原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/12/514773.shtm
德國馬普學會是世界頂級的基礎研究機構。12月19日，該學會官網發布了本年度科學研究亮點。現解讀部分亮點，供讀者了解最新科學研究前沿。
1.極端高溫和干旱正在迅速逼近歐洲
隨著氣候變化，像西班牙這樣的干旱會變得越來越頻繁和極端。
典型的極端高溫和干旱可能很快就會在歐洲發生，而且可能會反復發生。馬普氣象研究所的研究人員利用地球系統模型MPI Grand Ensemble進行數百次模擬，確定了北大西洋多年代際變率對極端高溫與氣候系統的影響。預測到本世紀末，全球極端高溫和干旱發生的可能性增加，且將會提前到來，整個歐洲還可能出現五年一度的干旱。此外，到2050年有10%的可能性連續兩年出現極端熱浪。2. 集體智慧可以挽救生命
集體智慧可用于提高醫療診斷的準確性。
在美國每年約有25萬人死于可預防的醫療錯誤，這些錯誤多源于診斷錯誤。多名醫生“會診”是提高診斷準確性的有效方法，然而一直缺乏對多個不同診斷進行整合并形成集體解決方案的方法。馬普進化人類學研究所、認知科學與技術研究所的研究人員使用語義知識圖譜、自然語言處理和醫學本體論來標準化SNOMED CT（一種全面的多語言臨床醫學術語標準），提出一種全自動的匯總和評估程序，消除了形成最終診斷時可能存在的偏差，且更加快速和節省成本。研究人員利用該方法對10名醫生的診斷進行整合，大大提高了診斷準確率。該方法將人類專業知識與人工智能驅動的知識表達、自動推理結合在一起，為不同領域的決策創造了新工具。3. 心臟再生成為可能
在Cpt1b基因失活的小鼠中，心臟病發作后心臟可以再生。
人在出生后，心臟幾乎完全喪失了再生能力。因此，心臟病發作帶來的心肌損傷通常會導致成人永久性功能喪失。馬普心肺研究所的研究人員在小鼠體內滅活了一種對脂肪酸氧化至關重要的名為Cpt1b的基因，這種重新編程能量代謝導致觸發基因活動的變化，重新開啟了心肌細胞的細胞分裂能力，使心臟再生成為可能，即使在心臟病發作后也可以很大程度恢復心臟功能。由于原則上可以在藥理學上阻斷Cpt1b酶的活性，因此未來可開發用于影響Cpt1b酶活性的抑制劑，最終可能實現全新治療方法。4. 電能直接轉化為生化能
人工代謝途徑的反應室。
在自然界的化學反應中，由簡單分子合成含能化合物均需要能量。但從來沒有嘗試將人造電直接輸入生化反應。馬普陸地微生物研究所的研究人員開發了一種人工代謝途徑，利用酶級聯反應，在電流的幫助下，由四種酶產生生化能量載體ATP。該酶級聯反應在中心酶—醛鐵氧還蛋白氧化還原酶的作用下，將酸還原為醛，從而將電能儲存在醛鍵中，其余三種酶負責醛的再生。通過該反應，首次將電能直接轉化為生化能，使從簡單的細胞組件中，甚至從二氧化碳中合成高含能材料（如淀粉、生物燃料或蛋白質）成為可能。5. Starlink（星鏈）衛星的電子設備干擾射電望遠鏡
低軌道上圍繞洛弗爾射電望遠鏡運行的衛星。
天文學家從太空接收到的無線電信號非常微弱，因此射電望遠鏡一般建在可以屏蔽地面干擾的地方。而SpaceX的星鏈衛星網絡等大型衛星星座的擴展為天文學研究帶來了新的挑戰。馬普射電天文學研究所的科學家使用洛弗爾射電望遠鏡觀測了SpaceX的68顆星鏈衛星，發現衛星機載電子設備會產生電磁輻射泄漏，該電磁輻射與目前在軌衛星的正常通信信號不同，可能會阻礙天文學研究。科學家呼吁所有衛星運營商和監管機構在衛星開發和監管過程中考慮對射電天文學的影響。SpaceX公司回應，將對未來幾代衛星進行優化，防止對天文學研究產生負面影響。
