足跡。

人文歷史方面, 新的瑪雅古城在墨西哥叢林裡被發現, 大小是迄今發現的第二大城, 這支持了瑪雅人居住在複雜的城市, 而不是偏僻的村莊的說法。

金字塔的建造方式以前有人提過用水運石頭,但問題是河流離吉薩金字塔群太遠, 根據圖像和地質數據分析, 現在證實那裡存在著尼羅河古老支流,算是實錘了金字塔運輸石頭的方法。

尼羅河的古老分支,被證實坐落在吉薩金字塔群附近。
尼羅河的古老分支,被證實坐落在吉薩金字塔群附近。

古生物方面,新型恐龍蛋被發現, 介於普通硬殼恐龍蛋更軟,卻比其他軟殼蛋更硬。 科學家在一頭猛獁象的皮膚中發現了完整的染色體。 研究團隊還揭示了猛獁象 DNA 的空間樣態及其皮膚中的活性基因,確認了其中一個基因導致了猛獁象毛茸茸的外觀。

完整猛瑪象的腳掌。
完整猛瑪象的腳掌。

地理方面,消滅恐龍的小行星是在木星軌道外形成的。 6,600 萬年前,當該物體撞擊現在的墨西哥希克蘇魯伯地區時,巨大的爆炸在地球上留下了一層小行星物質。 研究人員觀察了該層中保存的一種元素釕,發現它與太陽系外層形成的小行星類型的組成相匹配,而不是內部區域產生的類型。 另外也發現一顆比殺死恐龍的隕石大 200 倍的隕石,可能充當「巨型肥料炸彈」, 幫助 30 億多年前繁衍生息的微生物獲得大量養分。 來自南非東北部的古代岩石中的有機特徵表明, 生命在隕石撞擊後快速復原和擴張

在樣本岩心中發現地函岩石散佈著其他類型的岩石, 這表明地函-地殼邊界並不像地震資料通常顯示的那樣清晰。

在顯微鏡下觀察到的地函岩石樣本。
在顯微鏡下觀察到的地函岩石樣本。

言論軼事

B 泳道的故事: 作者參加游泳訓練營,分為 A, B, C, D 四項泳道,A 泳技最高接著次之。 當他從 D 泳道一路進步到 B 泳道時,他發現 A, C, D 泳道的人對大家都很友善, 唯獨 B 泳道只會對 A 和 B 泳道友善,對 C, D 則是相對冷漠。 作者在幾乎每個領域都注意到了同樣的現象,包括學術界。 真正偉大的研究者是慷慨且友善的;許多中間道路的人也是如此。 然而,那些想要證明一些事情,並且感覺自己還沒有完全做到這一點的人,表現出了作為 B 泳道的特徵。

機械部件通常比骨骼和肌肉更有彈性和更強大,但沒有機器人像人類和其他動物一樣流暢地運作。 在五個運動子系統,動力、框架、驅動、感測和控制的比較中, 機器人技術在除控制之外的所有方面都達到或超過了生物對應子系統(大腦仍優於電腦)。 動物的優勢似乎來自於整合所有這些子系統。 機器人研究人員表示:

也許我們可以退後一步,更仔細地考慮我們擁有的部件,並利用這些部件做得更好, 而不是專注於最新、最奇特、最昂貴的部件來讓我們的機器人變得更好。

這讓我想到有人曾問過我一個問題,公司企劃和軟體工程師就是一直出新功能然後修修舊功能嗎? 我當時回答:「是的,可能還包含系統層面跟架構層面的優化,但大致如此。」 但是回答當下我就覺得很像哪裡怪怪的,說不上來,有一種難道工作就是沒止境的嗎? 現在想來,還可以做的事情也包括整合既有資源之類,公司就好像一個生物體,不斷進化、削弱、整合、調整。 不管是文化面、技術面、業務面都是如此,所以會有一種沒止境的感覺,因為當你停下來的時候就是消亡的時候, 就如同生物一般,停止覓食或找出路之時,就是等死之時。 現在想來遇到的那種無力感,應該就是因為我們沒辦法在公司裡找到人生終極哲理, 如同子夏說的「致遠恐泥」,那種無止境的怪異感最終還是要回歸到自身對於人生價值的尋找。

