垃圾分類機器人、無線電子皮膚、孟加拉轉基因金稻…| 技術前沿洞察

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大家好，一周技術前沿洞察又和大家見面啦。本周的一大趨勢是，越來越多的技術都開始走出實驗室，投入到解決實際問題的應用當中，比如，Alphabet的子公司X推出了辦公室垃圾分類的機器人（說不定是聽到了上海小夥伴扔錯垃圾被罰款後的哀嚎），西北大學也將一項能夠產生觸感的電子皮膚技術投入使用。此外，還有更多大公司、美國高校、海外機構也在技術上取得了不少進展。趕緊來跟矽谷洞察看一看吧！

大公司

• Alphabet子公司X開發辦公室垃圾分類機器人，致力於將機器人「日常化」

Alphabet的子公司X日前宣布推出一款辦公室垃圾分類機器人，機器人可以進行垃圾分類，或者把分錯類的垃圾放到正確的地方，還能在辦公室里遊走撿垃圾。

比如，放錯地方的礦泉水瓶，機器人可以撿起來放到正確的地方去。據測試，這台機器人可以顯著降低垃圾造成的污染，將本能回收利用卻被送去垃圾填埋場的垃圾占比從20%降到不到5%。

此前，X公司孵化了著名的無人車Google X。最近，它正在著力推進此項「日常機器人項目」（ Everyday Robots），其最終目的是創建一個普通人每天生活並與機器人互動的世界。比如可以在家里疊被子洗碗的機器人、在辦公室里端茶倒水取外賣的機器人等等。

同時，他們認為想要創建出真正對人們有用的機器人，關鍵是「教」機器學習而不僅僅是「編程」。

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Alphabet’s X details a garbage-sorting bot that’s part of its plan to make robots an everyday thing

• 想知道你的食物里都有什麼？IBM與瑪氏又想出了個新方法

一塊牛肉餅里，牛肉到底占多大成分？添加劑又包括哪些？類似的飲食安全問題，向來是人們關注度頗高的話題之一。隨著食品供應鏈的全球化和複雜化，確保食品安全需要更加精細的方法。

近期，IBM與瑪氏的合作項目「測序食品供應鏈聯盟」(Sequencing the Food Supply Chain Consortium)正在測試一種驗證原料成分的新方法，通過應用宏基因組學（也有人稱其為「元基因組」）、分析和雲技術，全方位把控食品供應鏈。

該方法以一個包含數千種動植物基因組的數據庫為樣本，評估了食物中的DNA和RNA測序數據。在概念驗證工作中，一個由模擬和實驗數據集開發而來的食品認證管道，被應用於31個高蛋白粉（HPP）樣品。

對HPP樣品的分析令人興奮，它不僅第一次證明了大規模食品成分測序的可行性、有效性，也意味著該食品認證管道還會有更大的潛力。

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https://www.ibm.com/blogs/research/2019/11/food-authentication/

美國高校

• 史丹佛和麻省大學訓練AI以避免不當行為和歧視

隨著AI開始介入處理敏感任務，例如幫助決策哪些囚犯能夠得到保釋等，政策制定者要求計算機科學家確保AI最大程度地減少帶來不當後果的可能性，例如造成種族或性別歧視、帶來其他風險等。

史丹佛大學和麻省大學阿默斯特分校的研究人員於11月22日在《科學》雜誌上發表論文，介紹了一種新技術，可將避免性別歧視之類的模糊目標，轉化為精確的數學標準，從而使機器學習算法可以訓練AI來避免這種行為。

這項技術的前提是，如果可以用數學方式定義「不安全」或「不公平」的結果或行為，那麼創建從數據中學習並避免這些不良結果的算法就是可能的。

研究人員通過嘗試提高預測大學生平均GPA的算法的公平性來測試他們的方法。這種預測通常很可能伴隨著性別偏見。研究人員用實驗數據集為算法提供數學指導，以避免其預測高估或低估某性別的GPA。通過研究人員的指導，該算法在預測學生GPA方面公平性得到了提升，其產生的系統性性別偏見要比現有方法少得多。

