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騰訊還有夢想,因為騰訊還有WE大會。
5年來,騰訊從全世界邀請了幾十位難得一見的科學家不遠萬里來到北京展覽館,比如去年邀請的劍橋大學教授、著名宇宙學家霍金(視頻演講),不想成為絕唱。前年邀請的美國加州理工學院教授、引力波領域領先專家Barry Barish去年獲得了諾貝爾物理學獎得主。
一定程度上,WE大會成了某種風向標。
其他還有NASA「新視野號「任務負責人、行星科學家Alan Stern,中國科學院院士、量子計算專家、圖靈獎獲得者姚期智,史丹佛大學神經學教授、老年疾病研究專家Tony Wyss-Coray……
據統計,在過去的5年里,有近60位來自全球的頂尖科學家在WE大會上進行了演講,覆蓋了太空探索、生命科學、深海探測、人工智能等幾乎所有正在改變人類未來的科學領域。
今年的WE大會尤其純粹,過去五屆,或多或少會有一些企業加塞兒進來,但今年邀請的7位演講嘉賓都是純粹的科學家——自然集團總編輯除外,沒有 一位來自企業。據說今年也有企業想參加,甚至包括騰訊內部的一些所謂的科學家問能不能要一個演講,但都被騰訊負責WE大會的人給拒絕了——幹得漂亮——他們拒絕的理由很簡單,這是一個科學的大會,尤其今年騰訊似乎加大了對基礎科學的關注。包括馬化騰日前在知乎上的提問所涉及的話題就是基礎科學,而騰訊隨著架構調整,也能看到其對基礎科學的傾斜。
而每年如期而至的WE大會,尤其今年的WE大會的這些演講內容或許能夠回答馬化騰的那些問題了,雖然陽春白雪了些。
WE大會始於2013年,Way to Evolve的縮寫,馬化騰參加了第一屆,是在深圳舉辦的,他當時說:「這個論壇和會議跟我以往參加的很多行業的會議有一個很大的區別就是,我們很少談商業或者公司之間的競爭,我們談的是一種對未來如何用科技改變人類生活、如何解決我們現在可能想不到的未來的的很多問題。」
這個精神一直被沿襲至今。
從第二屆開始,WE大會移師北京,馬化騰雖然再也沒有參加過,但這就是其中的科學之處——他來了會或多或少的奪取一些鎂光燈和焦點——這個大會不需要馬化騰為其站台,有科學家就夠了。
2018年11月4日,在一場小雨中,北京展覽中心迎來了第六屆WE大會,今年的主題叫「雅努斯之門」,雅努斯是古羅馬雙面神,騰訊希望以此寓意人類將從遙遠的過去中窺見未來。
今年的8位演講者包括與Barish(2016年參加過WE大會)一起獲得2017年諾貝爾物理學獎的加州理工學院榮譽費曼理論物理學教授Kip Thorne、歐洲太空局(ESA)科學與探索高級顧問Mark McCaughrean、合成生物學權威專家/中科院上海植物生理生態研究所合成生物學重點實驗室主任覃重軍、騰訊首席探索官David Wallerstein、施普林格·自然集團總編輯Philip Campbell、中科院院士/美國國家科學院院士/中科院神經科學研究所所長蒲慕明、美國國家科學院院士/哈佛大學理論物理學教授Lisa Randall、美國西奈山伊坎醫學研究所所長/精準醫療領先研究者Joel Dudley。
其中,頗為意外的是,覃重軍和蒲慕明兩位中國科學家的演講贏得了現場最多的掌聲,這在以往的WE大會上是難得一見的,尤其覃重軍幽默的談吐和對科學的態度讓原本被蟲洞、黑洞燒腦燒得頭昏腦脹的觀眾感到一陣輕鬆。
按照慣例,我會把八位演講者的演講精華提供給各位,同時,由於11月3日虎嗅和其他一些媒體已經對今天的部分演講者進行了採訪,我也會適當的加進來——WE大會對我來說最痛苦的事情是,每位嘉賓的演講都足夠單獨出一篇,而我卻要把他們的演講濃縮成一篇。對各位而言,倒是省卻了點開8個鏈接才能看完所有演講的麻煩。
Kip Thorne(2017年諾貝爾物理學獎獲得者、加州理工學院榮譽費曼理論物理學教授)
Kip與Barry Barish一起因為在引力波領域的貢獻獲得了2017年的諾貝爾物理學獎。
同時Kip也是霍金的老朋友,11月3日在接受虎嗅採訪時,他透露了一些不為人所知的細節,包括他們倆的親密關係可以追溯到上個世紀60年代末,「我們聚在一起的時候,往往不是去談科學而是談生死與愛。我們還畢生同時研究同樣一個問題——能否時光穿梭?能否做出時光機。作為好朋友,我們經常打賭。但是我們從來在這個事兒上是不打賭的,因為我們不能確切地知道能不能造出來時光機,能不能時光穿梭。這要等搞透量子引力學後才能知道。我們從未合著論文,但是曾一起創作電影梗概。希望這個梗概未來能拍成電影。」
霍金曾跟Kip打過一個賭,他說第一個被發現的黑洞——明亮的X射線源——天鵝座X-1並不是黑洞。索恩如果贏了,霍金就得為他訂閱一款色情雜誌《閣樓》。1990年,在黑洞存在的證據已無可辯駁後,霍金愉快地認輸了,於是他給Kip訂了一年的《閣樓》。
以下是Kip在WE大會上的演講精華:
1915年愛因斯坦提出了廣義相對論,這實際上是一種物理學的定律,他告訴我們時空會被質量和能量彎曲。時間的彎曲會產生引力,也就是我們在地球上能夠感知的引力。
50年之後,我到了普林斯頓大學讀博士,作為一個博士生,我被告知我們的世界、宇宙有可能有彎曲的一面。我們在時空當中有一系列不同的物體、事物,我會給大家介紹其中的一些,比如說宇宙、蟲洞、黑洞、奇點、時光旅行、引力波。
作為一個年輕學生,我給我自己設定了一個人生的目標,要用理論和觀察探尋彎曲的世界。在今天的演講中,我將給大家介紹,在過去的50多年當中,我們用這種方法了解到了什麼。
在過去的56年里,包括我自己、霍金、Lisa Randall以及其他很多的同事們,都在共同探尋。我先給大家介紹一下體宇宙,就我的了解,太陽周圍的空間是彎曲的,我們可以想像一下,在我們的宇宙當中有一個平面,它是一個三維的平面,形成了一個膜,這個膜又生活在一個四維宇宙當中,就成為了一個體宇宙。
