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2020 年突破性技术(上)

2020-11-10 14:46:26 来源:
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导读:

《麻省理工科技评论》一年一度的创新技术名单出炉,这些技术可望能发挥实质影响力,解决人类面临的重大问题,因此遴选过程避免昙花一现的技术创新与言过其实的新产品,聚焦于真正能改变生活与工作方式的划时代技术。


防骇网络

2020年底前,荷兰研究人员将建置连通德夫特市(Delft)与海牙的量子网。

一个建立在量子物理学上的网络即将上路,并从根本达到通信的安全性。任教于德夫特科技大学(Delft University of Technology)的威娜(Stephanie Wehner),目前正率领一支研究团队,打造贯穿荷兰4个城市的量子网络,透过这个网络传递的信息将无法被破解。

过去几年,在透过光纤电缆传输光子对(PairsofPhotons)时,科学家已经能做到完全保护光子编码的信息。中国有个研究团队使用相关技术,打造出连结北京与上海、长达2000公里的骨干网络,只是这项工程有一部分必须依赖传统零部件,导致量子连接时(Quantum Link)偶尔会断链,再建立新的连结,因此产生黑客攻击的风险。

相较之下,德夫特网络将是全球第一座使用点对点量子技术、在城市之间传递信息的网络。这项技术依赖原子粒子的一种量子行为,称为量子纠缠(Entanglement)。一旦纠缠的光子被秘密读取,内容便会遭到破坏。

但纠缠的粒子不容易产生,要远距离传输更是难上加难。威娜的团队已证实能将这些粒子传送超过1.5公里,也有信心于2020年年底前在德夫特与海牙之间,建立起量子连结。

如果要保障未来通过更长的距离而不会断讯,则需要靠量子中继器(Quantum Repeater)延伸网络。德夫特科技大学与其他地方目前正在研发相关的中继器,威娜表示第一款产品预计在5到6年内完成,全球性的量子网络可望在2030年前实现。—RussJuskalian

重要性:网络愈来愈容易遭到黑客攻击,量子网可以防骇。

主要研究单位:德夫特科技大学、量子网路联盟(Quantum Internet Alliance)、中国科学技术大学

成熟期:5年

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超级个人化药物

医界研发个人化新药,专门治疗罕见的基因突变。

举一个无药可救的病例:有个小朋友罹患非常罕见的致命疾病,不但无法治疗,甚至没有实验室在进行相关研究。套句医界的说法:病太罕见,没有意愿。

如今这个现象即将改善,因为新型药物可以针对病患的基因加以定制化。如果极罕见疾病的成因是由于特定的DNA错误所致(有几千种罕病皆是如此),至少现在有修复基因的一丝机会。

蜜拉(Mila Makovec)就是一例。年纪尚幼的他,罹患一种罕见基因突变的重症,目前正在服用为他特制的药物。医师从判断出他的DNA错误到找出疗法,只花了1年。整个历

程在2019年10月刊登在新英格兰医学期刊(The New England Journal of Medicine)。医师将药称为蜜拉森

(Milasen)。

这项疗法虽然无法治愈蜜拉,却能让病况更加稳定,现在的他不仅癫痫发作的次数变少,渐渐地也能在搀扶下站立跟走路。

而蜜拉有办法接受治疗,是因为现在的基因药物研发速度比以前更快,也更有机会看到疗效。新药的形式可能包括基因置换(Gene Replacement)、基因编辑(Gene Editing),或是使用于蜜拉身上的反义(Antisense),亦即类似分子橡皮擦,可以删除或修正错误的基因信息。这些疗法的共同点在于,可以透过数字化的方式快速设计,从DNA字母修正或补偿遗传疾病。目前像蜜拉这样的医疗病例只有极少数,但未来会有更多人。从前研究人员遇到某些重症,只能摇头抱歉,如今却有可能从DNA找到解方。

单一病人接受一种疗法的做法在学界称为n-of-1,其真正的挑战在于打破医药界的所有既定观念,包括研发、测试、销售等等。高度个人化疗法只能救一个人,却需要大批团队进行设计与生产,而这些药物该由谁买单呢?—Antonio Regalado重要性:基因药物可以量身订做,为绝症患者带来一线希望。主要研究单位:A-T儿童计划(A-TChildren,sProject)、波士顿儿童医院、艾恩尼斯药厂(Ionis Pharmaceuticals)、美国食品药物管理局(FDA)