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https://news.stanford.edu/section/science-technology/

• 卡內基梅隆使用智慧型手機視頻定位槍擊案兇手

卡內基梅隆大學的研究人員開發了一種系統，可以僅根據3個智慧型手機的視頻記錄來確定槍擊案兇手的位置。

該技術被稱作「視頻事件重構與分析」（VERA），它通過分析2017年拉斯維加斯槍擊案發生的第1分鐘內的3次開槍視頻，確定了槍手的實際位置——曼德勒灣酒店北側。

研究人員表示，它使用機器學習技術來同步視頻信號，並根據視頻內容算出每個錄影機的位置。其中，視頻的音頻是確定槍聲來源的關鍵，因為超音速子彈的衝擊波造成的裂紋和以聲速傳播的槍聲之間，會有一個時間延遲。此外，由於槍支類型決定了子彈的速度，該系統還能通過音頻來識別槍手使用的槍支類型，以及計算出槍手與智慧型手機的距離。

因此，通過從3台或更多的智慧型手機視頻采集到的從槍聲響起到子彈飛入鏡頭的時間差，系統可以計算出射擊來源方向和槍手的位置。

目前，研究人員已將該技術的代碼開源，並希望來自新聞行業和人權領域的專家可以從中受益，推動人權和戰爭罪行的調查。

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https://www.cs.cmu.edu/news/carnegie-mellon-system-locates-shooters-using-smartphone-video

• 史丹佛實驗室推出「開源酶」 工具包

劍橋大學研究員 Jenny Molloy 與史丹佛大學生物工程專家 Drew Endy 創建了名為 「開源酶」 （Open Enzymes）的酶工具包，該工具包使世界各地的實驗室都可以更輕鬆地進行生物技術研究。

（圖：喀麥隆的生物實驗室使用「開源酶」工具包。圖自：Jenny Molloy）

Endy 表示：「世界各地的人都可以免費使用這些酶。從中學到對生物技術有識字的學生，到創建21世紀DNA谷的企業家，再到使用生物技術解決當地問題的全世界公民。」 通過訪問「開源酶」 集合，世界各地的研究人員可以在幾天之內生產自己的酶。

此外，生物實驗室，尤其是偏遠地區的生物實驗室面臨的挑戰之一是冷鏈。從離開倉庫到到達實驗室，生物產品都需要持續獲得冷藏。為此， Endy 團隊對細菌的基因進行了改造，使其不需要保持低溫。運到實驗室後，細菌可以在本地產生用於研究的酶。這種方式讓酶的運送變得簡單、低成本，從而全世界各地的研究者都可以使用。

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Enzyme toolkit makes biotechnology globally accessible

• AI可以將藥物進行準確組合，創建更有效的結核病治療方法

結核病每年殺死180萬人，是世界上最致命的細菌感染。目前，有28種藥物可用於治療結核病，這些藥物可以合併為24,000種三藥或四藥組合，如果將一對新藥添加到混合物中，則可能的組合增加到32,000種。

由於藥物組合太多，這就使開發新的治療方案既耗時又昂貴。最近，密歇根大學的研究團隊推出了一種新的AI藥物研發工具，這個被稱為INDIGO的工具可以準確地預測藥物組合的活性，它還可以準確地預測藥物之間的拮抗作用，此外，它還能識別控制這些藥物反應的基因。

研究人員表示，在實驗室環境中進行測試時，INDIGO確定的成功組合顯示出88.8％的協同作用，可以將目前的藥物（包括不太可能的候選藥物）以新的方式組合起來，以創建更有效的治療方法。NDIGO主要利用以前發表的研究的數據庫（由作者進行細分和量化），以及有關數百種藥物特性的詳細信息進行AI分析與判斷。

