参考消息网1月29日报道（文/林小春）经常有人问：美国衰落了吗？至少从科学方面看，还很难说有哪个国家或哪个行业超过了美国。美国国家科学基金会近日发布的《年科学与工程指标》报告显示，自年金融危机以来，美国的整体研发经费以每年1.4%的速度增长。从资金、论文、人才等多方面看，美国科技实力依然全球领先。了解美国科研前沿领域和发展方向，有助于我们在新一轮科技革命中精准发力，弯道超车。
奥巴马政府时期，美国推出了“脑计划”“精确医学”“癌症登月”“微生物组”等重大国家计划。特朗普上台后强调“美国优先”，重视国家安全，重返月球计划正是这一观念的反映，而气候变化等环保领域科研的优先级降低。但整体来看，由于美国三分之二的研究经费来自民间，美国的各个科研领域实际上仍然都获得大量经费的支持并快速发展。以下四大领域有望对全球的未来产生重大乃至革命性的影响。
年11月IBM发布的50量子位处理器部分原型（英国《每日邮报》网站）
深空门户：美国载人航天新起点
年12月，美国总统特朗普在白宫宣布重返月球计划，并强调：“太空与许多其他领域的应用密切相关，包括军事方面的应用。我们是领先者，我们要保持领先地位，要将这种领先地位大大巩固。”
登月，是冷战期间美国在太空竞赛中领先苏联的标志，已经升华为美国人心中象征着国力强盛的符号。几乎可以肯定，美国航空航天局去年3月提出的月球轨道“深空门户”太空港构想，将是美国重返月球的关键所在，成为重现所谓美国光荣太空历史的新起点。
“深空门户”，顾名思义，就是要在月球轨道上建设一个太空港作为通往月球表面和深空目的地的门户。国际空间站将于年退役，而接班人就是“深空门户”。与地球轨道相比，月球轨道的宇宙辐射水平更高，环境更接近于深空，来自地球的后勤保障更加困难，所以“深空门户”不是国际空间站的简单复制。
目前，美国航空航天局已与俄罗斯航空航天署签署联合声明，同意就建设“深空门户”事宜开展合作。日本政府也已确认将参与这一项目，加拿大同样表示出兴趣，欧洲航天局最近与美国航空航天局召开了相关研讨会。在中国、日本和印度等竞相提出探月计划的大背景下，“深空门户”可能将成为美国领导的又一项国际大科学工程。
“我设想的是，多个不同的国际和商业合作伙伴参与建设这个门户，”美国航空航天局副局长威廉·格斯登美尔说，“它既能移动去支持在月球表面执行的机器人或伙伴任务，也能进入月球的高轨道去支持前往太阳系其他目的地的任务。”
按照美国航空航天局的规划，建设太空港是其计划中的第一阶段任务，第二阶段任务将建设深空运输系统。如果一切顺利，将在年实施飞往火星轨道的载人任务。
基因疗法：从实验室加速迈向临床
年1月，美国国家卫生研究院宣布，将在今后6年内拿出1.9亿美元资助“体细胞基因组编辑”研究项目，消除这项“革命性”技术应用于治疗人类患者的障碍。
“CRISPR/Cas9等基因组编辑技术给生物医学研究带来革命性变化，”该院院长弗朗西斯·柯林斯在一份声明中说，“体细胞基因组编辑计划的重点是大幅加速这些技术的临床转化，以治疗尽可能多的遗传病。”
许多罕见疾病和一些常见病都是由人体DNA（脱氧核糖核酸）的改变引起，这些DNA变化可能遗传自父母，也可能后天发生。过去十多年里，基因组编辑领域取得巨大进展，让精准改变活细胞内的DNA成为可能。
年底，国际科学界公认的权威刊物美国《科学》杂志评选出十大突破，其中三项分别是基因疗法、精准基因编辑和广谱抗癌药，多多少少都与基因有着关联，反映出围绕基因做文章是当前一大热点。统计数据表明，全球迄今已开展约种基因疗法的临床试验。
在美国，年一下子有三种基因疗法获得批准，其中两种治疗癌症，一种治疗遗传病，这为基因疗法市场的升温拉开序幕。美国食品和药物管理局局长斯科特·戈特利布评价说，基因疗法正处于一个“转折点”，“我相信基因疗法将成为治疗甚至治愈许多重病难病的支柱”。
