一文读懂WE大会我们正在破解长生不老

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11月7日，腾讯科学WE大会举行。来自四大洲、六个国家的七位全球顶尖科学家，包括：当代最伟大的理论物理学家之一的StevenWeinberg、量子物理学家潘建伟、脑机接口先驱MiguelNicolelis、人造皮肤领域“材料大师”鲍哲南、金星生命迹象发现者JaneGreaves等，在线上相聚，分享的科学话题包括地外生命、脑机结合、人造皮肤、器官复刻。

01

腾讯CXO网大为：人类现在必须重构地球上的重要基础设施

腾讯CXO网大为在开场致辞中，直言不讳地提到：从森林大火到台风洪水和前所未有的高温天气，全球肆虐的气候灾害表明“地球正在改变”，人类正经历着地球历史上的一个特殊时期，所以人类一定要要保护这个唯一的家园。

网大为认为，人类现在必须重构地球上的重要基础设施，同时不对地球环境产生负面影响。

网大为从多方面进行了举例：

◆要通过保护水源来确保水资源的安全，尽量减少废物排放和污染，减少珍贵水资源的非必要消耗；

◆要发展智慧农业，在降低资源消费的同时提高粮食产量；

◆要推动生产力的发展，实现货物运输和人员交通的零污染或极低的碳和其它污染物排放；

◆要不断改善自身的健康和安全水平要在全球范围内监测疾病和病菌的传播，助力开发切实有效的解决方案，以应对疫病和其它重大疾病的爆发。

网大为强调，通过建设这种具有强大恢复能力的体系，我们不仅可以实现更高的生活品质，也能从根本上为人类的未来保驾护航，从本质上讲这种能够满足人类食物、能源、水和健康需求的智慧体系，将会是人类作为一个物种的重大进步。

据悉，近期网大为还撰写了《重构地球-AIForFEW》一书，该书系统阐述了AIForFEW领域的前沿理论、前沿探索和前沿思考，首次披露了腾讯利用AI种植黄瓜和番茄等幕后故事，描绘了人工智能应对地球级挑战的新路径、新思考、新理念。

该书以独特的视角，深入探讨人工智能在解决食物、能源、水等地球级问题的前景及路径，是该领域研究的开山之作，即将在今年内出版。

02

斯坦福工程学院化工系系主任鲍哲南：小白鼠已经可以正常地使用电子皮肤了

鲍哲南几年前曾提出过一个设想：电子工业将会有一个巨大的改变，我们将会用像人造皮肤一样的电子器件让我们人和人之间沟通。

在鲍哲南看来，电子皮肤也必须是像人的身体一样，可以覆盖在身体上而不会束缚人的运动，同时也不会碎裂，这个电子皮肤在身体上的时候也必须要能够工作。基于此，电子皮肤必须要解决三个问题：

第一，电子皮肤所用的电子材料不能再是刚硬的，因为刚硬的材料放在身体上，当身体在运动的时候，这些材料就会断裂。所以必须把这些材料做成像皮肤一样的柔软，像皮肤一样可以拉伸，甚至可以自修复，可以生物降解。

第二，这些材料还需要把它们做得真正可以感受到不同的物体。

第三，我们的皮肤可以感受到不同的知觉，使用电子皮肤的话，如果我们的大脑不能处理这些信号的话，还是没有感觉，所以皮肤的信号或者人造皮肤的信号需要能够和人体结合起来。

鲍哲南针对这三点进行了大量的实验，目前已经有了重大突破。首先是材料，鲍哲南提出用那些可以自己修复的化学键去制作这些新型的电子材料，使所得到的电子材料，即使其中的化学键断裂之后，它们也会自己重新修复，就有了可拉伸性和自修复性，甚至可以有生物降解的性能。

下一步需要做的是将这些材料做成灵敏的传感器，它既需要有灵敏度，也需要可以分辨不同的外界的信号。鲍哲南早期开发一个可以测压力的传感器，是用小的金字塔做成的形状，当塔尖接受到压力的时候，塔尖会变形，使得电信号改变，但压力更加大的时候，塔底也会变形，使得电信号的改变更加大，这样我们就可以测出不同的压力。

最后需要做的就是，所接收到的信号让大脑可以理解。人造皮肤必须能够把传感器所得到的信号改变成这样子的脉冲的信号，那有了这个信号之后，还需要把这个电信号直接接到我们的神经，通过神经才可以传输到大脑，所以人造皮肤必须非常柔软，必须不伤害到我们的神经或者大脑。

鲍哲南透露，现在已经把它植入小老鼠的身体小老鼠可以正常地运动，正常地生活证明这些人造皮肤是确实是可以和生物体系相容的。

03

中国科学院院士、量子物理学家潘建伟：量子力学的第二个孩子，正准备大展拳脚

潘建伟指出，目前我们所面临着的计算能力的瓶颈，就是我们拥有的计算能力是非常有限的，如果把全球的所有的计算机的计算力加在一起，一年都没办法完成对2的90次方个数据的穷举搜索，传统的发展模式目前已经受到了严重的制约。因为摩尔定律正在逐渐地逼近极限，那么大概会在不到十年左右的时间，晶体管的尺寸大概就会达到原子尺寸——亚纳米水平，这个时候，晶体管的电路原理将不再适用。

