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第一百六十七回
有请邹瑜先生接着讲
“黑科技”，即远超当下技术水平，仿佛如魔法一般的科技。
喜欢看电影的朋友都知道，欧美间谍大片简直就是各种黑科技产品的推广平台，从最早的微型照相机、袖珍手枪，到后来的人皮面具、无人驾驶汽车，无一不让人为之震撼。电影《碟中谍5》中，阿汤哥配备的书本式笔记本、3D人脸快速打印、智能控氧潜水服，全都是牛气炫酷可炸天！难怪有小伙伴说：我最爱电影里的高科技装备。
电影虽然是假的，但里面很多科技产品都已成为现实。其实，生活中很多科学家研究的“黑科技”，其高明程度远超虚拟电影。这些科技有的已经成真，还有正在努力实现的路上，它们将深远地改变我们的现在和未来。
今天，就让我们来聊一聊这些逆天的“黑科技”吧。
百变圣斗士 机械外骨骼
在80后的记忆中，有一部难以磨灭的日本动画片《圣斗士星矢》。各位圣斗士原本是普通人，每逢遇到危难，他们穿上“圣衣”便能迅速提高战斗力，除暴安良维护和平。相信很多小朋友都曾幻想过，啥时候自己也能来一套“圣衣”呀……
现实中已经有了类似的装备——机械外骨骼。它技术上属于机器人的范畴，通过机械系统为人助力，外形酷似节肢动物比如螃蟹的外壳。整个装备由机械结构、传感部分、动力与传动部分、能源和控制部分组成，尺寸也有大有小。
说起机械外骨骼，日本绕不过去。日本的机器人行业非常发达，其筑波大学和赛百达因科技公司共同开发了一个名为HAL系列的外骨骼，帮助残疾人士行动。
据说早在1989年，筑波大学教授Yoshiyuki Sankai 就设计出了原型机。但当时机器很笨重，光电池就重达22公斤，需要2名助手帮忙才能穿戴。经过一系列的研究改进，HAL系列外骨骼有了质的改善。最新型号的HAL-5，总重10公斤，使用起来很方便。这个产品通过传感器采集信号，控制外骨骼做出与人体相同的动作，从而帮助残疾人士行动。
除了民用领域，机械外骨骼在军事上使用也很广泛，一般偏军事的装置也被叫做动力装甲。美国加州大学伯克利分校的人体工程与机器人实验室，是其中的佼佼者。从2000年开始实验室就致力于该研究，到2014年11月第一台BLEEX样机面世。
试穿者身背BLEEX重物，却感觉只有几磅重，能灵活地走、跑、蹲、跨。军事行动大多在野外进行，BLEEX当燃油耗尽时，腿部的外骨骼可以轻易拆下，余下部分能像普通背包一样继续使用。
各位看官，咱们中国在机械外骨骼领域也占有一席之地。中科院常州先进制造技术研究所，有一款名为EXOP-1的设备正处于研发阶段。它只有下半身，双腿主要关节靠电机驱动，基于力的反馈来预判人的动作趋势。
目前机械外骨骼的研究还有一些难题。机械设备要靠动力驱动，为了获得足够大的力量，动力元件的尺寸和自重也随之变大，工作时还会有各种噪音。只有打破这些产业瓶颈，机械外骨骼才会有更大规模的应用前景。
相信到那时，80后变身“圣斗士”的儿时梦想也就实现了！
植入假记忆 探索脑神经
上天可九天揽月，下海可捉万年鳖，庞大的地球被互联为“地球村”，人类都能跟机器人“谈情说爱”。各位，若与古代相比，当今的科技用翻天覆地来形容也不为过。
然而，即便科技如此发达，大脑对我们来说却还像暗箱一般神秘。阿尔茨海默病、帕金森病的发病机理至今众说纷纭，精神分裂、自闭症、毒品成瘾也没有明确结论。正因为如此，对脑科学的探索意义非凡。
2002年，微软创始人之一保罗·艾伦斥资一亿美元启动“艾伦脑图谱工程”，意在用基因组学、神经解剖学建立小鼠和人脑中基因表达的三维图谱。这钱没白花，到2006年时首个小鼠大脑基因表达图就出来了。后来，研究团队还研究出小鼠大脑连接图谱，这也是第一个哺乳动物全脑神经元连接图谱，为人类了解大脑的不同区域如何沟通与交流提供了帮助。
