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2016 科技之巔 洞見未來

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1 納米飛船 20%光速駛入宇宙深處

茫茫宇宙里,數千只宇宙飛船組織的一只艦隊,以20%的光速,揚帆向距離太陽系最近的恒星半人馬座阿爾法星進發,并回傳圖像。想想,真是件蔚為壯觀的場景。

不過,組成這只“巨無霸”艦隊的都是小個子。它們是直徑約10厘米、重幾克的新型“納米飛船”。4月12日,俄羅斯億萬富翁尤里·米爾納和著名科學家斯蒂芬·霍金宣布,將攜手啟動又一個1億美元的項目——“突破攝星”計劃(Breakthrough Starshot),旨在研制這種“納米飛船”,將它們送往太空。

項目團隊的設想是,利用傳統火箭發射母體太空船,將數千個配備太陽帆的“納米飛船”帶往地球的高空軌道。隨后,飛船開帆,一個長約1公里的光束槍發射高性能激光,在數分鐘內將“納米飛船”加速到20%的光速,驅動其飛向目標。

“納米飛船”經過約20年飛行后,將到達距離太陽系最近的恒星——半人馬座阿爾法星,傳回在其內拍攝的行星圖像。

天文學家們認為,半人馬座阿爾法星的“宜居帶”內可能存在類似地球的行星。但其距地球約40萬億公里,即使乘坐今天最快的太空船,飛抵那兒也需3萬年。米爾納說:“55年前的4月12日,蘇聯宇航員尤里·加加林首次進入太空;今天,我們準備邁出下面的一大步——走向星際空間。”

2 復制大腦 實現數字化長生不老

想要長生不老,無需借助靈丹妙藥。掃描特定個體的大腦,在數字世界里將其復制一件備份,當斯人逝去,開啟數字備份,讓它在虛擬世界與世長存,這在未來學家看來是可行的。

事實上,掃描復制大腦并非停留在概念層面。一些相關研究正在深入進行中,比如日本大阪大學的石黑浩教授研究組,就致力于使機器人成為某個生物人的復制品。

“復制一個人的大腦,你毋需以單原子的精確度掃描所有地方,但是你的設備起碼得捕捉到神經元、突觸、神經傳遞素的種類,以及神經傳遞素被合成和二次吸收的速率,”美國普林斯頓大學心理學和神經科學副教授邁克爾·格拉齊亞諾在《大西洋月刊》上撰文說:“這一切可能嗎?不可能,不過這聽起來像是幾個世紀后的科技可以實現的。”

據估計,人類大腦堪比整個互聯網所有內容的復雜程度,1000億個神經元紛繁復雜地互相連接。不過,模擬千億個神經元,如今看起來只是時間問題。未來,量子計算會帶來計算能力的數量級式的飛躍,能夠顯著加速這一過程。相信不久之后,計算機科學家就能突破制造千億神經元的極值。

3 超級高鐵 在真空管道里穿梭

從北京到上海,距離將近1500公里。搭乘最快的一班京滬高鐵,走完全程僅需4小時48分。然而,這還遠非高鐵時速的極限。未來,搭乘時速1125公里以上的超級高鐵,從北京到上海僅需1個多小時車程。

5月11日,美國創業公司Hyperloop One(超回路1號)對超級高鐵技術進行了首次公開測試。該公司CEO自信地宣稱,可能在2019年推出貨運超級高鐵,并在2021年實現客運。

回過頭來看這場測試,似乎與超級高鐵相差甚遠,但媒體所言的“Hyperloop的一小步,未來交通的一大步”,也許并不夸張。業內人士指出,超級高鐵是符合物理原理的,技術層面是可行的。列車高速行駛過程中70%以上的阻力來自空氣摩擦,而超級高鐵就是要模擬出一種高空環境,就像飛機在天上飛一樣,阻力小很多。

事實上,超級高鐵面臨的最大阻力之一,在于如何保持其運行所在的真空管道不“漏氣”。畢竟真空管道很長,高鐵運營環境復雜,材料又有一定壽命,保持真空環境絕非易事。

4 未來食物 植物也能變成“肉”

人造肉、干細胞肉、酵母菌擠出的奶甚至各種各樣的昆蟲……未來,飼養牲口的糧食可能越來越不夠用,而為了解決地球人對肉食的需求,科學家給出了不少替代方案。至于它們的味道怎么樣,你可得腦洞大開一下。

斯坦福大學教授帕特里克·布朗就和他的小伙伴們另辟蹊徑,花了5年和8000萬美金,用植物造出了媲美牛肉的人造肉。布朗的人造肉從色澤、紋理來看都像絞碎的真牛肉。食客還可以挑選薄厚、半熟、八成熟等等。

之所以像真肉,因為人造肉里有血紅素。布朗用植物亞鐵血紅素替代動物亞鐵血紅素,使人造肉呈現了肉的淡紅色。

許多醫學家研究用干細胞生成人類器官供移植。但也有人想用它生產肉。荷蘭馬斯特里赫特大學教授馬克·波斯特就成功在實驗室里培育出“干細胞肉”。他從牛的身上提取組織,分離出干細胞;將之浸泡在糖、氨基酸、油脂、礦物質和多種物質的混合液中,讓細胞吸收營養,生長分化,初步長成帶有黏性的物質;最后再讓它不斷膨脹,并拉伸成了肉條。

5 火星移民 一場有去無回的旅程

“男人來自火星,女人來自金星”是民間流傳甚廣的一種說法。如果有機會移民火星,你可愿意一試?

