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20大创新中心,300项顶尖专利~你要知道的全球黑科技都在这里!2017国际十大科技新闻揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

科技日报记者 张梦然 房琳琳

内容来源:2018年《王煜全·创新地图大会》上,科技投资人、科技界的思想家王煜全进行了个人演讲。深圳卫视进行3小时全程直播,接下来通过一篇文章还原3小时演讲精华。

2017年是不平凡的一年。科学与技术的巨大进步,再次深刻地影响和改变了世界。从“看到”引力波、找到马约拉纳费米子、证实土卫二支持生命的潜力,到制成5纳米芯片、研发首个分子机器人、绘出首张脑电波全图……这些极具代表性的成果有力地证明,人类的发现和创新永无止境。

20大创新中心,300项顶尖专利~你要知道的全球黑科技都在这里!

可能你也注意到了,和电影里的汤姆克鲁斯一样,我今天也戴了一副高科技感十足的眼镜,不过你不用担心,我不会把眼镜扔出去,它也不会引起爆炸,我戴着这副眼镜有别的用处。干什么用呢,让我先给你解释一下,因为高科技会改变人们的行为方式,如果不解释大家就容易误会了:曾经,在街上自言自语的被当成疯子,现在,在街上自言自语的是在打电话。

26日,由科技日报社主办,部分两院院士、资深科技记者和网友共同评选出的“国安杯”2017年国内、国际十大科技***揭晓。借助***传播指数系统,本报量化分析了本次选出的十大科技***,发现相关***都受到舆论广泛关注。科技日报社自主研发的***传播指数系统已应用于内部评价,经过检验,取得较好效果。

入选的2017年国际十大科技***分别是:人类首次“看到”双中子星并合引力波;SpaceX公司首次用“二手火箭”发卫星;IBM用迄今最新工艺制成5纳米芯片;华人科学家团队找到马约拉纳费米子;升级版“碱基编辑器”人类遗传病新疗法;“卡西尼”号证实土卫二具备支持生命的条件;世界首个分子机器人诞生;首个治疗癌症的基因编辑疗法获批;人类首张脑电波连接全图问世;量子系统研发创纪录,中国实现星地量子通信。

01 人类首次“看到”双中子星并合引力波

所以,拥有科技,你会看到不一样的世界!我现在就带大家进入科技创新的世界。

为什么美国让人眼花缭乱的创新都来自小公司 20大创新中心,300项顶尖专利~你要知道的全球黑科技都在这里!

确实,在大多数人的眼里,只有拥有超能力的超级英雄才能改变世界,像钢铁侠、雷神、绿巨人、蜘蛛侠等等。所以创造超级英雄的漫威公司,在10年的时间里一共出了18部电影,轻松拿走了超过百亿美元的票房,可见大家心里对超级英雄的崇拜。但是今天我想告诉你的,是我在这些年的工作经历中发现的一个秘密,在我们生活的时代,你不需要拥有超能力,只要擅于运用科技,每个人都有机会成为这个时代的超级英雄。

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很多人知道我还有一个身份,是全球知名的企业增长咨询公司弗若斯特沙利文公司中国公司的创始人,因为沙利文的机缘,我们接触到国内外大量的科技创新公司, 有了这样一段经历之后,我们对产业的理解也发生了转变,看到了传统产业的重要性,深入进去研究之后,我们发现科技已经渗透到各个产业里了,每个产业都有大量科技公司涌入。

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它们借助科技创新迅速崛起,颠覆了原有的产业格局。这个时候我们才发现时代的变革来了,各个产业都面临着科技的冲击,真正的风口是科技。通过与沙利文的合作,我看到了很多前沿的科技,看到了科技带给企业和社会的机会,我也因此开始习惯于关注和研究各个行业领域的前沿科技。

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在研究过程中我发现,有非常多的匪夷所思的前沿科技产品,竟然都是诞生在小公司的手上的,比如我在很多场合都介绍过的Wicab公司的盲人眼镜,它是一个非常轻便的产品,一副眼镜加上舌片,就可以帮助全盲的盲人重新构建对外部世界的三维认知。很多盲人用惯了以后说,我真的看到了。这确实是很了不起的产品。