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How an AI solution can design new tuberculosis drug regimens

• MIT開發一種優化「軟機器人」算法，為未來創造設計軟機器人打下基礎

當前，軟性機器人的研究熱潮正在延續。最近，麻省理工大學的研究人員發明了一種方法，可以有效地優化用於目標任務的軟機器人的控制和設計。這在過去一直是一項艱巨任務，因為軟機器人具有彈性、柔韌、可拉伸的主體，這些主體在任何給定時刻基本上可以通過計算以無數種方式移動，因此對其進行編程讓它以最佳方式做某件事很難。

為了使整個過程更容易且計算量更少，MIT研究團隊開發出一種方法，可以簡化代表性「低維」模型，讓機器可以根據環境物理學和自然方式優化運動。不過，該團隊僅在模擬環境中對該算法進行了演示，但與目前使用的更為複雜的方法相比，它在機器人編程運動的速度和準確性方面均取得了顯著改進。

將來，研究團隊希望將其優化方法從仿真中帶入實際測試中，從頭到尾全面開發軟機器人。

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MIT researchers develop a much better way to optimize the control of soft robots

• 西北大學開發無線電子皮膚貼片，遊戲角色被攻擊也會帶來真實痛感

最近，由西北大學約翰·羅傑斯（John Rogers）及其同事帶領的實驗室將一項新的電子皮膚技術投入應用，這款柔軟、輕巧、無線的電子產品不需要電池，並且可以緊貼皮膚、產生觸感。

通過電子皮膚，母親和孩子視頻通話時在電腦螢幕上移動手指時，就能讓幾英里之外的孩子感受到手背上的撫摸。遊戲用戶的模擬角色被擊中手臂和肩膀時，用戶也能感受到相應身體部位的壓力。

該設備來源於實驗室對觸覺界面的數十年的研究。盡管觸覺界面已經能夠讓義肢有觸感，但它的使用離不開大型致動器、電線和電池，這限制了其廣泛生產和使用。

相比之下，使用電子皮膚的要便捷得多，它的主要成分是矽和金屬。在一層透氣、延展性好的織物之下，是由矽包裹的電子網，包括一組銅線圈、集成電路（IC）開關和用於傳輸功率的天線。電子設備的下方是一塊一毛錢硬幣大小的圓形致動器，它們以每秒約200次的頻率振動。底層是一層黏在人體皮膚上的矽薄墊，可以切割成各種形狀和大小。

電子皮膚在彎曲、折疊和扭曲時表現良好，能夠佩戴12小時，也適用於劇烈運動。不過，電子皮膚的電力和信號天線需要放置在貼片的30到50公分之內，這意味著，使用者無法自由走動。

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https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/wireless-eskin-patch-conveys-a-gentle-touch

海外機構

• 孟加拉或成為首個批准轉基因金稻投入使用的國家

轉基因作物——金稻（Golden Rice）由德國植物學家在1990年代後期開發，用於解決維生素A缺乏症問題，而維生素A缺乏症是導致兒童失明的主要原因。

但是否批准金稻投入使用，一直是轉基因作物領域爭論的焦點。金稻可以幫助防止發展中國家的兒童失明和死亡，其倡導者認為它對人類具有巨大的潛在益處。但是，轉基因作物的反對者則批評說這是一種冒險和不必要的方法。

孟加拉國的金稻由菲律國際稻米研究所（IRRI）基於孟加拉國廣泛種植的29種水稻品種開發。此孟加拉國水稻研究所（BRRI）的研究人員發現，除了有更多的維生素A以外，該稻種在其他方面沒有明顯的質量差異，耕作方面也沒有差異。

目前，孟加拉金稻已歷經兩年的監管批准程序，有望近期獲得孟加拉環境、森林和氣候變化部的最終批准。

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https://www.sciencemag.org/news/2019/11/bangladesh-could-be-first-cultivate-golden-rice-genetically-altered-fight-blindness

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