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脑机接口、量子革命、器官复刻、电子皮肤......腾讯的这场直播展示了「人类的未来」

本文作者:付静 2020-11-08 17:10
导语:腾讯科学 WE 大会上,七位科学家用前沿科学拓宽人体和宇宙边界。

当地时间 1977 年 9 月 5 日 12 点 56 分,美国卡纳维拉尔角空军基地,搭乘着泰坦三号 E 半人马座火箭的无人外太阳系空间探测器「旅行者 1 号」离开地球。

1990 年 2 月 14 日,旅行者 1 号在 64 亿公里外拍下了漆黑太阳系背景之下的地球——一个暗淡蓝点。此后《暗淡蓝点》 不仅是著名的地球照片之一,也是美国著名天文学家 Carl Edward Sagan 写成《Pale Blue Dot》一书的灵感来源。

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2020 年,是疫情之下极为特殊的一年,也是《暗淡蓝点》照片被拍下的三十周年。

在这一节点举办的 2020 腾讯科学 WE 大会,将主题定为「蓝点」,以旅行者 1 号探测器拍下的“0.1 像素”的地球为隐喻,寓意人类在意识到自身渺小的同时,更要休戚与共。

7 位来自 4 大洲、6 个国家的顶尖科学家,跨越时差、距离,突破阻隔,齐聚以线上直播方式呈现的 2020 腾讯科学 WE 大会,与公众分享天文、物理、生命科学等领域的突破性进展。

现在,跟随雷锋网(公众号:雷锋网)编辑一起回顾此次 WE 大会上科学家们的精彩分享。

大会开场,首先上台的是腾讯首席探索官网大为 David Wallerstein

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网大为表示:

2020年,新冠疫情爆发,面对困境,我们采取的行动将很可能改写这个时代。前沿科学突破能帮助我们做好准备拥抱未来,因此我们要深入理解世界所面临的挑战,它也能够进一步激发我们的热情去成为向善的一股积极力量,我们将其称之为:科技向善。

在 2018 年 11 月 4 日举行的第六届腾讯科学 WE 大会上,网大为造了一个词 FEW,即 food、energy、water(食物、能源、水)。

时隔两年后,作为负责腾讯新兴科技产业投资的一名高管,网大为更是表示,将于近期推出新书《重构地球-AI For FEW》,探讨如何以科技方式解决食物、能源和水等问题。

缔造了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”的量子物理学家、中国科学院院士潘建伟是昨日第一个进行演讲的科学家。

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在以《新量子革命》为题的演讲中,潘建伟从古生物学开始,谈到了以智人发明的基本符号和语为基础的有效信息交互,并由此得出结论:信息交互已经并将一直伴随着人类的进化和社会的发展。而在这一过程中有两个东西是非常重要的,一是信息交互的效率,二是隐私的保护。

怎样才能进行有效率的信息安全传输?潘建伟给出的答案是:量子通讯和量子计算,他认为:

利用量子通讯可以提供一种原理上无条件安全的通信方式,利用量子计算可以提供非常强大的计算能力,用于各种各样复杂系统的研究。

具体到应用,潘建伟举出了诸多例子,如经典密码的破译、气象预报、金融分析和药物设计、城市间量子通信、广域网等。

展望未来,潘建伟表示:

经过 10-15 年的努力,我们希望能够完整地发展天地一体广域量子的通讯网络技术体系;希望在量子计算方面,通过对数百个量子比特的相干操纵,能够对一些现实的问题的求解,超越目前的超级计算机,并解决一些重大的科学问题;希望研发具备基本功能的通用量子计算原型机,初步探索密码分析、大数据分析等方面的相关应用。

第二位登台的科学家则是脑机接口权威专家、杜克大学医学院神经科学教授 Miguel Nicolelis

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在「宇宙网红」Elon Musk 的大力推广下,我们对脑机接口技术不再陌生。

但其实早在 2014年,脑机接口就有了真实的应用。在当年圣保罗举行的巴西世界杯开幕式上,一个下身瘫痪的巴西少年依靠大脑控制机械骨骼的运动顺利开球,全球都目睹了这史诗级的一刻。而这一奇迹是由 Miguel Nicolelis 及其团队创造的。

Miguel Nicolelis 表示,实现大脑与机器间连接控制的想法源于 1998年:

我和 John Chapin 开始着手研究一种新的技术,我们称之为脑机接口。

作为一个相信数字化“永生”的造梦师,在演讲中,Miguel Nicolelis 介绍了这一技术从基础科学到应用于神经康复的研究历程,如:

  • 上世纪 90 年代用多电极分布的方式在小鼠上实验了神经信号获取脑机接口,成功解读了小鼠的一些大脑活动。

  • 将技术应用于灵长类夜猴,解码了夜猴的大脑活动,并将其通过互联网远程传输到机械装备上,使得机械臂重现了夜猴的运动方式。

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随后登台的是麦吉尔大学天体物理学家 Victoria Kaspi

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Victoria Kaspi 是首位获得加拿大最高科学奖的女性。2019 年,她凭借新型电波望远镜 CHIME 捕捉到上百次快速射电暴现象,并因此被《自然》杂志评为年度十大人物。

演讲中,Victoria Kaspi 表示快速射电暴来自银河系之外,并很可能来自外太空:

目前报道的捕捉到快速射电暴的次数只有 100 次左右,但理论上每天可以探测到一千次快速射电暴。这意味着它在宇宙中并不罕见,随时随地都在发生,但直到最近我们才发现它,并且对它的源头一无所知。