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中国的科技公司也越来越多地涌现出来,像无人机的领军企业大疆,人工智能芯片企业寒武纪,专注于自动驾驶的驭势科技,为自动驾驶提供解决方案的地平线,电动车企业蔚来、小鹏汽车、威马,还有我们一直非常推崇的,两个德国人来中国造车的拜腾;还有服务机器人的代表,做药师机器人的小乔和做酒店服务机器人的云迹。这些企业有的已经大名鼎鼎,有的你还没有听说过,但是我向你保证,他们都正在深刻的改变着我们每个人的生活。

从创新公司看美国创新生态20大创新中心,300项顶尖专利~你要知道的全球黑科技都在这里!

好几年以前,我通过朋友介绍去拜访了黄亚生老师,黄亚生老师是麻省理工学院斯隆商学院的副院长、终身教授。黄亚生老师问我说:你知道著名的李约瑟难题吗,就是中国古代有很多伟大的发明,为什么到了近代,科技反而没有发展起来呢?

当时黄亚生老师是这么解释的,他说其实最根本的原因是古代中国的科技发明都是为皇权服务的,比如说地动仪为什么会被发明出来?不是民间的需求,不是为了帮老百姓监测地震,实现救灾用的,而是当时皇帝的命题作文,是为了帮助皇帝更好的镇压地方造反。所以像这种为皇权服务的科技创新,肯定是发展不起来的,科技创新的最终目标应该是提升整个社会的效率。

2017国际十大科技***揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

引力波就像是时空的涟漪,带有强大的吸引力,科学家认为它能携带信息,允许我们回溯宇宙起源时的状态。

美国激光干涉引力波天文台(LIGO)最早的建造者之一、美国加州理工学院理论物理学家基普·索恩的观点是:当引力波探测成为常态之后,就会开启天文学研究的另一扇窗——引力波天文学。

事实也正是如此。2015年,人类第一次探测到引力波,爱因斯坦广义相对论初获印证。第二次、第三次纷至沓来,第四次引力波事件在2017年诺奖宣布前夕公之于众。

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1366的CEO Frank是一位连续创业者,他毕业于麻省理工学院的机械工程系。在创办1366之前,他和他的一位留校做了教授的同学曾经一起创业,这个创业公司经营得很成功,最后公司被高价并购,他们成功实现退出。

创业成功之后,他发现把高校中的好科技转化成产品,用高科技来创业是一条最便捷的路。所以他决定去高校中找科技。当然最方便的还是从他自己的母校MIT、从他自己毕业的机械工程系入手,他花了一个多月的时间去找机械工程系的各位老师聊天,在聊了一个多月、聊遍了机械工程系所有教授之后,他终于找到了现在的合作伙伴,一起研究太阳能技术,这就是1366诞生的故事。

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后来我就发现这种模式在美国的科技企业中反复出现,我们称之为“双长制”,就是由一位经验丰富的CEO和一位拥有尖端科技的教授合作,形成创业企业的核心。不过,一般来说,科学家在公司里是兼职,职位叫首席科学家,因为他的主要工作还是在高校里做研究。

北京时间10月16日,美国国家自然科学基金会召开媒体见面会,邀请LIGO、欧洲处女座(Virgo)引力波探测器以及世界各地70多家天文台的科学家代表,共同宣布,人类首次探测到来自双中子星并合产生的新型引力波,并“看到”这次并合事件发出的电磁信号。

我之所以投资1366,除了他们的技术过硬以外,还有一个原因,就是我很欣赏Frank的这种特质,这其实就是我们常说的企业家精神,就像Frank这样,真正的创新者,像切格瓦拉,他们永远不会躺在自己上一次创业的成功上睡大觉,而是会勇敢地选择,从零开始启动一个崭新的事业。在他们眼里,永远不存在创新者的窘境。

