《大眾科學》中文版：你必須知道的2016年10件科技大事

科技領域每年都有大事發生。但在2016年，我們進行研究的方法、交流溝通的途徑、攻克疾病的手段以及參與戰爭的方式都將改變。以下最具影響力的科技革新和最為傑出的領袖將塑造起屬於未來的這一年。

文/摘自《大眾科學 Popular Science》中文版 新媒體編輯 /房永珍

1、新武器對抗超級細菌

2015年，科學家時隔30 年再次發現新型抗生素。這種名為Teixobactin的抗生素能殺死耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）等多種致命病原體，而過去的藥物則無能為力。在抗生素耐藥性不斷增強的時代，這是一項重大的勝利。更值得注目的是成就了這一切的新型工具。

抗生素誕生於自然界中發現的細菌。測試的細菌種類越多，可能找到的抗生素就越多。然而，地球上99% 的微生物都不能在培養皿中培養。為了解決這個問題, 美國東北大學的研究人員發明了iChip，能令微生物在自然環境獲得的土樣或水樣中生長。當細菌釋放抗生素時，科學家可以將其分離出來，進行測試。

科研團隊使用iChip 培養數以千計的新細菌，目前已經獲得了25 種抗生素。NovoBiotic Pharmaceuticals 公司（該公司的聯合創始人Kim Lewis是核心科研人員之一）表示，其中第一種新型抗生素Teixobactin 將在大約兩年後進入臨床試驗階段。「前路尚遠，」遺傳適應和耐葯中心主任Stuart Levy 說，「但得益於這種新型裝置的誕生，我們打開了細菌寶庫的大門，前景一片光明。」

2、超級材料的崛起

工程師們正將材料科學帶入一個全新的維度：第二維度。通過將三維原子聚集成二維網格，研究人員正從看似平淡無奇的元素身上發現神奇的尚未開發的潛力。

二維革命始於10多年前石墨烯的發現，碳原子以網格狀相連，就像鐵絲網圍欄。它是透明的，卻比鋼的強度高200倍，它幾乎不透水，卻是性能優異的導體。將石墨烯轉化為實際設備一直是一項挑戰，但眾多科研團隊已經在某些領域接近成功，包括超高密度計算機快閃記憶體、寬頻輻射探測器以及精密醫學成像工具。

其他二維材料更讓人印象深刻。科學家們已經開始創建擁有類似網格結構的硅（硅烯）、磷（磷烯）、鍺（鍺烯）和錫（錫烯）。硅和磷尤其適合製作原子級晶體管，可能會為人們帶來速度極快、續航持久、可彎曲的電子產品。

2016 年的目標則是混合、堆棧平面材料以結合其最佳特性。美國勞倫斯伯克利國家實驗室的團隊已經開始建造帶有激光器功能的二維網格，從量子計算到具有諷刺意味的三維成像技術都將有它的身影。

3、電燈泡讓我們更健康

自然界中也許沒有比光更為強大的力量了。從細胞到情緒再到新陳代謝，光幾乎影響著人類的各個方面。藍光的波長促使大腦產生皮質醇使我們警惕，而紅光波長刺激分泌褪黑素幫助我們睡眠——這是一種追隨太陽和月亮的人體節律。燈泡的發明（還有智能手機）曾經改變了這一點，而如今，工程師們要利用燈泡把這種節律改變回來。

研究表明，過去100 年的用光歷史已經對人類自身造成了傷害。晝夜顛倒、節律混亂將提高我們罹患肥胖、抑鬱甚至癌症的風險。我們本可以避免這一切，有能力創造出擁有其它功能的燈光，而不僅僅是照亮我們的世界。這樣的燈泡已經成為現實了。去年，華盛頓的蘭頓學區率先安裝了可調光LED 燈。調節為紅色波長時，有助於在課間休息後令學生平靜下來，調為藍色波長則有助於學生在考試時集中精力。西雅圖水手隊在自己的主場塞費柯球場安裝了LED 燈，可令夜間比賽的照明效果勝似白晝，紐約洋基隊也將於今年內效仿此道。

今年，美國宇航局還計劃為國際空間站更換燈泡，在那裡太陽每90 分鐘就會升起一次，持續的光照把宇航員折磨成了慢性失眠症患者。新燈泡將巧妙地在宇航員工作時轉為藍色波長，休息時轉為紅色波長。LightingScience Group 公司於今年春季上市的新產品GenesisLight 則能為家庭做到同樣的事情。

4、殺手機器人登場

去年8 月，加州大學伯克利分校的計算機科學家StewartRussell 撰寫了一封公開信，呼籲禁止「自主殺人武器」。在軍工行業之外的人看來，這似乎有點杞人憂天了，就像是呼籲禁止《星際迷航》里的相位槍或死星一樣。然而現實並非如此。

