2017年十大新興科技

編譯/《中國民商》記者 李雨蒙

2017年十大新興科技

編譯/《中國民商》記者 李雨蒙

這些新興科技都具有很強的持久力，對我們的政治和經(jīng)濟都將產(chǎn)生深遠的影響，同時提高醫(yī)療技術，影響人類的文化。其中一些已經(jīng)展開應用，另一些還要花費10年或許更久的時間進一步的研究發(fā)展

“神經(jīng)分路”治愈癱瘓

早在10多年前，西儲大學的Robert Kirsch 博士就開始研究讓癱瘓患者恢復運動能力的方法。去年，神經(jīng)學家Gregoire Courtine教授領導的研究團隊在癱瘓猴子的大腦中植入了一個圖釘大小的電極陣列，用于感應大腦中知道腿部運動的神經(jīng)元活動。隨后，他們利用無線發(fā)射器將這些信號傳遞到一件為猴子特制的夾克上，當猴子發(fā)出想要行走的信號時，就會觸發(fā)脊髓中的預編程序，使猴子重新行走起來。2017年，科學家們利用類似原理，打造了一系列的“神經(jīng)分路”，將大腦與四肢重新連接起來。比如Bolu Ajiboye博士和研究團隊就成功在患者大腦的運動皮層植入了兩個硅電極陣列，通過露骨的金屬端口導出，連接到翻譯信號的計算機。當患者腦部發(fā)出信號到電極上時，就會引起不同程度的肌肉收縮，實現(xiàn)手掌的開合，抬起手臂，然后握住杯子把水送到嘴邊。

液態(tài)活檢成無創(chuàng)癌癥篩查利器

液態(tài)活檢是一種可以在血液樣本中發(fā)現(xiàn)癌癥跡象的技術，其主要檢測物包括循環(huán)腫瘤DNA (ctDNA)、循環(huán)RNA等等。利用液體活檢技術，臨床醫(yī)生可以在影像學技術還未發(fā)現(xiàn)病灶時，就在外周血中檢測到腫瘤細胞或相關遺傳物質(zhì)，提前預支癌癥。

從干燥空氣中提取飲用水

2017年，《科學》雜志發(fā)表一項研究成果，美國麻省理工學院的Evelyn Wang 教授和加州伯克利分校的Omar Yaghi 教授等人將一種多孔金屬有機骨架（MOF-801）負載于薄銅板上，所得的裝置僅依靠太陽能就可以從空氣中獲得水。即使在空氣濕度很低的時候，這種神奇的太陽能“飲水機”仍能正常工作。實驗證明，在自然陽光下每公斤MOF-801每天能從濕度為20%的空氣中汲取約2.8升的水，無需提供額外的能量。Evelyn 和Omar教授等人將蒸汽源引入環(huán)境中，水蒸氣通過擴散吸附在MOF-801材料表面，吸附飽和后撤除蒸汽源，并接入太陽能模擬裝置，此時該材料中析出水分，通過冷凝裝置加以收集。隨后對材料的孔隙率和厚度等進行優(yōu)化，最終實現(xiàn)了在太陽能作用下連續(xù)24小時進行水分收集。

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（CNN）的圖像識別優(yōu)于人類

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡是一種前饋神經(jīng)網(wǎng)絡，它的人工神經(jīng)元可以相應一部分覆蓋范圍內(nèi)的周圍單元，對于大型圖像的處理有突出的表現(xiàn)。不同于傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡，CNN系統(tǒng)深度學習具備許多功能，通過識別行人，制造安全性交稿的自動駕駛系統(tǒng)。還能夠廣泛應用于農(nóng)作物檢測，醫(yī)學、保險等多個領域。

