一切都始于好奇心。
中风造成的损伤能否逆转？大气随时间如何变化？能否通过观察活细胞来找到更好的治疗方法？
在加州大学圣地亚哥分校，这些问题引导了几十年的研究。一些答案改变了医生的治疗方法或建筑设计。其他发现帮助科学家更好地理解身体和大脑的工作机制。许多研究仍在进行中——建立在早期发现的基础上，并通过跨学科合作进行。
以下只是加州大学圣地亚哥分校众多有影响力的发现中的七个，这些发现塑造了整个领域，并继续为今天的科学、医学和政策提供信息。
并不是每个问题都能带来突破，但当它发生时，其影响可能是深远的。如果没有联邦资金的支持，这些进步可能永远不会发生：
1. 首个批准用于缺血性中风的治疗方法
在美国，每40秒就有一人中风——这是一种可以发生在任何人身上的医疗紧急情况，在几十年里没有有效的治疗方法。这种情况在20世纪90年代开始改变，当时加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现，静脉注射tPA（一种溶栓药物）可以在症状出现后不久恢复脑部血流，减少长期损伤并显著提高生存率。这项由医学院的Justin Zivin博士领导的研究提供了早期证据，表明tPA（最初开发用于治疗心脏病发作）也可以有效治疗中风。
加州大学圣地亚哥分校在NIH赞助的临床试验中发挥了核心作用，最终导致tPA在1996年获得FDA批准——这是一个转折点，重塑了急诊中风的治疗方法。如今，tPA仍然是全球缺血性中风的标准治疗方案。这里的研究人员继续推动该领域的发展——改进诊断、改善治疗策略和制定临床协议，部分得到了联邦支持。
2. 改变生物力学和安全设计的方程
20世纪60年代末，加州大学圣地亚哥分校的研究员Y.C. “伯特”冯（被誉为生物力学之父）提出了一种新的思考方式，即身体如何应对物理应力。他在工程学和医学的交叉领域工作，展示了皮肤、肌肉和血管等软组织并不像传统材料那样线性伸展，而是逐渐硬化，遵循一个指数曲线——这一突破被称为“冯氏定律”。
在国防部的早期支持下，冯的工作为生物力学领域提供了数学基础，重塑了科学家对损伤预防、组织修复等领域的研究方法。2000年，他成为首位获得国家科学奖章的生物工程师。今天，冯氏定律的原则继续指导着诸如人工皮肤移植、心脏瓣膜、无线健康监测器和车辆安全系统等技术——这些创新依赖于对身体如何响应力的精确理解。
3. 证明全球二氧化碳水平上升的数据
基林曲线是环境科学中最重要的数据集之一——一份每日记录的大气二氧化碳水平，提供了清晰而连续的证据，表明人类活动正在改变地球。这一切始于1958年，当时地质化学家查尔斯·大卫·基林在夏威夷莫纳罗亚天文台安装了一个红外气体分析仪。他的测量结果产生了足够一致的记录，揭示了每年大气二氧化碳水平的增加，为现在的气候研究奠定了基石。
结果令人震惊。二氧化碳水平不仅随季节波动，而且每年都在稳步上升。这种上升趋势一直持续到今天，并已成为人类对地球大气影响的标志性象征。如今，该项目由他的儿子、地质学家拉尔夫·基林领导，仍以斯克里普斯海洋研究所为基础。得益于数十年来国家海洋和大气管理局（NOAA）的联邦支持，基林曲线继续作为全球科学家的基础数据集，塑造了关于地球变化大气的研究、政策和公众理解。
4. 改变生物医学研究的发光蛋白
水母发出的微弱光芒揭示了一种将改变科学的分子。这种被称为绿色荧光蛋白（GFP）的分子使研究人员能够从内部探索生命世界——揭示基因表达、癌症生长和大脑复杂电路。