全球各大天文学机构同时宣布的此次引力波事件,再次证明了一件事——宇宙的“盖头”正一点点被掀了起来。

然而,宇宙的“模样”仍如水中望月,人类想要一窥全貌还有漫漫征程。暗物质和暗能量仍沉寂在茫茫宇宙不为人知,能验证宇宙暴涨理论的原初引力波还未露面,自然界各种力之间是否在宇宙诞生初期处于统一状态也无从知晓……

一切与引力波、广义相对论乃至宇宙诞生有关的未解之谜,都有待全球天文学界共同努力,用智慧、勇气、隐忍和坚持,将一个个问号挨个拉直!

02 SpaceX公司首次用“二手火箭”发卫星

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Soft Robotics这家公司的成立也是基于George Whitesides教授的最新科研成果,他们利用仿生学原理,通过研究章鱼的触手,发明了塑料的可变形的机器手,像人的手指一样可以弯曲,灵活柔软,可以设置力度,所以不会捏碎想抓的东西。这种万能的机器手,正好弥补了工厂的最后一个环节的不足,他们的目标就是使工厂实现完全的自动化。

在我们以前的印象里,都是只有大企业才能有实力做产品研发。比如大名鼎鼎的贝尔实验室、杜邦研究院或者施乐公司的PARC实验室,都曾经搞出过很多先进的科技产品。但是为什么现在,我们看到很多前沿科技都是由小企业研发出产品并推向市场的呢?

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最典型的案例是我们投资的专注于无线充电领域的WiTricity公司,无线充电是交流电的发明人特斯拉一生都想实现的突破,但至死也没有实现,一直到2005年,MIT的Marin Soljacic教授才实现了这项技术的突破,并在2007年对外公开做了展示。当时他们用一个直径一米的磁线圈,点亮了一米以外的灯泡,轰动了学术界。我们身边的电器越来越多,但是不论是家居还是旅行,经常困扰于充电和电线带来的各种麻烦,有了无线充电技术,我们的生活必将大大的改观。

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理论上讲这样的革命性的技术,原来肯定应该出自于GE这样的大企业,但现在为什么一个叫做WiTricity的小公司就把这件事给干了呢?为什么小公司也能有足够的资源能能力做到大创新呢?这要提到1980年的拜杜法案,它明确了不论出资方是谁,发明专利都属于高校,高校具有自由处置权,更重要的是,通过拜杜法案,各高校都加强了对技术转让的支持,并形成了行之有效的操作规则。

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我们要告诉大家的是,这个时代已经没有不是科技企业的传统企业了,所有企业都是科技企业,所有的企业都需要不断更新自己的科技。所以我们说,掌握先进科技未必能够获胜,不掌握先进科技一定会失败。我们把这个时代叫做科技军备竞赛时代。

2017国际十大科技***揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

马斯克麾下的太空企业,手握政府订单,计划表上4000多枚卫星,海陆回收火箭都已不在话下,甚至要赶在美国国家航空航天局(NASA)之前,回到人类阔别40多年的月球轨道……SpaceX的成绩单闪闪发亮,但它之所以能成为今年太空事业的“明星”,凭的是3月31日成功发射的一枚火箭。

不过科技军备竞赛也有好的一面,现在所有的行业都是科技产业,所有的领域,只要积极拥抱科技,都有赢家通吃的机会!我们去年就预测,2018年的一大看点,是谁会成为万亿美元的公司,最近苹果公司就做到了,这就是科技军备竞赛的好处。

这是人类首次利用之前回收的“二手火箭”发射卫星,且在发射成功后再次完成火箭回收。重复利用的火箭第一级的价钱,基本可相当于全部发射费用的七成。换句话说,整个发射行业的“价目表”将改写。

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我们每年一次的科技特训营培训,就是为了满足企业家更好地解科技前沿,掌握科技规律,以及基于科技发展、制定科技战略的需求。以今年的特训营为例,我们为企业家提供了三类课程,一是由科学家来介绍前沿科技的进展,二是由企业家做的实践经验总结和产业机会分析,三是著名的专家顾问们基于科技趋势的企业战略指导。在科技特训营上通过与各位科技前沿和企业管理的顶级人才交流,企业家们能够掌握最新的科技和商业思想,在制定企业战略中,能够更加全面系统的思考,抢占科技创新的新机会。

企业所处的产业生态环境的解剖20大创新中心,300项顶尖专利~你要知道的全球黑科技都在这里!

