自然：预测2050 年的科学世界

图片来源： Chiara Vercesi

导语

2025年12月30日，Nature刊发深度特写《Science in 2050: the future breakthroughs that will shape our world — and beyond》，文章并非对未来的简单预测，而是基于当前科研趋势，对2050年人类社会、科学研究方式以及健康本身可能发生的深层变化进行的一次系统性展望。

如果将时间拨到 2050 年，许多今天仍带有科幻色彩的概念——核聚变、火星探索、通用人工智能（AGI）、气候干预、自动化实验室——很可能已经成为现实世界的一部分。Nature 的核心判断是：这些技术并非彼此孤立，而将共同决定人类能否在一个高度不确定的环境中，持续、健康地生存。

关键词：2050展望、健康未来、人工智能、气候干预、碳经济、核聚变、数据治理、基础科学、火星探索、科学政策

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赵思怡丨编辑

论文题目：Science in 2050: the future breakthroughs that will shape our world — and beyond 论文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-025-04100-6 发表时间：2025年12月30日

气候现实与环境风险：

2050 年的地球将更热、更脆弱

首先从现实的全球环境挑战切入：根据当前气候趋势推算，未来几十年全球升温可能远超我们过去的预测，到 2040 年，全球平均升温可能突破2°C，到本世纪末甚至可能达到3°C以上，这将触发更多极端气候事件与连锁风险。

升温带来的影响包括：

• 极端高温事件频发，公共健康系统承受巨大压力

• 水资源与粮食系统不稳定性增加

• 与环境变化相关的疾病风险显著上升

文章指出，面对这样的现实，一些国家可能尝试气候干预（solar geoengineering）等激进方案，例如向平流层注入反射性颗粒以减少太阳辐射。尽管短期可能缓解升温，但这类方法尚未充分验证，可能改变全球降雨模式甚至引发新的生态风险。

这表明，环境变化不是可选的未来图景，而是已经开始影响政策与科技路径的现实挑战。

“碳经济”：空气能否成为新型资源？

在描绘气候风险的同时，文章也提出了一条相对更具建设性的技术路径。文中指出，到 2050 年前后，直接从空气中捕获二氧化碳（direct air capture，DAC）并实现规模化应用，有可能从当前的示范性探索，发展为具有经济意义的产业体系。

在这种设想中，大气不再只是排放的“终点”，而可能成为新的资源来源。科学家设想，通过持续运行的捕集装置，将空气中的 CO₂ 抽取出来，并进一步转化为燃料、化工原料或其他工业用途，从而形成“碳移除—利用—再投入”的闭环过程。如果这一循环能够在经济上自我维持，碳减排将不再完全依赖政策约束，而可能内生于市场机制之中。

文中援引了已经投入运行的现实案例。例如，在冰岛，一座由瑞士公司运营的设施已经能够从空气中持续提取二氧化碳，并将其注入地下岩层中实现长期封存。Nature 指出，若此类技术在未来几十年内变得足够高效且成本可控，它不仅可能为应对全球变暖提供重要补充手段，也可能为能源和化工产业开辟新的原料来源，从而在环境与公共健康层面产生长期影响。

人工智能在科研中的角色：从辅助到主导

人工智能是论文展望中的核心主题之一。文章指出，到 2050 年，AI 有可能从目前的辅助工具，发展为能够独立进行科学发现的系统。

一些专家甚至认为：

• 到中世纪，AI 有望具备与人类类似甚至更强的科研能力

• 通用人工智能（AGI）可能在这一时期到来，其理解和回答科学问题的能力远超现今技术水平

即便没有真正出现超智能系统，AI 与自动化实验室（lights-out lab）的结合也将极大改变科研过程：算法驱动的系统可以全天候运行、自动设计实验、分析数据，在生物技术和材料科学等领域快速迭代。这种新模式将压缩科研周期、提高效率、拓展实验空间，对医学、能源等关键领域带来重大突破。

健康的真正瓶颈：不是技术，而是数据

尽管人工智能和自动化实验正在快速改变医学研究的方式，但未来医学能走多远，关键并不完全取决于技术本身。在许多核心健康问题上，真正稀缺的资源并不是算法或算力，而是高质量、可长期追踪的人体数据。

文中指出，要理解诸如神经退行性疾病、慢性疾病以及心理健康问题等高度复杂的生物过程，仅靠短期研究或小规模样本远远不够。科学家需要的是覆盖数百万人的长期健康记录，结合连续的临床数据与日常生活信息，并辅以蛋白组、代谢组等多层次生物数据，才能逐步还原疾病发生和演变的真实图景。

即便 AI 可以显著加快数据分析和假设生成的速度，如果缺乏这样的数据基础，一些最根本的医学难题仍将难以突破。而一旦这些数据体系得以建立，医学研究的图景可能发生质变：今天仍然难以诊断或治疗的疾病，可能会出现清晰可测的生物标志物；沿用多年的诊断分类框架，也可能被更符合生物机制的新体系所取代，真正意义上的个性化医疗才有可能成熟。

