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探寻数字时代“科技之魅”******

　　【乌镇聚焦】

探寻数字时代“科技之魅”

——2022年世界互联网领先科技成果发布

光明网记者 李政葳 李飞

　　11月9日下午，作为2022年世界互联网大会乌镇峰会重要板块之一，世界互联网领先科技成果发布活动在乌镇互联网国际会展中心举行。

　　发布厅内，蓝色弧形大屏幕搭配四周蓝绿交融的灯光，再有激光、3D等技术加持，现场科技感十足。观众席座椅上放置的“科技之魅”手册，介绍了15项世界互联网领先科技成果概况。这批成果重点聚焦全球互联网前沿技术与应用发展，并更加关注互联网基础理论创新和技术应用创新。

　　“以互联网为代表的信息技术日新月异，日益成为创新驱动的先导力量。成果发布活动为全球互联网创新科技成果展示、交流、推广搭建了国际化平台，通过发掘全球科技示范成果，共同探寻网络空间发展的新趋势。”专家推荐委员会中方主任、中国工程院院士邬贺铨说。

　　5G已来，6G不远

　　自从2016年首次举办世界互联网领先科技成果发布活动以来，5G的身影几乎历年都不缺席。近年来，随着5G建设的持续深化、创新应用的不断扩展，业界更多考虑如何充分挖掘5G潜能，为用户提供更为极致的体验。

　　来自高通公司的“全球首个集成5G AI处理器的调制解调器及射频系统”——骁龙X70便入选其中。“它将开启5G智能连接的新时代。”高通公司全球副总裁侯明娟介绍了骁龙X70具备的技术首创、特性丰富、应用广泛等三大领先优势，期待该技术为智能网联带来行业领先的5G连接体验，推动行业变革。

　　爱立信带来了“5G时间关键型通信使能远程操控”成果，重点瞄准以远程操控、XR（增强现实）等为代表的时延敏感类应用。爱立信中国区总裁方迎介绍，通过这项技术可以实时监控网络和终端的状态，预测潜在卡顿，为用户提供流畅的体验。

　　5G已来，6G还有多远？北京邮电大学教授、鹏城实验室研究员陶小峰现场给出答案。鹏城实验室联合北京邮电大学等推出了“EAGLE 6G：面向6G无线高速接入原型系统及测试环境”。他表示，6G新一代无线通信技术已成为全球研究热点，“未来我们将不断提升6G创新生态体系实力”。

　　备受关注的IPv6相关成果也榜上有名。中国联通副总经理梁宝俊在发布“‘IPv6+’标准制定、设备研制、组网设计及规模应用”时表示，在IPv6规模商用的基础上，不断面向5G、工业互联网和算力网络新需求，积极开展“IPv6+”技术和应用创新，不断增强IPv6网络的融合承载能力，在提升用户体验的同时，也可以保障网络安全。

　　走向智能，走向安全

　　近年来，“数字孪生”成为热词。经过4年的研究和创新，微软公司的“微软第一方数字孪生产品”不断走向应用。发布仪式上，微软中国副总经理赵军讲解了微软“数字孪生”：这是一个由点到线构成的知识图谱，不仅具有数字孪生技术服务能力，而且能与不同的数字化平台相结合，进而构成跨行业端到端的解决方案。“开发者可以利用‘数字孪生’定义语言，对物理世界进行定义，跟踪和追测现实与历史的环境数据，并支持多系统的数据投入。”赵军说。

　　辨别一条信息的真伪需要多久？中科院计算所给出的答案是：“动一动手指，只需一秒钟。”近年来，中科院计算所数字内容合成与伪造检测实验室主任、中科睿鉴创始人曹娟的团队一直在与网络谣言斗智斗勇。“面对信息谣言这一风险与挑战，数字内容伪造检测技术便应运而生。”曹娟在发布“睿鉴数字内容虚假伪造检测系统和设备”时表示，该成果集大数据底座、硬件设备、AI平台、应用场景于一体，并在此基础上研制出虚假信息检测系统“睿鉴识谣”。“它可以辨别取证伪造痕迹，让虚假文本、虚假图片、虚假视频无处遁形。”