小企业是如何跨越创新的高门槛的?我们的答案是,因为系统的力量。我们把这样的使得创新可以顺利完成的系统叫做积木式创新体系,整个体系让最有经验的企业家拿到最先进的科技武器,找到最具行业洞察力和执行能力的人组成团队,并找到最好的协作企业形成生态式的协作,迅速掌握原来大企业才具备的研发、生产、营销、销售等等能力和资源,把最先进的科技产品推向市场,同时企业自身迅速做大,对跨国企业形成强有力的冲击和挑战。

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我们刚才讲的几个科技公司都在波士顿,为什么他们都在波士顿呢?就是因为波士顿有得天独厚的,科技企业需要的创业支持环境。具体而言,创业环境里必不可少的就是要有好高校。可能你对波士顿不太熟悉,但是你一定知道哈佛大学,哈佛是美国的第一所大学,它就在波士顿的剑桥市。

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除了哈佛之外,还有MIT,也就是麻省理工学院,跟哈佛大学离的也很近。你以为这就很厉害了,当然不是。波士顿有超过100所大学,除了刚才介绍的两所顶级高校外,还有塔夫茨大学(美国综合排名第27)、波士顿学院(美国综合排名第30)、布兰迪斯大学(美国综合排名第34)、波士顿大学(美国综合排名第37)等等,世界上可能没有哪个城市像波士顿这样有这么多大学,而且这些大学还不是一般的大学,全美高校排名前50的就有7所。

这次成就被视为航天工业的一个里程碑。然而,在太空产业之外,我们还能看到什么?举凡航天事业这类投入巨大、看似与民生相距甚远的高精尖领域,似乎天经地义是国家的分内事。但SpaceX能以商业公司的身份和资源整合能力,成功实现运载火箭可循环发射的事实,却犀利地展示了一点:在技术创新领域,当企业真正成为创新主体,并获得足够的支持和信任时,它们给出的答案,或许将远超预期。

其实,SpaceX迎接了多少赞誉,就承受了多少冷嘲热讽。但直到今天,它仍然狂奔在挑战自己的路上——实现“猎鹰9”号火箭的重复使用后,SpaceX今年又成功利用该火箭将一艘重复使用的“龙”飞船送入太空;而在即将到来的2018年1月,“猎鹰”重型火箭已蓄势待发。这些进展,对全球航天机构的经济发展和技术革新都至关重要。

03 IBM用迄今最新工艺制成5纳米芯片

2017国际十大科技***揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

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比如MIT的计算机科学与人工智能实验室(CSAIL),是目前全球最大的校园实验室,这个实验室出过超级多的牛人,也转化出了很多特别棒的科研产品。比如提名字大家可能比较陌生,但是他发明的东西我们现在人人都离不开的,万维网的创始人Tim Berners Lee,就是出自CSAIL,以太网(也就是今天常见的计算机局域网)的创始人Robert Metcalfe也是从CSAIL出来的。

摩尔定律在20年前就被唱衰,但直到现在,半导体工程师们仍然发扬钉子精神,从方寸之地腾挪出无限空间。

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MIT还有一个更有名的实验室,就是大名鼎鼎的媒体实验室。估计说到MIT媒体实验室,大家比较熟悉的故事就是张朝阳创办搜狐的故事,张朝阳就是MIT毕业的,当时他想创业,到处拉投资,后来是MIT媒体实验室的创办人尼古拉斯·尼葛洛庞蒂给了他第一笔创业资金,才有了现在的搜狐。尼葛洛庞蒂可是数字技术领域的先驱人物,他在1996年出版的《数字化生存》奠定了今天数字化时代的基调。