人類在自動化戰爭方面有著「光榮的傳統」。地雷、熱尋導彈似乎不算智能，但也是機器人。「它們起於微末，」Russell說，在意識到這一點之前，我們已經在這條道路上走得很遠了。「如果你想生產出極度高效而可靠的武器，智能武器是首選。一旦國家開始實施先軍戰略，這些智能武器在18個月內即可批量生產。」事實上殺手機器人確實已經存在：由韓國製造的武器平台Super aEgis II可以識別人類目標。）

Russell 寫道，「自主武器將成為明天的AK-47——便宜而且保質保量」。它將改變戰爭的規則。「人工智慧武器將改變戰爭的規模，一個行動小組就可以震動整個世界的格局。」他說。「他們利用很少的資金和裝備，就可以造成核武器級別的破壞。」

人工智慧武器的支持者指出了一些好處：機器人戰爭能減少人員傷亡。但在簽署了這封公開信的20000 人（其中大多數是科學家）看來，弊遠大於利。今年晚些時候，Russell 將參與推動臨時應急措施的頒布和國際法的更改，與《禁止生物武器公約》類似。在聯合國和世界經濟論壇上將討論這些議題。一旦殺手機器人登場，人類就無回頭之路了。

5、基因編輯重塑世界

被稱作CRISPR 的基因剪輯技術擁有掀起醫學革命的潛力，它可能為世界帶來定製嬰兒，甚至可能終結全球飢餓。CRISPR 這種由細菌中發現的機制讓科學家能夠以空前的準確度對基因進行剪切和複製。研發這一技術的科學家被認為是爭奪2016 年諾貝爾獎的熱門人選。

CRISPR 技術提出3 年來，已經被全球成千上萬的科學家採用。他們已經利用這項技術創造出肌肉含量超高的比格犬「大力士」和器官可移植人體的「萬能豬」。從前可能耗費數年時間的創新研究如今幾個月內即可完成。「這技術簡直奇快，」研究基因編輯減少谷蛋白過敏的遺傳工程學遺傳工程師Dan Voytas說，「只需短短1 年時間，我們就能將想法變成現實。」

因此，CRISPR 的初創公司成為資本的新寵。CRISPR 的相關專利從2013 年的43 項增加至去年的292項。雖然首批產品——比如沒有角的奶牛和低致敏性花生——真正投放市場還需要幾年時間，但2016年將成為基因編輯改造生命的開始。

6、大麻研究新高度

如今在美國，消費者購買大麻用於個人消費比科學家們獲得大麻用於科學研究更容易：23 個州和華盛頓特區已經允許大麻醫用合法化，其餘的州也可能於今年對此進行投票。研究人員同時希望廢除那些針對植物研究的限制，那樣才能完整研究其潛在治療作用。

科學家們早就知道大麻可以治療噁心和疼痛，但直到最近才查明原因：大麻中的大麻素可與腦細胞上的受體結合，改變它們之間傳遞的信息。雖然四氫大麻酚（THC）是最廣為人知的大麻素，但研究人員推測其它種類的大麻素也可用於治療癌症、纖維肌痛、癲癇、自閉症等疾病的癥狀。

目前為止，即使是在醫用大麻合法的州，科學家們也必須等待幾個月甚至幾年才能獲得美國毒品管制局、食品藥品監督管理局、國家藥物濫用研究所的批准。去年6月，白宮將這套繁瑣流程精簡了一步——不再需要公共衛生服務許可。11 月，參議員Bernie Sanders提出一項法案，將大麻從毒品管制局的管制列表中刪除——此舉將使大麻不再與海洛因相提並論，實驗室獲得大麻因此變得容易。

7、澤位元組（ZB）之年

據思科估計，到2016 年底，互聯網流量將超過1ZB。1ZB 等於1024EB，也就是10000 億GB——大約300 萬億張寶寶和狗狗的照片。

來自手機、可穿戴設備以及物聯網的花樣繁多的數據為我們提供了新的見解，但也為黑客敞開了大門。「我們從沒思索過這些冗餘數據的含義，」獨立安全研究員兼黑客SamyKamkar 說，「我們全都成了靶子。」根據國際數據公司（IDC）的數據，有90% 的IT 網路將於今年年底前遭遇安全漏洞事件。