　　在过去7次世界领先科技成果发布中，来自卡巴斯基的代表3次站上舞台。本次他们发布的科技成果依旧与网络安全密切相关。在介绍“卡巴斯基安全远程工作空间（基于卡巴斯基操作系统）”时，卡巴斯基大中华区总经理郑启良讲述了“网络免疫”的概念。“我们将方法、理念、安全架构融入操作系统中，实现操作系统的‘免疫’。”郑启良介绍，该解决方案的创新性在于不仅将端点安全性提高到了以往难以达到的水平，还改进了IT端点的生命周期。

　　科技强“芯”，数据驱动

　　毋庸置疑，芯片技术是科技领域中最为重要的技术之一。本次成果发布中，龙芯中科的“龙芯3A5000/3C5000处理器芯片”也位列其中。“两个处理器（3A5000/3C5000处理器）的性能逼近或达到市场主流产品的水平，可满足行业信息化及云数据中心等应用需求。”龙芯中科董事长胡伟武说。

　　据了解，该成果已广泛应用于电子政务、能源、金融、电信、教育等领域。比如，在国内，统信、麒麟等操作系统，欧拉、鸿蒙等操作系统社区，办公软件、微信、QQ、钉钉等基础应用，均推出了“龙架构版本”。

　　在本次发布的15项领先科技成果中，有三家国内高校机构代表发布成果，这也彰显了高校在互联网科技研发领域发挥的重要作用。其中，清华大学发布了“大规模知识图表示学习的体系化基础算法及开源工具”，北京大学发布了“基于数字对象架构的数联网及大数据互操作技术”，浙江大学发布了“大规模图神经网络模型端云协同计算平台和应用示范”。

　　在领先科技成果评选过程中，世界互联网大会前期征集到来自中国、俄罗斯、美国、英国、瑞典等国家的近300项优秀成果，近40位来自全球互联网领域的知名专家组成推荐委员会，申报成果也涵盖了5G/6G、基础操作系统、图计算、人工智能等互联网前沿技术领域。

　　“在全球领先科技人才和企业的广泛参与下，一批又一批领先科技成果在互联网技术创新的征程上熠熠生辉，为国际交流互鉴和科技成果转化照亮前行之路。”邬贺铨说。

　　《光明日报》（ 2022年11月10日 10版）

诺奖问答| 2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学，有哪些信息值得关注？******

　　相比起今年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖的高冷，今年诺贝尔化学奖其实是相当接地气了。

　　你或身边人正在用的某些药物，很有可能就来自他们的贡献。

　　2022 年诺贝尔化学奖因「点击化学和生物正交化学」而共同授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家莫滕·梅尔达、美国化学家巴里·夏普莱斯（第5位两次获得诺贝尔奖的科学家）。

