加州理工学院 | 2022年回顾

加州理工学院的研究人员利用火星勘测轨道飞行器(MRO)在太空和火星毅力探测车在地面收集的数据，继续探测这颗红色星球的过去，以及它以前适合生命生存的任何潜在迹象。今年1月，MRO的调查数据显示，火星上存在液态水的时间比推测的要早10亿年。与此同时，“毅力”号在2022年春季直接穿过杰泽罗陨石坑，于4月抵达一个古老的河流三角洲。这个三角洲被认为是寻找过去生命迹象的最佳地点之一;在那里，毅力号在陨石坑底部的火成岩中发现了过去有水存在的迹象，以及可能存在有机化合物的证据。在三角洲工作了几个月后，毅力项目科学家肯·法利(Ken Farley)于9月宣布，在从一个名为野猫岭(Wildcat Ridge)的特征处收集的两个泥岩样本中发现了一类有机分子。虽然这些有机分子可以通过非生命的化学过程产生，但有些分子本身就是生命的组成部分。

探索宇宙以及我们与宇宙的互动

然而，并不是所有的目光都聚焦在火星上。新的仪器和调查提供了有关银河系其他天体(如小行星)的见解，并帮助发现了太阳系外的大量行星。

今年3月，NASA系外行星档案——位于加州理工学院IPAC天文中心的系外行星的官方目录——正式达到了一个新的里程碑:5000颗系外行星。

加州理工学院的研究人员从地球向宇宙更远的地方看，有几个发现，包括一对紧密相连的超大质量黑洞，以及一个新的“黑寡妇”恒星系统，由兹威基瞬态设施(ZTF)发现，其中一个快速旋转的死恒星，称为脉冲星，正在慢慢蒸发它的同伴。

加州理工学院位于帕洛马天文台的ZTF巡天仪此前发现了第一颗完全在金星轨道内运行的小行星。为了纪念原住民Pauma乐队，他们的祖先土地包括帕洛玛山，ZTF团队要求乐队为小行星命名。他们选择了“Ayló”chaxnim，在他们的母语Luiseño中是“维纳斯女孩”的意思。

在离家更近的地方，新教员和历史学家丽莎·露丝·兰德(Lisa Ruth Rand)将目光投向了我们留在地球轨道上(以及更远的地方)的碎片，以及它能告诉我们关于人类以及我们与太空不断发展的关系的信息。

建立更好的观察宇宙的方法

加州理工学院的天文学家继续引领着更强大仪器的发展，以回答关于我们在宇宙中的位置的基本问题。由天文学家安德鲁·霍华德(Andrew Howard)领导的新的凯克行星发现者(Keck Planet Finder)将利用W. M.凯克天文台的巨型望远镜来搜索和描述数百乃至数千颗系外行星，包括可能拥有适合生命生存条件的地球大小的行星。

NASA还选择了由天文学家菲奥娜·哈里森(Fiona Harrison)领导的紫外线探测器(UVEX)方案进行进一步研究。如果被选中成为一项任务，UVEX将在紫外线下对整个天空进行深入调查，为星系演化和恒星生命周期提供新的见解。哈里森目前在美国宇航局执行的任务NuSTAR(核光谱望远镜阵列)是一种寻找黑洞的x射线望远镜，已经在太空中度过了10年。与此同时，由天文学家杰米·博克(Jamie Bock)领导的NASA SPHEREx(用于宇宙历史、再电离时代和冰探测器的分光光度计)的开发正在推进，今年已向加州理工学院交付了定制的测试箱。

随着新的望远镜不断涌现，加州理工学院的一架古老的望远镜正在夏威夷的莫纳克亚山顶被拆解。加州理工学院亚毫米天文台(CSO)收到了开始其退役过程的最终许可。科学家们计划最终改变望远镜的用途，并在智利将其组装起来。