成熟期:现在

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数位货币

数字货币崛起,对金融隐私将有深远影响。

2019年6月,Facebook公布计划推出名为Libra的全球数位货币,没想到引发反弹声浪,如今Libra可能无疾而终,至少已经不会按原先设想进行。尽管如此,它还是发挥了影响力。在Facebook公布计划后的短短几天,中国人民银行的官员便指出,该行将加速发展中国版数字货币。如今,中国可望成为全球第一个发行数字货币的主要经济体,实体货币将会被取代。

根据原订计划,Libra是建立在以美元存底为主的基础上,但这点在中国领导层的眼中俨然是个威胁,可能加深美国在全球金融体系已经大得不成比例的权力;而美国之所以如此位高权重,是由于美元形同全球的储备货币。

演变至今,Facebook对Libra的说法也增添了地缘政治的意味。2019年10月,执行长祖克柏(MarkZuckerberg)向国会承诺说,Libra将会提高美国的金融领导地位,也能加强美国在全球的民主价值与监督角色。数位货币战争正式开打!—MikeOrcutt

重要性:实体货币式微,交易也日益难以摆脱中介机构;此外,数字货币技术可能分裂全球金融体系。

主要研究单位:中国人民银行、Facebook

成熟期:2020年


抗老化药物

正在研发中的新药锁定人体老化过程,藉此治疗相关疾病,效果值得期待。

第一批新型抗老药物已经展开人体测试,虽然暂时还无法让人类长命百岁,但希望能减缓或逆转基本的老化过程,治疗特定疾病。

这种药物称为长寿药(Senolytics),会清除随年纪增长而累积的某些细胞。这些衰老(Senescent)细胞容易造成低度发炎,抑制细胞修护的正常机制,使得邻近细胞处在有毒环境中。

位于旧金山的联合生技(UnityBiotechnology)曾对患有中重度膝关节炎的病患进行测试,初步结果在2019年6月出炉。另一项更大型的临床试验预计在2020年下半年公布结果。该公司亦针对眼睛与肺部等老化相关疾病,正在研发类似药物。

长寿药目前正处于人体实验阶段,其他许多抗老疗法锁定与老化和各种疾病相关的生物过程,也同样值得期待。

Alkahest公司将年轻血液的成分注入患者体内,声称能够避免轻重度阿兹海默症患者的认知及功能衰退。该公司也有帕金森氏症与失智症药物,目前正在人体测试阶段。

2019年12月,卓克索大学(DrexelUniversity)医学院的研究人员甚至在测试一种含有雷帕霉素(Rapamycin;免疫抑制药)的药膏,看看是否能减缓人类皮肤老化。

这些测试反映出研究人员正在朝多方面努力,希望解决心脏病、关节炎、癌症、失智症等等老化相关疾病的根本问题,延后发病时间。—AdamPiore重要性:延缓老化过程,或许能治疗诸如癌症、心脏病和失智症等多种疾病。

主要研究单位:联合生技、Alkahest;梅约医学中心(Mayo Clinic)、Oisín生技

成熟期:5年内


以人工智能发掘分子

科学家借重人工智能之力,发掘有发展潜力的类药物化合物。

有可能发展成救命药物的分子数量多得惊人,据研究人员预估约有10的60次方,数量比太阳系的原子总数还多,用于化学上的可能性几近无限,但前提是化学人员找得到值得研究的分子。

现在透过机器学习工具,可以探索既有分子与其特性的大量数据库,使用所得信息开创新的可能性,让新候选药物的发掘过程更加迅速且更便宜。

2019年9月,由香港英科智能(Insilico Medicine)与多伦多大学所组成的研究团队取得重大进展,以人工智能运算法合成几款候选药物,可望能证实这样的发掘策略奏效。

拜深度学习(DeepLearning)与生成模型(Generative Model)技术所赐,计算机当年打败围棋世界冠军,而研究人员现在采取类似先进技术,找出约3万种特性适合的新型分子。他们从中选出6种进行合成与测试,其中有一种分子特别活跃,经过动物测试后证实前景看俏。

从事药物开发的化学专家经常发挥创意,打造出新的分子,这样的过程宛若一门艺术,除了多年经验的磨练,也需要顶尖的新药开发人员善用敏锐直觉。如今这些科学家多了一项新工具,让想象空间进一步延伸。——David Rotman

重要性:一款新药的商转平均花费约25亿美元,原因之一是很难找到有类药物前景的分子。

主要研究单位:英科智能、Kebotix、Atomwise、多伦多大学、BenevolentAI

成熟期:3~5年

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