　　一、夏普莱斯：两次获得诺贝尔化学奖

　　2001年，巴里·夏普莱斯因为「手性催化氧化反应[1] [2] [3]」获得诺贝尔化学奖，对药物合成（以及香料等领域）做出了巨大贡献。

　　今年，他第二次获奖的「点击化学」，同样与药物合成有关。

　　1998年，已经是手性催化领军人物的夏普莱斯，发现了传统生物药物合成的一个弊端。

　　过去200年，人们主要在自然界植物、动物，以及微生物中能寻找能发挥药物作用的成分，然后尽可能地人工构建相同分子，以用作药物。

　　虽然相关药物的工业化，让现代医学取得了巨大的成功。然而随着所需分子越来越复杂，人工构建的难度也在指数级地上升。

　　虽然有的化学家，的确能够在实验室构造出令人惊叹的分子，但要实现工业化几乎不可能。

　　有机催化是一个复杂的过程，涉及到诸多的步骤。

　　任何一个步骤都可能产生或多或少的副产品。在实验过程中，必须不断耗费成本去去除这些副产品。

　　不仅成本高，这还是一个极其费时的过程，甚至最后可能还得不到理想的产物。

　　为了解决这些问题，夏普莱斯凭借过人智慧，提出了「点击化学（Click chemistry）」的概念[4]。

　　点击化学的确定也并非一蹴而就的，经过三年的沉淀，到了2001年，获得诺奖的这一年，夏普莱斯团队才完善了「点击化学」。

　　点击化学又被称为“链接化学”，实质上是通过链接各种小分子，来合成复杂的大分子。

　　夏普莱斯之所以有这样的构想，其实也是来自大自然的启发。

　　大自然就像一个有着神奇能力的化学家，它通过少数的单体小构件，合成丰富多样的复杂化合物。

　　大自然创造分子的多样性是远远超过人类的，她总是会用一些精巧的催化剂，利用复杂的反应完成合成过程，人类的技术比起来，实在是太粗糙简单了。

　　大自然的一些催化过程，人类几乎是不可能完成的。

　　一些药物研发，到了最后却破产了，恰恰是卡在了大自然设下的巨大陷阱中。

　　　夏普莱斯不禁在想，既然大自然创造的难度，人类无法逾越，为什么不还给大自然，我们跳过这个步骤呢？

　　大自然有的是不需要从头构建C-C键，以及不需要重组起始材料和中间体。

　　在对大型化合物做加法时，这些C-C键的构建可能十分困难。但直接用大自然现有的，找到一个办法把它们拼接起来，同样可以构建复杂的化合物。

　　其实这种方法，就像搭积木或搭乐高一样，先组装好固定的模块（甚至点击化学可能不需要自己组装模块，直接用大自然现成的），然后再想一个方法把模块拼接起来。

　　诺贝尔平台给三位化学家的配图，可谓是形象生动[5] [6]：

　　夏普莱斯从碳-杂原子键上获得启发，构想出了碳-杂原子键（C-X-C）为基础的合成方法。

　　他的最终目标，是开发一套能不断扩展的模块，这些模块具有高选择性，在小型和大型应用中都能稳定可靠地工作。

　　「点击化学」的工作，建立在严格的实验标准上：

　　反应必须是模块化，应用范围广泛

　　具有非常高的产量

　　仅生成无害的副产品

　　反应有很强的立体选择性

　　反应条件简单(理想情况下，应该对氧气和水不敏感)

　　原料和试剂易于获得

　　不使用溶剂或在良性溶剂中进行(最好是水)，且容易移除

　　可简单分离，或者使用结晶或蒸馏等非色谱方法，且产物在生理条件下稳定

　　反应需高热力学驱动力（>84kJ/mol）

　　符合原子经济

　　夏尔普莱斯总结归纳了大量碳-杂原子，并在2002年的一篇论文[7]中指出，叠氮化物和炔烃之间的铜催化反应是能在水中进行的可靠反应，化学家可以利用这个反应，轻松地连接不同的分子。

　　他认为这个反应的潜力是巨大的，可在医药领域发挥巨大作用。

　　二、梅尔达尔：筛选可用药物

　　夏尔普莱斯的直觉是多么地敏锐，在他发表这篇论文的这一年，另外一位化学家在这方面有了关键性的发现。

　　他就是莫滕·梅尔达尔。

　　梅尔达尔在叠氮化物和炔烃反应的研究发现之前，其实与“点击化学”并没有直接的联系。他反而是一个在“传统”药物研发上，走得很深的一位科学家。

　　为了寻找潜在药物及相关方法，他构建了巨大的分子库，囊括了数十万种不同的化合物。

　　他日积月累地不断筛选，意图筛选出可用的药物。

　　在一次利用铜离子催化炔与酰基卤化物反应时，发生了意外，炔与酰基卤化物分子的错误端（叠氮）发生了反应，成了一个环状结构——三唑。

　　三唑是各类药品、染料，以及农业化学品关键成分的化学构件。过去的研发，生产三唑的过程中，总是会产生大量的副产品。而这个意外过程，在铜离子的控制下，竟然没有副产品产生。

　　2002年，梅尔达尔发表了相关论文。

　　夏尔普莱斯和梅尔达尔也正式在“点击化学”领域交汇，并促使铜催化的叠氮-炔基Husigen环加成反应（Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition），成为了医药生物领域应用最为广泛的点击化学反应。