改善人类健康

加州理工学院对理解生命和我们起源的根本追求也激发了许多研究工作和创新，有可能改善人类健康和福祉。

Pamela Björkman和同事们继续从COVID-19大流行开始的工作，开发了一种新型疫苗，可以预防导致COVID-19的病毒和密切相关的病毒，而Sarkis Mazmanian则展示了肠道微生物失衡如何导致暴饮暴食。与此同时，其他研究人员将几年前看起来还像是科幻小说的事情变成了现实:加州理工学院(Caltech)的医学工程师高伟(Wei Gao)为机器人创造了一种人工皮肤，它可以与人类皮肤接触，让操作员“感觉”机器人正在感知什么;化学工程师米哈伊尔·夏皮罗设计了一种远程控制的细菌，可以在人体内寻找肿瘤，并根据命令投放靶向药物;神经科学家理查德·安德森和他的同事们开发了一种脑机接口，可以读取一个人的大脑活动，并将其翻译成这个人正在思考的语言——这项技术可能有一天会让全身瘫痪的人说话。此外，加州理工学院的研究人员创造了一个“合成”老鼠胚胎，它有大脑和跳动的心脏;完成了长达20年的探索，破译了我们细胞中最复杂、最重要的机制之一;并发现果蝇极其敏感的鼻子是如何帮助它们找到食物的。

推进可持续发展解决方案

2022年，加州理工学院向其在可持续发展方面的悠久历史致敬，然后期待着开拓新的举措和技术，减少人类对地球脆弱环境的影响。通过新启动的加州理工学院遗产项目(Caltech Heritage Project)，今年出版的一系列口述历史记录了加州理工学院校友在电动汽车革命中发挥的关键作用。与此同时，今年4月，加州理工学院主办了加州理工学院能源10人会议(CE10)，将思想领袖带到校园，为实现拜登政府提出的在未来10年内将美国全球变暖气体排放量减少50%的目标制定道路。

加州理工学院的研究人员继续为产生更清洁能源的研究做出贡献，从John Dabiri(2003年硕士，05年博士)的实验室工作，到优化风力发电场，以及努力创造和商业化捕捉已经释放到大气中的碳的技术(这为加州理工学院的一家初创公司赢得了XPrize奖)。

在校园里，加州理工学院开始建设雷斯尼克可持续发展中心，计划于2024年开放，该中心将汇集校园各地的人才，解决与气候变化和其他人类对自然环境影响有关的问题。随着今年的结束，天基太阳能项目正准备向太空发射一个演示，以测试其雄心勃勃的计划的三个关键要素，即在没有阴天的太空中收集太阳能，并将其无线传输到地球。

利用数据的力量促进科学发展

正如AI4Science倡议不断证明的那样，加州理工学院科学交流最近强调的那样，人工智能(AI)和机器学习(ML)的应用已经遍及校园的每个角落。2022年，人工智能被用于生成我们银河系中心的第一张黑洞照片(这是迄今为止生成的第二张黑洞照片)，为改进飞机设计、帮助无人机在真实天气条件下自主飞行以及抗击COVID-19铺平了道路。今年大选年，加州理工学院的研究人员讨论了机器学习如何打击错误信息和网络欺凌。

打造量子前沿

加州理工学院继续作为量子研究的主要中心。新宣布的艾伦博士和夏洛特·金斯伯格量子精密测量中心将联合致力于理解量子系统及其潜在用途的理论家和实验家的多样化社区(参见关于新中心的视频)。第25届量子信息处理年度会议(QIP)是世界上最大的量子信息领域研究人员的聚会，量子信息是一门结合了量子物理学和计算机科学的学科，首次在帕萨迪纳举行，这是加州理工学院和新成立的AWS量子计算中心之间的首次重大合作。

量子科学的基础研究向前迈进，其发现包括基于量子计算机的实验，以测试理论虫洞，以及展示石墨烯如何用于柔性和可穿戴电子产品的新演示。

开拓的人

今年，加州理工学院的成员因拓展科学知识的边界、人道主义努力以及为他人开辟新的教育和职业道路而获得认可。

今年3月，加州理工学院的研究生罗曼·科罗尔(Roman Korol)发起了一个项目，为受乌克兰战争影响的家庭收集和分发人道主义援助。

今年4月，杰西卡·沃特金斯(Jessica Watkins)作为首位登上国际空间站的黑人女性，创造了历史。她在加州理工学院

(california tech)攻读博士后期间，曾参与火星好奇号探测器任务。在太空中，她在拉莫礼堂为加州理工学院的学生和教师主持了一场现场问答，并回顾了一篇描述火星地质与地球地质如何以截然不同的方式工作的论文。

