Các sự kiện khoa học định hình năm 2017

Thành công trong thí nghiệm rối lượng tử đã đưa Trung Quốc lên mặt tiền lĩnh vực truyền thông lượng tử. . 

Đây là một năm nhiều khó khăn với các nhà khoa học nhưng cũng có nhiều điểm sáng, trong đó có việc thông qua phương pháp điều trị ung thư mới và phát hiện sóng hấp dẫn từ vụ va chạm hai sao neutron.

Khi các ngôi sao va chạm

Năm nay đánh dấu sự bắt đầu một kỷ nguyên mới của thiên văn học: một trong số đó là việc các nhà khoa học có thể nghiên cứu các hiện tượng vũ trụ thông qua bức xạ mà các hiện tượng này phát ra cũng như thông qua các gợn sóng lăn tăn mà nó tạo ra trong không - thời gian. Ngày 16/10, các nhà khoa học đã thông báo những quan sát đầu tiên về vụ va chạm giữa hai ngôi sao neutron. Điều này đã khẳng định dự đoán hết sức chi tiết về cách những vụ va chạm tạo ra những vụ nổ tia γ kỳ bí và tạo ra những nguyên tố nặng trong vũ trụ như vàng và uranium.

Các nhà vật lý đã phát hiện những gợn sóng lăn tăn từ vụ va chạm trong hình thái sóng hấp dẫn. Và hơn 70 nhóm thiên văn đã sử dụng kính thiên văn và quan sát những diễn biến sau đó để kiểm soát mọi thứ từ tia γ tới quang phổ tần số vô tuyến điện.

Đài quan sát sóng hấp dẫn Giao thoa kế (LIGO) của Mỹ và đối tác của nó ở Ý – Virgo, đều đóng vai trò quan trọng trong những khám phá này. Virgo mới hoạt động trở lại vào ngày 1/8/2017 sau năm năm tạm dừng vận hành để nâng cấp: nó đã giúp cải thiện mạnh mẽ năng lực của nhà nghiên cứu để xác định nguồn phát sóng hấp dẫn cũng như quan sát chúng.

Truyền thông lượng tử cũng có những tiến bộ rõ rệt trong năm 2017. Ngày 15/6, các nhà nghiên cứu Trung Quốc công bố việc bắn các cặp photon từ vệ tinh Mặc Tử (Micius) tới hai trạm mặt đất cách nhau 1.200 km. Thí nghiệm này phá vỡ kỷ lục về khoảng cách mà các hạt có thể duy trì liên kết trong trạng thái rối – nghĩa là việc chạm vào một hạt sẽ gây ảnh hưởng đến hạt khác. Nó là cơ sở để phát triển các ứng dụng phức tạp hơn như viễn tải lượng tử, và có thể cung cấp những cơ sở để xây dựng internet lượng tử,…

Và trong năm mà khủng hoảng chính trị đe dọa chia rẽ thế giới, một hoạt động hợp tác khoa học chưa từng có đã diễn ra ở Trung Đông. SESAME (Phòng thí nghiệm máy gia tốc Synchroton cho khoa học thực nghiệm và ứng dụng Trung Đông) đã được khánh thành vào ngày 16/5. Thành viên dự án nguồn tia X đầu tiên của khu vực này bao gồm các quốc gia Jordan, Palestine, Israel, Ai Cập, Síp, Iran, Pakistan và Thổ Nhĩ Kỳ. SESAME bắt đầu hoạt động từ tháng 11, chùm tia đầu tiên của nó được dùng để kiểm tra các tính chất của vật liệu và hiện vật khảo cổ. Ba chùm tia tiếp theo dự kiến sẽ triển khai vào cuối năm 2018.

Cú sốc chính trị

Tổng thống Mỹ Donald Trump mới chỉ nhậm chức vào ngày 20/1/2017 nhưng ngay lập tức đã có những ảnh hưởng mạnh mẽ của mình tới môi trường khoa học. Ngày 17/1, ông đã ký một sắc lệnh cấm nhập cảnh tạm thời trong vòng 90 ngày đối với công dân bảy nước Hồi giáo – bao gồm cả các nhà nghiên cứu quá cảnh. Việc này đã khiến cho những nhà khoa học khác lo ngại rằng họ sẽ phải từ bỏ hoạt động học tập và làm việc tại Mỹ.

Vào tháng Ba, tổng thống Trump lại trình dự thảo ngân sách cho năm 2018, trong đó cắt giảm kinh phí cho Viện Y tế Quốc gia NIH (18%) và Cơ quan bảo vệ môi trường EPA (31%).

