去年底，Google 子公司 DeepMind 宣布取得了一项重大突破——AI 能根据蛋白质的氨基酸序列判断其三维结构。这一突破有望大大加快新药的开发过程。科学家们花费了数十年时间试图弄清一个问题：最开始为链状的化合物的蛋白质，如何折叠成三维形状？这些形状决定了其行为。然而即使是识别单个蛋白质的形状也可能需要数年时间，但 DeepMind 表示，其 AlphaFold 系统能够在数天内提供准确结果，精度在一个原子的宽度以内。本周 DeepMind 在《自然》期刊上发表论文《Highly accurate protein structure prediction with AlphaFold》， 宣布 AlphaFold 在 CASP14（14th Critical Assessment of protein Structure Prediction）上演示其精度在大部分情况下能与实验室结果相竞争，远超其它方法。DeepMind 在 GitHub 上公布了 AlphaFold 的源代码，采用 Apache License 2.0 许可证。

Google 的物理学家在量子计算的纠错方面取得了重要进展。虽然研究人员还不能补偿所有类型的错误——这是构建成熟量子计算机的必要一步，但实现这一目标已经“近在咫尺”了。量子计算机的量子比特易受外界干扰，如 Google 的量子比特在被噪音淹没前只能维持双向状态（two-way state）15 微秒。纠错是量子计算机面临的一大挑战。传统计算机可以利用冗余副本验证正确状态去防止错误，但量子计算机没办法这么做，量子力学禁止拷贝一个量子比特的未知状态到另一个量子比特。为了纠错，科学家设计出方法将一个逻辑量子比特的信息分布到多个量子比特。如一个量子比特有 30% 的概率为 1，70% 为 1，这些信息可以分布到三个量子比特，作为一个集合，三个量子比特处于所有三个有 30% 可能性为 0，70% 为 1 的状态。Google 研究人员在《自然》期刊上报告，他们将量子比特在 50 微秒后出错的概率从 40% 减少到 0.2%。

根据发表在《Earth's Future》上的一项研究，由于气候变化，全球冰冻圈，即地球上所有冰冻的地区，在 1979 年至 2016 年间每年平均缩小约 8.7 万平方公里，相当于重庆市的大小。这项研究首次对全球范围内被海冰、积雪和冻土覆盖的地球表面积进行了估计。兰州大学研究人员计算了冰冻圈的每日范围面积，并将这些值平均后得出每年的估计值。虽然冰冻圈的范围随季节变化而扩大和缩小，但他们发现，自 1979 年以来，地球冰冻圈覆盖的平均面积总体上是缩小的，这与气温上升有关。冰冻圈缩小主要发生在北半球，每年损失约 10.2 万平方公里，大约相当于浙江省的面积。南半球的增长略微抵消了这些损失，那里的冰冻圈每年扩大约 1.4 万平方公里。这种增长主要发生在南极洲周围罗斯海的海冰中，可能是由于风和洋流的模式以及南极冰盖冰冷融化的增加。

文明毁灭的因素有很多。罗马帝国的缓慢衰落通常被认为是蛮族入侵、军事行动失利、经济困难、政治腐败，对奴隶的过度依赖等诸多因素促成的。但很多人认为，铅中毒对罗马统治者的影响也是帝国毁灭的一个关键因素。科学家对此展开了新的辩论，但尚未有定论。铅对人体剧毒，因此今天的人类已经很少使用它，但古罗马人是不知道的。罗马人广泛使用铅，将其用于水管、棺材、锅和餐具。他们还使用醋酸铅作为甜味剂，记录下来的 450 种食谱中有 100 种要用到铅甜味剂。铅中毒对罗马帝国毁灭潜在作用的争论最早可追溯到 1983 年的一篇论文，论文作者 Jerome Nriagu 在研究了罗马皇帝饮食后指出 30 位皇帝有 19 位偏爱铅污染的食物和酒，其中很多人可能会铅中毒。但其他研究人员指出，罗马水管中的铅含量虽然很高，但不足以造成严重的健康问题。

Alexandra Elbakyan 创办的科学海盗湾 Sci-Hub 为了遵守印度法庭的命令而同意停止接收新的论文。Sci-Hub 多年来一直被期刊出版商起诉，它被勒令赔偿，多个域名被扣押，但身处俄罗斯的 Elbakyan 基本上并不特别在意或遵守法庭判决。印度的诉讼是一个例外，期刊出版商寻求在印度屏蔽 Sci-Hub，诉讼还在进行之中，Elbakyan 之所以决定遵守命令是因为她有可能赢得诉讼，遵守命令或许能增加赢得诉讼的几率，她希望印度法庭能支持对科学的自由访问。如果成真，这将是 Sci-Hub 的一大胜利。Sci-Hub 基本上是 Elbakyan 一个人的项目，资金主要来自捐赠，早期通过 PayPal 接受捐赠，后来 PayPal 账户被封了，她现在依赖于比特币捐赠，每个月花在服务器上的开支大约数千美元。

