年度技术盘点：水稻、韦伯、脑机接口、AI 预测及创作、快速充电

本文转发自得到头条 作者李南南

第一个，我想请你先来关注一个农业上的新技术。毕竟，民以食为天啊。2022 年 11 月，云南大学发表了一项成果，他们培育出了产量稳定的多年生水稻品种。

理论上，所有水稻都是多年生的，但在实际的种植中，到了第二年，产量就非常低了，所以，水稻通常都是一年一种。而这回，云南大学资源植物研究院的一个团队，培育出了一种多年生水稻，名叫 PR23。一茬能收获 4 年，每年收获两季，平均产量是每公顷 6.8 吨，比一年一种的水稻品种还略高一点。

多年生水稻能量产，这个意义非常重要。一年生的粮食作物，一直存在不少问题，比如对农民来说，种子、耕作，都是巨大的投入。对环境来说，也存在水土流失加剧、土壤结构破坏等等问题。而如果多年生水稻能稳定量产，一来可以大幅减少农民的劳作成本，从第二年开始，它就不用农民插秧了，按一年收两季算，每季每公顷能减少 77 人天的工作量。二来减少了耕种，也可以减缓水土流失问题。

云南大学的这项成果，也是《科学》杂志评选出的十大年度科学突破中，唯一入选的一项来自中国的研究成果。

接着，咱们得离开地面，去看看突破性的太空技术。

咱们要说的第二个技术，是詹姆斯·韦伯太空望远镜。几乎在所有的年度科技突破盘点里，它都不缺席。韦伯望远镜是当今最先进的太空望远镜之一。2021 年年底，韦伯望远镜就发射升空了，它是哈勃望远镜的继任者，但能力是哈勃的 100 倍。美国、加拿大、欧洲的几大航天机构，花费了 20 年的时间，上百亿美元的经费，才把它送上天。

2022 年，韦伯望远镜传回了第一批照片，它拍到了宇宙诞生初期的景象。天文界认为，咱们有机会借助韦伯望远镜的成果，拼凑出宇宙大爆炸后第一批星系是怎么形成的。它还拍到了地球 46 亿光年外的星系团、385 光年外的系外行星。用知名太空新闻记者乔纳森·奥卡拉汉的话说，韦伯望远镜有 20 年的寿命，在它工作的每一天，我们都能收获新的发现。

咱们接着说第三个技术，也跟太空有关。是美国航空航天局（NASA）的小行星防御技术，这件事也出现在各大科学榜单里。2022 年 9 月，NASA 发射了一台小型航天器，成功撞击了距离地球 1100 万公里的一颗小行星，让这颗小行星偏离了原本的轨道。这是人类历史上第一次成功的行星防御模拟试验。

你知道，6500 万年前，一颗直径 10 公里的小行星撞击地球，导致了恐龙的灭绝。现在，“小行星威胁”也是悬在人类头顶上的一把剑。近地小行星中，大约有 25000 个，一旦撞击地球，就能摧毁一座城市。但截至目前，科学家只探测到了其中的 40%，另外 60%的轨迹是不明确的，这都有可能是人类生存的隐患。

这一次小行星防御试验，是人类面对小行星威胁，第一次化被动为主动，主动尝试用撞击的方式改变小行星的轨道，避免它们直接撞向地球。这次试验虽然是一次性任务，但它也为后续技术的发展打下了基础。更重要的意义是，未来，如果真的有小行星撞击地球的威胁，人类起码有了一种应对之计。你看，人类不但在拓宽认知宇宙的边界，也在拓宽太空防御的边界。

好，说完太空，再接着，咱们要把目光转向非常前沿的 AI 领域。

咱们要说的第四个技术，是 AI 预测蛋白质结构，这是权威期刊《自然》评选出的 2022 年科学事件之一。2022 年 7 月，谷歌旗下的 AI 公司 DeepMind，也就是那个造出 AlphaGo 的公司，又放了一个新大招。它们用自己的 AI 网络 AlphaFold，预测了 2 亿多个蛋白质的结构，并且把这些结构都公布了出来。这 2 亿多个蛋白质来自 100 万个物种，几乎涵盖了目前基因数据库中所有在编的蛋白质。年底，Meta 公司，也就是之前的 Facebook，也用人工智能预测了大约 6 亿个蛋白质的结构，只不过这些蛋白质来自细菌、病毒和其他微生物。