Donald Trump cũng lập kỷ lục về việc điều hành lâu nhất mà không có cố vấn khoa học so với bất kỳ tổng thống đắc cử lần đầu nào từ năm 1976. Tại thời điểm 19/12 (ngày Nature xuất bản bài báo), ông vẫn chưa bổ nhiệm vị trí lãnh đạo Văn phòng Chính sách KH&CN của Nhà Trắng. Văn phòng hiện chỉ có một phần ba nhân viên so với thời Barack Obama.

Năm đầu tiên cầm quyền đầy xáo trộn của tổng thống Trump đã khiến các nhà khoa học tham gia ngày càng nhiều vào các hoạt động xã hội. Trong tháng 1`/2017, nhiều nhà khoa học đã tham gia cuộc Tuần hành Vì Phụ nữ 2017 (Women’s March) ở Washington D.C. Ba tháng sau, họ lại tập trung ở thủ đô để góp mặt trong Tuần hành vì Khoa học, một trong hàng trăm cuộc biểu tình tương tự trên khắp thế giới. Do đó năm 2017 chứng kiến số lượng lớn các nhà khoa học tham gia vào các hoạt động xã hội tại Mỹ.

Lo lắng vì chia rẽ

Quyết định rời Liên minh châu Âu của Anh đã và đang phủ bóng lên nền khoa học nước này. Vào tháng Ba, Chính phủ Anh đã gây sốc cho các nhà khoa học khi xác nhận rằng nước này sẽ rời Cộng đồng năng lượng nguyên tử châu Âu (Euratom) dẫn đến việc cắt giảm các dự án hợp tác hay đứt đoạn liên kết với đồng nghiệp của các quốc gia EU khác. Trong tháng 9/2017, chính phủ Anh đã tiết lộ chính sách về khoa học và Brexit với những mục tiêu đàm phán nhưng vẫn không có gì cụ thể. Dù vậy, những nhà vận động vẫn hoan nghênh quyết định cho phép công dân các nước EU tiếp tục ở lại Anh kể cả sau Brexit và cam kết tăng chi cho khoa học tăng từ mức 1,7% GDP (2015) lên 2,4% GDP (2017). Ngày 20/11, chính phủ Anh đã tiến thêm một bước để đạt tới mục tiêu khi tuyên bố tăng chi thường niên cho khoa học tới năm 2021 – 2022.

Môi trường cho nghiên cứu ở châu Âu, Nam Mỹ và Đông Á cũng trong tình cảnh tranh tối tranh sáng. Lãnh đạo Pháp cam kết tăng chi cho khoa học và Canada đã phục hồi chức vụ cố vấn khoa học sau gần một thập kỷ loại bỏ. Các nhà khoa học đang tận hưởng hỗ trợ toàn diện của Đức nhưng bắt đầu lo lắng khi đàm phán thành lập chính phủ liên minh thất bại vào tháng 11/2017 đã khiến bầu không khí chính trị nước này vào tình trạng bất ổn. Hỗn loạn về chính trị và kinh tế ở Brazil đã khiến ngân sách chi cho khoa học nước này thấp nhất trong vòng mười hai năm trở lạiđây.

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu Nhật Bản lại lo lắng trước sự đình trệ của tài trợ cho nghiên cứu, điều đó có thể ảnh hưởng xấu đến tương lai khoa học của đất nước, bất chấp những nỗ lực đổi mới của chính phủ. Tại một quốc gia Đông Á khác là Trung Quốc, chủ tịch Trung Quốc đang hứa hẹn đưa đất nước này trở thành "quốc gia của những nhà cách tân". Chính phủ Trung Quốc đã quyết định giảm tải các quy trình thử nghiệm lâm sàng để đưa thuốc mới tới thị trường nhanh và dễ dàng hơn cũng như đề ra các hình phạt cứng rắn – bao gồm cả bỏ tù - đối với những ai dám giả mạo dữ liệu lâm sàng.

Ra tới biển

Larsen C đã bị tách ra khỏi Nam Cực

Ngày 12/7, một tảng băng trôi có kích thước gấp đôi thành phố Luxembourg đã tách khỏi bán đảo Nam Cực. Tảng băng này chiếm khoảng 12% diện tích của Larsen C - thềm băng lớn thứ tư tại Nam Cực. Số phận của thềm băng vẫn chưa còn rõ ràng nhưng nếu bị vỡ thì Larsen C có thể giải phóng các sông băng và làm mực nước biển toàn cầu tăng thêm một cm.