人造樹葉

哈佛大學Daniel Nocrea教授聯(lián)手生物學教授Pamela Silver, 研究出“二代仿生葉子”，遠超光合作用的效率，首次被用于制造液態(tài)燃料。二代仿生葉子采用水培技術，吸收太陽能之后，可以將水分子分解成氫氣和氧氣，其中的氫氣能夠在工程菌的作用下產(chǎn)生液體燃料，也可用于發(fā)電。新一代仿生樹葉的功效遠超于以往的產(chǎn)品，主要是因為產(chǎn)生氫氣所用的全新的鈷磷合金催化劑，能夠避免以往生成活性氧破壞工程菌的DNA的情況，從而大大提高光合作用的效率。據(jù)測試結果表明，這種新催化劑能以10%的效率將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能，是自然界植物效率的10倍。

抵御疾病的基因疫苗

基因(DNA)疫苗是利用基因重組技術直接將編碼某種外源蛋白的目的DNA導入宿主體內(nèi)，使其在體細胞內(nèi)表達，從而達到免疫治療的作用。2017年Wistar研究所和Inovio制藥公司的研究小組使用分子技術研發(fā)出一種針對重要靶標癌抗原增加免疫應答的DNA疫苗，利用人體的自然防御系統(tǒng)改善癌癥免疫療法。過去的一些腫瘤抗原疫苗一直未能達到很好的療效，主要因為疫苗的免疫原性查。癌細胞的抗原被認為是自身抗原。而Wistar的此次疫苗中，使用修飾過的DNA序列，將WT1標記為對宿主免疫系統(tǒng)的外來物，從而使免疫耐受得以解除。

軟體機器人

未來幾年內(nèi)，機器人將發(fā)展人類般的柔軟度。2017年，世界首款全然體機器人Octobot章魚機器人誕生，它可以爬、游泳等活動并與外界互動。相比傳統(tǒng)剛性機器人，軟體機器人可以更好地與人類和自然界進行交互，比如將軟體機器人與可穿戴設備結合幫助特殊人群完成生理活動，更好地服務于未來的人機交互、醫(yī)療康復等領域。

臉部識別支付

2017年，Iphone X的發(fā)布帶火了臉部識別的話題。其實，早在蘋果之前，許多國家和公司已經(jīng)開始應用人臉識別技術。人臉識別是圖像識別技術成熟的標志，是弱人工向強人工智能轉(zhuǎn)化的信號。我們完全有理由相信，未來的“刷臉”技術會出現(xiàn)在智能門鎖、智能家庭物聯(lián)網(wǎng)等等地方，帶給我們更加智能的生活。

自動駕駛卡車比想象中更近

近日，特斯拉公司發(fā)布了自動駕駛半掛卡車，引起業(yè)內(nèi)廣泛關注。卡車駕駛一般都是長途運輸，司機需要長時間注意力集中，十分疲勞而且孤獨，交通事故率很高。而自動駕駛卡車對卡車司機將是一種解放。據(jù)統(tǒng)計，每年約有4000名美國人死于與卡車有關的事故。因此，隨著自動駕駛卡車的加速商業(yè)化，更加智能且安全的駕駛將比人類司機更加靠譜。

人類細胞圖譜

2016年9月，臉書創(chuàng)始人馬克·扎克伯格和妻子普里希拉·陳宣布成立基金會 Chan Zuckerberg Initiative (CZI), 將在未來10年內(nèi)投入30億美元巨額資金資助科學家，推動“人類細胞圖譜計劃”（Human Cell Atlas Project）這是一項大型國際合作項目，旨在構建一個全面的細胞圖譜，全面揭示人體是由什么組成的，為科學家提供生物學模型，加速藥物的開發(fā)，對于疾病的診斷和治療將是革命性的改變。2017年10月，人類細胞圖譜首批擬資助的38個項目正式公布，初步估計，人類至少有37.2萬億細胞，HCA的影響包括，比如與現(xiàn)有的“艾倫腦圖譜”相輔相成，完整建立大腦與神經(jīng)系統(tǒng)所有類型和亞型細胞目錄；與人類免疫學基因組計劃合作，擴展到人類整個“免疫系統(tǒng)”等等。

編譯自《科學美國人》《麻省理工科技評論》

（責任編輯 姜懿翀）