5、細(xì)胞圖譜(The Cell Atlas)——人體究竟是什么組成的
人體究竟是什么組成的?
下一個(gè)生物學(xué)上的巨型項(xiàng)目將會(huì)回答??茖W(xué)家正在建立一個(gè)超詳細(xì)的“人類細(xì)胞圖譜”,即通過細(xì)胞內(nèi)部的內(nèi)容來定義活細(xì)胞。
這是一個(gè)使用現(xiàn)代基因組學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)中最強(qiáng)大的工具,來單獨(dú)捕獲和端詳數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的計(jì)劃。這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是構(gòu)建第一個(gè)全面的“細(xì)胞圖譜”,或者人類細(xì)胞地圖。它的實(shí)現(xiàn)將將首次全面揭示人體是由什么所組成的,并為科學(xué)家們提供一個(gè)新的復(fù)雜生物學(xué)模型,以提升藥物研發(fā)的速度。
為了執(zhí)行這個(gè)解碼人體37.2萬(wàn)億細(xì)胞的任務(wù),由來自美國(guó)、英國(guó)、瑞典、以色列、荷蘭和日本的國(guó)際科學(xué)家組成的聯(lián)合會(huì)正在分配任務(wù),包括檢測(cè)每個(gè)細(xì)胞的分子特征,并給每種細(xì)胞一個(gè)在人體空間中特定的“郵政編碼”。
從填充大腦和脊髓的毛狀神經(jīng)元,到皮膚的粘脂肪細(xì)胞(glutinousfat cells),先前描述細(xì)胞的嘗試表明,人體總共有約300種細(xì)胞,但真正的數(shù)字無(wú)疑會(huì)更大。
細(xì)胞圖譜研究的執(zhí)行者主要是頂尖研究所,包括英國(guó)桑格研究所、麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的布羅德研究所、以及由Facebook首席執(zhí)行官馬克扎克伯格(Mark Zuckerberg)資助的位于加利福尼亞州的一個(gè)全新的“Biohub研究所”。在去年9月,扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan將細(xì)胞圖譜研究作為了30億美元醫(yī)療研究捐贈(zèng)的首個(gè)目標(biāo)。
6、太陽(yáng)能熱
光伏電池(Hot Solar Cells)——讓太陽(yáng)能電池效率翻倍
這項(xiàng)新設(shè)計(jì)可能會(huì)催生出在日落后依然可以工作的廉價(jià)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù),可以讓太陽(yáng)能電池效率翻倍的技術(shù)。
太陽(yáng)能電池板覆蓋了越來越多的屋頂,但是,盡管這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年,這些硅片組成的電池組件仍然笨重、昂貴而且低效。理論上的限制讓這些常規(guī)的光伏電池板只能吸收太陽(yáng)光中的一部分能量。
而這種全新類型的太陽(yáng)能設(shè)備,利用工程創(chuàng)新和最新的材料科學(xué)進(jìn)步來捕獲更多的太陽(yáng)能。該技術(shù)的秘訣在于先將太陽(yáng)光變成熱能,然后將其重新變成光,而且聚集在太陽(yáng)能電池可以使用的光譜范圍內(nèi)。
雖然許多研究人員已經(jīng)在這項(xiàng)被稱為是太陽(yáng)能熱光伏的技術(shù)上研發(fā)了多年,但麻省理工學(xué)院的這個(gè)裝置是第一個(gè)可以比只使用光伏電池吸收更多能量的裝置,表明該方法可以顯著提高效率。
此外,研究人員還在探索如何去利用太陽(yáng)能熱光伏電池的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。因?yàn)闊岜入姼菀變?chǔ)存,所以應(yīng)當(dāng)可以將由裝置產(chǎn)生的過量的熱量?jī)?chǔ)存起來,這樣即使在太陽(yáng)不發(fā)光時(shí)也可以用于產(chǎn)生電力。
如果研究人員可以整合儲(chǔ)熱設(shè)備,并提高效率水平,該系統(tǒng)有朝一日將可以實(shí)現(xiàn)清潔、廉價(jià)和連續(xù)的太陽(yáng)能電力供應(yīng)。
