畅想2050：AI接管科研，人类上火星，《三体》照进现实？

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畅想2050：AI接管科研，人类上火星，《三体》照进现实？

原文作者：David Adam

核聚变。人类上火星。通用人工智能。这些只是本世纪中叶可能实现的部分新技术。

绘图：Chiara Vercesi

古罗马圣人马可·奥勒留（Marcus Aurelius）曾说过，永远不要让未来干扰我们。但他显然从没和未来学家Nick Bostrom畅谈过2050年的世界。

到2050年，所有科研可能将由超智能AI（superintelligent AI）而不是人类完成，”Bostrom在邮件中写道，“部分人类可能会把做科研当作爱好，但他们不会做出任何有价值的贡献。”

《自然》读者们，是时候重新思考职业规划了！

套用关于计算机模型的一句“老话”——对未来的预测往往是错的，但其中一些是有意思的。长期以来，《自然》一直关注对未来几十年科研发展的预测、推演和预言，并从中汲取灵感。最值得一提的是，《自然》时任编辑Philip Campbell曾在20与21世纪之交推出“科学预言”增刊，并提出一则大胆预测——2100年前会发现非DNA形式的生命。（他曾认为这个想法很傻，但如今却全力支持。）

那么，让我们先把同行评审放一放，既然《自然》已公开表示将以“解读时下与未来趋势”为目标，我们不妨把（仍未实现的）“时间机器”调至2050年，仔细看看外面。准备好了吗？你将看到技术飞跃，暗物质谜题被破解，以及足够多的研究对象帮助我们挥别多种疾病。

热时代

你在开门前可能要做好准备。“气候变化将比我们预想得更糟。”德国马克斯·普朗克气象学研究所建模师Guy Brasseur说道。

他认为，到2040年，全球平均升温将快速突破比前工业化水平高出2°C的临界点。（考虑到气候系统的惯性，如要避免这一灾难，政府间气候变化专门委员会认为全球排放需在2025年达峰后迅速下降）。如此，等到2050年，关于全球变暖真实性的政治辩论或许会和冰川一样消失无踪。

争论焦点可能转向是否需要“冷却”地球，最有可能的方式是向上层大气注入闪光颗粒，阻止阳光触达地表。虽然这种地球工程技术尚未经过大范围证实和测试，但面对2050年的严峻气候影响，受灾国家甚至企业可能会采取这种大气干预措施。

“有些国家可能会单方面地使用此技术，”Brasseur说，“它们只顾着解决本国问题，而不管对别国的影响。”这种干预或将改变降雨模式，扰乱其他气象要素，可能使情况变得更糟。Brasseur说：“我认为这应该禁止。”

地缘政治紧张意味着，预测2050年的未来气候，越来越超出了大气物理学的范畴，Brasseur和同事在2025年的一项研究中指出[1]。10年前，气候科学家还在庆祝《巴黎协定》对气候变化的全球共识。而现在，美国的气候科学家却被要求从政府报告和网站中删去的这一词条。其他要务则取而代之。

他说：“如果我们谈论气候科学，人们根本就不想听，因为其他问题让他们更害怕。他们需要粮食，期盼和平。”基于这一现状，2050年的世界面临着到本世纪末升温3°C或以上的可能。

瑞士公司Climeworks管理的一家冰岛工厂，能吸收空气中的二氧化碳并储存在地下。如果碳去除产业足够盈利，阻止地球过热就有希望。来源：John Moore/Getty

还有另一种更乐观的可能。到2050年，清除空气中的二氧化碳或成为一大商机，各个企业会想方设法减少循环的温室气体，并从中获利。

“我们可以将二氧化碳制成不同产品，”赫尔辛基的国防大学的未来研究员Elina Hiltunen说，“可以是塑料或燃料或药物。但它们都以空气为原料。”

未来冲击

这两种可能场景的巨大差别，反映了未来学家和其他人在描绘下一次选举后的世界进步和隐患时所面临的困境。当前趋势能预示怎样的未来？在多大程度上，目前看似不可能或还没想到的突破和发明能改变未来？对未来的预测在哪些情况下会显得有点可笑？

未来学是对未来趋势的系统性跨学科研究，最适合设想今后10-15年的光景，2024年出版的《儿童未来之书》（The Children’s Book of the Future）的共同作者、英国帝国理工学院和剑桥大学的驻校未来学家Richard Watson说。