經過近二十年的教學後,文學教授 Victoria Livingstone 不再重返課堂,因為儘管她盡了最大努力, 學生們仍在使用人工智慧系統來撰寫論文, 他說道

我發現自己花更多的時間給人工智慧提供回饋,而不是給我的學生。所以我就辭職了。

編程樞機第二版:

優秀程式設計師都有點懶:他們坐下來並等待靈機一動的出現而不急於使用最開始的想法編程。 當然,這必須透過在適當的時候開始寫程式碼來加以平衡。 真正的技能就在於這個適當時候的把握,這只能來自於解決問題和反思答案所獲得的經驗。

Kent Beck, Productive Compliments: Giving, Receiving, Connecting

誰死了把這權力留給你來當《People》雜誌 50 大最美人物的評審,並留下「你好美」的評論? 這裡的挑戰,並不是要挑戰你的審美,而是要挑戰你做出這評斷的權利。

“You’re so handsome.” Who died and left you in charge of People Magazine’s 50 Most Beautiful People? The rejection is not rejection of the judgement, it is a rejection of the right to judge.

Kent Beck, Background Work

一個習慣對知識的探索比必要性的探索更深入時,他的言論是值得傾聽的。 當他知道這個資訊時,他的發言通常帶著權威性,如果他不知道時,他會承認。 然後如果這個不知道的事情觸發了他的好奇心,他就會努力找出答案。

Someone who habitually digs deeper than strictly necessary is worth listening to. When they know, they will speak with authority. When they don’t know, they’ll say so and then, if they are curious, go do the work to find out.

我個人喜歡用翻譯軟體,雖然看得懂英文,但是在一些需要思考邏輯的文章裡,覺得中文比較能幫助我思考。 後來在一篇研究中得知,人對於母語和外語的思考區域不一樣, 這也進一步讓我認為用母語去讀困難的文章可以幫助我的腦袋用更多的資源去思考,而非理解語言。

一個嘗試為少數民族建構基因庫的專案「All of Us」, 根據分析結果顯示,得出結論:

我們的分析重申,種族和民族是沒有遺傳學基礎的社會建構。

英國兒童慈善機構前負責人說道

如果香菸根本不存在,而是明天發明的,會發生什麼事? 它們不會合法化。

生態學家 Seirian Sumner 說道

生物體與其環境之間的相互作用越來越被忽視,因為越來越少的研究人員在自然環境中研究動物。

COVID-19 的軼事: 大流行期間採取的公共衛生保護措施,例如戴口罩、保持社交距離和更好的通風, 似乎已經消除了 B 型流感/山形流感譜系,因為自 2020 年 3 月以來,美國尚未出現任何確診病例, 美國食品藥物管理局顧問已投票決定將其從美國流感疫苗中刪除德國一名男子 在 29 個月內接種 217 次 COVID-19 疫苗; 疫情期間,美國五角大廈展開了一場秘密行動,抹黑中國製造的科興疫苗、口罩和檢測試劑盒。 路透社的一項調查報告稱, 該活動針對菲律賓、中亞和中東的穆斯林人口,並透過線上社群媒體的錯誤訊息進行傳播。 該活動在川普總統領導下啟動,並在拜登總統上任後停止。 新冠肺炎感染者的長期疼痛和疲勞, 可能來自於該疾病的抗體

堅稱自己是比特幣的發明者 Craig Wright,於 2024 年 3 月被倫敦法院證實不是中本聰。

加拿大政府今年在預算中大幅增加了博士和博士後的工資, 這在很大程度上要歸功於多倫多大學博士生凱特琳·卡拉斯領導的草根運動。 以下是她關於如何在自己的土地上實現改變的建議,而我自己認為這些建議對於想對他人提出建言時,也很有幫助:

  • 組織集團;
  • 一次性、大型的會議是不夠的;
  • 提出簡單的訊息和可行的建議;
  • 透過盡可能多的方式傳遞訊息:電子郵件、電話、社群媒體貼文、公開信、請願書;
  • 建立聯繫和信任。

統計近 50 萬個瀏覽維基百科的使用者, 總結出主要三種尋知的方式, 這讓我明顯感受到人和人之間的思考方式完全不一樣。

  • 獵人,尋求特定的答案;
  • 住海邊的人,尋找多樣化的新知;
  • 舞者,通過頁面探索不相關的概念後將之連結在一起。

Netlify 調整本來制式化的郵件,把 150 多個單詞的郵件改成 37 個單詞的郵件, 回復率 1% 提升到 4%,以下是其郵件內容

Hi, thanks for joining us! We work hard to make life easier for developers, so I'd be really grateful if you would answer a quick question: What are you hoping to get out of Netlify?