那么怎么来解决这些问题？潘建伟给出了答案：量子力学。量子力学生的第一个小孩就是现代信息技术，它又已经准备好产生第二个小孩，这个小孩可以解决算力不够、信息传输不安全等问题。

潘建伟介绍，量子计算本质上，目前的国际学术界大概把它们分成三个阶段：

第一阶段：我们希望能够造出一台机器来，这台机器在计算某个具体的问题上，它可以比目前最快的超级计算机算的快。那么为了达到这个目标，我们大概需要有50个量子比特的相干操纵，这是当时我们学术界的一个目标之一。

第二阶段：我们希望能够操纵数百个量子比特的这么一种量子计算机，这叫做专用量子模拟机，那么利用它可以来揭示若干经典计算机无法胜任的一些计算任务。

第三阶段：我们希望能够来实现一种可编程的通用量子计算机。

除了量子计算，潘建伟又介绍了量子通信方面的相关应用，其中一个就是所谓的量子秘钥分发。比如有两个人为了进行安全的通信，可以先送一系列单光子，处于各种各样状态的单光子，由A送给B。

如果中间有个窃听者存在，光子的能量是不再可分的，不能分成半个，所以如果窃听者要把这个光子拿走的话，接收者B就收不到了。

再或者窃听者对这个光子做个测量，那么量子力学里面有个原理—测不准原理，去测量光子，就会影响光子的叠加态。

所以说有了窃听就必然会被发现：第一，它不能分半个光子，光子是不可分割的；第二，这种光的状态是去测量它，它就会被扰动。

那么这个通信的双方，把那些被别人扰动过的或者被别人拿走的光子扔掉，就可以形成了一种安全的秘钥分发，利用安全的秘钥分发你就可以实现了加密内容不可破译的安全的量子通信。

潘建伟最后表示，随着量子计算的发展，我们可以把它用到经典密码的破译、气象预报、金融分析和药物设计等多个方面，这些都是它未来可以应用到的相关领域。

04

斯坦福大学、东京大学教授中内启光：异种培育人体器官不是科幻

中内启光正尝试在动物体内培育功能完整的可移植的人体器官，之所以要切入到这个领域，是因为很多病人都会出现晚期器官衰竭，对于某些人体器官，已经有人造或机械器官来取代它们的功能，但目前器官移植仍是治疗晚期器官衰竭的唯一方法，但这种疗法面临几个问题：

第一，器官捐献不足，仅仅在美国，就有10万多人在等待器官移植，但只有3万人能够获得移植。

第二，排异反应问题。即使病人足够幸运得到了移植，也必须吃药来抑制免疫系统，防止人体对移植器官产生排异反应。

所以，中内启光的思路是在活体中培育器官，也就是在动物体内的生长环境中，通过使用诱导多能干细胞技术制造嵌合体的方法来培育器官。

如何得到嵌合体？中内启光将黑鼠的多能干细胞注入白鼠的囊胚期胚胎。囊胚期是胚胎的早期阶段，通常是受孕后的三到四天形成。三周后，两种鼠类的嵌合体就产生了，这就是培育嵌合体的方法。

在中内启光心中，诱导多能干细胞是最伟大的生物学和医学发现之一。比如选用皮肤纤维源细胞之类的体细胞，然后在其中引入胚胎干细胞中的4个基因，这些体细胞变成了多能干细胞这样的胚胎干细胞，这就是诱导多能干细胞名字的由来。

生成之后，它们就像胚胎干细胞一样活动，并且可以分化成许多不同的细胞类型，这项技术可以让我们容易地培育来自患者的多能干细胞，这不仅是对生物学也是对医学的重要贡献，尤其是再生医学。

中内启光介绍其正在研究在牲畜体内培育人体器官。假设有一位晚期心衰患者，首先生成患者的诱导多能干细胞，然后将其注入有器官形成障碍的猪胚胎的囊胚中，这个胚胎事先经过基因改造，所以无法自我形成心脏，那么如果可以生成人-猪嵌合体，这个嵌合体全身都应该有人类细胞，尤其心脏应该完全是由人类细胞组成的，因为猪细胞无法生成心脏，所以当这只嵌合体猪长到一定程度，就可以取出心脏供人体移植，尽管这颗心脏是在猪体内培育的，但心脏细胞完全来自病人自己的诱导多能干细胞，所以它本质上属于自体器官移植，也就是病人自己的细胞和心脏移植到自己体内，所以移植时和移植后都不需要免疫抑制。