6. DragGAN有望徹底改變數字圖像處理
DragGan使編輯AI圖像變得輕而易舉。
AI生成圖像通常不能產生用戶想要的結果。馬普信息學研究所的研究人員開發了DragGAN技術，用戶只需要點擊幾下鼠標，就可以改變AI圖像，如圖像中寵物的姿勢、面部表情、注視方向或視角。DragGAN包括生成器和識別器，前者負責創建圖像，后者負責確定圖像是真實的還是由生成器生成的。通過二者競爭性訓練，直到識別器無法區分生成器生成的圖像與真實圖像。此外，DragGAN還擅長預測視頻的下一幀圖像，以及通過圖像重建算法提高低分辨率圖像質量。DragGAN預印本一經發布即在國際科技界引起轟動，該技術被認為是AI圖像處理的下一個重要步驟。7. 用氨制造綠色鋼鐵
未來鋼鐵生產的情景。
鋼鐵行業是世界上最大的二氧化碳排放源，占全球溫室氣體排放量7%。科學家和工業界正在深入研究氫基冶煉方法，但市場缺乏足夠的綠氫，而且目前氫氣儲存和運輸需要高壓和低溫條件，導致成本居高不下。馬普鋼鐵研究所用氨代替氫氣直接還原鐵礦石，無需先將氨分解成氫氣和氮氣，使成本降低約18%，而且氨的還原效果與直接用氫相同。另外，氨還原還可在鐵表面形成氮化鐵層，保護鐵免于生銹。隨著氨作為氫載體，綠色鋼鐵生產的門檻有望降低。8. 甜食改變我們的大腦
每天食用高脂肪和含糖食物可改變我們的大腦。
為什么我們如此喜歡不健康和發胖的食物？這種偏好是如何在大腦中形成的？馬普代謝研究所與美國耶魯大學的研究人員測試了兩組志愿者，在正常飲食之外，其中一組每天進食含有大量脂肪和糖的小布丁，另一組吃下的布丁雖然含有相同數量卡路里，但脂肪更少。持續八周的實驗證明，高脂肪和高糖的食物會改變大腦，特別是多巴胺能系統會被激活，使人會不知不覺地總是喜歡含有大量脂肪和糖的食物。9. 冰河時期的人類歷史
重建的格拉維特文化（3.2萬-2.4萬年前）狩獵采集者形象。
現代人大約4.5萬年前就開始在歐亞大陸上生活，然而受限于早期人類遺骸稀少且難以保存，因而對于早期狩獵采集人群的遺傳歷史知之甚少。德國圖賓根大學、北京大學和馬普進化人類學研究所的研究人員分析了356名屬于不同考古文化的史前狩獵采集者的基因組，研究結果首次直接支持了“西南歐由于具有更適宜的氣候環境而成為末次冰期人類避難所的假設”。另外，研究還發現中歐和南歐的格拉維特人群所攜帶的遺傳成分，在末次冰期后就被一個新的遺傳成分所取代，這一遺傳替換可能由氣候變化所促使的人群遷徙所導致。該研究深入描繪了歐亞大陸西部狩獵采集人群的遷徙和基因交流，重寫了史前歐洲人群的遺傳歷史。10. 遙遠的星空搖籃
JWST圖像讓科學家們首次看到了星系的高分辨率結構。
天文學家都希望解開星系中恒星形成的秘密。哈勃天文望遠鏡主要在可見和紫外光譜部分觀測宇宙，而灰塵會阻擋可見光和紫外線，因此在恒星形成的區域，哈勃天文望遠鏡只看到了氣體和塵埃，仍然無法觀測恒星生命周期最關鍵的早期階段。詹姆斯·韋布太空望遠鏡（JWST）主要在紅外光譜部分觀測宇宙，由于紅外光可以穿透灰塵，因而補充了哈勃太空望遠鏡現有的光譜數據。馬普天文學研究所對JWST使用的紅外相機之一Miri作出了重大技術貢獻，參與了相機濾光輪的開發。JWST拍攝的首批圖像展現了以前無法觀測的恒星誕生區域，為理解星團和星系的演化提供了第一手線索。 （作者單位：中國科學院武漢文獻情報中心）