Tổng thống Trump hiện đã điều chỉnh các chính sách môi trường của Mỹ. Vào tháng Bảy, ông tuyên bố Mỹ sẽ rút khỏi Hiệp định khí hậu Paris 2015. Đến cuối năm, EPA đã tiến hành hủy bỏ các quy định có từ thời Obama về giảm thiểu phát thải nhà kính từ các nhà máy điện. Cơ quan này cũng không cho phép các nhà khoa học hiện đang nhận tài trợ từ EPA tham gia vào hội đồng cố vấn của cơ quan này.

Tháng T8/2017, chính quyền của ông Trump đã giải thể một ủy ban cố vấn liên bang – được thành lập để hỗ trợ thông tin cho các doanh nghiệp, các chính quyền bang và chính quyền địa phương nhằm xây dựng một đánh giá về khí hậu quốc gia sẽ phải công bố vào năm 2018. Phần đầu của báo cáo này – một phân tích dài 477 trang về khoa học khí hậu, mới được công bố vào tháng 11/2017, trong đó kết luận rằng con người là nguyên nhân chính dẫn tới sự nóng lên toàn cầu.

Ở châu Âu, một cuộc chiến chống lại nạn phá rừng đã nổ ra ở Bialowieza (Ba Lan). Vào tháng Bảy, Tòa án Tư pháp châu Âu (ECJ) đã ban hành phán quyết yêu cầu chính phủ Ba Lan lập tức chấm dứt các hoạt động quản lý rừng – bao gồm cả chặt cây – trong khu vực, trừ khi đó là hành động đe dọa đến sự an toàn cộng đồng. Chính phủ Ba Lan vẫn tiếp tục đốn gỗ bất chấp phán quyết của tòa vì cho rằng việc chặt bỏ và dọn dẹp cây chết là cần thiết để chống lại sự bùng phát của bọ cánh cứng. Ngày 20/11/2017, ECJ tuyên bố sẽ áp mức phạt ít nhất 100.000 Euro/ngày, bắt đầu từ tháng 12/2017 nếu nước này không tuân thủ lệnh cấm.

Sự phát triển của di truyền học

Năm 2017 đã chứng kiến việc lần đầu tiên phương pháp điều trị ung thư phức tạp - liệu pháp tế bào CAR-T8, kỹ thuật về gene cho phép các tế bào miễn dịch của chính bệnh nhân để phát hiện và tiêu diệt tế bào ung thư được chấp thuận. Mặc dù còn một số quan ngại về an toàn [ví dụ như hội chứng phóng thích cytokine] nhưng Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ FDA đã chấp nhận liệu pháp này vào tháng 8/2017 để áp dụng điều trị trên trẻ em và thanh thiếu niên bị mắc bệnh tăng tế bào bạch huyết cấp tính.

Tháng 1/2017 đã xuất hiện báo cáo về bào thai chứa cả tế bào lợn và người mới trải qua quá trình bình duyệt vòng một. Các giống lai có thể mở đường cho khả năng tạo ra các giống động vật với nội tạng có thể cấy ghép cho người.

Kỹ thuật chỉnh sửa gen được phép cho sử dụng lâm sàng trong hỗ trợ sinh sản đã nhảy vọt trong năm 2017, với sáu nghiên cứu làm tăng gần gấp bốn số công bố về chủ đề này so với năm ngoái. Tháng 8/2017, một nhóm nghiên cứu đã thông báo việc lần đầu tiên áp dụng hệ thống kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 để sửa chữa lại các đột biến gây bệnh ở phôi người. Các nhà nghiên cứu mô tả kỹ thuật này an toàn và cho biết thêm là không thấy các bằng chứng về những ảnh hưởng phụ như đột biến không mong đợi. Tuy nhiên kết quả mà họ trình bày đã làm dấy lên quan ngại về việc giải thích số liệu. Và, trong tháng 9/2017, một nhóm khác báo cáo việc chỉnh sửa phôi người mang gene lặn gây bệnh về máu, trong đó cả hai bản sao đều có vấn đề về đột biến. Nhóm nghiên cứu này đã nhân bản phôi từ tế bào da người và sau đó chỉnh sửa một lần trên DNA để hiệu chỉnh các khuyết tật về gene.