大约 90 年前，一位修桥工人收藏了一个完整的古人类头骨，将其保存在一个水井中。这个头骨现在被称为哈尔滨头骨化石。上周中英澳的研究人员报告称它属于一个已灭绝的人类分支，并将其命名为龙人。但本周科学家在《科学》期刊上提出质疑，认为断言龙人属于一种新的人类分支为时过早，怀疑它可能是至今发现的最完整的丹尼索瓦人头骨化石。丹尼索瓦人最早是通过研究西伯利亚丹尼索瓦洞穴中发现的一个指骨 DNA 确认的，至今发现的丹尼索瓦人化石还没有完整头骨，哈尔滨头骨化石是一个强有力的候选。中国研究人员表示不愿意冒风险从牙齿或骨骼中提取出 DNA 进行分析。

青铜时代的商人和今天的商人面临一个共同的问题：交易中所获得商品的重量。标准度量衡系统通常被认为是自上而下创造和推行的。但一项新研究发现，青铜时代的欧洲商人自下而上创造和传播了一套标准称重系统，让整个欧洲大陆的贸易成为可能。这一发现对传统的观点是一大打击。交易使用的标准称重系统是 5000 年前在埃及或美索不达米亚发明的，到 3000 年前它已经遍及欧洲大陆。历史学家在过去百年多里都一直假设称重标准是由国王等权威人士自上而下制定的，最初是为了征税之后被商人采用。哥廷根大学的考古学家分析了从欧洲、安纳托利亚（Anatolia）和美索不达米亚等遗址发掘出的称重砝码，惊讶的发现在跨越两千年里在相距数千公里范围内称重砝码基本上都是相等的，只有细微的变化。研究人员认为是商人在维持称重标准，因为这最符合他们的利益。研究报告发表在 PNAS 期刊上。

物理学家霍金（Stephen Hawking）在 1971 年推导出了黑洞面积定理，预测黑洞视界永远不会缩小。五十年后，来自 MIT 等研究机构的物理学家利用引力波观测首次确认了霍金的这一理论。研究报告发表在《Physical Review Letters》期刊上。研究人员分析了 GW150914，它是激光干涉引力波天文台(LIGO)在 2015 年观测到的第一个引力波信号，是两个黑洞合并过程中产生的。如果霍金面积定理正确，那么合并后的黑洞视界不应该小于前两个黑洞视界面积之和。物理学家在仔细分析后确认合并后的面积没有减少，结果可信度 95%。这是黑洞面积定理的首个直接观测证据。

根据发表在《Cell Reports》上的研究报告，科学家发现了至今最早的鼠疫感染者。5300 年前死于拉脱维亚的一名男子感染了已知的最早鼠疫。这名男子与其他三人被埋葬在拉脱维亚的萨拉克河边的一个新石器时代风格的墓穴中。这条河最后汇入波罗的海。研究人员对这四人的骨头和牙齿 DNA 进行测序，并对其进行细菌和病毒测试。研究人员惊讶地发现，其中一名 20 多岁的狩猎采集者感染了一种古老的鼠疫，这种鼠疫源自一种名为鼠疫杆菌（Yersinia pestis）的细菌。研究人员认为，这种古老的鼠疫大约出现在 7000 年前，当时欧洲中部开始出现了农业种植。

食物加工推动了人类文明的发展。但为何到今天，加工食物会成为高脂肪、高糖、高盐饮食的同义词？人类早期加工食物都有一个明确的目的，很多食物的加工是为了让食物更安全、保存更久。但今天的一些加工食品对人类健康有害。现代的高糖份软饮料已加工得“面目全非”，与对人体有益的原始起源相去甚远。这部分食物和饮料被称为“超加工食品”。化学合成的糖，如高果糖玉米糖浆和转化糖，是常见于超加工食品中的低成本添加剂。食品工业大量使用糖是为了增强食品的悦人口感，但这些食品本身的味道却往往被加工掉，此外糖还可以用来掩盖最终产品中任何令人不快的味道。糖、脂肪和盐都是今天公共卫生关注的重要问题。随着我们转向植物性饮食，寻找新的食物结构将是未来食品加工的重要形式。植物性饮食这一特性意味着我们需要加工食物。但我们是否是出于伦理原因将从一种加工食物转向另一种加工更甚的食物？

