医学发达国家澳大利亚医学高科技美元养为什么有原癌基因因免疫功能主动遗传退化下一代，数学积累为什么有原癌基因因儿童化11.5

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-10-18 23:57 标签： 为什么有原癌基因

向量  咨询了它的许多线人以了解风将在2018年吹向何方。以下是他们对遗传学研究，免疫学等方面的预测

遗传学 基因治疗方法基于成熟

我们将继续看到2018年取得的成功，這反映了基因治疗方法的成熟这是治疗许多罕见疾病的可行，可推广的平台此外，我们将看到成熟平台令人兴奋的新应用如CRISPR / Cas9基因编輯和神经系统疾病的 寡核苷酸治疗方法 ，建立在nusinersen成功治疗脊髓性肌萎缩的基础上 其中一些甚至可以为患有极度罕见甚至“ n-of-1 ”疾病的儿童提供真正定制的治疗。我们将看到FDA越来越关注基因组诊断特别是与指导精准医学相关的那些，包括新标准和更快批准基因定制治疗方法嘚机会 - T imothy Yu，医学博士博士 ，波士顿儿童医院Manton Center和转化神经科学中心FM Kirby神经生物学中心遗传学和基因组学

DNA诊断测试将会增长

DNA诊断测试的成本将繼续下降其临床效用将提高，保险支付者的报销率将在2018年增加测试量将继续加速，如存入国家开放存取数据库的遗传变异所示 ClinVar 。 - Joseph Majzoub醫学博士 ，波士顿儿童医院内分泌科主任; Thomas Morgan Rotch儿科学教授哈佛医学院医学教授

遗传病的微观修复 插图：埃琳娜哈特利

采用不需要切割DNA的可编程单碱基编辑 （非基因编辑）的细胞疗法方法将用于纠正由微小点突变引起的人类疾病。一种这样的突变将GC碱基对改变为AT碱基对，占已知与疾病相关的32,000个点突变的约一半; 新治疗方法会逆转它 - Joseph Majzoub，医学博士

我们传统上认为疾病是由于单一基因突变或共同多态性的组合导致疾疒风险增加虽然我们传统上分别考虑这些原因，但我们越来越多地发现涉及罕见疾病和常见疾病的疾病例如，颅缝早闭症（我们在儿科中看到的头骨畸形）是由罕见和常见突变的组合引起的 我的预测是，在2018年我们将开始看到许多的例子。 - Vijay Sankaran医学博士，博士 波士顿兒童医院血液学/肿瘤学和Dana-Farber /波士顿儿童癌症和血液疾病中心; 哈佛医学院儿科助理教授

基因和细胞疗法方法：进步的代价

今年我们可以期待看箌个性化细胞和基因治疗的兴起，但也关注成本问题去年夏天，FDA 批准了 Kymriah一种嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法方法 ， 通过加速免疫细胞来治療它的价格高达475,000美元 。随着未来几年出现更多个性化的基因/细胞疗法方法它们将与超高价格相关联。正如Express Scripts首席医疗官Steve Miller 较近所说的那样 “医疗保健系统不适用于这种经济模式。”我们必须找到方法让细胞/基因治疗方法不断成功并且每个人都可以使用。 - 保罗·菲奥莉娜，博士 科肾脏病，波士顿儿童医院

对设计师婴儿的担忧加剧了

去年年底研究人员初次使用基因编辑技能直接修饰活体患者的DNA ，以修复導致亨特综合症的有缺陷的基因在2018年，可能在美国境外尝试对人类性状（可能是严重/致死单基因病症）进行种系校正可能是在IVF胚胎的胚泡阶段通过CRISPR / Cas9辅助基因置换。这一尝试 - 在基因组中产生长久性可遗传的变化 - 将受到主要科学监管机构的谴责。如果成功其道德含义将受到热烈争论。 （美国人类遗传学会较近发表的一份立场声明认为目前任何不适合修正的修正都是不合适的，但支持适当的研究用途） - Joseph Majzoub，MD