蛋白质的折叠结构异常复杂，蛋白质结构的破解，被称为生物学领域的“圣杯”。过去，这对人类来说几乎是一个黑箱。就拿人类自己的蛋白质来说，在 AI 之前，人类花了半个世纪，也只解析了 5 万多个，只掌握了人体 17%的氨基酸组结构。而现在，DeepMind 已经能用 AI 绘制人体内 98.5%的蛋白质。预测 2 亿多个蛋白质的结构，对生物学领域来说是一次巨大的突破。接下来，基于蛋白质预测，科学家还有可能推进解决抗生素耐药性、药物开发等等一系列难题，已经有人在这项技术的基础上，做出了相关的成果，比如牛津大学正在利用相关蛋白质研究疟疾疫苗。甚至，还有人预言说它将彻底改变基础科学。

接下来要说的第五个技术，你可能还用过。叫，具有创作能力的 AI，网上那个 AI 绘画就属于这一类。这也是《科学》杂志评选出的年度科技突破之一。2022 年，AI 在艺术领域的落地应用，可以用势如破竹来形容。去年春天，OpenAI 发布了 AI 绘图软件 DALL-E2。它利用了机器学习的扩散模型，简单来说，你给它一些描述性的词汇，它就能生成逼真的艺术作品。在这个基础上，网络上出现了大量的 AI 绘图工具，人人都能体验一把 AI 作画。你可能还记得，在今年的跨年演讲上，就展出了一幅 AI 画出来的艺术作品。甚至还有艺术家，利用 AI 生成的图片赢得了美术比赛。后来，这项技术还从图片衍生到了视频制作。

好，看完 AI，咱们继续说今天的第六个技术，脑机接口。这四个字，你可能也不陌生，毕竟马斯克在做相关的业务，隔三差五就会上个新闻。去年，在清华大学校内发起的一项评选中，“脑机接口”入围了“十大变革科技”。

脑机接口的意思是，在人的大脑、机器和互联网之间建起一道桥梁，让人的大脑，可以不通过任何动作辅助，直接跟虚拟世界沟通。这项技术如果成熟，除了能实现记忆增强、意识上传这样比较科幻的目的，还能为受损的大脑做重建，比如让瘫痪患者实现重新行走，让因为大脑损伤而无法说话的人能重新表达等等。

这个领域最有名的公司就是马斯克的 Neuralink，马斯克说，他的终极设想是，实现人与人工智能共生，只有那样，人工智能才能真正为人类所用。2022 年 12 月初，Neuralink 公布了一项脑机接口技术的最新成果。他们成功地让一只猴子，通过大脑意念表达了要零食这个想法。这只猴子的大脑里植入了一枚脑机接口设备，然后猴子在没有接触键盘的情况下，驱动电脑，在屏幕上拼出了“Can I please have snacks”的英文短句，实现了所谓“意念输出”。

马斯克还表示，再过六个月，相关的技术就能进入人体试验阶段。而除了马斯克，还有大量相关公司正在如火如荼地融资、开新项目。业内有很多人表示，脑机接口技术是一个朝阳赛道，目前很可能正处在爆发的前夜。也就是说，当下的我们很可能就站在从科幻到现实的那个分界点上。最后，第七个，咱们来关注一个，离我们的日常生活最近的技术之一，快速充电技术。这个快速充电，是针对动力电池的。2022 年，美国宾夕法尼亚州立大学的王朝阳院士团队，首次实现了高能量密度锂离子电池的 10 分钟极速充电。这项成果被英国《卫报》评选为年度十大科学进展之一。

电动汽车大规模普及这个趋势，不用多说。但是，电动车多年来一直有一个没有解决的挑战，那就是充电速度。我们经常听到有人抱怨，“充电一小时，排队四小时”。当前的主流技术下，电动车充满电，最快也要 45 分钟到一个小时。动力电池极速充电是当前的世界难题，因为充电速度一上去，电池的安全性就会大打折扣。而现在，王朝阳院士团队提出的这项技术，用了一种耐高温电解液，锂电池 10 分钟就能充电 75%，并且能安全循环两千次。更重要的是，这还不是一项单纯的实验室成果，所有的实验，用的都是工业上量产的电池材料，这项技术，可以很快应用到实际的动力电池产品中去。

说到这儿，我想跟你再补充两句，围绕动力电池的很多技术，都是 2022 年的重点。比如在材料上，除了锂电池，钠电池、钒电池各自都在技术落地上有了新的突破。还有，氢燃料电池也有了相关的应用，《马一峰·能源前沿报告》这门课中就介绍过，雄安新区的一条工业运输路线上的氢能源卡车，已经投入工作了。再比如，《麻省理工科技评论》评选出的全球十大突破性技术中，有一项是“电池回收利用技术”。第一批规模化应用的动力电池差不多到了退役的年限，电池的回收和再造技术也就提上了日程。现在，电池回收技术已经能做到回收所有的钴和镍，以及 80%的锂。在这方面，中国的技术也走在前面，主要由宁德时代等电池大厂主导。从制造电池到回收电池形成一个闭环，这也是行业和技术成熟的表现。