自然：預測2050 年的科學世界

圖片來源： Chiara Vercesi

導語

2025年12月30日，Nature刊發深度特寫《Science in 2050: the future breakthroughs that will shape our world — and beyond》，文章并非對未來的簡單預測，而是基于當前科研趨勢，對2050年人類社會、科學研究方式以及健康本身可能發生的深層變化進行的一次系統性展望。

如果將時間撥到 2050 年，許多今天仍帶有科幻色彩的概念——核聚變、火星探索、通用人工智能（AGI）、氣候干預、自動化實驗室——很可能已經成為現實世界的一部分。Nature 的核心判斷是：這些技術并非彼此孤立，而將共同決定人類能否在一個高度不確定的環境中，持續、健康地生存。

關鍵詞：2050展望、健康未來、人工智能、氣候干預、碳經濟、核聚變、數據治理、基礎科學、火星探索、科學政策

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趙思怡丨編輯

論文題目：Science in 2050: the future breakthroughs that will shape our world — and beyond 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/d41586-025-04100-6 發表時間：2025年12月30日

氣候現實與環境風險：

2050 年的地球將更熱、更脆弱

首先從現實的全球環境挑戰切入：根據當前氣候趨勢推算，未來幾十年全球升溫可能遠超我們過去的預測，到 2040 年，全球平均升溫可能突破2°C，到本世紀末甚至可能達到3°C以上，這將觸發更多極端氣候事件與連鎖風險。

升溫帶來的影響包括：

• 極端高溫事件頻發，公共健康系統承受巨大壓力

• 水資源與糧食系統不穩定性增加

• 與環境變化相關的疾病風險顯著上升

文章指出，面對這樣的現實，一些國家可能嘗試氣候干預（solar geoengineering）等激進方案，例如向平流層注入反射性顆粒以減少太陽輻射。盡管短期可能緩解升溫，但這類方法尚未充分驗證，可能改變全球降雨模式甚至引發新的生態風險。

這表明，環境變化不是可選的未來圖景，而是已經開始影響政策與科技路徑的現實挑戰。

“碳經濟”：空氣能否成為新型資源？

在描繪氣候風險的同時，文章也提出了一條相對更具建設性的技術路徑。文中指出，到 2050 年前后，直接從空氣中捕獲二氧化碳（direct air capture，DAC）并實現規模化應用，有可能從當前的示范性探索，發展為具有經濟意義的產業體系。

在這種設想中，大氣不再只是排放的“終點”，而可能成為新的資源來源。科學家設想，通過持續運行的捕集裝置，將空氣中的 CO? 抽取出來，并進一步轉化為燃料、化工原料或其他工業用途，從而形成“碳移除—利用—再投入”的閉環過程。如果這一循環能夠在經濟上自我維持，碳減排將不再完全依賴政策約束，而可能內生于市場機制之中。

文中援引了已經投入運行的現實案例。例如，在冰島，一座由瑞士公司運營的設施已經能夠從空氣中持續提取二氧化碳，并將其注入地下巖層中實現長期封存。Nature 指出，若此類技術在未來幾十年內變得足夠高效且成本可控，它不僅可能為應對全球變暖提供重要補充手段，也可能為能源和化工產業開辟新的原料來源，從而在環境與公共健康層面產生長期影響。

人工智能在科研中的角色：從輔助到主導

人工智能是論文展望中的核心主題之一。文章指出，到 2050 年，AI 有可能從目前的輔助工具，發展為能夠獨立進行科學發現的系統。

一些專家甚至認為：

• 到中世紀，AI 有望具備與人類類似甚至更強的科研能力

• 通用人工智能（AGI）可能在這一時期到來，其理解和回答科學問題的能力遠超現今技術水平

即便沒有真正出現超智能系統，AI 與自動化實驗室（lights-out lab）的結合也將極大改變科研過程：算法驅動的系統可以全天候運行、自動設計實驗、分析數據，在生物技術和材料科學等領域快速迭代。這種新模式將壓縮科研周期、提高效率、拓展實驗空間，對醫學、能源等關鍵領域帶來重大突破。

健康的真正瓶頸：不是技術，而是數據

盡管人工智能和自動化實驗正在快速改變醫學研究的方式，但未來醫學能走多遠，關鍵并不完全取決于技術本身。在許多核心健康問題上，真正稀缺的資源并不是算法或算力，而是高質量、可長期追蹤的人體數據。

文中指出，要理解諸如神經退行性疾病、慢性疾病以及心理健康問題等高度復雜的生物過程，僅靠短期研究或小規模樣本遠遠不夠。科學家需要的是覆蓋數百萬人的長期健康記錄，結合連續的臨床數據與日常生活信息，并輔以蛋白組、代謝組等多層次生物數據，才能逐步還原疾病發生和演變的真實圖景。

即便 AI 可以顯著加快數據分析和假設生成的速度，如果缺乏這樣的數據基礎，一些最根本的醫學難題仍將難以突破。而一旦這些數據體系得以建立，醫學研究的圖景可能發生質變：今天仍然難以診斷或治療的疾病，可能會出現清晰可測的生物標志物；沿用多年的診斷分類框架，也可能被更符合生物機制的新體系所取代，真正意義上的個性化醫療才有可能成熟。