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我们在带中国企业家参观MIT的时候,曾经请麻省理工学院机械工程系的系主任陈刚教授做分享,他说在MIT校长和系主任的职责不是搞科研、发表论文,也不是去挖诺贝尔奖得主,而是要了解科研的发展趋势,找到下一个科技突破可能出现的领域,并且创造一个好的环境,吸引那些有可能做出突破的年轻人,在我们自己的这个环境里,支持他做出伟大的科学突破,把他培养成诺贝尔奖得主。

其实美国很多优秀的高校都具有这样的机制,突破性的科研成果,只有在前人多年积累的基础上和适合的环境里,才能做出。这就是我们反复强调民间科学家时代结束了的原因。所以,如果没有高校的支撑,就没有核心科技,科技创新企业就很难成长起来,没有公司的聚集就很难形成强大的产业生态,因此可以说高校的存在是一个地区产业有效发展的内在驱动因素。

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去过波士顿的人应该知道波士顿有一个地标-健赞公园,健赞公园就是来自于著名的生物制药企业健赞公司,是波士顿最早一批的生物制药公司,公司的科研实力雄厚,所以迅速发展壮大,成为了跨国企业。到现在波士顿地区有1000多家生物科技企业,其中有很多企业家曾经是健赞的员工,可以说健赞为波士顿生物科技产业的发展做出了重大贡献,为波士顿的科技创新企业培育了很多优秀的企业家。

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除了高校、教授和企业,还要有支持创新的相关机构和能力提供。波士顿在这方面做得也非常到位,比如著名的创业加速器Masschallenge ,非要直译的话,就是麻省挑战赛。它是2008年全球经济衰退的时候,为了帮助创业企业活下去,由波士顿政府牵头设立的。10年后的今天,它已经是全球最大的创业加速器了。

IBM公司研究团队6月在日本京都宣布,其在晶体管的制造上取得了巨大的突破——在一个指甲大小的芯片上,从集成200亿个7纳米晶体管飞跃到了集成300亿个5纳米晶体管。

和MassChallenge不一样,Bolt的强项在于提供硬件研发设施的支持。它有一整硬件原型开发的设备,比如3D打印、3D扫描、激光切割器,而且会配全职的工程师来帮助入驻的创业公司用好这些设备,?缩短开发原型的周期。另外对优质的创业企业,Bolt还会做10万-50万美金的股权投资。

半导体行业一直致力于打造5纳米节点替代方案。IBM此次宣布的最新“全包围门”结构,被认为是晶体管的未来;即将投入生产的5纳米芯片,将使用工艺成本有所降低的极光紫外光刻技术,经济效益显著。

Techstars是美国知名的种子加速器,它的模式是引入导师帮助初创公司,目前为每家初创公司提供10名导师,让导师能够高度专注辅助初创企业。TechStars更重视孵化少量高质量的项目,而且给每家初创公司提供很多的支持。截止最新统计,TechStars共孵化出114家公司,另有98家还在孵化当中。其中的73家正进行融资,已募得1.34亿美元的风险投资。

新型芯片与10纳米芯片进行的对比测试发现,给定功率下,性能可提升40%;同等效率下,5纳米芯片可以节省74%电能。

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除此以外,创新还需要有足够的密度。可以说波士顿有这个世界上最聪明的一群人,他们带着各种各样的创业想法,又有足够的科研成果做支撑,这群人想要创造出改变世界的科技,当然还需要有一个地方可以自由的交流和碰撞,在波士顿,这个地方就是肯德尔广场。

肯德尔广场距离哈佛和MIT都在步行可以到达的范围,大批的科技创业公司直接依托高校而生,就聚集在这里。在这也有一些很便利的公共办公区,随便找把椅子就能干活,整个社区都是处于不断流动的状态。如果给全球绘制一张创新热力图,肯德尔广场绝对是最耀眼的点之一。