20世纪90年代，加州大学圣地亚哥分校的生化学家罗杰·钱恩将这一发现转化为现代科学和医学中最强大的工具之一。在部分国家卫生研究院（NIH）资助的支持下，他使GFP更亮、更可靠，然后扩展成一系列颜色。在实验室中，科学家们使用荧光蛋白标记和照亮特定细胞或蛋白质，从而实时跟踪生物活性。“我一直被颜色所吸引，”钱恩曾告诉《圣地亚哥联合论坛报》，“如果我天生色盲，我可能永远不会涉足这个领域。”
如今，荧光蛋白是全球生命科学研究实验室中必不可少的工具，彻底改变了研究人员研究活系统的方式，并加速了从遗传学到药物开发等多个领域的进展。为此，钱恩获得了2008年诺贝尔化学奖。
5. 为AI奠定基础的认知模型
在ChatGPT成为家喻户晓的名字之前几十年，加州大学圣地亚哥分校的研究人员就已经在探索大脑如何学习和识别模式。20世纪70年代末和80年代初，英国-加拿大科学家杰弗里·辛顿（现在被称为“AI教父”）在加州大学圣地亚哥分校进行了博士后研究，并担任访问学者，与心理学系的大卫·鲁梅尔哈特和詹姆斯·麦克莱兰德合作，以更好地理解人类如何处理语言和获取知识。
他们的合作产生了并行分布式处理（PDP）框架，也称为“连接主义”，这是一种认知和计算模型，提出通过简单、相互连接的处理单元网络协同工作来实现更好更快的信息处理——类似于大脑中的神经元。这一框架成为了现代神经网络的基础，包括驱动ChatGPT的大规模语言模型。
在联邦支持下，团队还引入了反向传播算法，这是一个关键的进步，至今仍是AI系统如何从大量数据集中学习生成类似人类响应的核心。2024年，他们的关键贡献获得了金鹅奖，辛顿因在人工智能领域的开创性工作而获得诺贝尔物理学奖。
辛顿还与加州大学圣地亚哥分校和索尔克研究所的领先计算神经生物学家特伦斯·塞诺夫斯基共同开发了玻尔兹曼机——一种模拟大脑如何处理不确定性的神经网络类型。这项工作进一步塑造了支撑当今AI的神经架构。
6. 推动全球地震韧性的震动台
当建筑物在加州大学圣地亚哥分校的震动台上摇晃时，其影响远远超出了测试现场。二十多年来，这个由国家科学基金会资助的地震模拟器——世界上最大的户外设施——已经改变了结构的设计和建造方式，以抵御强震。
震动台的研究直接影响了世界各地的建筑规范和安全标准。全尺寸测试已经导致旧金山和洛杉矶数千栋脆弱房屋的新改造指南。它们还带来了对电梯、楼梯和立面等关键系统的更强设计要求——这些系统有助于人们在灾难期间安全疏散。这项工作还改进了对混凝土框架薄弱和未加固砖墙的老建筑的评估和改造策略，使这些历史上易受攻击的结构更加坚韧。此外，震动台的发现还制定了新的停车结构建设标准，防止了过去加利福尼亚地震中看到的那种倒塌。通过重现现代史上最破坏性的地震，加州大学圣地亚哥分校的结构工程师使日常建筑及其使用者在未来灾害面前更加安全。
7. 坚不可破的种子背后更健康的食用油
有时，实验室中的一个问题会成长为一项遍及全球农场和厨房的创新。20世纪90年代，在国家科学基金会的支持下，加州大学圣地亚哥分校的植物生物学家马蒂·亚诺夫斯基和他的团队发现了控制种子散布的基因——这一突破解决了油菜籽荚开裂的问题，油菜籽是世界上最重要的食用油之一。
通过与巴斯夫的合作商业化，这项技术使农民能够在不扩大耕地的情况下最大化产量，帮助减少环境影响，同时满足不断增长的食物需求。如今，这项创新支持了一个数十亿美元的行业，一个更可持续的农业未来，以及在全球厨房中发现的一种更健康的食用油——展示了基础科学如何能带来实际解决方案，以养活不断增长的人口，同时保护自然资源。
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