为探索快速射电暴,Victoria Kaspi 及其团队所采用的工具是 CHIME,即一种革命性的新型望远镜,它没有传统的聚焦于一点的抛物面反射镜,由四个圆柱形反射镜组成。

在腾讯科学 WE 大会上,她向公众介绍了捕捉快速射电暴这一神秘天体物理现象的有趣过程,也表示未来她所在的由学生、博士后和专家组成的优秀团队将为 CHIME 快速射电暴项目带来更多成果。

作为人造皮肤领域的“材料大师”,化学家、斯坦福大学化学工程系系主任鲍哲南带来了关于“电子皮肤”的大胆设想。

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她讲解了人造皮肤的设计理念与实践过程,虽然目前人造皮肤还未真正用到人的身上,但这个理念已经被证实,并带来了许多意想不到的新启发:

我们将用如人的皮肤一样的电子器件,促进人和人之间的沟通、人与环境之间的交流。目前,人造皮可以做成连续的、测量血压的,轻轻贴在小婴儿身上的血压计。

在演讲中,鲍哲南谈到了实现人造皮肤的三大挑战及对应的重大突破:

第一,所用的电子材料必须做成像皮肤一样柔软,像皮肤一样可拉伸,甚至可自修复、可生物降解。

第二,人造皮肤需要真正感知到压力、温度,可以细腻地感受到不同的物体。

第三,人造皮肤的信号需要能够和人体结合起来。

干细胞生物学家、斯坦福大学、东京大学教授中内启光分享的主题是 《异种培育人体器官》。

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中内启光在演讲中分享了“异种培育人体器官”挑战项目——即尝试在动物体内培育功能完整的可移植的人体器官,解决在器官移植中缺乏捐献和免疫排斥的问题:

如果研究取得成功并能够为患者提供自体器官,就可以挽救许多患者的生命或提高他们的生活质量,并大大降低医疗费用。

在演讲中,中内启光首先解释了嵌合体的概念:

它是有着不同基因背景的两种或更多种血清型和细胞的混合体,有着两种不同基因背景的细胞。我要讲的是系统性嵌合体,它是由两个早期胚胎结合在一起形成的。由于系统性嵌合体有可能在体内生成任何细胞,所以它的每个组织和器官中都有两种类型的细胞。

多年前,他曾将小鼠胚胎干细胞和诱导多能干细胞注入无法生成肾脏的小鼠囊胚中,最终多能干细胞生成的细胞与肾脏形成了一个嵌合体,小鼠得以拥有肾脏。

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而这只是其团队多个已经成功的实验中的一例,2019 年 7 月中内启光更是首次获批进行含有人类细胞的动物胚胎实验。

2020 年 9 月 14 日,来自美国麻省理工学院、英国曼彻斯特大学和卡迪夫大学的一组科学家题为 Phosphine gas in the cloud decks of Venus(金星大气层上的磷化氢气体)的论文发表于《自然》子刊《自然-天文学》,其合著者之一便是天文学家、卡迪夫大学教授 Jane Greaves

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Jane Greaves 领衔的团队在金星大气中首次探测到了磷化氢气体,这被认为是一种潜在的“生命迹象”,引发“金星上或存在生命迹象”的关注。

腾讯科学 WE 大会上,Jane Greaves 讲述了在金星探索“生命”的故事。

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金星虽是离地球最近的行星,但人类探索地外生命,总将着眼点放在月球、火星乃至系外行星上。原因在于其生存环境恶劣,并不像是一个生命该存在的地方。因此大多数学者的观点是:炼狱中存在生命,宛如天方夜谭。

Jane Greaves 也表示:

我们将开展更多工作,发射更多探测器、降低探测气球的高度、长期在云层中漂浮探测,我们希望能最终找到答案,我认为这将是未来几年一项激动人心的挑战。

2020 腾讯科学 WE 大会上压轴亮相的,是 1979 年诺贝尔物理学奖获得者、德州大学奥斯汀分校物理学和天文学教授 Steven Weinberg

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Steven Weinberg 是目前最受认可的早期宇宙理论——暴胀理论的重要贡献者,他向世人描绘了完全可信的宇宙起源图。霍金曾在其启发下,完成了巨著《时间简史》。

在演讲中,Steven Weinberg 揭秘了“基本粒子标准模型”理论的研究过程,包括上世纪 50 年代相关研究的开启、七八十年代时多项实验给予的证实等等。

回顾攻读研究生时的自己,Steven Weinberg 说道:

当年我很羡慕前辈们在量子电动力学领域取得的成就,而我们这一辈理论物理学家建立了标准模型,将前辈们的成果进一步向前推进。标准模型解释了自然界存在的所有其它作用力和我们发现的其它粒子,只有引力没有给出解释,理论物理学家的工作尚未完成,我们引以为傲的标准模型并不是最终答案。

最后,他还勉励年轻一代科学家:

你们有你们的使命,那就是解释与自然界不同现象有关的这些巨大的、神秘的数字。

迄今,腾讯科学 WE 大会已连续举办八年,共邀请了 72 位世界顶尖科学研究者登台。

2020 年,在全人类的至暗时刻,科学家们再次用科学的光点亮了人类共同的未来。

而腾讯科学 WE 大会一直以来所要践行的,正是腾讯新的使命愿景——科技向善。 

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