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要了解波士顿还有一条路是必须要知道的,就是波士顿的128公路,128公路长90公里,环绕波士顿呈半圆形,这条公路旁边聚集着上千家研究机构和科技企业,其中有70%的公司都是麻省理工学院的毕业生创办的。由于一开始有足够的地方,再加上有麻省理工的加持,资本相对雄厚的大公司迅速进来,小公司、创业企业在这基本没有生存的余地,但是如果一个园区都是大而全的公司,就很容易出问题。

在经历了一段时间的低迷之后,128公路又重新崛起了。在衰落的过程中,很多128公路地区的公司也随之走向衰败,在另一方面,这些大公司的解体反而给128公路带来了新的机会。因为大公司重整,必然要开掉很多人,这些人迫于无奈只好自行创业,这样反而让整个地区的风气开始重新变得积极向上,再加上哈佛、MIT这些名校还是一直存在,80年拜杜法案的积极影响,又使大批小公

这一出色表现有望挽救濒临极限的摩尔定律,使电子元件继续朝着更小、更经济的方向发展,为自动驾驶、人工智能和5G网络的实现铺路。

04 华人科学家团队找到马约拉纳费米子

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《科学》杂志上一篇论文,为我们展示了一个新时代的前夜。

马约拉纳费米子在预言的80年后现身——由加州大学洛杉矶分校与斯坦福大学的合作观测,为这种“天使粒子”的存在提供了有力证据,也为这段漫长的探寻带来一个满意的解释。

这是一种反粒子与自身相同的费米子,科学家一直在试图搜寻它。此次华人科学家团队通过对一种奇异物质开展一系列实验,首次为其存在找到了确凿证据:在超导体和磁性拓扑绝缘体叠加而成的材料内,观察到一种被称为“手性”费米子的特殊马约拉纳费米子沿着一个方向移动的准确无误的信号。

而通过操控马约拉纳费米子作为量子比特,可能会是稳定量子计算机得以出现的完美选择,从而让人类彻底颠覆掉传统计算机。如果说“天使粒子”为物理学的一个基础性命题找到了答案,那量子计算则代表着一个全新的时代,我们可以对它的原理不明所以,但要知道其足以开启技术层面的实用进程。

这也再次演绎了科学与技术之于人类进步的意义。自从人类有意识地记录、传承改造自然所取得的经验开始,科学与技术就像是互为镜面的“马约拉纳费米子”,在历史的发展中,互促共进,螺旋上升,以原始的探索,整理出由粗浅到细致的规律。

看似与我们相距甚远的理论研究,最终将化做万千问题的解决方案。所以我们说,它是对未来的惊鸿一瞥。

05 升级版“碱基编辑器”催生人类遗传病新疗法

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标准的基因编辑方法,比如CRISPR-Cas9,可能会对DNA双链结构造成破坏。从今年开始,这一炙手可热的技术,受到了安全性质疑。

虽然后续有科学家和基因编辑公司写信或发文章要求撤稿或更正,但难免让学界甚至公众脑袋中,不断闪现着几个问号——CRISPR-Cas9技术脱靶效应有多可怕?真能引起基因组内的大量基因突变?它的精准几率怎么提升?

现在,哈佛大学化学教授、博德研究所华人研究员刘如谦带领的科学家团队,又开发出了一种更精准修改DNA单碱基的编辑工具。这种被称为CRISPR2.0版本的基因编辑工具,不仅效率高,而且几乎无任何不良副作用,可实现“点对点”打击基因突变。

在已知的与疾病相关的5万种人类基因变异中,有32000种是由点突变造成的,而刘如谦团队成功将单碱基A转换为G,这种调整可能解决已知的16000种与点突变相关的疾病。人类遗传疾病新疗法的未来,简直不可限量!