7、實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)(Practical Quantum Computers)——制造穩(wěn)定的量子比特
在運(yùn)行人工智能程序以及處理復(fù)雜的模擬和規(guī)劃問題時(shí),量子計(jì)算機(jī)的速度可能是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的指數(shù)倍,而量子計(jì)算機(jī)甚至能制造出無(wú)法破解的密碼。該項(xiàng)突破能制造出穩(wěn)定的量子比特。
量子計(jì)算機(jī)雖然每年都是“十大突破性技術(shù)”的奪標(biāo)大熱門,但每年都得出同樣的結(jié)論:仍然無(wú)法實(shí)用。
但今年,科學(xué)家們正在將以前的理論設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)。不僅如此,來自谷歌、IBM、英特爾、微軟等公司的資金正源源不斷地流入,為建造一臺(tái)能工作的量子計(jì)算機(jī)所需要的各種技術(shù),包括微電子學(xué)、復(fù)雜電路以及控制軟件等的研發(fā),提供了強(qiáng)大的資金支持。
在應(yīng)用層面,量子計(jì)算機(jī)尤其適合對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解,這讓它很容易破解大多數(shù)現(xiàn)有的密碼技術(shù),并且可能設(shè)計(jì)出無(wú)法被破解的密碼。此外,量子計(jì)算機(jī)還適合用于解決復(fù)雜的最優(yōu)化問題,并執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)算法。當(dāng)然,可能還有很多應(yīng)用人們目前都還沒有想到。
主要公司:英特爾、谷歌、微軟、IBM.
8、360°自拍(The 360-Degree Selfie)——輕松完成實(shí)景拍攝
當(dāng)你到一個(gè)風(fēng)景優(yōu)美的山谷中徒步,怎么才能輕松地進(jìn)行360°全景拍攝?怎樣讓你的親朋好友都能坐在家中跟你分享大自然的美景?當(dāng)你花高價(jià)買到球票,坐在賽場(chǎng)內(nèi)等待巴薩對(duì)皇馬的比賽開始,怎樣將這場(chǎng)世紀(jì)對(duì)決全方位地拍攝并保存下來?沒錯(cuò),360°全景相機(jī)就能幫你實(shí)現(xiàn)。
就在不久之前,想完成全景拍攝還不那么容易:要么你需要拼接多個(gè)相機(jī)拍攝,要么要購(gòu)買價(jià)格昂貴的特種相機(jī)。而即便是使用這兩種方法,后期圖像處理過程都是十分繁瑣,耗時(shí)耗力。
托這項(xiàng)技術(shù)的福,現(xiàn)在大多數(shù)人都能買得起更方便好用的360°全景相機(jī)了,500美金的售價(jià)就相當(dāng)于入門級(jí)的單反。
不僅如此,目前大多數(shù)的全景相機(jī)都有對(duì)應(yīng)的手機(jī)App來查看取景的情況以及拍攝的照片,拍攝完的照片及影片上傳到網(wǎng)絡(luò)也變得十分容易。而全景相機(jī)將拼接照片的過程簡(jiǎn)化,延遲大大縮短,圖像處理甚至可以在相機(jī)端就完成。
全民直播時(shí)代由此開啟。
Oculus VR的首席技術(shù)官約翰卡馬克(John Carmack)就預(yù)測(cè):“未來,人們使用虛擬現(xiàn)實(shí)的時(shí)間中只有一半是玩游戲,另一半則是進(jìn)行旅行觀光或者是做一些現(xiàn)實(shí)的事情,例如參加一場(chǎng)婚禮。”
據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年球狀全景相機(jī)的市場(chǎng)份額占全球相機(jī)的1%,而到2017年年初就已經(jīng)增至4%,全景相機(jī)的興起之勢(shì)已不可阻擋。
主要公司:日本理光、360fly、三星、JK Imaging (柯達(dá)Pixpro相機(jī)的制造廠商)、IC Real Tech(ALLie相機(jī)的制造廠商)、Humaneyes Technologies(全景相機(jī)Vuze的制造廠商).