我們在螢幕上的能夠描述二維世界,而我們生活在三維的世界當中。如果它圍繞著太陽,如果它的直徑只有幾公里,那麼這樣的體宇宙是否真的存在?1962年,當時我們認為,這樣的體宇宙並不存在,到了1999年,Lisa Randall告訴我們,這樣的體宇宙有可能存在。
我也沒有想到這一點,待會兒Lisa Randall會在她的發言當中給大家介紹體宇宙原理。如果我們看宇宙,一邊是太陽系,也就是左邊,另外還能夠看到右邊的仙女座,我們把它折起來,會看到距離僅有幾公里——如果我們需要穿越體宇宙的話。
可以看到,從這樣的蟲洞當中,光線是可以穿越的,它就像一個光纖一樣,這樣的圖形也能夠讓我們計算,蟲洞的另外一邊是什麼樣子。
我們不斷地把蟲洞打開,我們可以讓土星的光線穿越、彎曲,我們就走到了仙女座,我們又用蟲洞回去,這麼長的距離,只要幾分鐘就可以過去。
我們再看一下蟲洞,蟲洞往往會自毀,會自己崩塌,我們怎麼樣才能夠避免這一點呢?我們就是要用特殊材料去把它填充起來,它是一種反引力的效應,它能夠去修復蟲洞的側壁。而且可以說,蟲洞並不會在宇宙當中自然產生,需要有高級文明有意識的去創造和維持,再填充特殊材料,蟲洞才能存在。
但有一個例外,盡管我們說蟲洞是人為的,但是在非常小的尺度上比如說10的負33次方公分,在這個微觀尺度上,一種新的物理學理論量子引力學,能夠去指導我們了解。這一點我後面還會多次提到,雖然我們對此並不是了解的那麼清楚。
與此相對照的是黑洞,跟蟲洞不一樣,黑洞是在宇宙當中切實存在的,它是從起點這邊延伸出來,我們也想去了解一下到底黑洞是什麼樣子。在我們的宇宙當中,可以想像,在左上方有這麼一個恒星,在右下方有一個錄影機,光從恒星射到右邊的這個透鏡當中,我們可以看到兩邊都有它的路徑。
我再回到愛因斯坦關於時間彎曲的定律,他告訴我們,事物總是喜歡停留在它衰老最慢的地方,而且引力能夠讓他們聚合在一起。地球的質量會扭曲時間,而這個時間的彎曲會產生引力,有這樣的引力才讓大家安坐在禮堂的座椅之上。
我們能夠感到,引力是很小的,它使得地球上的時間每100年才放慢一秒。第一次是高精度偵測是在1976年的時候,當時NASA放了一個距離地球一萬公里遠的衛星,用它的原子鐘進行時間的計算,再與地面上測算的時間進行對比,它的準確性能夠幫我們預測愛因斯坦的時間彎曲定律。
越是臨近黑洞,引力越強,時間越慢。大家可以看到,這是黑洞的世界。假設有這樣一個飛船停在這邊,在這樣的飛船上,它測的時間就會比地球上要慢一半,如果它繼續往下走,接近世界,那麼最後時間會慢到停止(跟地球相比)。
在黑洞之內,它比停止還要慢,時間會倒流,一直會降到黑洞的中心,也就是起點,在這個地方廣義相對論會失敗,會由量子力學來替代,而這個現在我們還不太理解,雖然我們很想理解。
說到底物理學告訴了我們,時間穿越回過去會是怎麼樣的。但事實上,首先時間滾滾向前,無法回到過去,比如說我們旁邊有我的朋友,時間會讓你們向一個方向走,而不可能說我向前,而你或者我的朋友往後走,這是物理學完全所禁止的。
另外一方面,廣義相對論告訴我們,我們在太空旅行的時候,時間是一直向前,如果在當地來講的話,有可能在你還沒有開始的時候便已經返回了,這是一個很奇妙的事情。
另外,量子物理學告訴我們,你的旅行會導致一個時間機的啟動,但是這個時間機在啟動之後,一會兒向前,一會兒向後,有可能會受到一個巨大的爆炸而毀滅。
這個爆炸就是因為光線當中的真空不穩定所導致的爆炸。只有量子引力學才能夠準確的告訴我們,實際上是怎麼樣的。
我們再回到引力波,就愛因斯坦來看,它使得空間彎曲,以光速旅行。
在1972年的時候,我開始跟我的同事和學生一起創立了一個理論,我們能夠偵測引力波,我們可以想像到引力波對於天文學的意義,我們可以對比電磁波和引力波,過去我們所使用的觀測手段都是電磁波,而現在我們可以去用引力波觀測宇宙。
引力波,它們是空間形狀本身的震動,電磁波是原子分子波的不均勻疊加所釋放出來的,而引力波是質量和能量的牽連運動的均勻釋放,它里面涉及到了大量的質量和能量,而電磁波是容易被灰塵或者其它的物質吸收或者分散,而引力波即使你臨近了宇宙大爆炸,非常熱非常密度大的地方也不會被大幅度的吸收或者是分散。
這個就告訴我們說,不同的波會有很大的不同:
第一,引力波由於它是由彎曲的空間所形成的,它是一種去探索彎曲宇宙的理想工具;
第二,它很有可能會引導我們的宇宙觀,以及對於宇宙理解的革命。在1972年的時候,我的同事們和我一起提出了這樣的一個設想,之後麻省理工的教授們,他們發明了這種雷射干涉引力波的觀測手段。
假設說,我們有兩組不同的雷射各自觀測,有不同的發現,引力波會把這個鏡子往一邊來推,另外一邊也會有它的鏡子,在鏡子之間會有升和壓,它就會告訴我們到底引力波是有一些什麼樣的作用,這個是Weiss他提出的,我們後來又想去用雷射器來進行測量,我感覺到非常的激動,一旦我搞明白了這個,深刻了解這個思想,以及它成功的可能性,我們就和麻省理工的團隊一起去建設這樣引力波的觀測工具。
1994年是由Barish——他曾來過WE大會,他當時說,這些方法手段有多麼的複雜,到底多難才能觀測到(引力波),所以他就把這個團隊擴大了,這也是成功所必要的。
現在,一共是在20個國家有1200名科學家一起來參與,包括在中國。
在2015年的9月14號,LIGO第一次偵測到了引力波,他們從地球上空穿過,也作用到了我們偵測器所在的路易斯安那,另外也作用到了華盛頓哈佛觀測站,這兩邊我們比較了它的引力波所導致的振動,然後再用計算機去進行模擬,我們認為來源是兩個黑洞,他們都要遠重於太陽,他們在13億年以前相互碰撞,在非常遙遠的星系,如果我們在那的話,我們的眼睛也會看到。
400年前伽利略製造了第一個天文望遠鏡,他能夠找到木星的四個衛星,這是400年前的事兒,在三年之前LIGO第一次觀察到了黑洞碰撞所形成的引力波,如果我們再追溯100年,我們可以看到電磁波給到我們多少的變化,在這400年來科學有如此大的發展,甚至我們還能夠提出宇宙的彎曲。