6月6日,荷蘭一家非營利機構“火星一號”宣布,將在2026年前后實現火星移民。它強調,這是一趟“有去無回”的旅程,各批次宇航員需要在火星上設法生存。

“火星一號”引發了諸多爭議,但依然有來自140個國家和地區的20萬志愿者報名參與這一計劃。繼“火星一號”之后,太空探索技術公司(Space X)CEO埃隆·馬斯克也在9月底公布了詳細的火星移民計劃。

星際旅行,首先遇到的現實問題是航程與給養。火星距離地球最近點5500萬公里,2003年發射的“勇氣”號(Spirit)探測器,耗時7個月才抵達火星大氣層附近。定居火星,空氣和水也是不得不考慮的問題。

即使考慮周全,準備充分,星際旅行也充滿不可測因素。太陽風可能破壞與地球的通訊,驟發的巨大太陽輻射也許會損壞飛船船體,就算能安全抵達火星附近,一點點計算失誤都可能導致著陸時發生危險。宇宙那么大,你準備好去看看了嗎?

6 人造血液 讓“血荒”成為歷史

不時見諸媒體的“血荒”,讓患者家屬揪心,也讓醫者為難。未來,是不是可以有人造血液來破解“血荒”難題?此外,對于擁有罕見血型的人來說,人造血液也可能是幫助他們的有效途徑。

英國國民健康服務體系(NHS)6月25日宣布,計劃于2017年開始進行人造血液的人體臨床試驗,這類試驗在世界上尚屬首次。

據《新科學家》雜志報道,英國此次將試驗的人造血是基于實驗室中培養的真正的紅血細胞制成的。

血液替代品是否管用?Ocata醫療公司首席科學官羅伯特·蘭扎認為,應該能起作用。2008年,他和同事首次在實驗室中大規模培育出紅血細胞。2011年,巴黎第六大學呂克·杜埃的團隊用這種紅血細胞,對人類志愿者實施了第一例少量輸血手術。

不過,還有一個障礙有待克服——產量。杜埃在2011年曾表示,要讓這一技術規模化,生產出足夠多的人造紅血細胞以滿足定期輸血的需求,是一個巨大的挑戰。他們在實驗中曾將100億人造紅血細胞注入志愿者體內,但這只相當于2毫升血液。

7 腦機接口 用意念與世界交流

用意念控制機器,你需要的或許只是一個“腦機接口”(Brain-Computer Interface,BCI)。電影《阿凡達》中的場景,正在一步步走近現實。

今年4月,美國佛羅里達大學舉辦了一場意念控制無人機的大賽。16位選手們用意念啟動和操縱小型的旋翼無人機,使它們升空、并且飛行過一個籃球場的距離和撞線。他們用的腦電識別設備,本來是用于身體殘障者的實驗。

10月8日,瑞士的蘇黎世舉辦了一場“半機器半人”大賽,其中一個項目就是腦機接口比賽:運動員佩戴腦電圖識別設備,用意念引導屏幕上的賽跑者加速沖向終點,并翻越障礙。

美國國防部高級研究計劃局(DARPA)也在BCI技術上投入巨資研發。DARPA的一種超前研究,是用植入體修補損傷的大腦區域。植入大腦表面的電極或光纖,可以讀取神經元的電信號,并發送光脈沖,刺激“失聯”的大腦區域。

8 強人工智能 和機器人談場戀愛

對廣大“單身汪”來說,“雙11”搶購一個機器人女(男)友,在未來或許是脫單的正確方式之一。電影《我的機器人女友》里,寂寞的大學生次郎就和美麗的機器人女孩談了一場超越生死與人機隔閡的愛戀。

有情感、會思考的機器人,聽上去有些魔幻現實主義的調調。可它真的是人類想要的嗎?一方面,工業機器人和人類還沒達到真正的“協作”,人類希望工業機器人的材料能夠更軟,響應速度能夠更快,系統可以更安全和更可靠,最終達到“人機共融”的境界。另一方面,人們也會擔憂,如果人工智能比人類智能更強,人會不會變成人工智能的奴隸?

樂觀的科學家認為,如果人工智能真的有了自我意識,它們就會明白,它們不是單獨的個體,不是宇宙中唯一的存在;它們會知道自己生活在一個充滿多樣性的社會。所以,人工智能足夠智能,反而使它們能夠和人類和諧共處。

真正的問題在于,人工智能還不夠強。深度學習和中世紀的“點金術”類似——把一堆東西湊在一起,加加溫,變出些什么新東西。但直到有了化學之后,人才在合成物質時,有了科學指導。或許,深度學習的“化學”出現了,人工智能的突破才會真的到來。

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責任編輯: 閆月

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