这也意味着，未来医学的发展不只是科研或技术问题。如何进行数据治理、如何保护个人隐私、如何建立公众对科研体系的信任，将成为决定健康研究能否持续推进的核心议题之一。

火星、暗物质与核聚变，

为什么仍与人类健康息息相关？

在气候变化和人工智能之外，此篇论文还将目光投向了一些看似距离日常生活甚远的基础科学前沿，包括火星探索、宇宙学研究以及核聚变能源。这些领域虽然不直接指向某种具体的医疗技术，却共同触及一个更深层的问题：人类是否拥有一个长期稳定、可持续的生存环境，而这正是健康得以维系的前提。

在空间探索方面，尽管人类登陆火星的具体时间表仍存在分歧，但多个国家和航天机构已经将 2050 年视为重要的长期规划节点。对火星的探索不仅是工程和航天技术的挑战，也迫使科学家重新思考生命支持系统、辐射防护、长期隔离环境中的心理健康等医学问题。这些研究成果，最终很可能反向影响地球上的医疗与公共健康体系。

在更基础的科学层面，量子传感器和引力波探测技术的进步，正在让科学家能够观测到此前无法触及的宇宙现象，例如可能与暗物质相关的原初黑洞。文章指出，对这些现象的理解有望动摇甚至重塑现有的宇宙学模型，深化人类对物质、能量以及生命所处环境的根本认知。

核聚变能源则被视为连接基础物理与现实世界影响的关键桥梁。尽管核聚变长期被戏称为“永远还要再等三十年”，相关领域专家认为，过去几年相关研究已取得实质性进展，技术成熟度正在逐步逼近可应用阶段。如果这一突破最终实现，它将为全球提供几乎无限且无碳的能源来源，对缓解气候压力、支撑医疗系统和其他健康基础设施具有决定性意义。

通过这些看似分散的前沿议题，文章传达的核心观点是：健康并不只是医学内部的问题，而深深嵌入能源结构、环境稳定性以及人类对宇宙的整体理解之中。这些基础科学的突破，最终决定的不是单一疾病的治疗方案，而是人类能否在一个适合长期生存的世界中继续发展。

科学政策与社会环境：

决定突破能否发生的隐形变量

科学进步从来不是只发生在实验室里的事情。技术能力固然重要，但社会环境、政治选择以及公众态度，同样深刻影响着科学能够走多远。在未来几十年，这些“非技术因素”可能成为决定性变量。

文中指出，如果公众对科学的信任和支持减弱，或者科研经费在长期基础研究与短期目标之间持续受到挤压，那么真正具有颠覆性的突破将变得更加稀缺。在这种压力之下，研究方向往往更容易向短期可见成果倾斜，以回应政策考核或政治需求，而那些回报周期长、风险更高的基础研究则可能被边缘化。

随着数据在科研和医学中的重要性不断上升，数据基础设施的建设已不再只是技术问题。它高度依赖社会层面的共识：公众是否愿意分享数据，监管体系是否足够透明且可信，研究机构是否能够妥善处理隐私与伦理问题。如果这些条件无法建立，即便技术已经成熟，相关研究也难以真正推进。

因此，我们必须意识到这个明确的警示问题：如果科学体系长期被“快速产出”的逻辑所主导，而忽视耐心、积累与探索的不确定性，那么最具变革意义的发现反而更可能被延迟，甚至错失。这不仅是科研管理的问题，也是一种社会选择。

结语：2050年的健康，

不只是活得久，而是活得明白

文章最后的核心点是：未来几十年不仅是技术突破的时代，也将是人类对自身、社会与世界的重新理解时代。健康不再只是医学内部议题，它是气候、能量、数据与社会结构的综合结果。科学与技术的每一步进展，都与这些外部系统紧密相连。

在未来回顾这段时间时，我们可能不会精确预测所有发展路径，但可以确信：我们未必准确看清未来，但理解它本身，就是科学最重要的努力之一。

延伸阅读｜集智百科词条：〈参与的2050〉——构建一个全球级别的大预测系统

“参与的2050”（Participated 2050）是一个预测、规划、参与未来的游戏；也是一个多学科相互交叉合作的研究项目。我们的目的就是为了预测、规划、影响2050年人类社会乃至世界的走向。

这一计划的核心理念是：2050年的世界是一个由政治、经济、科技、文化与生态系统相互作用的复杂网络，无法靠单一学科或个体预言来推演。唯有通过群体智能与系统模拟，让更多人参与进来，才能更科学、更全面地理解并塑造未来。

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地球系统科学读书会

世界气象组织《2023年全球气候状况》报告确认2023年是有观测记录以来最暖的一年。气候变化正在以高温、干旱、洪水、野火和沙尘暴等极端天气的形式吸引人们的广泛关注。世界经济论坛《2024全球风险报告》将气候变化作为首要值得关注的风险。地球作为一个多要素、非线性的开放复杂系统，要素间相互作用关系复杂，往往牵一发而动全身。在人类活动深刻影响下，我们该如何理解并有效应对正在面临的气候变化以及其带来的社会经济等一系列议题，实现人类与地球的可持续发展？

为了能够深入理解人类世背景下地球系统各要素之间复杂的相互作用与演化机制，并为人类应对未来的地球系统科学重大挑战提供一套科学的认知框架，集智俱乐部联合清华大学讲席教授陈德亮、北京师范大学教授樊京芳、东莞理工学院特聘副研究员陈爱芳、南开大学副教授戴启立老师和爱尔兰都柏林大学博士生班崭共同发起，将组织大家从新的研究范式出发梳理相关文献，并深入研读其中涉及的理论与模型。

详情请见：

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