我想有請大家也跟我們一起推測一下往後400年,我們結合了引力波觀測,也將電磁波觀測和引力波觀測都結合起來,我們還會有更多更大的發現,大家可以盡情想像。
Mark McCaughrean(歐洲太空局(ESA)科學與探索高級顧問)Mark曾參與哈勃望遠鏡、詹姆士韋伯望遠鏡等知名天文項目,致力於利用最先進的地基和太空望遠鏡對恒星及其行星系統的形成進行觀測研究。
感覺一般人不太感興趣,不過曾經勵志想當一個天文學家的馬化騰會更感興趣,但他還是私下去跟Mark McCaughrean討教吧。
覃重軍(合成生物學權威專家,中科院上海植物生理生態研究所合成生物學重點實驗室主任)覃重軍長期從事分子微生物學和微生物藥物代謝工程研究。他主管的團隊創造出全球首例人造單染色體真核細胞,該技術對人體衰老和癌症研究具有重要意義。
由於他的演講太有趣了,我把他的演講視頻上傳到了騰訊視頻(吐槽一下,騰訊視頻的審核的速度簡直像烏龜漫步),大家不妨直接看視頻,同時保留了他的演講全文:
非常感謝大家能到這里來。給大家講一個故事,這個故事是我在8月份發表在《自然》雜誌上的,就是人造單染色體真核生物,用老百姓通俗的話說就是人造生命體。這個故事本身是從哪里來的呢?就是說我在讀研究生的時候,有很多的夢,但是跟這個故事最直接相關的夢,是我在大概1995年的時候去美國史丹佛大學,美麗的校園,很榮幸我的老師是基因工程的創始人Stanley Cohen。
我在讀書的時候就知道他做出一項歷史性的貢獻,就是發明重組DNA,就是我們所說的基因工程的創始人。在那個時候我就跟他說,我未來如果我能發明基因組工程技術就好了,能夠在歷史上留名。但是那個時候只是想法,我不知道是哪一天能做到,大概20年過去了,我終於有機會做到這個夢想了,所以我覺得人生很欣慰。
當時的這一個夢想至少是做到了,所以我感謝我的老師給我當時的啟迪,鼓勵我去衝擊世界難題。我回到國內在上海生命科學院工作,在讀書的時候就知道,中國科學家在生命科學領域里有一些標誌性的成果,比如我們大家所熟知的人工合成結晶胰島素,是由上海生化所還有很多的單位,由200多人合作做出來的。
中國半個世紀之前領先世界的成果,是隨後又一個大合作,做出來酵母核糖核酸的合成。去年大家也知道中國又一個合成的成果出來了,人造釀酒酵母的染色體,中國合成了其中的四條。釀酒酵母我後面還會提到,它有16條染色體,但是這個計劃的組織者、就是說設計師,是來自於紐約大學的Jef Boeke美國科學院院士,我後面還會提到他,他主管的這個項目。但是中國人很勤奮,率先完成了4篇論文,也是標誌性成果。
那個時候我在心里想,上海這片土地上莫非還可再合成一個什麼東西出來?就是這些土地適合去合成各種生命體系,再往前一步,除了蛋白、核糖核酸、染色體之外,接下來這些所有的成果集中在一起,能不能造一個生命體出來?當然這個挑戰很大。
但是,我覺得時代變了,我們可以做到、中國可以做到!
我先講一下,我們自然界發現的生物,大概也就分成兩大類:
第一大類就是我們所知道的細菌原核生物。原核生物是在顯微鏡下才能看見的,它有一條染色體,原核生物的生長與繁殖相關所有的遺傳信息,都集中在這一條染色體上。
另一大類跨度很大,從人類、動物、植物、真菌、酵母,後面說的我做的就是酵母,這是最簡單的,它都屬於另一大類的生物:真核生物。
這類生物,當我看它的一個現象的時候覺得很奇怪。我們很多人都知道,人有23對染色體,所有的生長、繁殖的遺傳信息都分布在不同的染色體上。這里顯示出一個染色體的圖,人類是一對線型染色體。在中間那里叫絲粒,兩端叫端粒,這個名詞我後面還會提到。
我們看跟人比較近的小鼠,它一下子從23變成20對了,還有果蠅(一種小昆蟲)只有4對染色體,那麼少,這是動物。
我們再來看植物。植物里面我們大家所熟悉的水稻有12對染色體,它是植物里面的模式植物,生長周期短、基因組小的植物;長得很小的芥菜只有5對染色體。從我一個做微生物的學家來看,自然界在染色體的數目上似乎太隨意了,可以多可以少,而且好像跟進化的定位沒有多少關係。
然後我再看,當我們比較原核生物和真核生物的時候,染色體數目原核一般是一條,真核有很多條。染色體的構型,原核生物是環形的,真核生物是線形的,這是它們自己的界限。
我們人能不能在人造生命中打破這種自然界限呢?我想肯定可以。如果人只是一切都聽從自然的話,那人類的智慧就不夠了;如果人類的智慧足夠夠的話,可以打破這種自然的界限,也同樣可以造出新生命,也是沒有問題,我相信能夠做到這一點。
回到前面一點,如果我們回答跟人最相關的問題:能不能造一個真核生物,只有一條染色體,但是所有的生長、繁殖、遺傳信息全都在這一條染色體上?這個生命也是活的,而且活得很好;但你的生命要是死了,那就是人造的大失敗。
如果你猜透了自然的很多規律,應該來說我的猜想沒有問題,但這個難度很大、挑戰也很大。
我每天散步都在想,我該用什麼材料。首先你能不能做成這個,毫無疑問,要用模式材料,最簡單的生物,比較釀酒酵母。我在2013年5月8號那天,在園子里散步想到了一個想法,回到了辦公室寫下了這樣一張圖,從酵母菌的16條染色體開始。因為釀酒酵母雖然屬於低等的真核生物,它竟然有16對染色體,我心想自然絕對是隨意的,在這一瞬間。應該來說我們可以把它變成一條染色體,先變成一條線性,還是屬於真核,我後面又把它變成環,像原核一樣,徹底打破這個界限。那一天的日子我清楚地記得,所以這里是可以講故事的,因為我還是有寫的習慣。
為什麼做釀酒酵母呢?因為要選擇有重大意義的、基礎上研究最透徹的。釀酒酵母毫無疑問是一個單細胞模式的真核生物,它研究得非常透徹;它還有很重要的應用價值,我們大家可以看到,在顯微鏡下雖然看得很小,但是我們喝的啤酒、紅酒、麵包都是釀酒酵母的功勞,所以它是可以吃的。這樣一個材料,我覺得可以很好地幫助我做到想法。