Thanks!

Chris

在這之後,他們又近一步縮短郵件內容,變成 14 個單詞,進一步把回復率提高到 8%:

Hi, quick question: What are you hoping to get out of Netlify?

Thanks! Chris

統計近二十年的論文, 發現「might」和「probably」這兩個詞的使用降低近 40%,這或許代表研究上的誇大其詞和獨斷越來越常見。

假設我們要實驗結紮後的男性是否更容易罹患癌症,我們可能會需要一群有結紮男性的持續追蹤。 但聰明的研究者可以想方設法的取得類似的資料去佐證。 例如我們想要統計投入 AI 訓練的晶片分布, 有科學家使用租賃晶片的市場來去做評估。 最後想想看,你有什麼好方法可以統計出結紮男性的罹癌率嗎?

詢問研究人員如何分類不同的細胞,你可能會得到很多不同的答案。 透過功能、對環境的反應或者基因,都可能被建議作為我們對生命基本單位進行分類的標準。 我們對同一類型的細胞研究得越深入,它們之間的差異就越多。 那麼,細胞類型到底是什麼呢?

從左到右,上到下依序為漿細胞(plasma cell)、正進行有絲分裂的皮膚細胞、肥大細胞(mast cell,一種白血球)、浦肯野細胞(Purkinje cell,一種神經元)、巨噬细胞(macrophage,一種白血球)、淋巴球(lymphocyte,一種白血球)、嗜酸性球(eosinophil,一種白血球)、精細胞(sperm)、肥大細胞(mast cell)。你有辦法對他們進行分類嗎?
從左到右,上到下依序為漿細胞(plasma cell)、正進行有絲分裂的皮膚細胞、肥大細胞(mast cell,一種白血球)、浦肯野細胞(Purkinje cell,一種神經元)、巨噬细胞(macrophage,一種白血球)、淋巴球(lymphocyte,一種白血球)、嗜酸性球(eosinophil,一種白血球)、精細胞(sperm)、肥大細胞(mast cell)。你有辦法對他們進行分類嗎?
來源於:Nature 雜誌

病毒學家 Beata Halassy 透過向腫瘤注射她在實驗室培養的病毒來治療自己的乳癌。 2020 年,她發現在先前乳房切除術後的部位出現了第二次乳癌復發。 為了避免再次化療,她自行進行了實驗性溶瘤病毒療法。 她現在已經四年沒有讓癌症復發了,她決定對自己進行治療,並隨後發表了一份詳細說明過程的報告。 這引發了關於自我實驗的道德規範以及可能鼓勵其他人嘗試未經證實的治療方法的風險的討論。

今年的諾貝爾經濟學獎得主呼籲, 應透過對數位廣告徵稅, 來改變大型科技公司的商業模式。確實,好像沒有聽過針對數位廣告這種虛擬的生意進行過高的監管,頂多是從隱私權上進行。 結合上一段,讓我想到之前和朋友的一次討論,庸醫為什麼不行? 儘管庸醫沒醫師執照,但他在當地長期有效的治病病成為當地的名醫,而上來求診的人也都知道他是沒有執照的人,為什麼要反對? 你情我願,且沒出過事,為什麼不行?後來想到,庸醫不用繳稅耶,這樣公平嗎?

總結

目前滿喜歡這種回顧文的寫法,一點故事性論述,同時偶爾夾帶一些個人的思考。 本來也想放上今年的推薦影集,但想想算了,畢竟我看的也不多,就幾部。 最後,如果這篇文章有讓你得到一些收穫,那真是我的榮幸,也謝謝你看到最後,明年見!