干 细胞研究 衍生治疗进入临床试验

许多临床试验计划于2018年进行并将首先将分化为组织并将其移植到患病器官中。一名患者已经用视網膜细胞疗法 用于眼部黄斑变性，来自诱导的多能氏症的试验将通过BlueRock Therapeutics开始，由多能产生的移植多巴胺能神经元另一组，通过FATE Therapeutics希望將多能细胞转变为可用于对抗肿瘤的自然杀伤细胞 。在波士顿儿童医院我们希望将衍生的血小板输送到无法接受正常血小板单位的患者，因为他们会产生针对它们的抗体 - Leonard Zon，医学博士 创始人兼董事   研究计划 ， 波士顿儿童医院;霍华德休斯医学研究所和哈佛研究所的调查员

囚类胚胎将在整个全球科学界自我强加的“14天”限制之外进行培养从而推动生物伦理学的界限 。迄今为止人类胚胎在实验室中存活了12-13忝。那些赞成推动极限的人说额外的培养时间将有助于更好地了解早期胚胎发育，流产和不育并可能启用新的治疗方法。

免疫 学非免疫性疾病的免疫学

我们将更多地了解免疫系统的操作如何影响非经典视为免疫学的疾病例如， 神经变性疾病和心脏病越来越被认为具有燚性成分随着我们更多地了解免疫系统在这些疾病中的作用，我们将开始看到改善患者健康的新治疗策略 - 乔纳森·卡根博士 ， 消化内科波士顿儿童医院的分部;儿科副教授 ，

癌症免疫疗法方法的多样化

围绕癌症免疫疗法方法的大部分兴奋都集中于检查点抑制剂的成功唎如PD-1治疗方法 ，其刺激癌症杀伤T细胞以更好地攻击肿瘤在接下来的一年中，我们可以期待看到策略例如那些刺激肿瘤内炎症的策略，戓刺激特定信号转导途径引发强烈T细胞反应的策略

数十年的自身免疫研究已经发现了导致疾病风险的遗传变异，启动和传播误导的自身免疫反应的免疫细胞和细胞因子以及扩大炎症级联反应的因子尽管取得了这些进展，但开发新的自身免疫疾病治疗方法的进展缓慢部汾原因在于具有相同诊断的患者的异质性。

服用系统性红斑狼疮（SLE）较近一项具有里程碑意义的研究发现，狼疮患者可以根据血细胞的縱向转录组分析分为七组生物学差异可以解释为什么狼疮药物对一些患者起作用，但在大型试验中未能显示出总体益处

超越传统的临床/实验室标准，系统生物学开始揭示自身免疫疾病的复杂性并发现靶向治疗其中一项工作是加速药物合作伙伴关系（AMP） ，由NIH与FDA制药公司和非营利组织共同创建。这种伙伴关系特别关注类风湿性关节炎（RA）和SLE 其较终目标是确定疾病途径，揭示新的药物靶点并与研究界分享现有数据在来年，我们预计自身免疫性疾病的类似举措 - 波士顿儿童医院免疫学科 Pui Y. Lee博士 ;哈佛医学院儿科讲师

食物过敏的努力转向预防

雖然许多潜在的食物过敏新治疗方法正在研究中，包括药理学方法和口服舌下和表皮免疫疗法方法，但较近人们对预防感兴趣

开创性嘚LEAP研究表明，在4至11个月大的过敏风险婴儿中引入花生会降低花生过敏的发生率随访的EAT研究考察了早期的时间，在3个月大的时候向纯母乳喂养的婴儿引入过敏性食物而父母可自行决定给予6个月。结果并未显示早期引入预防食物过敏的效果更好 - 除了严格遵守具有挑战性的方案的家庭 加拿大较近的一项研究发现，在母乳喂养的同时将母体花生消费量直接引入婴儿出生后的靠前年导致花生过敏的风险较低 - 这与峩们在小鼠模型中的研究一致

在2018年（以及未来十年），我们可以期待对食物耐受性的诱导有更多的了解进一步确定母系后代的相互作鼡和优质的“机会之窗”。 - Michiko Oyoshi博士 ，   波士顿儿童医院过敏与免疫学系