中内启光表示，该方法还适用于培育其它器官，比如胰脏、胸腺、肝脏、血管和血液，以及最近培育的脑、肺和甲状旁腺等，目前对大多数器官的试验都取得了成功。中内启光感慨：“这听起来像科幻故事，但实际上已经得到了很好的数据验证。”

当然，这类的实验也会面临很多争议，比如伦理和社会问题。中内启光称，很多人的担忧在于动物的人像化，比如人面猪身，还有人认为利用动物培育人类器官是对动物福祉的侵害。

但中内启光表示，他的所有研究都是在得到相关机构批准的情况下进行的，包括政府以及斯坦福大学道德委员会和相关大学的动物实验委员会。我们正一步步地做研究。保持透明度并接受这些机构的监督。

中内启光最后强调，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。

05

杜克大学神经生物学、神经学和生物医学工程教授MiguelNicolelis：脑机接口技术给瘫痪人群带来福音

从年开始，MiguelNicolelis就和同事着手研究脑机接口技术，希望将活体动物或人类的大脑与设备直接连接。

MiguelNicolelis的构想，也经过了不断地调整和变化。MiguelNicolelis最初的实验是在猴子身上进行的，之后逐步实现了人类实验。第一个实验是让一只恒河猴学会了玩电子游戏。这个游戏的规则是，让光标穿过显示屏上随机出现的一个球体，由猴子通过操纵杆来完成。

每一次光标成功穿过目标，猴子就能得到一滴喜爱的橙汁作为奖励。但它不知道的是，每次正确完成操作，我们就会记录下它大脑中个神经元的活，然后把这些脑电信号发送给一组计算机。由它们来提取其中的运动指令，将其嵌入、然后转化为机械手臂可以理解的电子指令。

MiguelNicolelis的想法是：当猴子能够非常熟练地通过操纵杆玩游戏的时候，就拿走操纵杆，打开脑机接口，观察猴子能否让机械手臂控制光标穿过目标。而且仅靠想象来完成这一过程，不涉及任何身体动作。正如大家所见，猴子做到了。这就是实验的上半部分，将大脑从身体的束缚中解放出来，使之能够直接与外部世界互动。

猴子一开始用操纵杆玩游戏，这个操纵杆惯性非常低，精准度很高，能够准确地将光标移入目标中。每一次操作完成，猴子都会得到一滴它喜欢的橙汁。猴子对游戏越来越熟练，每天玩一个小时，准确率能达到99%以上。

MiguelNicolelis称：“我们意识到，是时候首次测试一下，通过脑机接口进行实时操作这个想法了。于是我们拿走了操纵杆，让猴子自然地坐在椅子上。我们问自己：猴子能不能弄明白，它只需要动脑想象，就可以让机械手臂控制光标，然后和之前一样得到果汁呢？”

从结果来看，它做到了。猴子的身体没动，手臂也没动，只是想象着把光标移到目标内。与此同时，电脑记录下猴子大脑发出的电信号，提取其中能够控制真实手臂活动的运动指令，转变其路径，使之控制机械手臂来完成游戏。逐渐地猴子能越来越熟练地，用大脑控制机械手臂完成游戏，无需任何身体动作。

这只是脑机接口发展之初的情况，在过去20多年里，MiguelNicolelis制造出了很多不同种类的脑机接口。比如同时控制两只机械手臂的，还有控制腿部的，但接下来我要说的是其中最复杂的一种，我们称之为“脑-机-脑接口”。

MiguelNicolelis还介绍了另外一个实验，证明动物能够学会使用搭载了无线传输技术的脑机接口来控制一辆自动驾驶设备，载着某一对象从房间里的某一随机位置出发，到达目标位置。取走我们放在那里的东西，而整个的过程全部通过思考完成。

MiguelNicolelis表示，通过这一发现，转化成新的治疗手段，来帮助全世界万因为严重的脊柱损伤而在痛苦中挣扎的人们。这样的损伤一旦发生，病人就会丧失感觉和活动能力。受伤部位以下的身体无法动弹，因为大脑发出的包含着运动指令的电信号，无法再通过脊柱中的神经传输至身体的边缘部位。

如果制造出一种计算机电子旁路，将采集到的脑电信号绕过损伤部位，以数字形式传输至一个可穿戴式的全新机械身体中，病人可以通过大脑控制该机械身体使其移动到某一位置。

MiguelNicolelis感慨：“有时候基础科学能引领你，到达你从未想象过的地方，为你带来意料之外的发现。为了这一天，我等了38年。因为亲眼见证了这一切，我的每一秒付出都是值得的。”

06

天文学家、卡迪夫大学教授JaneGreaves：金星表面不可能存在生命，但云层的条件要好一些

今年9月份，一则关于“金星发现生命迹象”的消息刷屏，这个爆炸性的新闻背后的科学家就是JaneGreaves教授。

演讲开始，格里夫斯教授表示，她主要做天文学和天体生物学方面的研究，除了