這也意味著，未來醫學的發展不只是科研或技術問題。如何進行數據治理、如何保護個人隱私、如何建立公眾對科研體系的信任，將成為決定健康研究能否持續推進的核心議題之一。

火星、暗物質與核聚變，

為什么仍與人類健康息息相關？

在氣候變化和人工智能之外，此篇論文還將目光投向了一些看似距離日常生活甚遠的基礎科學前沿，包括火星探索、宇宙學研究以及核聚變能源。這些領域雖然不直接指向某種具體的醫療技術，卻共同觸及一個更深層的問題：人類是否擁有一個長期穩定、可持續的生存環境，而這正是健康得以維系的前提。

在空間探索方面，盡管人類登陸火星的具體時間表仍存在分歧，但多個國家和航天機構已經將 2050 年視為重要的長期規劃節點。對火星的探索不僅是工程和航天技術的挑戰，也迫使科學家重新思考生命支持系統、輻射防護、長期隔離環境中的心理健康等醫學問題。這些研究成果，最終很可能反向影響地球上的醫療與公共健康體系。

在更基礎的科學層面，量子傳感器和引力波探測技術的進步，正在讓科學家能夠觀測到此前無法觸及的宇宙現象，例如可能與暗物質相關的原初黑洞。文章指出，對這些現象的理解有望動搖甚至重塑現有的宇宙學模型，深化人類對物質、能量以及生命所處環境的根本認知。

核聚變能源則被視為連接基礎物理與現實世界影響的關鍵橋梁。盡管核聚變長期被戲稱為“永遠還要再等三十年”，相關領域專家認為，過去幾年相關研究已取得實質性進展，技術成熟度正在逐步逼近可應用階段。如果這一突破最終實現，它將為全球提供幾乎無限且無碳的能源來源，對緩解氣候壓力、支撐醫療系統和其他健康基礎設施具有決定性意義。

通過這些看似分散的前沿議題，文章傳達的核心觀點是：健康并不只是醫學內部的問題，而深深嵌入能源結構、環境穩定性以及人類對宇宙的整體理解之中。這些基礎科學的突破，最終決定的不是單一疾病的治療方案，而是人類能否在一個適合長期生存的世界中繼續發展。

科學政策與社會環境：

決定突破能否發生的隱形變量

科學進步從來不是只發生在實驗室里的事情。技術能力固然重要，但社會環境、政治選擇以及公眾態度，同樣深刻影響著科學能夠走多遠。在未來幾十年，這些“非技術因素”可能成為決定性變量。

文中指出，如果公眾對科學的信任和支持減弱，或者科研經費在長期基礎研究與短期目標之間持續受到擠壓，那么真正具有顛覆性的突破將變得更加稀缺。在這種壓力之下，研究方向往往更容易向短期可見成果傾斜，以回應政策考核或政治需求，而那些回報周期長、風險更高的基礎研究則可能被邊緣化。

隨著數據在科研和醫學中的重要性不斷上升，數據基礎設施的建設已不再只是技術問題。它高度依賴社會層面的共識：公眾是否愿意分享數據，監管體系是否足夠透明且可信，研究機構是否能夠妥善處理隱私與倫理問題。如果這些條件無法建立，即便技術已經成熟，相關研究也難以真正推進。

因此，我們必須意識到這個明確的警示問題：如果科學體系長期被“快速產出”的邏輯所主導，而忽視耐心、積累與探索的不確定性，那么最具變革意義的發現反而更可能被延遲，甚至錯失。這不僅是科研管理的問題，也是一種社會選擇。

結語：2050年的健康，

不只是活得久，而是活得明白

文章最后的核心點是：未來幾十年不僅是技術突破的時代，也將是人類對自身、社會與世界的重新理解時代。健康不再只是醫學內部議題，它是氣候、能量、數據與社會結構的綜合結果。科學與技術的每一步進展，都與這些外部系統緊密相連。

在未來回顧這段時間時，我們可能不會精確預測所有發展路徑，但可以確信：我們未必準確看清未來，但理解它本身，就是科學最重要的努力之一。

延伸閱讀｜集智百科詞條：〈參與的2050〉——構建一個全球級別的大預測系統

“參與的2050”（Participated 2050）是一個預測、規劃、參與未來的游戲；也是一個多學科相互交叉合作的研究項目。我們的目的就是為了預測、規劃、影響2050年人類社會乃至世界的走向。

這一計劃的核心理念是：2050年的世界是一個由政治、經濟、科技、文化與生態系統相互作用的復雜網絡，無法靠單一學科或個體預言來推演。唯有通過群體智能與系統模擬，讓更多人參與進來，才能更科學、更全面地理解并塑造未來。

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地球系統科學讀書會

世界氣象組織《2023年全球氣候狀況》報告確認2023年是有觀測記錄以來最暖的一年。氣候變化正在以高溫、干旱、洪水、野火和沙塵暴等極端天氣的形式吸引人們的廣泛關注。世界經濟論壇《2024全球風險報告》將氣候變化作為首要值得關注的風險。地球作為一個多要素、非線性的開放復雜系統，要素間相互作用關系復雜，往往牽一發而動全身。在人類活動深刻影響下，我們該如何理解并有效應對正在面臨的氣候變化以及其帶來的社會經濟等一系列議題，實現人類與地球的可持續發展？

為了能夠深入理解人類世背景下地球系統各要素之間復雜的相互作用與演化機制，并為人類應對未來的地球系統科學重大挑戰提供一套科學的認知框架，集智俱樂部聯合清華大學講席教授陳德亮、北京師范大學教授樊京芳、東莞理工學院特聘副研究員陳愛芳、南開大學副教授戴啟立老師和愛爾蘭都柏林大學博士生班嶄共同發起，將組織大家從新的研究范式出發梳理相關文獻，并深入研讀其中涉及的理論與模型。

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