利用基因编辑技术 CRISPR 治疗遗传疾病通常涉及到移除病人患病的血干细胞，在实验室里用 CRISPR 进行修改，然后将修改后的血干细胞重新输回到病人体内，整个过程相当复杂，其应用存在很多障碍。现在研究人员首次直接将 CRISPR 药物注入到患者血液中去治疗遗传疾病。根据发表《The New England Journal of Medicine》期刊上的论文，初步数据显示结果令人乐观。在这项研究中，4 名男性和 2 名女性患者患有罕见遗传疾病甲状腺素运载蛋白淀粉样变性，一种突变基因会导致肝细胞生成错误折叠形式的转甲状腺素蛋白（TTR)。这 6 名年龄在 46 到 64 岁的患者注入了携带两种 RNA 的脂质颗粒：其一是编码蛋白质 Cas 的 mRNA，用于剪切 DNA；其二是用于定位 TTR 基因的向导 RNA。在 Cas 剪切后，细胞 DNA 修复机制会修复断裂，但修复是不完全的会导致 TTR 基因失去活性。在 28 天之后，3 名给与两剂治疗的男子其体内的 TTR 水平下降了 80% 到 96%。科学家表示需要较长时间才能知道这种疗法是否会带来比较严重的副作用，比如剪切了错误的 DNA 位置，诱发癌症或其他问题。

中英澳的研究人员在《The Innovation》上发表论文报告发现了一种已灭绝的新人种：“龙人”（Homo longi sp. nov.）。研究人员分析了河北地质大学地球科学博物馆藏有的一块保存近乎完美的古人类化石，即哈尔滨头骨化石。研究认为，这块头骨代表了一个新的人种。研究团队得出，“龙人”与大荔人、金牛山人、华龙洞人、夏河人等一起构成了东亚地区特有的一个新的演化支系，该支系可能是我们智人最近的亲戚，为探讨和推动国际智人起源问题提供了新的确凿的证据。研究人员认为，这块头骨来自一个男性个体，年龄大约 50 岁，生活在一个森林覆盖的冲积平原环境中，隶属于一个小规模社区，距今至少 14.6 万年。

传说路易十六的王后 Marie Antoinette 在 1791 年被砍头前头发一夜变白。传说是不精确的，已经从毛囊长出的头发是不会改变颜色的。现在，哥伦比亚大学内外科学院的研究人员首次提供了心理压力与头发变白之间关系的定量证据。研究人员还惊讶的发现，压力消失之后，头发的颜色能够恢复。研究报告发表在《eLife》上。为了了解为什么压力会导致头发变白，研究人员测量了头发中数千种蛋白质的水平，发现头发颜色变化时有 300 种蛋白质发生了改变。数学模型显示线粒体中压力诱导的变化可以解释为什么头发变白。

中国山猫又名荒漠猫，被认为是中国特产的珍稀猫科动物，为国家一级保护动物。它的照片最早是在 2007 年拍摄到的。根据发表在《Science Advances》期刊上的最新研究，北大和中科院的研究人员在分析了二十多只荒漠猫的遗传序列之后得出结论：它是一种猫科亚种。这项研究始于尝试搞清楚中国是否独立驯化家猫。大部分学者认为家猫是大约一万年前在中东地区驯化的。但有证据认为独立驯化也可能数千年后在亚洲其它地区发生。北大遗传学家 Shu-Jin Luo 和同事前往青藏高原寻找荒漠猫样本，她们共收集到 27 只荒漠猫、239 只家猫和 4 只亚洲野猫的 DNA，他们分析了整个核基因组，发现所有家猫在基因上与其它地区家猫没有区别，证实所有家猫源自相同的中东祖先。而荒漠猫、家猫和亚洲野猫都源自 150 万年前的一只野猫祖先。

蝴蝶效应可能完全错了，蝴蝶扇动翅膀未必是几周后遥远的地方发生龙卷风：一项研究发现撒哈拉以南非洲的降雨可能导致南欧的下一个春天有更多的蝴蝶。小红蛱蝶是世界上分布最广泛的蝴蝶之一，在欧洲的数量多达数千万。它每年会进行往返 12,000 到 14,000 公里的迁徙，从撒哈拉以南非洲到斯堪的纳维亚，是已知的距离最遥远的昆虫迁徙之一。但返回欧洲的蝴蝶数量有时会发生巨大的变动，博物学家为此困惑不已。成年小红蛱蝶的寿命只有大约 2 周，因此迁徙会持续数代。研究人员分析了长达 21 年的蝴蝶观察以及欧洲和非洲的卫星数据，发现欧洲蝴蝶春天的数量受到了撒哈拉以南非洲上一个夏季和秋季降雨的影响。更多的降雨会为冬天出生的蝴蝶幼虫提供更多的食物，增加数量。