意识到脑科学的重要，2013年美国总统奥巴马宣布启动“人类脑计划”，号称可以媲美当年的阿波罗计划。众多科学家和研究团队都投入到这一科学项目中，试图揭开大脑之谜。这其中，细胞标记、基因重组、超分辨显微、激光扫描显微等各种超一流的科技，都被应用进去。
特别值得一提的是光遗传学——被誉为100多年来神经科学界最伟大的发明。简单说，大脑中有一类控制运动、情绪的多巴胺能神经元，光遗传学就是利用光来控制这些神经元的电活动，从而控制动物体的行为。
在刘慈欣的科幻小说《三体》中，地球遭遇外星人侵袭，面壁人担负着拯救星球的重任。第三任面壁人提出了“思想钢印”计划，试图在太空军人大脑里灌输颠倒黑白的意识。
刘慈欣的想象与科学家的努力不期而遇。2013年，麻省理工学院的利根川进实验室，利用光遗传学手段，成功修改了小鼠的恐惧记忆。实验中，小鼠在甲处遭遇电击。实验者标记这个恐惧记忆回路，利用接在小鼠头顶的光纤，给小鼠输入了虚假的记忆乙。结果，小鼠到了乙处吓得瑟瑟发抖。太神奇了！
光遗传学目前被应用在神经环路、学习记忆、运动障碍、帕金森病、抑郁症和焦虑症等各种领域。所有科学界人士都认为，这门科技获得诺贝尔奖只是早晚的问题。
细胞逆生长 基因能编辑
如果要在当下的中国评出一项争议最大的科技，那非转基因技术莫属。
其实，每种生物都有自己的一套基因组。它们就像一段很长的代码，里面包含着生物生长发育的所有信息。遗传学家通过删除或修改一段代码，观察生物的变化，以此推测代码的功能。这就是基因编辑，转基因也是其中的一种。
当中国还在争论不休时，欧美的基因编辑技术正突飞猛进。2010年到2012年，美国加州大学伯克利分校和瑞典于默奥大学合作，发现了细菌CRISPR（成簇规律间隔短回文重复序列）系統中的CAS9蛋白。利用这个蛋白，可以精准地在人类基因组的靶向位实现“基因敲除”。人类基因编辑的新时代从此开启。 基因编辑的对象是细胞，估计很多姑娘对脂肪细胞“恨之入骨”。不过，在科学家眼里脂肪细胞可是个宝。
人体里有一类干细胞，具有自我的复制能力。在一定条件下，可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，被称为万用细胞。2001年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家，居然从脂肪中获得了大量干细胞。
原来，科学家觉得脂肪细胞被扔掉很可惜，他们用“去分化”的手段变废为宝。“分化”，就是干细胞變成特定细胞的过程，“去分化”是一个逆过程。打比方说，小蝌蚪发育长成青蛙是“分化”，“去分化”则是青蛙变回了小蝌蚪。
在生物界，断节的蚯蚓变成两条独立的个体、断尾的壁虎长出新尾巴，都是“去分化”机制在起作用。科学家研究发现，脂肪细胞就有这种能力。通过培养诱导，脂肪细胞重新逆生长为干细胞，轰动了整个科学界。
当然，虽然人类目前在细胞研究方面成绩斐然，但这其中的未解谜题还有很多。而且，因为可以对生命过程进行干预和控制，社会舆论对此也颇多争议。比如未来会不会出现克隆人？基因检测有缺陷会不会引起社会歧视？细胞逆生长会不会造成人长生不老？
这就像一个毫无准备的人，突然有了超能力，反而不知该如何生活了。科学技术的快速发展，给人类社会的伦理和法律体系提出了新的挑战。
微尘智能化 一切可感知
2014年马航MH370航班失联，曾在很长一段时间牵动世人的心。300多名乘客中有近一半是中国人，这让很多国人久久不能释怀。
