《 中国前沿：不如问问科学家吧 》
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- lastmod: 2021-11-26
- Notes:
总结
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脑机接口
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太空探索
- 下一步的重大突破还在于超大型的可重复发射的火箭的建成，使火箭成为一个使用的运输工具
- 另外太空葬礼等还是挺新奇的，折合人民币十万左右也还可以接受
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基因编辑
- 不是单纯的科学问题，而是人类共识的问题
- 可遗传基因编辑和不可遗传基因编辑
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粪菌移植
- “高大上”的名字是“肠道菌群胶囊”，但是还有一个俗名，江湖人称“粪菌胶囊”
- 对症下药的要会直接攻击目标，而肠道菌群更像一个森林系统，相互有作用，会自我调节，单独提炼会没有效果
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机械骨骼
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人机一体
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细胞治疗
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混合显示
闪念
常青笔记
重点摘要
中国前沿：不如问问科学家吧
郝景芳编著
◆ 1 脑机接口的第一步——探测脑磁
一般来讲，我们在监测大脑信号时，会在头上放接触电极，从头皮采集身体信号。但大脑在运转时，神经上的电流会辐射产生磁场。这个磁场类似于手机无线电信号，直接从空气中传出。我们可以依靠一些特殊手段，接收大脑神经活动时所辐射的电磁波，但它的信号感会很弱。
方法一，利用超导线圈。当闭合线圈中的磁场发生变化时，会产生感应电流。传统的线圈电压能够产生电流，但电流太小，其电子会直接将电流消耗掉，导致探测不到。超导线圈没有电阻，所以能够探测到大脑辐射出来的电磁波。但该技术相对陈旧，探测精度不高，且超导线圈是超低温的，所以很难在日常生活中进行实质性的大规模应用。
方法二，使用光泵磁力仪。光泵磁力仪是一种量子技术，原理是单原子碱金属气体在外磁场下进行拉莫尔进动[插图]。在拉莫尔进动的过程中，原子对激光的吸收会有一个圆偏振的选择吸收特性。我们可以把一团碱金属气体放在大脑旁边，然后用一束激光打过碱金属气体，探测它吸光的激光强。或者更具体地说，测一个圆偏振光吸收的选择特性，就能够探测其相应的拉莫尔进动速度。测出拉莫尔进动速度后，就能计算出磁场。这就是目前最新一代的大脑电磁波探测方式，是非接触、非植入，对身体无害的高精度脑信号探测仪。
◆ 2 脑磁的“孪生兄弟”——脑电波
有这样一个比喻，测脑电波信号，如同在体育场外架了一个麦克风，你无法听清里面的声音，但能了解到场馆内欢呼的意义。这属于一种在传输过程中信号质量就已经被混淆的信号。但是磁不一样。人体是不导磁也不阻磁的，人体的磁场是一个常数。我们都知道在材料学中只有很少数的铁磁性材料有磁导性，其他的（如木头、水、空气）都是同样的磁介质常数