　　三、贝尔托齐西：把点击化学运用在人体内

　　不过，把点击化学进一步升华的却是美国科学家——卡罗琳·贝尔托西。

　　虽然诺奖三人平分，但不难发现，卡罗琳·贝尔托西排在首位，在“点击化学”构图中，她也在C位。

　　诺贝尔化学奖颁奖时，也提到，她把点击化学带到了一个新的维度。

　　她解决了一个十分关键的问题，把“点击化学”运用到人体之内，这个运用也完全超出创始人夏尔普莱斯意料之外的。

　　这便是所谓的生物正交反应，即活细胞化学修饰，在生物体内不干扰自身生化反应而进行的化学反应。

　　卡罗琳·贝尔托西打开生物正交反应这扇大门，其实最开始也和“点击化学”无关。

　　20世纪90年代，随着分子生物学的爆发式发展，基因和蛋白质地图的绘制正在全球范围内如火如荼地进行。

　　然而位于蛋白质和细胞表面，发挥着重要作用的聚糖，在当时却没有工具用来分析。

　　当时，卡罗琳·贝尔托西意图绘制一种能将免疫细胞吸引到淋巴结的聚糖图谱，但仅仅为了掌握多聚糖的功能就用了整整四年的时间。

　　后来，受到一位德国科学家的启发，她打算在聚糖上面添加可识别的化学手柄来识别它们的结构。

　　由于要在人体中反应且不影响人体，所以这种手柄必须对所有的东西都不敏感，不与细胞内的任何其他物质发生反应。

　　经过翻阅大量文献，卡罗琳·贝尔托西最终找到了最佳的化学手柄。

　　巧合是，这个最佳化学手柄，正是一种叠氮化物，点击化学的灵魂。通过叠氮化物把荧光物质与细胞聚糖结合起来，便可以很好地分析聚糖的结构。

　　虽然贝尔托西的研究成果已经是划时代的，但她依旧不满意，因为叠氮化物的反应速度很不够理想。

　　就在这时，她注意到了巴里·夏普莱斯和莫滕·梅尔达尔的点击化学反应。

　　她发现铜离子可以加快荧光物质的结合速度，但铜离子对生物体却有很大毒性，她必须想到一个没有铜离子参与，还能加快反应速度的方式。

　　大量翻阅文献后，贝尔托西惊讶地发现，早在1961年，就有研究发现当炔被强迫形成一个环状化学结构后，与叠氮化物便会以爆炸式地进行反应。

　　2004年，她正式确立无铜点击化学反应（又被称为应变促进叠氮-炔化物环加成），由此成为点击化学的重大里程碑事件。

　　贝尔托西不仅绘制了相应的细胞聚糖图谱，更是运用到了肿瘤领域。

　　在肿瘤的表面会形成聚糖，从而可以保护肿瘤不受免疫系统的伤害。贝尔托西团队利用生物正交反应，发明了一种专门针对肿瘤聚糖的药物。这种药物进入人体后，会靶向破坏肿瘤聚糖，从而激活人体免疫保护。

　　目前该药物正在晚期癌症病人身上进行临床试验。

　　不难发现，虽然「点击化学」和「生物正交化学」的翻译，看起来很晦涩难懂，但其实背后是很朴素的原理。一个是如同卡扣般的拼接，一个是可以直接在人体内的运用。

「　　点击化学」和「生物正交化学」都还是一个很年轻的领域，或许对人类未来还有更加深远的影响。（宋云江）

　　参考

　　https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2001/press-release/

　　Pfenninger, A. Asymmetric Epoxidation of Allylic Alcohols: The Sharpless Epoxidation[J]. Synthesis, 1986, 1986(02):89-116.

　　Rao A S . Addition Reactions with Formation of Carbon–Oxygen Bonds: (i) General Methods of Epoxidation - ScienceDirect[J]. Comprehensive Organic Synthesis, 1991, 7:357-387.

　　Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew Chem Int Ed Engl. 2001 Jun 1;40(11):2004-2021.

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf

　　Demko ZP, Sharpless KB. A click chemistry approach to tetrazoles by Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition: synthesis of 5-acyltetrazoles from azides and acyl cyanides. Angew Chem Int Ed Engl. 2002 Jun 17;41(12):2113-6. PMID: 19746613.

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）