本來想講一些具體的東西,我用一個動畫大概講講我是怎麼想這個事兒的。這就是16條染色體在釀酒酵母里面長短不一,在線性的中間叫著絲粒,靠近兩端的叫端粒,我們開始把這16個變成15、14、13個,最終要變成1個。
但是不是可以隨機做變動呢?我們說了可以隨機,你這里的兩對都可以去做,大家看紅點,天然的著絲粒好像一般來說比較偏中間,可不可以偏完左邊偏右邊呢?我們測試發現沒有問題,左右都沒問題,無論大小的都沒有問題,所以就很放心了。大概自然可以允許我們做成這樣一件事情,我不用擔心了,因為我之前並不是做釀酒酵母的。
另外,還得發明高效的技術,因為你把兩個染色體融合在一起,天然也有融合在一起的,天然融合的話會發生基因組不穩定,會斷裂重組,這樣你在融合當中一定要同時敲除掉兩個端粒和一個著絲粒,必須同時完成。
很幸運的是,2013年我想到這個想法,沒多久國際上就有一個很著名的技術——基因編輯技術(CRISPR/Cas9)出現了,它可以同時切幾個點,非常精確,所以使得我們就可以執行了。我們就每一步每一步地去做,帶著工匠精神,每一步都去嚴格驗證,最後大概用了一年半的時間就做成了。16條染色體的構型就是中間只有一個著絲粒,我們大概放在中間,兩邊有兩個端粒。
很吃驚的是,當我們造出了這個生物,我們去描述它的時候發現,它的細胞生長和細胞形態跟天然的幾乎是一樣的,這個太吃驚了,我們以為它幾乎不會活,沒想到活得挺好的。
但是你看染色體的結構就發生了巨大的變化,它的16條染色體上面顯示,它組織得很好,就像我們人說的生命真的很偉大,它組織得很好。
你看我們底下人造的一條染色體,似乎很混亂。但它竟然沒有問題,這給我一個暗示:生命真的有多種表現形式,全都是正確的,所以不只有一種形式。
我簡單總結一下這一點。這個故事的起源一定是大膽的猜想,但猜完之後接下來就不能大膽了,一定要確定理性設計的原則,每一個原則我都仔細地想,是不是可以這樣、是不是應該這樣。
有些沒有文獻的話,我就得做預實驗,一定把這些原則確定好了,有關鍵技術。所以我們說核心技術很重要,當然這項核心技術在國際上已經建立了,我們只是借用在釀酒酵母里。
最後一項,精確化的、工程化的實施。我們在電視上經常看到大國的工匠精神,做成這件事情一定要有工匠精神。這一年半的時間里面,學生的每一個細節我都要掌握,我不能讓他出一點錯。因為錯了的話,整個大廈就會垮掉。所以做成這件事情我有四點體會。
我前面不是說了要破界嗎?前面這麼大膽的動作都做了,後面就不算什麼了,就把兩個線性染色體的端粒給環起來就環化了,這個時候生物就不好好長了,它長得很慢、很怪,對於外面的誘變劑很敏感。
唯一一點優勢就是,它沒有端粒復制和維持穩定相關的衰老,因為端粒跟衰老、腫瘤有關,但是這個環形的話,不理這一套了,這是唯一的一點優點。
這個世界還是很奇妙的,我們發表了這篇文章,但是還有另外一個美國的院士,我前面提到的Jef Boeke,他也跟我同時在做這樣一項工作。但是他比我做得晚,我們大概是2015年開始做,他是2016年左右,比我們晚一點點。
但是,他學生比我做得快一點,他們投稿到《自然》時怎麼也融合不了一個染色體,但是我們稍後就投了《自然》,融合成了一個染色體,所以我覺得我很幸運。他是做了一輩子釀酒酵母40多年,我是從來沒有做過釀酒酵母的,他感到很吃驚,他說我怎麼聽說這個領域里沒你這個人呢?
但是,做成了這件事情的話,這個美國的科學家還是很Nice的,他說我太欣賞你了,我給你設計一個圖,這就是16條染色體的一個小小的酵母帶一個球,16條染色體一下變成一條。因為他只做成兩條,他說我太欣賞你的這個工作了,給你做這個。
所以,我特別地感謝他,在最後我們做成了之後,他還很友好地給我這樣一張圖,這個是我跟他今年在深圳的合影。
我們這件事兒毫無疑問顛覆了很多的東西,所以很多的評委死也不相信,讓我們重復了大量的實驗。但是這個是對的,就是染色體的結構發生了劇變,哪些基因發生了變化呢?就是染色體巨大的結構變化,但是基因表達竟然幾乎沒有變,但是可變的東西都是知道的。
因為,比如說端點處的基因,一般在天然里面是沉默的,你如何給他變到中間呢?它這個是激活了,這個是可以解釋的,所以我覺得顛覆了這樣的一個觀點。
另外,很奇葩的就是我從來沒有做過釀酒酵母,但是我為他們這個領域里提供了一大堆很好的材料,就是從16個變1個,這些材料因為我們每一步真的都是精心地去驗證了的,是沒有問題的。
所以,原來人們在天然的酵母里面去做實驗,太複雜了。我們有一系列簡化的東西的話,這樣一些材料可以為這個領域里面重新研究染色體怎麼進化的、染色體怎麼復制的、染色體的端粒生物學,比如說天然有32個端現在只有2個了,16個現在只有1個了,就是原來很多的東西的統計值現在很精確了。所以我就覺得我們這個發表了以後,很多人問我們要這個材料,所以我們為這個領域提供了很好的材料。
另外,前幾年有諾貝爾獎獲得者發現,端粒衰老導致人類過早死亡。在人的細胞里面如果人為給端粒加長,人類的細胞可以重返青春。人有23對染色體,我想我自己構建的單染色體只有兩個端粒,很清楚地就知道到底哪一個藥有用,哪一個藥沒用。
因為,我做環形染色體的話,有一個目的是,當我一看對人類有用,因為人類天然也有很多環形染色體,單個的染色體環化,比如說這里面顯示出15號,還有X在這里環化,這個人就會出現很多的疾病,人類不知道怎麼樣解決,我想我一樣可以用釀酒酵母的環形染色體模型去探索解決疾病的新路。
所以,這樣子我就有動力了,不光是發文章。另外的話釀酒酵母,Jef Boeke他說你竟然把它折騰得死去活來都可以,我們就再折騰狠一點,就是把所有的營養物質反正也可以吃折騰到釀酒酵母的基因組上,他說我們要造一個超級營養的釀酒酵母。
另外一個是軟件的院士,他說你這個造得好,實際上來說,當我們真的做成這些事情的時候,對這個領域有幫助,他們又是專家,我感到很欣慰。