基因组编辑方法为纠正或改变DNA提供了一把精确的手术刀，有望用来治疗遗传病，尤其是单基因遗传病包括血友病、地中海贫血、镰状细胞性贫血、杜兴肌营养不良症和慢性肉芽肿病等。基因组编辑还能与免疫疗法结合治疗癌症，另外还让人看到了有效剔除艾滋病病毒以及异种器官移植中潜在异种病毒的希望。
量子计算：科技巨头竞逐“量子霸权”
5量子位、17量子位、50量子位……一场你追我赶、争相领先的激烈竞逐近年来正在量子计算领域上演，其中一个悬念就是谁能率先突破50量子位的“量子霸权”标志，而主角是英特尔、国际商用机器公司（IBM）、谷歌等美国巨头。
量子计算最令人惊叹之处，在于其颠覆式的计算能力突破。它利用量子特有的“叠加状态”，实现并行计算，让速度指数级提升。一旦量子计算机达到50个量子位水平，一步就能进行2的50次方运算，达到目前超级计算机的计算能力，实现所谓“量子霸权”。“量子霸权”指量子计算机的计算能力超过传统计算机，实现相对于传统计算机的“霸权”。有观点认为，50量子位的量子计算机就能实现“量子霸权”。
与传统计算机使用1和0存储信息并进行计算不同，量子计算使用的是量子位（也称量子比特）。由于具有奇特的量子叠加态，一个量子位既能够是0或1，也能够同时是0和1，量子计算机的存储和计算能力因此大幅提高。
过去一年半里，IBM先后对外推出5和16量子位处理器，然后于去年11月在全球率先发布一款50量子位处理器原型。英特尔同样迅速，年进军这一领域，去年10月发布17量子位处理器，今年1月就宣布成功设计、制造和交付49量子位测试芯片。
量子计算的另一领先者谷歌年率先制造出9量子位的机器，年被曝也研制了20量子位的芯片，业界预计该公司也将很快推出49量子位的系统。
美国得克萨斯大学奥斯汀校区量子信息中心主任斯科特·阿伦森告诉记者，这些科技巨头的水平大致旗鼓相当，接下来一年左右时间可能有某个公司赢得“量子霸权”争夺战。“很显然，建造量子计算机现在是一个世界范围内的竞赛。”阿伦森说。
阿伦森认为，即便将来实现了“量子霸权”，距量子计算进入实用可能还需要一段时间，“我们目前最好的猜测是，以比任何经典计算机快得多的速度来解决‘实际’问题，可能至少需要到量子位”。
动力电池：三方合作破解技术难题
有这样一种说法很盛行：中国正在赢得电动汽车的“军备竞赛”。但是，一提起电动汽车，至少现在人们首先想到的还是美国的特斯拉。
目前，电动汽车的普及正遭遇动力电池的瓶颈。“如果电动汽车要具有与传统燃油车相媲美的全天候性能和‘加油’便利性，那就需要降低电池的成本，提高电池的能量密度和功率，并保证它们在低温环境中更好地工作。”美国DRIVE计划于年9月发布的《电化学能源存储技术组路线图》写道。
DRIVE计划，全称是美国汽车能效和车用能源可持续研发创新计划，由美国能源部、汽车厂商和行业机构共同推出，其目标是到年将动力电池的成本降至每千瓦时美元，而续航能力提高至公里，充电时间降至15分钟以下。
DRIVE计划路线图最看好的还是锂电池，认为至少未来十年内，电动汽车动力电池市场依然将由锂电池主导。该路线图提出了锂电池发展的3个阶段，分别是改良现有锂电池、使用硅基合金材料做负极以及使用金属锂做负极。
年成立的“电池联盟”，正是希望通过开发新型高能量密度材料实现这一目标。该联盟有11家成员机构，包括太平洋西北国家实验室等4家国家实验室，斯坦福大学等5所研究型大学以及特斯拉和IBM。斯坦福大学崔屹教授和太平洋西北国家实验室的刘俊担任联盟共同主任。崔屹对记者预测说：“市场上将先出现硅碳结合的负极材料，然后硅的比例越来越高，能量密度也越来越高，整个产业的发展大概需要10年时间，10年之内硅负极锂电池将是主流发展方向。”