Năm nay cũng chứng kiến cuộc tranh luận về chỉnh sửa gene kéo dài 15 tháng mới đi đến hồi kết. Vào tháng 5/2016, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã mô tả một phương pháp chỉnh sửa gene mới sử dụng enzyme NgAgo, và nói rằng kỹ thuật này có nhiều ưu điểm hơn so với CRISPR-Cas9. Nhưng ngay sau đó, nhiều ý kiến cho rằng không thewer thực hiện được phương pháp này. Rút cục tác giả của nghiên cứu đã rút lại bài báo của họ vào tháng 8/2017.

Trong khi đó, cuộc chiến về bằng sáng chế CRISPR-Cas9 chưa đi đến hồi kết. Vào tháng 2/107, phán quyết tại Văn phòng Sáng chế và Nhãn hiệu Mỹ đã xác định Broad Institute của MIT và Havard có thể giữ bằng sáng chế về việc áp dụng kỹ thuật CRISPR-Cas9 để biến đổi hệ gene ở một số tế bào. Nhưng phe đối đầu – bao gồm hệ thống các trường đại học ở California – đã nhanh chóng nộp đơn khiếu nại để kéo dài cuộc bàn cãi sang năm 2018.

Vào tháng 7/2017, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã có một kho dữ liệu di truyền lớn nhất từ trước đến nay. Ngân hàng Biobank Anh Quốc đã thông báo về dữ liệu gene của 500.000 người tham gia, cùng với thông tin về sức khỏe và đặc điểm của mỗi người như lực bóp tay, trình độ học vấn. Ở trạng thái sẵn sàng cho các nhà khoa học truy cập, dữ liệu này sẽ tạo cơ hội cho một nhóm nghiên cứu  kết nối với hơn 2000 nghiên cứu về hệ gene để đánh giá tính di truyền trong các đặc tính của gene và bệnh tật.

Một năm giữa các vì sao

Các thành viên nhóm nghiên cứu Cassini an ủi lẫn nhau sau khi Cassini kết thúc sứ mệnh.

Tàu vũ trụ Cassini của NASA đã kết thúc sứ mệnh của mình vào ngày 15/9/2017. Các nhà khoa học và kỹ sư tại Phòng thí nghiệm động cơ phản lực (Pasadena, California, Mỹ) đã theo dõi tín hiệu vô tuyến suy yếu và tắt dần trên màn hình máy tính khi Cassini bị đốt cháy trong bầu khí quyển sao Thổ.

Sau mười ba năm khám phá vành đai hành tinh này, tàu vũ trụ đã gần hết nhiên liệu. Vì thế NASA quyết định phá hủy con tàu thay vì để nó gây ra rủi ro nếu va chạm với một trong các mặt trăng [của sao Thổ] như Enceladus, có thể dẫn đến những đe dọa đến sự sống ngoài hành tinh. Cassini đã điều tra những cơn bão cực mạnh trên sao Thổ và các vành đai bao quanh, đồng thời khám phá biển các hợp chất hydrocascbon trên mặt trăng Titan hay luồng phun muối trên Enceladus.

Chẳng bao lâu sau khúc hát thiên nga của Cassini, một vị khách bất ngờ đã ghé thăm Hệ Mặt trời. Vào giữa tháng 10/2017, các nhà thiên văn học ở Hawaii đã phát hiện ra một vật thể giống như tiểu hành tinh chuyển động nhanh11 với quỹ đạo kỳ dị chưa từng có. Được mệnh danh là ‘Oumuamua, thiên thể dài 400m này đến từ không gian liên sao, đây là ghi nhận đầu tiên của các nhà khoa học về dạng vật thể này. ‘Oumuamua đến nhanh và cũng biến mất nhanh, nó lướt qua Mặt trời và biến mất vào không gian sâu thẳm của vũ trụ.

Đầu năm nay, cộng đồng thiên văn  phát hiện ngày càng nhiều tín hiệu của các vật thể xa xôi. Vào tháng 2/107, các nhà khoa học báo cáo về khám phá bảy hành tinh có kích thước tương đương Trái đất quay quanh vì sao12 có tên gọi là TRAPPIST-1, chỉ cách 12,5 parsec (41 năm ánh sáng) từ Mặt trời.

Hệ TRAPPIST-1 nổi bật với số lượng các hành tinh nhỏ, tất cả đều có những quỹ đạo liên kết với nhau tương đối ôn hòa. Điều này khiến chúng trở thành một thế giới hấp dẫn để nghiên cứu kỹ lưỡng qua các kính thiên văn trong những năm tới – và để các nhà thiên văn học mơ tới những chuyến viếng thăm liên hành tinh.