前面我說到我們中國合成胰島素用了200多人,這麼多單位合作,當然我這個團隊人很少,就是因為我相信當你猜自然規律猜得很正確的時候,你不需要很多人,就是說一兩個人就夠了,因為你是正確的,你不去走彎路,你可以確定很多。自然實際上是很簡單的,如果你真猜出來它的規律的話。
我負責整個項目的設計,還有技術突破,還有這些大的原則的掌握。我的工作人員薛小莉,所有的細節都是她去管的,一點點查得很清楚。真正做實驗的只有一個研究生為主,他從頭做到尾,每一步我要檢測,後面有一個學生幫助他。真的就這麼幾個人幹成這麼一件偉業,所以我真的是很欣慰。
當然,我從來沒有做過釀酒酵母,你想寫文章不夠,專業也不行,所以我就還是跟專業人士合作,比如說上海生化所的周金秋老師,他就是專門做釀酒酵母的,他說沒問題,下面我幫你,他加了更多的人幫他。
另外我們還跟公司的很多做染色體結構的合作,這都是我不在行的,所以我利用了很多不同的優勢來解決這樣的問題。很欣慰。
最後我一定要提一點,有人問這幾年沒看到你的報告,沒看到你的動態,你到底在幹什麼呢?我在幹這個事兒。在我讀大學研究生的時候我就知道,有些歷史偉人的經歷非常獨特,比如說牛頓做出牛頓力學的規律,發現萬有引力定律,他全是在大學畢業以後躲在鄉村里,兩年多的時間在躲避瘟疫想出來的,沒有跟任何人接觸。
前面的老師說愛因斯坦很偉大,愛因斯坦的偉大不是在後期,而是前期沒工作的時候、失業的時候,在專利局工作的時候也不是做物理,他想到了所有的東西,也沒跟別人交流,這是物理學的。
生物學也是一樣,我比較崇拜的兩個生物學家,這是在辦公室我自己拍的圖片,我每天就看著這兩個人,前輩們激勵我去衝擊世界難題,而不是簡單發發文章。一個是專業的巴斯德,他成天關在地下室里,也不跟人交流,就能做出一系列的發現。達爾文也很奇葩,坐著一條船環遊世界,當然不是玩兒,他是科考調查,5年後進化論幾乎所有的東西都在那個時候產生。我心想,400年前、200年前、100年前,別人能做到這個,我們現在還行嗎?這5年我也幹了這個事兒,每天就是散步、思考、寫作,都是想大的東西,不想小的東西。
你看這里面有一張圖顯示出這一點,畫得亂七八糟,當我頭一天想的時候第二天再自己批評一下,長進就很大。當我練了5年功的時候,終於發現現在的我比5年前的我十個加起來還厲害,這是我們說的超越自我,這是人生最難的階段,但是我向這些偉人學習做到了這一點。
如果你想做偉大的成績,應該跟偉大的人,向他們學習,讀他們的東西,看他們的東西,實際上幾百年做到的東西,現在依然可以做到。
所以我要分享這個故事給大家。我們的科學家本來只做報告,但是我願意把這樣的經歷分享給大家,我希望未來中國也會出現這種歷史偉人的成績,而不是簡單地發發文章,我這一生應該能夠看到這一天。
最後,我們大家都知道偉人經常有名人名言,我也學著弄了一點。我每天要做的事就是靠想像打開未來的一扇扇大門,第二天冷靜下來選擇其中正確的一扇。感謝大家!
David Wallerstein(騰訊首席探索官)David的中文名叫網大為,相信大家已經不陌生了,他於2001年加入騰訊高管團隊,他曾在中國和日本有超過20年的工作和生活經驗。主要負責騰訊國際業務的戰略推廣,以及對新興科技產業的投資。
網大為的中文說得非常好,但他還是在現場用中文給大家打過招呼後說起了英語,這是一個人見人愛的家夥,他的演講我給壓縮得厲害,希望他喜歡:
今天我想講的是,我們如何能夠在地球上建立新的機制,滿足我們的需求,解決方案林林總總,我們希望能夠推出更多的解決方案,我們希望能夠鼓勵新的思想迸發,能夠擁有前所未有的思想,不斷提升養活世界上不斷增加的人口的能力。
首先,我們必須要定義我們的任務是什麼,有哪些領域是我們在運用技術的時候最重要的,如果可以的話我想創造一個新詞:FEW(食物、能源、水)。我要講的是,對於我們來說是最重要的,我們一定要把它搞對。
我們都依賴於食物、能源、水才能存活,要在這三個方面滿足我們的需求。而現在恰好氣侯變化給我們帶來影響最大的也在這些領域,其實是相互關聯的,它們的關係我馬上給大家展現一下,FEW就是我們未來之所系。
……
這個時代最偉大的「登月」,就是要在地球上為人類建立堅韌的結構,這需要我們用不同的方式來工作,這需要勇氣。
很神奇,因為從本質上來講,你做的事情與過去不同了,你必須要意識到,你在車內看到外面的世界發生著什麼,有的時候你覺得那我就在車里面,熟視無睹繼續開車,其實這個更安全。但如果你這樣做的話,你可以換一個方法,我有作用可以發揮嗎,我怎麼能夠參與進去,還是我只是等著別人發揮作用就好了。
我希望鼓勵所有人,要鼓起這樣的勇氣引領變革、做到變革。所有的這些領域都在我們眼前,潛力就在我們的眼前,中國正在大力發展人工智能,這是中國的重點工作。
我們希望形成這樣的成效,不只是在中國,在全球都能夠出現,我希望跟大家共同協作,我們一起把事情做成。
Philip Campbell(全球領先的學術出版機構施普林格·自然集團總編輯)1995年至2018年擔任國際頂尖科學期刊《自然》雜誌總編輯。現任施普林格·自然出版集團總編輯。在2015年因對科學事業的傑出貢獻被授予爵士勛銜。
省略了。
蒲慕明(中科院院士、美國國家科學院院士、中科院神經科學研究所所長)蒲慕明是國際著名神經生物學家。1999年,他創建中科院神經研究所並擔任所長至今。曾獲得格魯伯神經科學獎、Ameritec獎等眾多獎項。
這位中科院院士的演講同樣讓人肅然起敬,他所帶領的團隊在年初成功克隆了兩只獼猴「中中」和「華華」,他在演講說打了個有趣的比方——「什麼叫克隆呢?也就是把一個猴身上的體細胞,大家都記得吳承恩的《西遊記》,孫悟空把身上的毛一拔、一吹,出來一大批猴子,那就是克隆。」
以下是他的演講內容,略有刪節:
剛才大家聽了很多著名科學家談到對於外在宇宙的理解,我們對於宇宙的起源還包括了生命的起源,我們有一個內在的宇宙就是我們的大腦,我們的大腦到底是怎麼回事,我們為什麼有這個能力去理解外界的世界?人的認知功能是怎麼來的?
