揭秘十大黑科技：“黑科技”斯坦福首发文字版

（原标题：揭秘十大黑科技－－“黑科技”斯坦福首发文字版 ）

来源：董老师在硅谷公众号

从颠覆硅谷的天才少年到《黑科技》斯坦福首发，这是上周五笔者参加的活动，在会上 各位领域的作者欢聚一堂，分享了从电子，虚拟现实，新材料，磁电学描述未来科技的发展。黑科技就是要有足够大的脑洞，才能创造更大的未来。作者高路提到 “以前只有在科幻电影中出现的场景，今天就能一步步的实现，我们为什么不能想象一个更加超乎想象的未来呢？”

作者阵容

顾志强  杜克大学计算机博士，前GOOGLE[X]、苹果人机交互实验室研发工程师

戎亦文  斯坦福大学电子工程系博士，硅谷创业公司产品开发负责人，前苹果手机产品开发项目经理

杨文婷  德国图宾根大学生物学博士，斯坦福大学系统生物学博士后，Genenexus CEO，硅谷科技创业讲座”Big Bang Talk“发起人，向日葵儿童癌症公益组织志愿者

李宇骞  杜克大学计算机系博士，谷歌软件工程师

李凌宇  中科院上海生命科学研究院博士，斯坦福大学医学院发育生物学博士后

雅 琦  布朗大学化学系博士，Bio Rad数字生物中心高级科学家

王辉亮  斯坦福大学材料系博士，斯坦福大学生物工程博士后

时 珍   哈佛大学遗传和分子生物学博士，斯坦福遗传和发育生物学博士后

高 路   杜克大学机械工程系博士，Google/Nest Labs资深传感器工程师

刘蜀西  中科院神经科学研究所博士，约翰霍普金斯医学院和美国国立卫生研究院院博士后

赵 悦Rutgers大学物理系博士，斯坦福大学高能理论物理博士后

张 晓  清华大学和微软研究院联合培养博士，Google研究院软件工程师，曾任华尔街知名对冲基金量化分析师

王文弢  麻省理工学院(MIT) 机械工程博士，苹果公司下一代输入技术硬件工程师，特斯拉电车公司系统集成工程师

下面就是这次发布大会的干货

1.人体增强：

HUMAN AUGMENTATION

机 器人外骨骼－借助机械的力量使人体强大百倍。截瘫患者重新行走、士兵身肩重物健步如飞已不再是科幻小说。这一黑科技融合了机器人、控制工程、神经科学等尖 端技术，现在已逐步应用于医疗康复和工程作业助力等领域，其军事化应用也初见端倪，未来更能在虚拟现实、人机交互与娱乐方面大展身手。

2.虚拟现实

Virtual Reality

目 前大部分的VR设备主要侧重在重构视觉与听觉，而这仅仅是虚拟现实技术中的冰山一角。未来的VR可以同时传递多种感官信号。想象你住在北京的胡同里，戴着VR头盔在游览意大利佛罗伦萨街角的一家水果店。你看到了水果店周围的古朴建筑和主人的微笑，同时你闻到了新鲜水果的味道。于是你伸出手，居然还能感受到 水果的质地，仿佛置身当地一般，毫无二致。

今 天只聊聊触觉。触觉（haptics）可以将虚拟的对象实物化，不仅看得见，还能“摸得着”。最简单的触感可以通过不同频率的器件震动与皮肤摩擦实现。触 感的的获得甚至可以隔空完成。比如UltraHaptics，通过聚焦超声波到人的皮肤来实现“隔空打耳光”的功能。再比如迪士尼的Aireal，可以通 过精确地压缩和释放空气产生空气漩涡来“打击”到皮肤表面。类似的触感还可以通过激光来操作。比如最近一组日本科学家利用激光激发等离子态实现了可以触摸 的全息图。