Lộ sáng những xung đột ngầm

Từ nhà sản xuất Hollywood Harvey Weinstein tới nhà báo Mỹ Charlie Rose, những bí mật của các vụ quấy rối đã liên tục bị hé lộ trong năm 2017, gây ra những cuộc thảo luận và chiến dịch nâng cao nhận thức toàn cầu. Khoa học cũng không phải ngoại lệ.

Tháng 8/2017, ĐH Washington (Seattle) đã sa thải nhà sinh vật học nổi tiếng Michael Katze vì vi phạm nội quy trường đại học, bao gồm quấy rối và xung đột lợi ích. Vào đầu cuộc tranh luận năm 2015, Katze đã kiện lãnh đạo trường vì loại ông ta khỏi phòng thí nghiệm. Đến cuối cùng, cuộc điều tra của trường đại học đã kết luận rằng Katze đã quấy rối hai nhân viên dưới quyền và cuộc điều tra thứ hai tiếp tục phát hiện rằng ông ta cũng yêu cầu nhân việc thực hiện các công việc cá nhân cho ông, liên quan đến xung đột lợi ích. Katze sau đó đã không trả lời các yêu cầu bình luận.

Vào tháng 9/2017, ĐH Rochester (New York) đã phải đối mặt với những lời phản đối khi công bố thông tin về nhà khoa học nhận thức Florian Jaeger. Trường đã mở hai cuộc điều tra về việc Jaeger bị cáo buộc  quấy rối sinh viên và postdoc cũng như tạo ra môi trường làm việc kém thân thiện và đi đến kết luận là ông không vi phạm nội quy. Bảy thành viên đương nhiệm và tiền nhiệm của khoa đã khiếu nại thay mặt sinh viên và postdoc. Không hài lòng với kết luận của trường đại học, họ đã đưa các cáo buộc tới phương tiện truyền thông và đệ đơn kiện liên bang chống lại trường vào ngày 8/12/2017. Lãnh đạo trường đã thành lập một ủy ban điều tra và kết quả dự kiến sẽ có vào ngày 12/1/2018. Hiện trường và Jaeger đều từ chối bình luận về vụ việc.

Vào tháng 11/2017, sau 13 tháng điều tra, ĐH Boston (Massachusetts) đã phát hiện rằng giáo sư địa chất David Marchant đã quấy rối một nữ sinh viên sau đại học trong một cuộc thám hiểm thực địa tới Nam Cực vào năm 1999 – 2000 (cựu sinh viên này đã chờ cho đến khi  chuyển sang trường khác mới dám nộp đơn kiện). Ủy ban KH&CN và Không gian thuộc Hạ viện Mỹ cũng đã điều tra các báo cáo bởi Marchant hiện đang nhận các tài trợ cho nghiên cứu của liên bang. Theo luật sư, Marchant đã phủ nhận các cáo buộc và kháng cáo, hiện ông này đã rời trường.
Tự học

Không còn là chuyện đánh bại những người chơi cờ vây giỏi nhất thế giới như năm 2016, nhà sản xuất trí tuệ nhân tạo DeepMind đã vượt qua chính mình trong năm 2017. Ngày 18/10/2017, công ty có trụ sở ở London và sở hữu bởi Google này đã tiết lộ, phiên bản mới nhất của máy chơi cờ vây – AlphaGo Zero đã có thể đánh bại phiên bản tiền nhiệm của nó 100% về mặt thời gian. Bản cũ được huấn luyện bằng cách học các chiến thuật từ những người chơi chuyên nghiệp, nhưng AlphaGo Zero đã học bằng cách đấu với chính mình. Phương pháp này mất thời gian ít hơn – chỉ 40 ngày so với nhiều tháng, và chỉ cần 1/10 sức mạnh tính toán để tự xử lý. DeepMind cho biết, những công nghệ tương tự có thể giúp các nhà nghiên cứu thực hiện các nhiệm vụ tính toán như dự đoán cách các protein tự gấp.

Các máy tính lượng tử cũng có những tiến bộ trong năm nay. IBM, Google, các công ty khởi nghiệp và phòng thí nghiệm cùng chạy đua để xây dựng một cỗ máy đủ lớn để thực hiện những tính toán mà các máy tính thông thường chịu thua. Vào tháng 3/2017, IBM đã thông báo, dịch vụ tính toán lượng tử thương mại đầu tiên cho phép khách hàng thực hành trên máy tính lượng tử đang hoạt động. Công ty này nói, họ có sẵn hệ thống 20-qubit phục vụ khách hàng tới cuối năm 2017.

Thanh Trúc dịch

Nguồn: https://www.nature.com/articles/d41586-017-08493-x