◆ 第三章 太空探索
回顾人类真实的太空探索历程，向太空前行的每一步背后，并不是人类对生存的未雨绸缪。真正点燃人类探索勇气的，是我们对真理的渴求和对世界的好奇心。
◆ 3 太空探索的平民化之路
由于月球的环境很稳定，这些个人物品可以保存上万年或更久，甚至可能永远留在月球上，因此“月球航班”商业服务营销的就是这样一种“永垂不朽”的概念，当你望向月球的时候，结婚誓言永远都在月球上。
◆ 1 如同“上帝之手”的科学技术
大家需要意识到一个问题，人体由很多细胞组成，我们能够针对某些细胞进行编辑，但这并不代表我们可以轻而易举地对整个人体进行编辑。因为把蛋白质递送到人体所有的细胞里，是非常困难的事情。
◆ 2 基因编辑人类，一个需要严肃讨论的话题
人类优化论”是很危险的命题，是当年希特勒“人种优化”理论的基础，说白了就是“人种论”。这相当于一个人成了造物主，以人的自我意志定义世界的好与坏，定义基因的好与坏，不携带某种基因型的人在他的认知体系里就是劣等人
所谓可遗传基因编辑，即我如果改变的是配子细胞，也就是精子、卵子，或是早期胚胎，那么这个孩子将来的精子或卵子也会发生变化，其下一代也是被基因编辑过的。所以基因编辑改变的不是一个人，包括子子孙孙。
另一类基因变异是不可遗传的。以镰状细胞贫血为例，把自己的造血干细胞取出来，修改好，移植回自己的身体。这种做法目前并没有太大争议
◆ 3 未来生命轨迹，是自然进化还是人为干预？
必须一再强调的是，所谓基因编辑的风险、顾虑，更多的是针对可遗传基因编辑。
◆ 第五章 粪菌移植
其实早在 1958 年，美国就有一个“粪菌移植”案例。当时美国有一种名叫“假膜性小肠结肠炎”的消化道疾病，死亡率高达 75%。美国科罗拉多大学医学院的一个外科医生对 4 名患者采用抗生素、氢化可的松、益生菌等治疗手段后，患者仍腹泻严重，甚至出现休克。无奈之下，医生最终和患者及家属商议，用患者家属的粪水对患者进行灌肠。结果，其中 3 名患者在几天之内奇迹般地康复出院。这个早期的“粪菌移植”治疗方案，就是通过调整患者肠道中的菌群健康状态来治疗疾病。
◆ 1 肠道菌群不只是肠道的事
经过十几年的研究，我们发现全球的人的肠道菌群的总体相似度达到 80%以上。从基因层面来看，这就说明我们肠道里面携带的是不同功能的基因，相似度也很高。不管你来自哪个地区，是什么人种，人类之间的相似度非常高。
从医学角度讲，整个方案叫作“粪菌移植”，是一种组织移植的概念，跟输血一样。输血就是把正常人的红细胞输送到病人的体内，达到治病救人的目的。粪菌移植就是把正常人体内的肠道菌群，移植到病人的体内，达到治病的效果。
◆ 3 肠道菌群和你的生活息息相关
事实上人的进化速度慢于科技进步的速度。比如，很多年前大家都吃不饱，到了现在食物供给很充足，反而导致糖尿病这类疾病高发
◆ 1 机械骨骼的“合理化分工”
机械上肢是靠什么来操作手指的运动呢？
肌电信号来控制假肢的动作。另外脑电波信号的控制现在也发展得很快。利用肌电信号的话，要经过一段时间的训练，因为肌肉收缩后才会产生电，用这个信号来控制肢体的动作。
◆ 1 替我打架的机器人
有两种姿态同步技术可以对机器人进行肢体语言控制。第一种叫作人偶体感控制器，它的使用人群比较广泛，不管是男生、女生，还是大人、小孩都可以操作，比较容易上手。第二种叫作运动体感控制器，会比较复杂一点，需要穿戴在身上，对穿戴者肢体的空间位置进行捕捉，捕捉完之后形成解耦算法[插图]。解耦算法在系统中运算，最后反映到机器人的身体里进行表达。实际上两种系统有同一个目的，就是让人的肢体语言更形象化、更直观一点，在机器人的运动系统上快速表达。