3.智能微尘：

SMART DUST

物联网（internet of things）是大家比较熟悉的概念。智能微尘可以看做是终极的物联网。

在 这个概念中，被联网的单元叫做智能微尘，它是沙粒一般大的传感器数据采集终端，它们相互连接成网络，并将采集到的数据上传到云服务器。理想的智能微尘单元 不仅体积小，而且成本低，性能稳定，能从环境中充电。这样，你就能真正像沙子一样，抓起一把撒落到环境中，然后它们就能看开始工作了。

那 么，这样的智能微尘有什么应用呢？环境监测，灾难搜救，军事侦察都是可能用到的领域。拿这页ppt中的例子来说，这样的智能微尘洒在城市中，可以监测很多 东西，例如污染状况，车流情况，能源状况，等等。一个好的类比是，如果将中央计算机比作大脑，那么智能微尘就好比神经元细胞。

4.深度学习：

DEEP LEARNING深度学习是指多层神经网络。人工智能的发展经历小模型，小数据（只能识别数字，字母）到互联网时代的小模型大数据（能识别人脸，猫狗）再到深度学习时代的大模型大数据（识别语音，识别各种类别的花鸟鱼虫，商品等），深度学习的关键优势在于能够充分释放大数据的能量。

以 无人车的应用解释深度学习的力量。著名的青年黑客George Hotz一个人三个月造出一台能自动在高速公路巡航的汽车，靠的是大数据和端到端学习的力量。这种方法可以帮助无人车学习人类如何驾驶的舒适，如何避免各 种交通事故。如果希望进一步降低事故率，可以考虑AlphaGo的方法，创造一个虚拟世界（黑客帝国），在虚拟世界里进行无穷多次的推演，从而得到超过人 类驾驶员能力的方法。

5.柔性电子：

FLEXIBLE ELECTRONICS

传统的电子器件都是加工在坚硬的基底上，即沉重又容易摔坏，比如说我们的手机，电脑等。 而柔性电子器件则利用了新型的电子材料和结构，将电子器件制作在柔软的塑料基底上，轻薄的器件可以被卷成一团放入口袋中，或者被摔倒地上也毫无损坏。

柔性电子器件的用途非常广泛。从可以像报纸一样折叠于手中的柔性电子显示器，到可以贴在皮肤上检测人们心跳，脉搏，血压等的超薄器件。最近几年，柔性器件还用来做人造电子皮肤，用来感应压力，温度，甚至是化学物质，并最终把信号传递给神经元。

6.延寿抗衰：

LONGEVITY吃 葡萄不吐葡萄皮能让人更长寿吗？“长生不老”和“大快朵颐”真的是鱼和熊掌不可兼得？“衰老—长寿”领域无论是八卦流言还是正经的科学理论和发现都多到侃 上几天几夜恐怕也聊不完，在这篇文章中我只能挑几段最有启发性的故事，看看科学家是如何通过对模式生物和人类的疾病的研究，不断加深我们对衰老过程的认 识。

由于人均寿命的提高，人口老龄化成为社会面临的新挑战。因此，提高老年人的健康水平和生活质量，也就是延长“健康寿命”，已经变成新的“长生不老”理念。它不再是少数贵族和有钱人的奢望，而是正逐渐变成国家卫生健康部门的纲领方针、走进寻常百姓家实实在在的新理念。

7.下一代基因测序：

NEXT-GENERATION SEQUENCING

下一点基因测序技术也被称高流量测序(high-throughput sequencing), 其实是一个包括了多种不同现代测序新技术的一个总称，英文里称为(catch-all term)。在过去的13年里，基因测序仪器技术突飞猛进，和传统的测序相比变得更快捷，同时测序费用的下降速度是摩尔定律的1,000倍，从每个人类基因组1亿美元降到了仅需1,000美元。最初主要的4大技术公司相互竞争，各有千秋。随着各自不同的发展，有些被市场残酷的淘汰，有些开始一统天下。纵观下一代基因测序的发展史，故事层出不穷，高潮迭起，情节不可预测，精彩程度不逊色春秋战国时代的各色演义。

下一代基因测序行业快速发展、加上生物医学分析 的日渐成熟和生物大数据云计算技术日新月异，带来了一个全新的革命性概念“精准医学”。精准医学将会从现在“对症医疗”的模式逐步转 化为“对个体医疗”的模式，针对每个人不同的基因检测结果设定不同的医疗用药方案。奥巴马总统今年二月在白宫的关于精准医学的发言正式揭开了个性化医疗革命的序幕。

