生物学的世纪——每周科那个幻78

作者:吕默默来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-06-21

量子计算机、生物科学、物理学虽然都已经有很大的,没有单一的学科可以称霸科学界,需要各个学科的精诚合作才能将人类的科技水平再提升一个水平。

图1

  早在20多年前,科学家就将21世纪称之为生物学的世纪,认为基因工程学终将改变人类。如今21世纪的第2个10年马上过去了,但这真的是生物学的世纪吗?并不尽然,虽然在癌症治疗以及胎儿的遗传疾病的筛查上,基因技术已经立了不少功,但还未成为撑起这个世纪的主流学科。量子计算机、生物科学、物理学,没有单一的学科可以称霸科学界,需要各个学科的精诚合作才能将人类的科技水平再提升一个水平。本期我们就来聊聊这几个方面的新闻以及科幻作品。
 
 

图2

  1、逆转糖尿病
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  赵子建和李芳红领军的团队从国外多年的临床研究中得到启示:有1型糖尿病遗传家族史的婴幼儿在断奶后长期服用深海鱼油,可以显著降低1型糖尿病的发病风险。为此,研究人员通过基因治疗手段表达一种特异的酶,使得小鼠体内能够产生大量欧米茄-3脂肪酸EPA和DHA。
  结果显示,这种新疗法矫正了自身免疫系统失衡,逆转了1型糖尿病的发展进程。血液中的胰岛素回归到正常水平,血糖也降低到正常范围,胰腺中还出现大量新生的分泌胰岛素的胰岛细胞。这意味着,新疗法可帮助实现长期血糖稳定,让患者彻底摆脱对外源胰岛素的依赖。
  观点:
  因为人种和饮食习惯的原因,中国的糖尿病人或者潜在的糖尿病总人数已经超过一亿,占人口总人数的十分之一。其实糖尿病不可怕,可怕的是胰岛素分泌细胞的缺失导致不能正常分解人体摄入的糖分,进而引起一起系列的身体各器官的并发症,降低生活质量,缩短生命。如今中国科学家已经发现了新疗法,新闻中提到的疗法就是其中之一。其实从根本解决这一疾病,还需要基因手段恢复胰岛素细胞的功能,重造胰岛素细胞。或者直接克隆一个胰腺进行器官移植,后者在当今的科技水平下可以做到,但单独克隆器官仍然有风险和缺陷,只能寄希望于未来的基因技术了。
  笔者推荐的是《西班牙乞丐》,利用基因改造增加智力,副作用是人类不用再睡眠,这个世界会变成什么样子呢?
 
 

图3

  2、模拟人脑
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  近日,斯坦福大学和桑迪亚国家实验室的研究人员们构建出了一种人工突触,这种突触提高了计算机模拟人脑的效率,有力地促进了该领域的发展。
  “它就像真的突触一样,但它的确是人工设计的有机电子器件”,阿尔佩托·萨莱奥介绍道。他是斯坦福大学材料科学与工程系的副教授,同时也是本篇论文的资深作者。该种新型人工突触不但成功地模仿了人脑中的突触传递信号的方式,而且能效也超过了传统计算机。计算机处理信息和存储信息是利用不同器件分别进行的。而在大脑中,进行信息处理的同时也自动储存了记忆。这项研究于近日发表在《自然·材料》上。
  观点:
  看过这则新闻,朋友说这是在模仿大脑的计算机啊,以后就是个超级人工大脑?其实我这位朋友理解错误了,这只是利用了大脑的结构来制造计算机,没想到颇有收获,并不是真正模拟了人脑。另一方面,未来的超级人工智能并不一定和人脑的结构或者作用方式相同。也许未来的人工智能颠覆人类的认知,所以目前我们只能说这是一种尝试,并不一定是未来人工智能的正确方向。
  笔者推荐的是《骇客帝国》三部曲,倘若如新闻中的计算机真的发明出来,影片中的世界也就是未来世界模样,来看未来世界什么样子吧。
 
 