各位看官，咱们都知道现代飞机上有黑匣子，里面存储着飞行时的各种数据，供飞行实验、事故分析之用。可是黑匣子电量有限，飞机失事后如果不能尽快找到它，失事原因就会成为永久的谜团。马航MH370的黑匣子一直没找到，至今无人知道失事原因。
2008年5月12日，四川汶川发生大地震，数万人因而丧生。在之后的搜救过程中，如果能尽快定位废墟中的伤者，也许会挽回许多生命。然而，没有明确的定位信息，很多伤员不能在第一时间被发现，坐失黄金救援时机。
有没有一种设备，能把散布于各地的数据信息都搜集起来呢？智能微尘（Smart Dust）计划就是为此而生的。1992年，美国国防部高级研究计划局提出，研发一系列具备通讯模块的微型传感器，组成一个分布于环境中的监测网络。该网络可以收集温度、气压等环境数据，然后发回终端的计算机分析和处理。
想象一下，整个地球就像一个巨大的显示屏，每个微尘是一个像素点。在中央计算器的监控下，每一个坐标物的位置、温度、湿度、速度都被尽收眼底，被实时监控、追踪和分析。智能微尘计划如果实现，那天气预报、地质勘探、地震预报等，都将手到擒来。现在困难重重的灾难救援，只需计算机进行定位就能精准到人，那是何等的简单！
可是，看过美剧《疑犯追踪》的朋友知道，里面利用互联网和摄像镜头监控所有人的生活，令人恐怖不安。智能微尘比摄像镜头厉害不止千倍万倍：微尘充斥在生活的每个角落，一旦用以监控人类，那世界哪还有隐私可言？
想实现微尘的智能化，单个微尘必须具备传感器、通信、电源、微处理器等模块。这些加在一起，必须在几十微米以内。美国加州大学伯克利分校曾进行过设计，基于技术的限制微尘体积有5立方毫米，远远超过了设想。另外，生产成本、稳定性、抗干扰性等各种苛刻条件，也限制了研发。
因此，智能微尘计划提出已20多年，还滞留在理论阶段。也许很多人会像我一样，感到有几分庆幸吧。
这正是：
门前流水尚能西，人生百岁早不稀。
科学研究黑科技，改变世界不足奇。
且看下回分解
有请邹瑜先生接着讲
“黑科技”，即远超当下技术水平，仿佛如魔法一般的科技。
喜欢看电影的朋友都知道，欧美间谍大片简直就是各种黑科技产品的推广平台，从最早的微型照相机、袖珍手枪，到后来的人皮面具、无人驾驶汽车，无一不让人为之震撼。电影《碟中谍5》中，阿汤哥配备的书本式笔记本、3D人脸快速打印、智能控氧潜水服，全都是牛气炫酷可炸天！难怪有小伙伴说：我最爱电影里的高科技装备。
电影虽然是假的，但里面很多科技产品都已成为现实。其实，生活中很多科学家研究的“黑科技”，其高明程度远超虚拟电影。这些科技有的已经成真，还有正在努力实现的路上，它们将深远地改变我们的现在和未来。
今天，就让我们来聊一聊这些逆天的“黑科技”吧。
百变圣斗士 机械外骨骼
在80后的记忆中，有一部难以磨灭的日本动画片《圣斗士星矢》。各位圣斗士原本是普通人，每逢遇到危难，他们穿上“圣衣”便能迅速提高战斗力，除暴安良维护和平。相信很多小朋友都曾幻想过，啥时候自己也能来一套“圣衣”呀……
现实中已经有了类似的装备——机械外骨骼。它技术上属于机器人的范畴，通过机械系统为人助力，外形酷似节肢动物比如螃蟹的外壳。整个装备由机械结构、传感部分、动力与传动部分、能源和控制部分组成，尺寸也有大有小。
说起机械外骨骼，日本绕不过去。日本的机器人行业非常发达，其筑波大学和赛百达因科技公司共同开发了一个名为HAL系列的外骨骼，帮助残疾人士行动。
据说早在1989年，筑波大学教授Yoshiyuki Sankai 就设计出了原型机。但当时机器很笨重，光电池就重达22公斤，需要2名助手帮忙才能穿戴。经过一系列的研究改进，HAL系列外骨骼有了质的改善。最新型号的HAL-5，总重10公斤，使用起来很方便。这个产品通过传感器采集信号，控制外骨骼做出与人体相同的动作，从而帮助残疾人士行动。