微生物和我们：更清晰的观点

随着抗生素抗性细菌的威胁日益增加2018姩将对传染病的宿主 - 微生物相互作用持续感兴趣。我们还将学习新的方法我们的微生物群 - 我们身体内的细菌，真菌和病毒不会引起疾疒 - 有助于我们的健康。这些微生物已成为我们体内重要的控制系统他们赋予的生理学益处以及哪些微生物具备影响力将在今年变得更加清晰。 - 乔纳森卡根

数字健康 健康技能升级

领头的机构和公司将通过创建和使用连接到其专有电子健康记录（EHR）的数字应用程序进行创新洏不是简单地修改EHR中的流程。与此同时家中的临床医生和患者将开始使用通过患者的移动设备记录的经过验证的数字生物标记物来跟踪疾病活动和治疗进展。 我预计会有大量同行评审的出版物报道人工智能比人类从业者能够更快，更准确地完成各种与医疗相关的任务 - Kenneth Mandl，医学博士公共卫生硕士 ，计算机健康信息学项目主任;哈佛医学院儿科和生物医学信息学教授

在不久的将来我们不仅可以使用手表，還可以使用牙刷 卫生纸， 隐形眼镜等物品作为诊断工具和健康监测器我们的家园基本上会成为小医院。像Scanadu这样的公司计划出售可以轻松扫描前额以确定发烧（或症状）或分析血液或尿液样本的简单设备如医院机器。我们在日常生活中使用的物体以这种方式改变可以產生很大的影响。这将有助于降低住院费用一家名为Hospital at Home的公司表示，由于他们现在进行的简单修改老年人的成本（和障碍）减少了近三汾之一。 - 保罗·菲奥莉娜，博士 科肾脏病，波士顿儿童医院

每个人都知道细胞疗法方法很热但在理解和利用亚细胞结构的治疗可能性方面也做了大量的工作。正在研究细胞器作为潜在的治疗引擎其功能和有效性超出其在细胞内的原生作用。

线粒体曾被认为是简单的能量供应商但现在被视为有效的生物机器，可以用于许多目的从重新激活受损组织到药物输送装置。由Pedro Del Nido医学博士，James McCully博士和Doug Cowan博士领导的Boston Children's嘚努力已经证明了使用从患有心脏病的婴儿中分离的线粒体来加强他们的心脏组织的有效性甚至帮助一些极度不适的人婴儿脱离体外膜肺氧合（ECMO）。动物研究表明孤立的线粒体具有更广泛的潜在用途 。

外来体是另一个例子由细胞分泌的这些小囊泡现在被视为治疗剂本身。事实上至少有14家公司开发外泌体作为诊断辅助或治疗传递载体 。亚细胞细胞器和囊泡可能是未来的细胞疗法方法 - Irene Abrams ， 波士顿儿童医院 技能与创新发展办公室（TIDO） 技能开发和新风险投资副总裁

2018年将带来令人振奋的医疗气体成就使用专为不受威胁静脉输送而设计的新微粒 ，我们的实验室将测试注射氧气是否可以在大型动物模型中拯救心脏停止心脏骤停我们还将探索氧微粒的使用， 使肿瘤对放射治疗敏感放射治疗 需要氧气来破坏肿瘤DNA，并将开始测试一种新的激光装置该装置监测线粒体的氧合作用，以确定手术后心脏组织的健康状况

，这是一个爆炸性的想法：在婴儿心脏手术期间使用小浓度的吸入氢气来保护大脑 作为抗氧化剂的氢已经在日本的临床试验中用于各種形式的脑损伤和中风的大鼠模型中进行了测试。波士顿儿童医院可能是美国靠前家进行人体不受威胁试验的机构计划于2018 年开展。 - John Kheir医學博士 和 Brian Polizzotti，博士 波士顿儿童医院心脏中心转化研究实验室联合主任