图4

  3、看不见的黑洞拍照片
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  美国国家科学基金会主席弗朗斯·科尔多瓦当天发表声明说,“事件视界望远镜”将尝试拍摄银河系中心黑洞的第一张“照片”,这是“一项令人激动并具挑战性的工作”,将有助验证一些最基本的物理学理论。
  “人马座A*”距离地球2.6万光年之遥。按科学家的说法,给“人马座A*”拍照相当于“给月球表面的一个葡萄柚拍照”,因此需要动用地球大小的虚拟望远镜。另外,“事件视界望远镜”本次还将观测邻近星系M87的中心黑洞。给黑洞拍照并不容易,无法即拍即得。天文学家需要用几个月来整理分析这10天获得的观测数据,预计2018年发布第一张黑洞“照片”。
  观点:
  如何给一个看不见的东西拍照片呢?
  在天文圈里,有这么一个天体,有着巨大的引力,就连光都逃不出来。既然没有光,就不能使“底片”感光,更不能给黑洞拍照了。新闻中提到的给黑洞拍照片,其实并不是直接让“底片”曝光。当黑洞吞噬周边物质的时候,会释放出来大量的热和X射线,同时利用电荷、引力数据、自转等参数,就可以间接的模拟出来一个照片,描述出来黑洞到底是什么样子的。也就是说,这个拍摄只是利用各种望远镜,收集数据,然后用计算机模拟出来一张黑洞的照片。
  黑洞虽然“不可见”,但在宇宙中并不算稀少的天体,这对于生命体也适用。人类虽然数量众多,但也许只是宇宙中稀有品种的生命体。笔者推荐的是科幻小说《盲视》,也许在宇宙中,小说中的生命体才是常态。
 
 

图5

  4、机器老师
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  继商业、安保、交通等行业之后,教育显然已经成为AI的新目标。 数百年来,教育一直遵循着以老师为中心的传统模式。如今,在相继侵袭多个行业之后AI能否改变教育的老规矩?人工智能开始教你的孩子了!
  人工智能能否取代教师,是个早受关注的问题。美国《福布斯》联合多家机构发起的对2000多种工作自动化可能性的调查显示,教师被机器所取代的可能性最低。“但这并不代表AI失去了在教育行业的工作机会。”北京邮电大学计算机科学与技术学院博士张健告诉科技日报记者,“如果不用探讨人生意义等哲学层面,回答基础性的分析问题等,可是机器人的长处。”
  观点:
  人工智能是否能取代人类成为教师?以笔者做了20多年的学生经历来讲,这基本不可能。人工智能有着自己的巨大优势,比如有无穷的存储力、计算力,但做不到因人施教,每一个学生都有属于自己的特有的学习方法和理解能力,这就要求未来的教师去适应每一位学生,但显然人工智能做不到。
  我们换一种方式,倘若与许多科幻小说中的情节类似,在脑后开一个接口,与电脑相连,直接把知识存进大脑,那不是容易很多么?笔者推荐的是科幻电影《月球》,人类有能力复制知识和记忆之后会做些什么呢?
 
 

图6

  5、基因测序
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  此前参与完成4条酿酒酵母染色体的人工合成的华大基因又有了新动作。近日,由华大基因、中国食品药品检定研究院(NIFDC)和国家食品药品监督管理总局湖北医疗器械质量监督检验中心共同完成的BGISEQ-500测序平台首个人类基因组重测序数据相关文章发表于开放期刊《GigaScience》。华大基因相关负责人表示,本次发布的数据并不是第一个人全基因组重测序数据,但它是中国首次发布的由国产量产测序仪产出的人类全基因重测序数据。
  观点:
  最近国产的基因测序仪也问世了,以后国人可以用上自己的测序仪,而且成本也下来了,是好事一件。笔者的朋友看过这则新闻之后吐槽说,这有个什么用,人体基因图谱早就出来了,各种重大疾病仍然不能治愈。这个说法对也不对,的确有很多疾病仍然不能治愈,但基因测序如今可以测出来很多遗传疾病和肿瘤,已经极大了提高了疾病诊断的效率。在未来,有了这些仪器,科学家可以绘制每一个患者的基因图谱,来对症下药,调整合适的药量,实现精准医疗,倘若实现了这一目标,这真的是生物学的世纪了。
  笔者推荐的是冯原的科幻小说《基因源》,也许在未来基因技术进步了,人类可以随意更改或者买卖自己的基因,你期待吗?
  本期就到这里,我们下期再见。

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