這個是我們大家都感興趣的問題。
在過去的這四五年來,全世界掀起的一個浪潮,除了人工智能浪潮以外,還有腦科學的浪潮,這個浪潮在歐美、日本都引發了國家性的腦科學計劃。我們中國科學家在過去四年里面也做了很大的努力,籌劃一個中國的腦科學計劃,我們希望這個計劃更為完善,成為對於社會更有貢獻的一個腦計劃。我今天先給大家介紹一下中國的腦計劃是怎麼回事。
中國腦計劃可以說是一個「一體兩翼」的結構。這個「一體」就是主體是基礎研究,理解我們人類大腦認知功能是怎麼來的。為了研究各種人類的認知功能,我們需要建立各種平台,同時我們也想理解認知的能力是怎麼樣在發育過程中出現的,就是認知的發育過程。
在這個過程中要理解人的大腦,你必須知道它的結構。任何時候你不知道結構是怎麼樣的,你很難理解它的工作原理是什麼,所以這個結構是什麼?就是大腦的網路,成千億的細胞怎麼樣連在一起,它有什麼樣的規則,怎麼樣處理信息,做這個結構我們就需要一個圖譜,就是一個連接的圖譜。
就像我們看到計算機里面它的結構是什麼,我們要分析他的功能必須知道計算機的結構,對於大腦的功能我們必須要知道大腦的網路結構,這就叫做「全腦介觀神經聯接圖譜」,也是我們這個大計劃的一部分。
當了,這個主體的基礎研究在它的「兩翼」:
第一,我們對社會的需求非常重要,就是理解怎麼樣去做重要的腦疾病的診斷和治療。現在的社會面臨了很大的問題,就是我們的各種腦疾病都沒有辦法治療,診斷也很難早期干預,就是在基礎研究上能夠有所貢獻。
第二,我們有另外一個社會需求,就是我們人工智能的發展非常紅火,各種應用剛才我們也聽說了,都可以有很好的應用。但是我們從長遠來說,人工智能現在是一個非常專用性的、做某一種問題的專用智能,不像我們人類的大腦是一個通用的智能。我們的大腦可以舉一反三,用很少的能量我們可以做很多的事情,不需要很多的數據我們也可以做很多的決策,這個是怎麼來的?
所以,未來人工智能要進一步發展的話,就需從腦科學得到啟發,包括機器學習的過程,怎麼從腦啟發的這個概念來設計新的計算模式,新的類似人腦的神經元結構的器件、晶片,甚至是機器人。
這個領域我們叫做腦機智能技術,所以這個「一體兩翼」是中國腦科學、腦計劃中,我們大家都有共識的。
當然我們先講什麼是認知,大家都知道認知科學非常重要,認知到底可以怎麼看呢?我可以分成三個層面。
層面一:認知是對外界世界的認知。
包括我們的感知覺,對外界各種感官所收到的信息,怎麼樣在大腦中引起反應,我們把各種感知覺怎麼樣整合,感知覺之後怎麼樣變成運動。
層面二:非我的認知,這就不是所有動物都有的。
比如說我們有同情心、同理心,別人想什麼,我可能知道你在想什麼,我們可以參與很複雜的社會行為,以及「我跟你是有差別的」,對自己有一個自我意識。這些是怎麼來的?這些就不是所有動物都有的,可能我們要到靈長類才有,所以我們叫做非靈長類應該是最好的模式。
獼猴是最靠近人類的實驗動物,我今天要特別講非靈長類也是因為這個原因。在這個里面我們希望中國的腦計劃,把這個也當成一個重心,因為中國在靈長類的研究現在是世界領先,而且我們的資源也是最豐富的,所以我們有機會成為這個領域的領跑者。
層面三:更進一步,這個層面的認知,我們叫語言的認知。
只有人類才有語音交流,有豐富的句法、文法,可以有無限的句型的變化。這不是(自然界)所有的語音交流,動物也有語音交流,有聲音交流,但是它沒有語言,語言只有人類有,連黑猩猩(最靠近人的動物)都沒有,都不能做到這一點。
那我們怎麼樣理解語言呢?語言的理解、語義的理解,也是人工智能里面臨最大的問題。語音識別可以,面孔識別可以,你要講一句話,你讓一個機器懂你,真正能夠完全理解你的意思,這還很困難,原因是我們對於語言的理解還是不夠。
舉個例子,這個大腦複雜性可以從這麼一個圖看出來,這里只有52個神經細胞,它在全腦的投射我們把它畫出來了,你可以看它的複雜性。我們的人腦有1000億個神經細胞,所以你可以想像大腦的複雜性,要理解它是有很大的工作要做的,我們為什麼要做這個圖譜呢?而且我們要以獼猴來做呢?
獼猴是最靠近人類的實驗動物,因為它跟人類最靠近,理解它的結構我們就可以更容易理解人的結構,最終我們還是要理解自己的大腦。所以(我們把)做獼猴的全腦圖譜作為一個目標,這個是我們中國腦計劃的目標。由於這個動物的模型跟人類比較靠近,所以我們可以對高等的認知功能,我剛才講的對自我、非我的認知,對語言的認知我們可以有進一步的理解。
腦疾病出了問題,這個獼猴也是一個很好的模型。獼猴的疾病模型,我們可以研究它這個問題到底是在什麼地方。像剛才我們講到的,你可以用光遺傳的方法刺激某一個環路,讓某一個功能恢復。
自閉症最常見的就是喜歡做同樣的動作,這個猴子同樣在籠子里面同樣地打轉,同一個方向不斷地轉這種活動,它也有很高的焦慮症,焦慮性要比其它的猴子要高,它跟其它猴子在一起玩耍的時間特別少,它喜歡單獨在一邊,跟其它的野生猴或者其它的轉基因猴不一起玩耍。社會的孤獨症反應在它的行為上面,所以這種猴子我們現在可以說是一種模型,但是我們需要很多這樣子的模型。
我們也有的猴子它的睡眠睡不好,在睡覺的時候它會有動作,它的動眼睡眠、非動眼睡眠都達到了下降,它是怎麼來的呢?是把一個焦慮的基因從胚胎中把它消除了。我們知道人身上所有的組織里都有焦慮的激素,這個激素隨著時間的波動,白天晝夜都不一樣的,波動是非常明顯的,白天跟黑夜這個波動在這個猴子身上就消失了。
這種猴子我們現在你可以看到它。最左邊是運動的軌跡,野生猴在籠子里到處跑;另外一個是消除這個基因的母猴子,它躲在一邊它不動,有人來往就往籠子上面跑。這個症狀兩只對照,雌猴都是活動很少,有抑鬱和焦慮的症狀。