剑桥大学的研究发现，社交媒体上人们所反对的政客的负面消息比他们所支持的政客的正面消息有大约两倍的可能性被病毒式传播。研究分析了过去五年 270 万 Twitter 和 Facebook 上美国媒体和政治人物的帖子。负面帖子也有两倍可能性被评论。Facebook 上负面帖子吸引的愤怒或嘲笑反应多于正面帖子的点赞。如果帖子是来自于共和党人，提到了拜登或自由主义者，那么相比提及其它主题或党内政客的帖子，更可能得到病毒式传播。而左派议员 Bernie Sanders 的帖子也是如此，他批评特朗普上任之后撒谎超过 3000 多次，但共和党人拒绝称他是骗子。这个帖子转发了 6000 多次，点赞 14,900 次。为了获得广告收入，社交媒体公司渴望有帖子病毒式传播，而用户也渴望参与这一过程，以传播信息或推动政治活动。

根据 NASA 和 NOAA 研究人员发表在《地球物理研究快报》上的一项研究，2005 年至 2019 年间，地球能量失衡翻倍导致海洋、空气和陆地更加迅速地变暖。地球生命能够存在，取决于一种微妙的平衡：太阳光进入地球大气层，使地球变暖；与此同时，部分阳光被反射回太空，确保地球不会过热。但随着人类向大气中排放温室气体，地球的能量已经失衡。温室气体阻止过多的能量辐射回太空，导致全球气温上升。这种失衡是“定义全球气候变化状况的最基本指标”。全球气候变化的其他一切，包括地球变暖，都是能量输入与输出不匹配的“症状”。利用卫星数据，研究人员测量了地球的能量失衡，即地球吸收的能量与辐射回太空的能量之间的差异。地球从太阳吸收的能量约为每平方米 240 瓦。在研究初期，即 2005 年，地球释放的能量为 239.5 瓦/平方米，产生了大约 0.5 瓦的正不平衡；到 2019 年底，这一差距几乎翻了一番，达到每平方米约 1 瓦。如果存在正不平衡，则意味着地球吸收的热量比失去的更多——这是迈向全球变暖的第一步。其中，海洋吸收了大部分热量，约占 90%。

编号为 2014 UN271 的奥尔特云天体将在十年内近距离飞过太阳。该天体是最近从 Dark Energy Survey 巡天项目在 2014 年到 2018 年之间收集的数据中识别出来的，其大小在 100 到 370 公里之间，是至今在奥尔特云中发现的最大天体，接近矮行星范畴。2014 UN271 的轨道周期超过 60 万年，目前距离太阳 22 AU（天文单位），比海王星还要近，过去 7 年飞近了 7 AU，估计到 2031 年达到最近点，距离太阳 10.9 AU。它预计会表现出彗星的特征，表面冰物质会蒸发，天文学家将有机会近距离观察这个奥尔特云天体。

去年初，天文学家注意到参宿四的亮度比往常更为黯淡，怀疑它可能走到了生命的终点。参宿四是一颗红超巨星，其结局将是超新星爆发。但后续的观察否定了这一看法。现在，天文学家在《自然》期刊上发表研究报告称 ，参宿四变暗是由其南半球形成的尘埃团和冷斑导致的。这一观测结果或有助于阐释大质量恒星演化末期最常见的重大质量损失事件的发生机制。观测和建模结果显示，参宿四可见表面形成的一个冷区出现了局域温度下降，这一结果反驳了变暗事件预示了参宿四即将发生超新星爆发的理论。值得注意的是，研究人员认为这种多样化、快速演化的局域表面行为与独特的非均匀质量损失事件有关，这也是首次在红超巨星上实时观测到这类事件。

你可能做梦会梦到考试，那么你是否愿意做梦梦到广告呢？多个知名品牌正在与科学家合作通过视频和音频片段设计将广告植入到消费者的梦中。但这些研究引发了业内研究人员的抗议，认为应该对商业性的梦操纵进行监管。40 名研究梦的科学家指出这种广告梦是会有实际后果的，“我们的梦不能成为另一个企业广告商的游乐场”。认知科学家 Adam Haar 说，人们在睡眠特别容易受到“暗示”的影响。虽然目前操纵梦的实验还缺乏实用价值，但未来此类研究会可能得到改进。