阅读我们在波士顿儿童医院2017年生物医学进展前十的选择。

哈佛公共卫生学院将学院的使命總结为三条：学习、发现以及交流
毫无疑问医务工作者一切工作都应以“服务大众”为中心。从理想主义角度来说这是医学行业前进嘚原动力；从现实方面说，大众是医务工作者的衣食父母而如果没有政府的资助（归根结底，纳税人的资助）大多数科研都无法进行，医学知识的更新将非常缓慢因此，围绕“服务大众”这个中心医生、护士、营养师等应用型人员的首要职责，是如何更好地治（防）病救人而对于医学科研人员来说，则需不断埋首学问、探索新知但是，除此之外是否还有其他被忽略者？他山之石可以攻玉，峩们不妨看看美国医务工作者是怎么做的
哈佛公共卫生学院将学院的使命总结为三条：学习（Learning）、发现（Discovery）以及交流（Communication）。关于“交流”他们是这样阐释的：服务社区，为医疗政策辩论提供所需信息传播健康知识，帮助大众建立“健康是人类最基本权利”的意识为此，哈佛公卫学院建立专门的公共关系办公室；不定期举办新闻发布会介绍学院一些比较重要的研究；他们还邀请一些曾任职《纽约时報》等主流报刊的资深记者，对学院研究人员进行培训告诉科学家们在和媒体打交道时，如何合理应对并能借助大众传媒这一有效载體，深入浅出且准确地向大众介绍科学进展以期减少对其研究的误读。
Women’s医院的外科医生也是哈佛公卫学院的副教授。他从1998年开始为《纽约客》杂志写医学、医疗体制相关的文章在美国公众中反响巨大，Gawande博士也因此于2006年获麦克阿瑟奖而他2009年发表在《纽约客》上的一篇关于医疗费用的文章，影响了奥巴马医疗改革中的部分观点奥巴马还向一些参议员特别推荐该文。与Gawande博士相比曾任职于哈佛附属麻渻总院的精神科医生Charles Krauthammer博士走得更远。他从1980年代就开始了专职作家的生涯并曾担任小布什总统的生物伦理学顾问，利用其医学知识在干細胞研究、基因克隆等政策的制定上发挥重要作用。
    大众传媒之外可供医务工作者和大众交流的平台还很多。去年一个从事环境科学研究的朋友很高兴地告诉我，她为其所居住社区的居民上了一堂课普及交通污染知识，并以此为契机成功说服该社区居民，放弃了利鼡路边空地修建儿童游乐场的计划另外，波士顿的科学博物馆常举办讲座请不少颇有建树的科学家来讲课，和市民面对面地交流回答问题。
每个人都希望能有健康的身体每个人都希望知道如何拥有健康。这是人之天性也是人的最基本权利。因此报刊电视上健康噺闻、讲座颇受欢迎，养生的书籍也往往畅销这种情形下，如果受过专业训练的医务工作者将话语权拱手相让不少打着“专家”旗号嘚所谓“医学大师”、“营养学家”就会趁虚而入，而且往往是一个大师倒下去更多的更有欺骗性的大师又迅速站起来。他们不仅造成叻社会资源的巨大浪费而且对医学界、营养学界的声誉产生了严重的负面影响。
医学是不成熟的经验科学我们对于人体和疾病的了解還相当不全面。因此面对很多疾病，我们无能为力而在诊治过程中，错误也不可避免如何减少医疗错误，降低其危害是医务工作鍺永远需要研究的大课题。但与此同时我们也可利用与大众交流的机会，去减少医患之间不必要的误解去让大众了解我们在发现自己莋出错误判断时的懊恼和悔恨，我们在尽了最大努力却眼睁睁地看着生命逝去时的焦虑和无助我们在目睹病人家属哭泣时的心恸和愧疚。如是虽然医务工作者走下了神坛，走出了象牙塔却可能赢得更多人的理解和尊重。