像這個猴子我們現在已經在做它的克隆,因為它的症狀非常明顯了。它克隆出來了一批,這個結果還沒有公布,我們今年年底之前要有一個新聞發布會,以這個猴的模型來克隆的猴,如果有一批猴子出來的話,我們可以做疾病的研究,這就是我們說克隆猴的模型我們在世界上是領先的。
我們最後給大家看一下我們做的克隆猴,什麼叫克隆呢?也就是把一個猴身上的體細胞,大家都記得吳承恩的《西遊記》,孫悟空把身上的毛一拔、一吹,出來一大批猴子,那就是克隆。500年前的神話,體細胞的克隆。我們現在做到了,你可以把它的體細胞放在碟子里面養,把它的細胞里面的核,帶著它的基因,把這個核放到一個卵里。卵自己的核拿掉了,把體細胞的核跟卵融合,進到重新重建的新卵中。把這個卵放到代孕的猴子里面,讓它懷孕出生下來,它的基因表達都是體細胞,你有一大堆成纖維細胞,出來就是一大群同樣的(猴子),像雙生的孩子一樣。
我們現在第一批克隆猴是兩個,中中、華華大家都知道,中中、華華的基因表現很清楚,你看它的DNA指紋檢測,完全是體細胞的基因,不是它代孕媽媽的基因。中中華華現在活得很好,它現在跟野生猴子在一起,你都分不出來它跟野生猴的差別。我們不能在它身上做實驗,我們把它當作寶貝,我們絕對要讓它過最好的生活,活得最長。
這是我們的兩個英雄,都沒有出過國留學的年輕科學家,土生土長的,我們自己培養的科學家。劉真是博士後,孫強是我們的平台主任,他們兩個人帶著一群工作人員,20個人左右的工作人員,把這個東西做成。我們做了5年,在國際上20年來大家都想做,但是沒有做成,但是我們做成了,非常高興。
克隆猴到底是什麼意思呢?第一個,我們現在同樣齊全背景的猴子,我們可以很快得到一批,在一年之內就可以得到這樣一批猴子,這個猴子拿來有什麼好處?我們可以研究神經生物學的問題,也可以研究疾病問題。因為我們拿的是體細胞,體細胞我們可以在體外編輯出很精確的基因編輯,編輯好了我們才移植到卵里面,讓它存活。非常準確的基因編輯產生的猴的模型,可以做臨床前的藥效或者治療效果的檢測用。
最後,我們為了研究圖譜,基因的背景都不一樣,做出來的圖譜都不一樣,看你怎麼決定,所以我們要有標準猴來做圖譜,就是要做各種工具猴。研究獼猴大腦的圖譜,我們也在走重要的一步。
Lisa Randall(美國國家科學院院士、哈佛大學理論物理學教授)Lisa是粒子物理學和宇宙學權威專家,當今被引用最多、最有影響力的理論物理學家之一,研究領域包括暗物質、弦理論等,著有《暗物質與恐龍》等科普巨著。
她的演講精華如下:
我想重點談我非常關注的兩方面:額外維度和暗物質。
宇宙超乎我們所見的範圍,有些人覺得,只要是看不見的東西就不存在,但我們知道,我們的視力是有限的,我們只能夠看到可見波長的東西,這也是我們日常所見。
但也有很多原因,導致我們因為看不見,所以就錯失了很多東西。也有一些事情,可能也有光,但它並不是可見的。
下面我想簡單介紹一下額外維度,以及它相關的空間。我們都熟悉的是三維世界,左右、上下、前後,這也是我們在日常所見的,即使是物理學的定律也是這樣來設計的。
但是我想給大家解釋一下,也可能存在我們還確實不知道、甚至超過我們能夠直接觀察到的,三維世界以外的更多維度的世界。我們如何思考這一點呢?我們首先不要拍照,因為你要想用投射來表示的話就會有麻煩。
還有就是你偵測不到的時候,它也許確實不存在,你考慮的是平均效果,另外我們說去描述額外維度的時候,最好是用數學或者文字而不是用圖畫。
在非物理學當中的額外維度是怎麼樣的呢?卡魯紮1999年的時候提出了額外維度,也就是說在愛因斯坦提出《廣義相對論》之後,很快他就提出了額外維度的思想。
額外維度沒有理由不存在,愛因斯坦的方程可以在任意數量的維度當中都是適用的,今天我不會講,但是我想你們可能聽說到了,所謂的量子、引力,它也能夠去給我們顯示,還存在可能有6個維度,到底說有還是沒有,有多少?還留待以後的試驗去檢驗。
另外一個是暗物質,後半部分的時間我想談一下另外一個我們看不見的世界,它其實也沒有那麼的隱藏。因為在這個情況之下,其實我們已經偵測到了引力波的影響,它是通過像暗物質這樣的東西,這是我們宇宙的構成,它告訴我們是,大家看到大概有5%的這麼一小部分是我們所知的物質,宇宙只有5%,才是由我們所知的原子所組成的。
所謂暗的東西,這里包括暗物質,他們就是物質,像其他的物質一樣,他們也可以有相互作用,但是他們不能夠跟光相互作用,涉及到宇宙的膨脹,這部分就是暗能量。
我下面介紹一下,我們為什麼這麼堅信存在暗物質?作為一個研究者,我希望能夠去了解它是什麼,有可能是什麼。它跟組成我們自己或者我們所了解的物質構成是不一樣的,暗物質像別的物質一樣,通過引力相互作用,但是其他的相互作用很少。
當然標準模型相互作用也很少,我們除了引力,對它的了解並不多。其實,它的存在並不足為奇,為什麼說物質就只限於組成我們的那些物質呢,其實你已經每天都穿越了數以十億計的暗物質的例子,它的引力如此之弱,沒準就在這個地方存在,而我們並不知道它的存在。
再澄清一些問題,我們把它叫暗物質,但它其實並不暗,我的夾克是暗的,其實應該被稱為透明物質,它是光線能夠穿過的物質,但是它非常的重要,因為它把形狀賦予了宇宙。它的能量是比現在我們知道的這些物質多5倍還要多。
地球上一共有五次大滅絕,大滅絕大概有一半或者2/3的地球物種會消失。
他們不只是滅絕,而且他們的子孫後代也死掉了,這可以說是地球生命的重啟,6600萬年前,所謂出現了白堊紀—古近紀之交的大滅絕,這樣的科學課題能夠把很多不同的學科綜合起來。
我們現在人類的繁盛其實也應該歸功於這樣的大碰撞,我們的想法就是,也許這樣的一塊大巖石,我們當然可以展示出來,也許就是這樣定期彗星撞擊的產物,由它導致了大滅絕。
如果大家想更多的了解這個話題的話,可以讀一下這三本書,中文版也有,謝謝!