除了民用领域，机械外骨骼在军事上使用也很广泛，一般偏军事的装置也被叫做动力装甲。美国加州大学伯克利分校的人体工程与机器人实验室，是其中的佼佼者。从2000年开始实验室就致力于该研究，到2014年11月第一台BLEEX样机面世。
试穿者身背BLEEX重物，却感觉只有几磅重，能灵活地走、跑、蹲、跨。军事行动大多在野外进行，BLEEX当燃油耗尽时，腿部的外骨骼可以轻易拆下，余下部分能像普通背包一样继续使用。
各位看官，咱们中国在机械外骨骼领域也占有一席之地。中科院常州先进制造技术研究所，有一款名为EXOP-1的设备正处于研发阶段。它只有下半身，双腿主要关节靠电机驱动，基于力的反馈来预判人的动作趋势。
目前机械外骨骼的研究还有一些难题。机械设备要靠动力驱动，为了获得足够大的力量，动力元件的尺寸和自重也随之变大，工作时还会有各种噪音。只有打破这些产业瓶颈，机械外骨骼才会有更大规模的应用前景。
相信到那时，80后变身“圣斗士”的儿时梦想也就实现了！
植入假记忆 探索脑神经
上天可九天揽月，下海可捉万年鳖，庞大的地球被互联为“地球村”，人类都能跟机器人“谈情说爱”。各位，若与古代相比，当今的科技用翻天覆地来形容也不为过。
然而，即便科技如此发达，大脑对我们来说却还像暗箱一般神秘。阿尔茨海默病、帕金森病的发病机理至今众说纷纭，精神分裂、自闭症、毒品成瘾也没有明确结论。正因为如此，对脑科学的探索意义非凡。
2002年，微软创始人之一保罗·艾伦斥资一亿美元启动“艾伦脑图谱工程”，意在用基因组学、神经解剖学建立小鼠和人脑中基因表达的三维图谱。这钱没白花，到2006年时首个小鼠大脑基因表达图就出来了。后来，研究团队还研究出小鼠大脑连接图谱，这也是第一个哺乳动物全脑神经元连接图谱，为人类了解大脑的不同区域如何沟通与交流提供了帮助。
意识到脑科学的重要，2013年美国总统奥巴马宣布启动“人类脑计划”，号称可以媲美当年的阿波罗计划。众多科学家和研究团队都投入到这一科学项目中，试图揭开大脑之谜。这其中，细胞标记、基因重组、超分辨显微、激光扫描显微等各种超一流的科技，都被应用进去。
特别值得一提的是光遗传学——被誉为100多年来神经科学界最伟大的发明。简单说，大脑中有一类控制运动、情绪的多巴胺能神经元，光遗传学就是利用光来控制这些神经元的电活动，从而控制动物体的行为。
在刘慈欣的科幻小说《三体》中，地球遭遇外星人侵袭，面壁人担负着拯救星球的重任。第三任面壁人提出了“思想钢印”计划，试图在太空军人大脑里灌输颠倒黑白的意识。
刘慈欣的想象与科学家的努力不期而遇。2013年，麻省理工学院的利根川进实验室，利用光遗传学手段，成功修改了小鼠的恐惧记忆。实验中，小鼠在甲处遭遇电击。实验者标记这个恐惧记忆回路，利用接在小鼠头顶的光纤，给小鼠输入了虚假的记忆乙。结果，小鼠到了乙处吓得瑟瑟发抖。太神奇了！
光遗传学目前被应用在神经环路、学习记忆、运动障碍、帕金森病、抑郁症和焦虑症等各种领域。所有科学界人士都认为，这门科技获得诺贝尔奖只是早晚的问题。
细胞逆生长 基因能编辑
如果要在当下的中国评出一项争议最大的科技，那非转基因技术莫属。
其实，每种生物都有自己的一套基因组。它们就像一段很长的代码，里面包含着生物生长发育的所有信息。遗传学家通过删除或修改一段代码，观察生物的变化，以此推测代码的功能。这就是基因编辑，转基因也是其中的一种。
当中国还在争论不休时，欧美的基因编辑技术正突飞猛进。2010年到2012年，美国加州大学伯克利分校和瑞典于默奥大学合作，发现了细菌CRISPR（成簇规律间隔短回文重复序列）系統中的CAS9蛋白。利用这个蛋白，可以精准地在人类基因组的靶向位实现“基因敲除”。人类基因编辑的新时代从此开启。 基因编辑的对象是细胞，估计很多姑娘对脂肪细胞“恨之入骨”。不过，在科学家眼里脂肪细胞可是个宝。