“低于5年，你无法摆脱‘现在’的引力，谈来谈去只是下周二的事，”他说，“超过20年，很快就会变得科幻起来。我为银行举办过研讨会，一旦谈到2050年代，必然会出现月球上的外星人。”

话虽如此，2050仍是一个重要的时间点，对于想要设立目标并愿意为此努力的人来说，2050是个令人向往的最后期限。比如，航天机构会定期制定很遥远的计划，因为任务的构思、批准、设计、建立和发射可能需要几十年之久。

欧洲空间局已经在向科研界征求2050年项目的提案。这些提案包括一个在轨反物质探测器，将彗星冰质天体的冷冻样本送回地球，让一个探索机器人在水星表面着陆等等。

未来学家对于人类是否能在2050年前登陆火星争论不休。来源：JPL/NASA

然后是火星。美国总统特朗普去年初重申了让NASA在2050年前将人类送上火星的目标，而马斯克声称其公司SpaceX可以早在2026年就将无人星舰送上火星，而最终计划是让人类在2030年代登陆火星。

美国智库Future of Life研究所专门研究革命性技术，其Futures项目主管Emilia Javorsky对于人类登上火星持质疑态度，理由是太空辐射存在风险，而且微重力环境会有长期影响。

“这个领域主要由工程师、航天工程师、机械工程师推动，他们极大低估了任务的生物学挑战，”她说，“所有人都默认我们会找到某种物质，某种渠道来拯救人类。”

机器的兴起

任何版本的未来世界都应考虑AI的持续崛起。但AI的发展速度会有多快？

“我大概可以告诉你2027和2028年的AI是什么样的。但我没有信心预测2030年的AI。”伦敦科研与前瞻性公司Outsmart Insight的联合创始人Alex Ayad说。

在那之后的情况就更模糊了，但部分AI从业者认为，到2050年，机器学习系统或能做出诺奖级别的科研成果。

2014年出版的《超级智能：路径、危险性与我们的战略》（Superintelligence: Paths, Dangers, Strategies）一书的作者、常驻英国牛津的Bostrom预计，2050年将实现通用人工智能（AGI），届时我们将有能力回答“我们目前关注的、原则上能通过科学解答的大部分问题”。

即使没有超智能的接管，AI也会让现在到2050年的科学进程“改头换面”。有了实验机器人的加持，算法驱动的自动化系统将在“黑灯实验室”（lights out labs）里24小时不间断地钻研生物技术难题，Ayad之所以提出这个名字，是因为届时将无需人类参与。

上文列举的未来由技术说了算，而这类技术将推动新形式的科研和进步。许多情况下，由此产生的知识又将迭代出更先进的技术，这样的共生关系能解锁更新颖的科学发现，形成良性循环。

比如，到2050年，量子科学和宇宙学的进展，可以交叉推动巨大进步，墨西哥国立自治大学的物理学家Juan Carlos Hidalgo说。

研究人员在诺奖成果阿秒激光脉冲的基础上，正设法探测单电子自旋与核自旋产生的弱磁场和电场的改变[1]。若集成到引力波探测器中，这种量子传感器或让宇宙学家发现目前发现不了的更小天体，包括存在于假说中的原初黑洞，Hidalgo说。

这些大爆炸不久后形成的天体，其质量可能尚未被计算在宇宙之内，如果再结合其他观测，有望攻克一些宇宙难题。“所有这些将帮我们阐明暗能量乃至暗物质的性质。”Hidalgo说。

他说，这类发现或能为宇宙学标准模型找到“接替者”，2024年发表的数据让这个被普遍接受的模型陷入困局，这些数据让该模型预测的宇宙膨胀速度遭到质疑。

Hidalgo在一个保守预测中表示，聚变能永远还差30年才能实现的玩笑或成为历史，该技术终于有望在2050年前发展成熟。

他说：“显然，核聚变在过去5年的进展比过去50年都多。”

外部因素

过去75年的科学发展离不开对科研的大范围公共支持，但这个“好日子”可能要到头了。

平民主义的不断抬头及其对复杂问题“求快解”的诱惑力，或让下一代科学家很难证明长年累月的付出有多重要，为何这样才能为日后看似飞快的进展打好基础。

经济下行下的公共开支持续压缩，加上政治层面对科学价值的质疑，让研究人员日益面临为研究开支辩解的压力，荷兰海牙的远见咨询师、Futures期刊的联合主编Patrick van der Duin说，“这对科学的未来发展非常不利。”