实际上,碱基编辑器一直被科学家“试用”。就在今年9月,中国中山大学研究人员还成功使用碱基编辑工具,移除了胚胎中会导致地中海贫血的遗传突变。

著名遗传学家乔治·丘奇一直以来的观点不断被验证——不会只有一种基因编辑工具独霸天下,各种可能都值得尝试。

06 “卡西尼”号证实土卫二具支持生命条件

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浪迹太空20载,孤军奋战13年。2017年,“卡西尼”号燃烧殆尽,悲情谢幕。

不过,“卡西尼”号的科学价值不死,它的数据在当前及未来一段时间都是宝贵的分析资料。而我们,有幸见证了它的努力与成就——今年4月,NASA宣布了“卡西尼”号的巅峰发现:土卫二具备生命所需的所有条件,包括水、有机物以及能量来源。

“卡西尼”号分析发现,土卫二喷发的冰中含有大量氢气分子和二氧化碳,二者存在的最佳解释是,它们由温暖海洋和海底岩层之间的水热反应产生。而这可以为深海微生物提供能量——就和地球数十亿年前诞生、孕育生命的环境非常相似。那些微生物,或许就“藏身”海床之中!

其实,土卫二并不是一个刚冒出来的新舞台,这颗卫星早在200多年前就被发现。上世纪80年代,人们已意识到其重要价值但苦于无力深究。直到“卡西尼”号真正揭开它不寻常的一面,让土卫二狠狠火了一把。

“卡西尼”号已是20世纪最后一艘行星际探测的大飞船,它代表了一个时代——那个年代,以NASA为首的航天机构对宇宙的发掘,让“天空看上去都与往日不一样了”。无人探测密集到让人羡慕,尽管出发点为冷战竞赛,但NASA却真实地拓宽了人类的视野,也让它一直走在宇宙探索的最前列。而如今,空间领域国际竞争此消彼长,映射出格局与秩序的深刻变换,比以往更耐人寻味。

07 世界首个分子机器人诞生

2017国际十大科技***揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

科技的魅力,存在于求证假设模型的执着中,显现在通过各种工具“看”到未知世界的惊讶中,还在于用已知条件创造未知的乐趣中。

分子机器人的成就,显然属于最后一种情况——科学家把基本规律当成魔法棒,念动咒语,分子们就乖乖听话了。

9月,《自然》杂志发表论文,介绍了英国曼彻斯特大学制造的世界首个分子机器人。它总共由150个碳、氢、氧和氮等原子组成,大小只有百万分之一毫米,将几百亿个这种机器人堆起来,也只有一粒盐那么大。

如此微小的分子机器人,却能根据“指令”操控单个分子,用机器手臂搭建分子产品,过程与搭建乐高机器人的过程极其相似,只是换成了原子。

虽然建造这类分子机器人极其复杂,但所用的技术都是基于简单的化学反应,原子和分子相互作用的基础原理,以及小分子如何构建大分子等化学知识。

由于非常微小,分子机器人具有很多优势,能降低材料需求、加速药物研发、大幅减少能源消耗及推进产品微型化等,因此,未来有望在诸多领域带来令人激动的应用。

08 首个治疗癌症基因编辑疗法获批

2017国际十大科技***揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

2017年,世界首个用于治疗癌症的基因编辑疗法,获得了美国食品与药物管理局(FDA)的批准,其被认为是革命性癌症疗法,标志着肿瘤治疗进入一个新时代。

CAR-T疗法,一种基因修饰自体T细胞的免疫治疗,也是使用患者自己的T细胞进行的“定制化治疗”。具体的做法,要先收集患者的T细胞并送到制备中心,在那里进行遗传修饰,这样,嵌合抗原受体(CAR)的新基因表达,就可以指导T细胞靶向并杀死具有表面特异性抗原(CD19)的肿瘤细胞——换句话说,科学家通过对病人的T细胞进行修饰,让T细胞主动对肿瘤“发起进攻”。

在这一过程中,CD19的身份很重要,几乎成了CAR-T疗法成功的代名词。不过,虽然绝大多数的CD19在B细胞表面表达,它却不是传统意义上的抗肿瘤分子靶点,因为一个抗肿瘤分子靶点通常是一个致癌基因,该基因的变异导致肿瘤的发生,所以抑制它便可以抗癌。而CD19是一个B细胞受体,与肿瘤的发生原本没有直接相关性,但出人意料的是,它竟然是一个非常令人满意的靶点。