◆ 3 机器人的未来
机器人其实只是一个技术集成名词，它是一种技术，像互联网一样。看你用它做在线教育还是社交，是这种问题。
◆ 第八章 细胞治疗
这个词的官方释义是，利用患者自体或异体的成体细胞，主要是干细胞，对组织、器官进行修复的治疗方法，广泛用于骨髓移植、晚期恶性疾病等。坦白说，就是拿细胞当药使。
◆ 1 细胞治疗的两大“法宝”
我好奇的是，为什么单就这些细胞可以发挥作用？如果是我自己的细胞，为什么它原来在我的身体里不能当药使用，采集后做了改造，再打回去就能当药了？
为什么细胞能当药物使用，其实是因为你体内原有的细胞数量并不够。就如同有些营养素（比如维生素），既然人体自身也可以合成，为什么还需要体外补充呢，是因为合成得不够，细胞治疗也是这个道理。
免疫治疗，这不光是细胞的问题。我前面也提到，癌细胞是一种外源的东西，理论上讲，它一出现就应该被我们的 T 细胞除掉，但是并没有。因为癌细胞非常狡猾，善于伪装。癌细胞会向体细胞显示一种叫 PD-L1[插图]的分子，相当于什么呢？一个坏蛋拿到了“好人卡”，向 T 细胞传递了一个信息——“其实我是一个好人”，然后免疫细胞就被“骗”了，癌细胞就这样蒙混过关了。
谨慎一点肯定是好的，很多人并不从事科研工作，他们不会像科学家一样有足够的时间和精力查阅文献，他们会把我说的话当真。即便我讲话足够字斟句酌，也并不是百分之百正确。很多事情你必须在看到真实的官方数据后，才能够相信。
真正严谨的科学家会说“有多少人使用过，有多少内容是有效数据”，成功是有一定概率的。但在生活里，我们经常会犯一个认知上的错误，容易把个例当成真理，比如“某某用过这个，特别有效，药到病除了”。信服度似乎特别高，然后一些人被“忽悠”着在美容方面交的“智商税”就尤其多了，比如干细胞美容——在面部注入干细胞，令你容光焕发。
◆ 2 那些年为细胞治疗缴的“智商税”
从科学的角度来说，如何判断一个东西是否有效？首先是指出它的原理，到底是什么样的机制使它变得切实可行。其次需要有临床试验数据的支撑，反复研究，以及发表被科学界承认的成果。
其实保健品一事没有绝对的判断方法。首先它是无害的，如果有害的话，国家肯定会明令禁止。至于是否真的有效，只能说不好判断。药物的话就简单了，药到病除，就是它的效果。关于药物使用，每个国家都会基于非常严格的临床实验数据，才允许其投放市场进行销售。
曾经有这样一个实验，两拨患者中一拨人服用药物，另一拨人吃糖水或是营养素之类的东西，但他们都以为自己吃的是实验用药。结果发现，喝糖水也有一定的正向作用，甚至比不吃药的人好得多，这就是典型的安慰剂效应。
◆ 第九章 大脑探秘
首先，从器官的层面来看，大脑是通过大脑皮层、间脑、小脑、脑干等部位的分工协调来运作并发挥控制功能。比如，脑干负责控制呼吸、血压、心跳等基本生理活动；而小脑就控制平衡；大脑皮层由额叶、顶叶、颞叶和枕叶四部分构成，主要具有控制性格、学习、记忆等高级心理功能。
◆ 1 记忆与学习密不可分的本质联系
什么是学习？毫无疑问，学习有很多种，经典的分类方式有联合型学习和非联合型学习。巴甫洛夫的狗这一实验把铃铛的声音和喂食联系在一起，就是一个联合型学习的例子；斯金纳的鸽子也是类似的，就是让鸽子意识到自己在箱子里做出什么样的动作能够获得食物，相当于把自己的动作和某种结果联系在一起。那所谓的非联合型学习呢，比如习惯等。古话说，“入鲍鱼之肆，久而不知其臭”，这句话所描述的对臭味的习惯，也是一种学习。还有一种特别经典的分类——社会型学习，即人的学习有所谓的模仿成分，看到别人在干什么，就跟着学。所以，学习的方式有很多种，其本质就是行为受到了经验的影响。我们可能本来会有某种形式的行为输出，但是因为过往经验的影响，在面对同样刺激的时候，我们的行为输出方式发生了变化，这也可以被认为是一种学习的过程。综上，所谓记忆，就是学习过程发生之后的结果，如果能长久存在，我们就认为它是一种记忆。