8.基因编辑：

GENE EDITING

基因组就像一段很长很长的“源代码”，包含着个体生长发育的所有信息。被称为“生命科学的阿波罗计划”的人类基因组测序工程获得了我们基因组几乎全部的“源代码”。而要了解基因组究竟是如何控制我们的身高体重、相貌性格等，生物学家需要删除或者修改基因组的一段“代码”（这个技术被称为“基因编辑”），观察个体性状发生的变化来推断这段代码的功能。

这篇文章和大家分享最新最强大的基因组编辑技术，一个被称为“CRISPR” 的生物黑科技。CRISPR的诞生颇有传奇色彩：一小段及其奇特和令人费解的细菌DNA序列，最终居然被乳品业的科学家发现是细菌用来抵抗他们的敌人——噬菌体病毒的秘密武器。细菌对付病毒的这套“绝密武功”不仅让人刮目相看，更是被科学家巧妙的变成了编辑基因组的“利器”。

CRISPR基因编辑技术给生物基础研究带来了一场变革，而它倍受关注更是因为在治疗疾病中的潜在应用价值，可能会成人类健康的大功臣。然而，不仅CRISPR技术距离实际临床应用的目标尚存在差距，基因编辑技术的巨大应用潜力对人们的生命观和健康观，乃至整个社会的伦理和法律体系也提出了前所未有的新挑战。这场由酸奶引发的新革命，人类准备好了吗？

9.心脏修复：

CARDIAC REGENERATION FROM ADIPOSE TISSUES

随着现代人类生活习惯，环境因素的影响，心脏病的发病率日益增高。心肌细胞差不多以每年1％的速度更新，期待它们自我修复不太现实，那么有什么办法可以帮助心肌细胞修复吗？“异想天开”的科学家们想到了“脂肪”。科学家通过吸脂手术取得脂肪，进行处理后获得脂肪基质/干细胞（adipose tissue-derived stromal stem cells, ASCs)，利用适当的细胞因子和蛋白质调成的“鸡尾酒”进行培养，将ACSs诱导分化为心肌细胞和血管内皮细胞。这一科研成果掀起对ACSs的研究热潮，并被转化成临床试验和治疗方法，现阶段心血管疾病的病人可以接受自己的ASCs的移植，希望可以帮助血管再生或者是增强心脏功能。更多关于ASCs的研究在进行着，发掘人类脂肪在再生医学领域的作用，这对人类有不可估算的价值和机会，有可能改变现代医学的面貌。

10.脑计划：

FROM BRAIN INITIATIVE TO HUMAN BRAIN PROJECT“神经生物学”是个听起来高深，却和我们生活息息相关的概念。不管你信不信“迷信”、“富有同情心”、“感情专一”这些人类行为特质都是有神经生物学解释的哦。2014年7月，SCIENCE杂志创刊125周年之际，杂志社在特别专辑上公布了未来1/4个世纪人类面临的最大科学挑战。其中包括一些很有意思的问题：意识的生物学基础是什么？记忆是如何存储和提取的?大脑如何建立道德观念?人为什么要睡觉？为什么会做梦？导致精神分裂症的原因是什么?引发孤独症的原因是什么?阿兹海默症患者的生命能够延续多久？上瘾的生物学基础是什么?

美国、欧洲、日本和中国都迫不及待地启动了“脑计划”，对以上问题进行探索。迄今为止，神经科学家有一个好消息和一个坏消息。 坏消息是：我们现在还没有答案。但是好消息是：近10年来涌现的一大波神经黑科技，正带领科学家走在破译大脑、意识以及行为之谜的路上。工欲善其事，必先利其器。你能想象在脑子里看到美丽的彩虹吗？如何让鼠脑隐形？用细菌的分子让盲者重见光明？让高分辨率成像技术带我们去“脑海”遨游！跟我们一起走进《黑科技》吧。