Joel Dudley(美國西奈山伊坎醫學研究所所長,精準醫療領先研究者)Joel長期關注數字健康、人工智能等的交叉領域,最新突破是利用大數據挖掘出了阿爾茨海默病的可能病因。曾被Fast Company雜誌評為100位最具創造力的商業人物之一。
這是一位大高個,並且帥氣十足,11月3日我對他進行了採訪,問他在跨過研究和跨種族研究時,應該遵循哪些原則,他認為跨過研究非常重要,因為不同種族基因的特徵是不一樣的,「現在,這方面的研究更多的是在歐洲人群當中,但是這樣做研究的成果是很難在其他族群人身上復制的,因為可能存在著基因的差別。而且您可能也知道,在美國紐約有很多華裔的人,需要美國、加拿大、中國這些跨國國家進行合作。因為中國人口基數比較大,可以做非常大的關於少數民族不同基因樣本的研究,研究的成果可以讓那些生活在國外的華裔受益。」
Joel Dudley是最後一位演講,雖然這時候已經到了下午5點了,雖然也有一些人走了,但我扭頭看了一下全場,絕大多數人還是牢牢地把自己定在座位上,因為他演講的內容事關我們的身體健康。他的演講摘要如下:
差不多今天快結束了,大家都是鐵桿科學粉絲,感謝大家一直待到了現在。
這是我很多研究趨勢的兩個問題,什麼叫健康?什麼叫疾病?有些人可能知道一本書,大概是2000年前寫的,這本書叫《黃帝內經》,這本書里面提出了幾個非常有意思的想法,尤其是當時那個時代,但是我覺得現在也很適用。這里面提出了一個想法,健康實際上是可以通過觀察來判斷的,看一下你的一些特點、症狀,而不是看你的精神來判斷。
而且它也提出,人、微生物和環境之間的關係,在環境當中有不同的元素,互相產生關係,你可以通過人和環境的關係,比較客觀地判斷是否會有疾病。如果會有疾病,那就是出現了失衡,恢復平衡就可以做到健康。
但是另外一方面,西方醫學是建立在對健康和疾病分裂的觀點之上,所謂的西方醫學實際上在健康方面取得了很多的進展,改善了全世界人們的健康。但是從我個人的觀點來看,如果你進入一個現代的醫院,實際上你會看到,其實治療的方式和以前我們說的人體統一性不一樣。比如說我們會有肺病、腎病等等分裂,但以前的時候是不一樣的。比如說在一個地方會治療不同的疾病,但是現在是進行了如此細的分科。
我們對身體的了解,因為微生物或者分子生物學而得到不斷地演進。上海出生的這位徐立之先生是位科學家,他當時在加拿大工作。他發現了一個疾病:囊包性纖維病(CFTR),當時比現在的死亡率更高,會導致很多人40歲之前死亡,它主要是對人的肺部產生影響,而且是一種遺傳性的疾病。這位教授在1989年的時候就使用了新興的分子生物學,發現了CFTR的基因,發現因為基因的突變而導致了纖維病。
一個基因會導致這樣的疾病,但在我幻燈片的右邊你可以看到,一個基因突變可以在身體當中,以非常迅速的方式產生其他的一些影響,尤其是如果你有一些其他的遺傳問題。
我今天想強調的一點,通過這張幻燈片想讓大家知道,我們知道一個基因的突變會導致剛才我提到的囊包性纖維病,但是我們發現近30年來,到現在還不能夠治愈這樣的疾病。
我們發現有上千個基因,我們知道有一個基因導致一種疾病,但我們還是不能夠治愈它,為什麼我們發現基因的能力,超過了我們治愈這種疾病的能力呢?我覺得背後有一個原因就是,人不是機器,不像汽車或者是電腦有這樣的系統,我們人類是一個非常複雜的適應性的系統。
在數學和物理當中的系統和我們不一樣,一個複雜的事業性的系統有很多特點。首先是它會交互,它會隨著時間的推移而進行變化,不可能只看單個的部分而了解整個的系統。但是在生物學當中我們一直是想了解部件,然後在這個基礎之上再了解整個系統。
這就是一個複雜的適應系統。這句話實際上是一個投資銀行在哈佛商學院雜誌當中發表的一篇文章,有的時候投資銀行家它對於非常複雜系統的了解,是超過生物學家的。
很明顯,很多人都知道現在有很多技術的進步,比如說現代的基因組學、基因排序。下一代的基因排序在這張PPT上,我選了一個照片,這個就是一個基因排序的機器,它實際上是非常知名的,我們知道華大基因也是一個做基因排序的公司。
這樣的技術它是按照摩爾定律來運轉的,而且它運轉的速度非常快。在20年前,對人類的基因進行這項工作可能需要花20億,但是現在成本已經減少了很多,可能對於人類基因的排序只要幾百美元就可以了。
基因排序的技術現在讓我們獲得了前所未有的對人體的了解。我們不僅僅對單個的基因進行排序,我們還可以對單個的細胞進行排序。這樣對人體的了解,又能夠給我們帶來什麼呢?它會向我們反映出——也許是我們能夠預料到的——也就是我們人體是一個非常複雜的系統,是一個非常複雜的網路,它有不同層級的連接。
比如說你想一下,身體的一個細胞,它有30億組的DNA進行不同的組合。剛才我們聽到過染色體等等介紹,這麼多的DNA組合,還有RNA,有一些RNA會產生蛋白質,可能大家在學校都已經學到過。當然不是這麼簡單,實際上DNA會表達出很多很多RNA的信息,各種各樣的信息,它們進行互相的連接然後再反饋給DNA。有一些RNA會產生蛋白質,蛋白質會產生互相的關聯,形成一個網路,然後又會對DNA產生影響。
所以,在一個細胞內部,會有一個涉及到幾百萬交互的這麼一個非常複雜的體系。另外還有身體的組織之間的這種關聯,比如說不同器官組織的連接。所以,在這個盒子當中,其實里包含了很多的信息,另外還有環境和我們人體的交互,也是需要考慮的。
所以,我們很難把對基因的了解轉變成治療的方法。
我最喜歡的就是數據驅使的方式,我認為它可以幫助我們只去關注有光的地方,也就是關注我們知道的地方。
我當時對所有的數據進行分析,希望能夠幫助研發一些藥,但是後來我發現的是某些病毒可能會導致阿爾茨海默症,這對於阿爾茨海默症來講是一個新的假設。
進一步解釋一下這個研究,到底什麼叫做阿爾茨海默症呢?為什麼它這麼重要呢?它是一種神經退行性的疾病,會影響人們的記憶力,而且現在在全世界的發病率越來越高。如果有一種疾病甚至能讓最富裕的國家破產,那就是阿爾茨海默症。所以它的成本非常高。
我們現在並沒有任何很好的治療方法,它也有很多的因素,但是我們看了一下這個地圖,它有很多特點是相關的。有一個重要的特點是,在這張幻燈片的下面,也就是大腦當中形成的澱粉樣斑塊,這些澱粉樣斑塊在大腦當中出現,你可以在阿爾茨海默病人的大腦當中發現這樣的斑塊。
所以這成為大家想治療阿爾茨海默症的一個重要的假設,大家覺得如果我們可以消除這樣的斑塊,就可以逆轉,這就是一個比較主導的假設。我們也一直嘗試這樣做,甚至差不多成功了,但是很遺憾,並沒有真正的幫助治療疾病,實際上有300多種藥物都失敗了,有2000多個臨床實驗也失敗了。我們經歷這麼多的失敗,都沒有治好阿爾茨海默病。
我的夢想就是能夠創造一個醫療保健的網路,而且是由這些智能診所數據所驅動的健康體系的網路。現在的系統做不到,我們需要創造一些新的系統來挑戰原來的老系統。現在我們有人工智能的軟件,但是我今天沒有時間向大家做介紹了,我們還發表了一篇文章,我希望大家能夠看一下。
我希望這將是一個全球性的現象,以大數據驅使健康體系。這就好像無人駕駛汽車,如果你開一米,你就可以和系統進行連接,分享一下周邊的信息。我的夢想就是所有的診所、病人都能夠連結在一起,我們可以進行信息的分享。
互聯網現在可以幫助我們進行知識的分享,我們希望能夠建立一個健康信息分享的互聯網。
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