9、治愈癱瘓(Reversing Paralysis)——利用腦植入治療癱瘓
全球有數(shù)百萬(wàn)人被癱瘓所折磨,無(wú)時(shí)不刻都渴望著擺脫疾病的困擾。該項(xiàng)突破使用無(wú)線腦-體電子元件可繞過神經(jīng)系統(tǒng)的損傷來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
在利用腦植入來恢復(fù)脊髓損傷引起的運(yùn)動(dòng)自由受損上,科學(xué)家們已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步。近年來,借助腦植入物,少量患者已可以通過思想來控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)或者是機(jī)器臂?,F(xiàn)在研究人員正在嘗試意義重大的下一步:治愈癱瘓。
科學(xué)家利用無(wú)線電將大腦讀取技術(shù)直接連接到身體上的電刺激器,創(chuàng)造所謂的“神經(jīng)旁路”,從而使人們的想法能夠再次控制他們的四肢。除了治療癱瘓外,科學(xué)家希望能夠使用所謂的“神經(jīng)義肢”,通過在眼睛中放置芯片來恢復(fù)視力,或者是恢復(fù)阿爾茨海默病人的記憶。
主要研究機(jī)構(gòu):巴黎綜合理工大學(xué)洛桑理工學(xué)院(EPFL)、韋斯生物和神經(jīng)工程中心(Wyss Institute at Harvard)、匹茲堡大學(xué)(University of Pittsburgh)、凱斯西儲(chǔ)大學(xué)(Case Western Reserve University).
10、僵尸物聯(lián)網(wǎng)(Botnets of Things)
該技術(shù)可以感染并控制攝像頭、監(jiān)視器以及其他消費(fèi)電子產(chǎn)品的惡意軟件,可造成大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。隨著物聯(lián)網(wǎng)熱潮的不斷發(fā)展,基于這種惡意軟件的僵尸網(wǎng)絡(luò)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的破壞能力將會(huì)越來越大,也會(huì)越來越難阻止,風(fēng)險(xiǎn)與日俱增。
僵尸網(wǎng)絡(luò)并不是一個(gè)新技術(shù)。早在2000年,就有黑客通過集合僵尸網(wǎng)絡(luò)中所有電腦的力量,隨意釋放威力強(qiáng)大的分布式拒絕服務(wù)攻擊(Distributed Denial-of Service Attack,縮寫為DDoS)。被攻擊的目標(biāo)網(wǎng)站或服務(wù)器會(huì)因?yàn)榇罅康臄?shù)據(jù)流量而超載下線。
如今,隨著大量廉價(jià)的攝像頭、監(jiān)視器以及其他物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的出現(xiàn),這些產(chǎn)品往往沒有采取任何安全措施,黑客可以輕易地控制它們,而這些設(shè)備只有在被拔掉電源后才會(huì)真正的安全。
其結(jié)果就是僵尸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大,攻擊能力越來越強(qiáng)。今日的大型僵尸網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)具有同時(shí)攻擊數(shù)個(gè)目標(biāo)的能力。
2011年,全世界可聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量為80億臺(tái),而2016年達(dá)到174億臺(tái)。在接下來的幾年里,擁有安全隱患的設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng),僵尸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及威力也會(huì)借此增長(zhǎng)。
黑客們可以利用僵尸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“點(diǎn)擊欺詐”(Click Fraud),欺騙廣告商,讓他們認(rèn)為人們有觀看或點(diǎn)擊他們投放的廣告,以此賺取大量的廣告費(fèi)。如果控制僵尸網(wǎng)絡(luò)的黑客們找出了一個(gè)更加高效隱秘的方法進(jìn)行點(diǎn)擊欺詐,那整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的廣告商務(wù)模式將會(huì)崩潰。
此外,因?yàn)榻┦W(wǎng)絡(luò)可以加快暴力破解密碼的速度,所以它還可以繞過垃圾郵件過濾器(Spam Filter)、進(jìn)行比特幣挖礦以及做任何需要大量設(shè)備的事情。這意味著,僵尸網(wǎng)絡(luò)背后的利益也將會(huì)越來越大。
而對(duì)于國(guó)家來說,這也是一款威力強(qiáng)大的電子戰(zhàn)武器。
后記:
在以上的十項(xiàng)技術(shù)突破中,有些技術(shù)已經(jīng)成熟,有些尚在研發(fā)過程中。這些技術(shù)也對(duì)大量資本具有強(qiáng)大的吸引力,而其中不乏上市公司的影子。對(duì)于高科技,市場(chǎng)總是給予厚望,其中的投資機(jī)會(huì),你發(fā)現(xiàn)了沒?
原標(biāo)題:2017年全球十大突破性技術(shù):太陽(yáng)能熱光伏技術(shù)在列