5月，校友劳丽·莱申(1989年硕士，1995年博士)担任喷气推进实验室的领导，成为其第一位女主任。

6月，现代计算之父之一卡弗·米德(56年理学学士，57年理学硕士，60年博士)获得2022年京都奖，以表彰其在建立超大规模集成系统设计指导原则方面的主要贡献，这为集成计算机电路奠定了基础。

10月，加州理工学院校友John cluser(64届理学学士)分享了2022年诺贝尔物理学奖，“因为他的纠缠光子实验，建立了贝尔不等式的违反，开创了量子信息科学。”同月，爱德华·斯通(Edward Stone)在担任NASA旅行者号任务的项目科学家半个世纪后退休。在他的指导下，旅行者号探测器探索了太阳系的四颗巨大的气体行星，并成为第一个到达星际空间的人造物体，星际空间是恒星之间的区域，含有附近恒星死亡产生的物质。此外，特雷西·丹尼森开始了她的任期，担任人文和社会科学部的新任罗纳德和玛克辛·林德领导主席。

11月，在她们作为加州理工学院的第一批黑人女学生进入加州理工学院50年后，卡伦·梅普尔斯(Karen Maples)，医学博士(1976年理学学士);迪安娜·亨特(BS '76);和洛蕾塔·卡罗尔(77届学士)反思了他们当时和随后几年经历的挑战和成功。

学院新闻

在这一年中，该研究所采取措施实施新项目，并加强现有项目，这些项目强调了加州理工学院的指导价值，例如支持学生和博士后学者，创造一个更具包容性的环境，并庆祝和解释其历史。

为了给学生创造更多机会，增加跨学科研究，加州理工学院创建了一个新的研究生教育轨道，将医学工程和电气工程结合起来。为了进一步推动跨学科研究，扩大加州理工学院作为数学中心的地位，该研究所成为美国数学研究所的新总部，这是一个独立的非营利组织，部分由国家科学基金会资助。

该研究所今年与卡内基科学研究所建立了伙伴关系，并成为SEA Change的创始成员，SEA Change是美国科学促进会的一项倡议，旨在支持教育机构进行系统转型，以提高科学、技术、工程、数学和医学领域的多样性、公平性、可及性和包容性。

该研究所扩大了其总统博士后奖学金，通过从代表性不足的社区招募和支持有前途的博士后学者来支持学术界多元化的努力。

在校园里，加州理工学院纪念了格兰特·d·庄严之家的落成，以纪念其同名校友，他是第一位从加州理工学院毕业的黑人本科生，在校期间是一名活跃的学生领袖和运动员。它还庆祝了Lee F. Browne餐厅的落成，以纪念已故的Lee Franke Browne，他是加州理工学院的前员工和讲师，他将自己的一生和职业生涯奉献给了扩大学生获得STEM的机会，并推动了人权。

在社区

随着面对面活动的回归，该研究所能够通过针对地区学生的教育计划，以及文化活动和讲座(其在线内容经常覆盖世界各地更广泛的受众)，重新建立和加强与当地社区的联系。

今年，该研究所庆祝了加州理工学院地震实验室的百年纪念，标志着地震科学和地球物理学前沿的一个无与伦比的世纪。

加州理工学院还庆祝了沃森讲座100周年，沃森讲座于1922年推出，旨在通过教育和推广造福公众。延续这一传统，加州理工学院与当地学校合作，将高中生带到校园观看讲座，并通过其他教育推广项目吸引年轻学生，包括新的加州理工学院地震研究员计划和加州理工学院行星发现者学院，这两个项目都是今年推出的。其他旨在加强年轻学生科学教育的项目包括暑期研究连接，该项目邀请来自帕萨迪纳联合学区和其他附近学校的高中生和教师进入加州理工学院的实验室，以及加州理工学院今年首次举办的全国科学奥林匹克锦标赛，其学生在活动中发挥了主要作用。

对于校园社区来说，自COVID-19大流行开始以来，TechFest首次回到校园，在贝克曼购物中心举行了亲自街区派对，包括游戏和烟花，欢迎学生。

加州理工学院的公共项目能够通过包括CaltechLive!比如来自津巴布韦的女性无伴奏五重奏Nobuntu的表演;以及《科学之旅》、《重要的电影》和《书的背后》系列的讲座，这些讲座展示了各种各样的主题，比如木星中心之旅、关于烹饪科学的讨论，以及气候移民将如何重塑世界。