但魔高一尺，道高一丈。全球第二大市場研究諮詢公司Markets &Markets 預計，2020 年之前，郵件加密市場將以每年23% 的速度增長。過去一年，Gmail 開始警告來自未加密連接的郵件，Netflix 決定加密其所有數據，電子前線基金會（EFF）發布了旨在推動更多網站採用HTTPS 加密協議的Let』sEncrypt 項目。Kamkar 說，「儘管額外的保護未必能讓我們免受黑客的侵犯，但當它確實發生時，不會像從前那樣破壞你的生活。」

8、污染也遺傳

大多數人都知道生活環境會對人的健康造成影響。人們喝了含重金屬的水可能會生病。研究發現，這些影響甚至會影響好幾代人。

人類的基因組控制著發育、功能和生殖，換句話說，它幾乎掌控著一切。但基因組並非不受約束，它受表觀基因組的調控，這種化合物決定了基因表達的時間和方式。2014 年，不列顛哥倫比亞大學的一個科研小組報告稱，在密閉空間內接觸柴油煙霧2 小時，就會導致表觀基因組的變異，進而影響約400 個基因。去年，北美和歐洲研究者發表了大量論文，說明類似改變能夠遺傳給下一代。

「該領域目前正是研究熱點，」南加州大學研究暴露於污染空氣對產前影響的Carrie Breton 說。受到層出不窮的新發現以及一項長達10 年，耗資2.4 億美元，於去年2 月完成的首張最全面的人類表觀基因組圖譜的激勵，科學家們正展開科研競賽，試圖揭示表觀基因變化對癌症、肥胖、糖尿病和其他疾病的影響。「我們能給表觀基因組排序以尋求環境效應嗎？」Breton 問道，「從技術上講，這是順理成章的。」

9、太空探索第二幕

當NASA 的「新視野」號探測器於去年7 月成功飛越冥王星時，距離水手4 號第一次拍攝火星照片已經整整50年——人類終於完成了對太陽系的偵測。我們向太陽系全部9 大行星（按照如今的定義是8 大行星）發射了探測器，並在所有具有代表性的星球上完成了著陸：岩質行星、岩質衛星、冰質衛星、小行星和彗星。我們已經跨過看熱鬧的時代，進入了看門道的時代。

本著這種精神，下一代的行星探測任務將不再關注表面現象。定於今年3 月發射的NASA「洞察力」號火星探測器將在那顆紅色星球上建立一個地震檢波器，用於監測火星地震波，用收集的數據對這顆行星的內部進行測繪。同期，發射的「地外火星2016」號將搭載化學嗅探器以檢測火星微生物釋放的甲烷。9 月，OSIRIS-REx 探測器將奔赴小行星「貝努」，採集樣本送回地球分析。科學家猜測，地球生命可能是由這類富含碳元素的小行星播種而來的。

同樣值得注意的是，太陽系將面向所有人開放。「洞察力」號探測器還將攜帶兩顆迷你衛星（立方體衛星）升空，它們將進入火星軌道並創建一個專用的訊號中繼站。由學生建造的立方體試驗衛星已經在地球周圍廣泛部署；如果「洞察力」號一切順利，這種DIY 衛星將傳播至其他行星。NASA「朱諾」號木星探測器將於7 月抵達木星，它肩負著一項更為民粹主義的使命。它攜帶了一個專為學生和民間科學家服務的照相機——這將開創整顆星球對公眾開放的先例。正如NASA 官員John Grunsfeld 所說：「500 年後，人類回顧歷史會將現在視為太空探索的黃金時代。」

10、人人連上互聯網

Facebook計劃在2016 年發射自己的衛星AMOS-6。這顆衛星由法國衛星通信運營商Eutelsat 建造並實施發射，它將讓撒哈拉以南非洲地區的數百萬居民也能連上互聯網。目前在這個地區，上網是只有2% 的人才能享受的奢侈服務。同樣在今年，谷歌將開始在印度尼西亞測試其熱氣球網路計劃。這個東南亞島國由1.7 萬個島嶼構成，給基礎設施建設帶來了巨大障礙。

「容易觸及的人口大多已經能夠上網，」研究互聯網對貧困國家影響的布魯金斯學會高級研究員JoshuaMeltzer 說。在有手機信號塔和穩定網路設施的地區，智能手機和網吧迅速普及。「然而全球依然有40 億人無法連接互聯網，」Meltzer 說，「他們大多位於發展中國家。」

上網的益處遠比刷朋友圈大得多。人們可以在沒有銀行的情況下轉移資金，邊遠地區的公司也能參與全球經濟。因此，美國國務院於2015 年倡議啟動「全球連接」計劃，希望通過外交壓力實現2020 年前讓15 億人口連接互聯網的目標。正如Facebook創始人馬克·扎克伯格去年秋天在聯合國發表演說時所說的，「互聯網連接應被視為重要的人權推動工具。」

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