一般我们会以阶段把记忆分成两类，一个叫短期记忆，一个叫长期记忆。很多人都知道这一组概念，但是二者其实可以再细分。换言之，短期记忆和长期记忆是最重要的。
我们可以认为，一个经验如果想影响我们的行为，那么有三个阶段。首先，要出现学习的过程，即大脑意识到这个经验要以某种方式改变我们的行为。其次，改变发生之后，它会在我们的大脑中的一个很短的时间窗口内持续存在，那我们认为这是短期记忆。最后，如果它能够被反复提及，让大脑认为其是具有长久价值的，从而得以保留，才会形成所谓的长期记忆。
◆ 2 记住还是遗忘，都是大脑在“暗中作祟”
怎么有点像 V8 的垃圾回收机制
被动的意思是，我们现在认为当一段记忆还只是短期记忆的时候，它需要被反复唤醒，才能继续存在于短期记忆的存储区域所以，我们认为这个阶段的遗忘是被动发生的。也就是说，只要你没有强化这一信息，它就逐渐消失了。咱们再回到巴甫洛夫的狗这个例子中，一旦狗主人在喂狗食物时不再摇铃，那么在狗的大脑中，铃铛与食物之间的联系会慢慢变弱，甚至消失。那可想而知，这个机制是具有保护性的，因为如果时过境迁，你却还记得原来的处理方式，这其实是很危险的一件事情
有一个普遍的误解是，大家认为长期记忆存在于海马区，但现在基本可以肯定的是，长期记忆并不存在于海马区。
◆ 3 近未来人类大脑的学习进化、记忆操控
人的小数据学习机制是怎么产生的，我们至今并不完全知道，可以猜想的是，人脑一定有一个机制，能够摄取比较丰富的感觉输入，比如人脑在猫这个物种中提取到一些关键性信息——都有毛、尖耳朵、长尾巴，叫声是喵喵喵，然后人脑认为这样的就是“猫”。但是大脑到底是怎么做这件事儿的，其实我们并不知道；为什么大脑关注的是这些特征，而不是猫的颜色（每只猫的颜色可能都不一样）。为什么大脑关注的不是猫所处的位置？为什么不是猫背后那块地毯的颜色？其实到今天我们也并不是特别清楚。这可能也是机器学习未来想模仿人脑的一个比较大的障碍，因为我们现在并不知道在极其有限的数据集存在的时候，人脑到底是怎么如此高效学习的。
要想增强学习的效率，还有一个方法，就是提升你对一个东西的注意力，让你的注意力更集中、更持久、更强。
多动症本身就是一种注意力缺陷，也叫注意力缺失症
◆ 1 混合现实，一项“难辨真假”的技术
虚拟现实是体验世界，混合现实则是融入世界
混合现实与虚拟现实最大的不同在于，前者是在现实世界中叠加一些虚拟的物品，从而呈现一种全新的视觉体验。
想象一下，当你戴上一副眼镜，手一挥，一个虚拟的手机屏幕出现在空中。同理，如果你要使用电脑，在空中一点，就会出现虚拟的屏幕、键盘，然后就可以直接办公。这在未来是真正的一个开放式创新应用。换句话说，一切电子信息的获取来源，都可以选择，它不占用你的视野，戴上它以后你仍然可以去户外活动。但虚拟现实做不到这点，戴上虚拟现实设备以后，你只能在密闭空间里使用，去户外会受限制。
我们日常生活中使用的眼镜，最大的面积就是镜片部分，我们一直在研究一种新技术，让镜片不仅有显示功能，还能计算，这是一个新的技术方向，叫光计算。但镜片的主要材质是玻璃，我们的所有计算都发生在 CPU 上，也就是硅（玻璃的主要成分是二氧化硅），那要如何完成计算呢？需要通过光的方式计算。现在已经有人在研究光计算跟人工智能结合的技术了，未来镜片不仅具备显示功能，也是一个 CPU。