在临床试验中,83%的病人在接受治疗3个月之后进入了缓解期。而且这种修饰后的细胞,适用于每个病人的特定病情。

目前,研发出该疗法的诺华公司,公布的一个相关疗程价格是47.5万美元,约相当于311万元人民币。其或许并不比传统的骨髓移植治疗花费要贵,但人们仍希望价格能更“平易近人”一些。CAR-T疗法,这颗抗癌史上的“银色子弹”,未来或将彻底改变癌症治疗方式。

09 人类首张脑电波连接全图问世

2017国际十大科技***揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

大脑依旧是人类认知的黑洞!

美国前总统奥巴马的名句言犹在耳:“作为人类,我们能够确认数光年外的星系,我们能研究比原子还小的粒子,但我们仍无法揭示(大脑这一)两耳间三磅重物质的奥秘。”

人类大脑约有1000亿个神经元,它们如何连接以及连接错误所导致的精神错乱或严重神经性疾病,人类仍没有弄清其中原委。

美国国防部高级研究计划局(DARPA)资助的与“恢复活跃记忆”相关的大脑研究项目(RAM)结出硕果——根据300名接受神经外科手术患者大脑中30000个电极的数据,美国宾夕法尼亚大学的神经科学家绘制出人类第一张脑电波连接全图。

这张全图诞生的意义并非在于“大而全”,而是定向考察了与记忆相关的额叶、颞叶和内侧颞叶区域,有助于更好地理解记忆处理过程中被激活的大脑网络,指导未来用脑部刺激治疗创伤性脑损伤或阿尔茨海默症等记忆障碍。

大脑可研究的层次非常丰富,任何区域、任何维度、任何工具,都可以单独或组合成为研究对象。

此次成果的意义在于,很好地解决了工具侵入性与大脑功能稳定表现之间的矛盾,且样本量宝贵而丰富,足够在一定程度上说明问题。

10 量子系统研发创纪录 中国实现星地量子通信

2017国际十大科技***揭晓!人类首次“看到”引力波摘下桂冠

毫无疑问,建造量子计算机现在是一个世界范围内的竞赛。

2017年,先是哈佛大学制造出拥有51个量子比特的量子系统,能模拟研究原子间相互作用;接着,IBM也宣布了一项里程碑式的进展,成功建成并测试全球首台50个量子比特的量子计算机原型;年底,又有美国两项独立实验再次发力:量子模拟器受控量子比特数量已达到50多个,可用于研究经典计算机所无法进行的交互任务,模拟出目前真实物理设备达不到的物理条件。

50量子比特被认为是量子计算中的一个里程碑,也就是业界部分观点认为的,由此将进入到“量子霸权”时代,届时量子计算机的计算能力超过经典计算机,实现相对于后者的“霸权”。

不过,超过50个量子比特,并不代表量子计算机就能做所有具备意义的、经典计算机无法进行的运算,目前最乐观的估计是,量子计算机如果想以比经典计算机快得多的速度来解决实际问题,至少需要100个到200个量子比特。

因而,真正的突破并不是有多少个量子比特,而是量子能做些什么。

中国,今年因一个量子论和信息论相结合的研究领域——量子通信的最新突破,而领跑世界。

世界第一颗量子科学实验卫星“墨子”号,今年7月打破了量子隐形传态的记录:潘建伟团队从地球将一个光子的量子状态传输给了1400千米高空一颗轨道卫星上的另一个光子。这次成功,将中国带到远距离超安全量子通信技术的前沿。

9月,“墨子”号卫星又将光子传送到北京和维也纳,并生成量子加密密钥,使这些城市的团队能够安全地进行视频聊天。而该团队即将展开的国际合作,会共同探索全球化量子通信的可行性。

对信息的安全传送,其实是人类自古有之的梦想,而中国的这项技术,将会带来真正无法破解的全球加密。

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