这还会打破纯粹科研与应用科研之间本就摇摆不定的天平，严重偏向政府视为能直接支持其单一政治目标的一边。比如，面对许多国家的老龄化趋势，政府可能会加大投入治疗和预防慢性病的医学研究。但光靠技术进步并不保证能实现这些目标。

“我认为接下来的10年里，我们将意识到数据是一个主要瓶颈。”Javorsky说。

解决数据短缺的问题需要志愿者——数以百万的志愿者，他们自愿在没有或很少报酬的情况下贡献自己的时间和健康信息。而这一天不会很快到来。

她说：“我们要加快脚步，我们要收集、整理、公开这些数据。”

如果情况乐观，这样的群众力量或能揭示个人蛋白质组或代谢组的生物标志物，用于更好地诊断和治疗精神疾病和神经疾病。她说：“测量能使我们跳出精神病学的诗意层面，迈入量化时代。”

到了2050年，该领域目前的诊断标准《精神障碍诊断与统计手册》（Diagnostic and Statistical Manual）中的语言，就会和基于弗洛伊德“心理动力学”的早期版本一样显得“过时”，Javorsky说，“它将成为课堂里的读物，就像我们读到的古希腊人和他们对疾病的描述。”

外星生命

Hiltunen说，预想2050年的另一种方式是寻找“弱信号”——这些尚在雏形的概念和技术具有多个可能的发展方向，有些将惊艳所有人。

这些未来的突破性技术，当下看来更像是一个笑料。“第一台笨重的移动电话是如今智能手机的弱信号，”Hiltunen说，“它们之所以被取笑，因为只有年轻精英人士和有钱人才用得上。”

她说，科幻作家总是能捕捉并描绘这些弱信号对未来社会的影响，这是为什么许多未来学家和军方都严肃对待这类作品。Hiltunen研究军队和国防机构委托撰写的科幻作品报告，这类报告比企业和学术界所做的更具前瞻性。

俄乌战争中使用的小型一次性无人机，让众多评论人士大开眼界。但这早就出现在了美军2016年的一次任务（被不恰当地命名为“疯狂科学家计划”）中，任务请科幻作家畅想2050年的战争场景[3]。

根据科幻作品的预言，还有哪些弱信号能在2050年“称霸”？Hiltunen认为，粘土电子学（claytronics）这一新兴领域将推出可编程材料，这种材料由能按需改变形态和功能的微机器人集群组成。“如果你有一把椅子，你就能通过重编程材料把它变成一个桌子。”

除了变形家具，粘土电子学的发展还能改变诸多领域的研究未来，从材料科学到复制患病器官用于规划和测试治疗方案。

当然，科幻作品总是绕不开一个宏大的人类问题——就连AI也很难在2050年回答这个问题：宇宙中只有我们人类存在吗？

根据系外行星发现速度外推一下，科学家到2050年或能发现1亿颗系外行星。某颗行星的大气会有生命迹象吗？一些系外行星猎人认为是的。2019年在布达佩斯一次会议上开展的一项小范围非正式调查显示，许多人都认为系外行星研究员将到2050年因发现外星生命而摘得诺贝尔奖[4]。

开展该调查的马克斯·普朗克太阳系研究所的天文学家René Heller则比较谨慎：“下一个25年里，我怀疑我们是否能兼具技术和理论能力，从而给出这一非凡但必要的证据。”

他预计将来会听到这一好消息，但人们却很难接受：“也许会有候选体，但我觉得其中很多都会遭到反驳或有争议。”

无论如何，对发现地外生命的确认，可能需要经过几十年的争论。他说，“这是一个趋向共识的过程。运气好的话，也许本世纪末能见分晓，”至少《自然》在2050年再次提到这篇预测未来的文章时，能有东西可写。

特别是所谓的外星生命好像还是非DNA的形式……

参考文献：

1. Brasseur, G. et al. Front. Clim. https://doi.org/10.3389/fclim.2025.1554685 (2025).

2. Esat, T. et al. Nature Nanotechnol. 19, 1466–1471 (2024).

3. Hiltunen, E. J. Future Stud. (in the press).

4. Heller, R. & Kiss, L. L. Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.1911.12114 (2019).
   

原文以Science in 2050: the future breakthroughs that will shape our world — and beyond为标题发表在2025年12月30日《自然》的新闻特写版块上

© nature

Doi:10.1038/d41586-025-04100-6