人体里有一类干细胞，具有自我的复制能力。在一定条件下，可以分化成多种功能细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，被称为万用细胞。2001年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家，居然从脂肪中获得了大量干细胞。
原来，科学家觉得脂肪细胞被扔掉很可惜，他们用“去分化”的手段变废为宝。“分化”，就是干细胞變成特定细胞的过程，“去分化”是一个逆过程。打比方说，小蝌蚪发育长成青蛙是“分化”，“去分化”则是青蛙变回了小蝌蚪。
在生物界，断节的蚯蚓变成两条独立的个体、断尾的壁虎长出新尾巴，都是“去分化”机制在起作用。科学家研究发现，脂肪细胞就有这种能力。通过培养诱导，脂肪细胞重新逆生长为干细胞，轰动了整个科学界。
当然，虽然人类目前在细胞研究方面成绩斐然，但这其中的未解谜题还有很多。而且，因为可以对生命过程进行干预和控制，社会舆论对此也颇多争议。比如未来会不会出现克隆人？基因检测有缺陷会不会引起社会歧视？细胞逆生长会不会造成人长生不老？
这就像一个毫无准备的人，突然有了超能力，反而不知该如何生活了。科学技术的快速发展，给人类社会的伦理和法律体系提出了新的挑战。
微尘智能化 一切可感知
2014年马航MH370航班失联，曾在很长一段时间牵动世人的心。300多名乘客中有近一半是中国人，这让很多国人久久不能释怀。
各位看官，咱们都知道现代飞机上有黑匣子，里面存储着飞行时的各种数据，供飞行实验、事故分析之用。可是黑匣子电量有限，飞机失事后如果不能尽快找到它，失事原因就会成为永久的谜团。马航MH370的黑匣子一直没找到，至今无人知道失事原因。
2008年5月12日，四川汶川发生大地震，数万人因而丧生。在之后的搜救过程中，如果能尽快定位废墟中的伤者，也许会挽回许多生命。然而，没有明确的定位信息，很多伤员不能在第一时间被发现，坐失黄金救援时机。
有没有一种设备，能把散布于各地的数据信息都搜集起来呢？智能微尘（Smart Dust）计划就是为此而生的。1992年，美国国防部高级研究计划局提出，研发一系列具备通讯模块的微型传感器，组成一个分布于环境中的监测网络。该网络可以收集温度、气压等环境数据，然后发回终端的计算机分析和处理。
想象一下，整个地球就像一个巨大的显示屏，每个微尘是一个像素点。在中央计算器的监控下，每一个坐标物的位置、温度、湿度、速度都被尽收眼底，被实时监控、追踪和分析。智能微尘计划如果实现，那天气预报、地质勘探、地震预报等，都将手到擒来。现在困难重重的灾难救援，只需计算机进行定位就能精准到人，那是何等的简单！
可是，看过美剧《疑犯追踪》的朋友知道，里面利用互联网和摄像镜头监控所有人的生活，令人恐怖不安。智能微尘比摄像镜头厉害不止千倍万倍：微尘充斥在生活的每个角落，一旦用以监控人类，那世界哪还有隐私可言？
想实现微尘的智能化，单个微尘必须具备传感器、通信、电源、微处理器等模块。这些加在一起，必须在几十微米以内。美国加州大学伯克利分校曾进行过设计，基于技术的限制微尘体积有5立方毫米，远远超过了设想。另外，生产成本、稳定性、抗干扰性等各种苛刻条件，也限制了研发。
因此，智能微尘计划提出已20多年，还滞留在理论阶段。也许很多人会像我一样，感到有几分庆幸吧。
这正是：
门前流水尚能西，人生百岁早不稀。
科学研究黑科技，改变世界不足奇。
且看下回分解