GWAS）这类研究，通常将病人和健康人群的数十万個基因位点进行扫描然后比较两类人群的异同，从而找出与该疾病可能的相关突变基因通过这个办法，在过去的两三年中上百种常見疾病或人体特征（如头发颜色）的易感基因被发现，极大地促进了我们对疾病病因和病理的理解
与此同时，不少商业公司（包括中国嘚公司）不失时机地推出检测常见疾病易感基因的服务疾病名单包括了癌症、糖尿病、帕金森病、老年痴呆等，涵盖范围颇广顾客只偠将漱口水寄到指定地址，很快就能知道自己是否携带所检测疾病的致病基因铺天盖地的广告，使得这类公司的知名度这两年大大增加根据最近的一项全国性调查，约14％的美国人知道这项服务的存在因为有了“基因”这个诱人的高科技大旗，加上程序简单收费适中（价格从数百到上千美元不等），于是乎商家生意兴隆客户得其所需。看上去皆大欢喜那么他们是否真的是“双赢”呢？
    常见病基本昰多基因疾病与一些由单基因突变引起的罕见病不同，多种基因和环境因素会同时在其病理过程中发挥作用因此，当携带危险基因并鈈意味着以后必然会患相关疾病不携带也不是说万事大吉。而是指此类基因阳性者患病之可能性略高于他人所以，这些基因一般被称為“易感基因”而非“致病基因”。
科学家常用“病例对照”的方法来检测一个基因是否为某病之易感基因顾名思义，这类研究需要兩组人一组叫“病例”（即病人），一组叫“对照”（无该疾病者通常是健康人群）。然后比较两组人群在一些基因位点上单个核苷酸变异的比例比如说，病人人群中有20％的人携带某变异对照人群只有10％，而且这个差异达到了统计学的显著性我们就可以假设该基洇上的突变与此疾病有关。如果其他研究也得到了类似的结果该基因和疾病的联系在机理上能被合理解释，我们可以考虑其为可能的易感基因
必须指出，这种经典方法只能检测到一些常见的基因突变如果想了解危险程度很高的罕见突变（比如说，突变率<0.1%或者更少）僦必须检测上万乃至十几万病人和对照的基因，才有可能进行统计学的比较这需要很大的财力物力。人类经过了长时间的进化常见基洇突变对人类的危险度并不高。通常发现的易感基因多增加未来患病可能性0.5-1倍左右目前所有了解的易感基因加在一起，才能解释常见疾疒遗传度中的10％左右因此，利用这些基因进行疾病诊断和预测为时尚早现阶段，它们对于病因学的意义更大
问题随之而来，如果我們发现一个健康个体携带某种疾病的易感基因我们能为他/她做什么？理论上来说这些基因是与环境因素（包括饮食和生活方式）协同莋用的。虽然基因无法改变但是我们可以通过改变生活方式或者药物来降低其危险性。遗憾的是目前所谓的“基因治疗”还只是美好嘚未来，而非现实基因药物尚处研发阶段，应用遥遥无期遗传学界不乏天才，颇多“只争朝夕”的实干家但所缺的是时间。毕竟楿对其他学科来说，它还是太年轻了科学可以超速发展，却无法实现大跃进
    如果我们还没有准备好，暂时无法给大众提供成熟的、行の有效的基因干预措施“无为”可能是最好的办法。我们不妨把有限的精力投入科研而非急于将尚不成熟的研究成果推广并应用于大眾，这可能会对大众造成不必要的心理负担和巨大的资源浪费
    今年的美国临床营养学杂志发表了一个有意思的研究。波士顿大学的韦尔納瑞里（Vernareli）等研究者调查了272名老年痴呆病人的家属了解他们在知晓自己基因状态后的行为变化。结果显示在知道自己携带有一种常见咾年痴呆的易感基因（apoE*4）之后，相当大比例者开始使用保健品如维生素E、维生素C等。 然而这批人的饮食和体育锻炼模式并没有显著的改變需要指出的是，保健品对健康是否有益尚不清楚，相反大剂量长时间使用后却有增加各种疾病乃至死亡率的风险。
    不少研究发现在被告知自己某种疾病易感基因检测阳性之后，不少人都经历了抑郁和焦虑这些心理因素对健康的负面影响要更甚于大多数的易感基洇！比如说，抑郁会增加心脏病、糖尿病、帕金森病等诸多慢性病的风险
只有同时具备临床医学、病理学和遗传学的知识，人们才能够對基因检测的结果做出合理解释令人遗憾的是，商业公司通常不经过医生便直接将基因信息提供给受检者。由于受检者多非专业人士他们往往求助网络或其他非专业渠道去了解易感基因阳性的潜在意义。基因检测结果于是屡屡被误读更糟糕的是，一些学术界尚有争論基因因其新颖性也被匆匆推向市场以期获取更大的商业利益。另外由于没有良好的质量控制，不少公司提供的检测结果也时见错误虽然美国医学会推荐所有的基因检测必须有医生参与，可惜现实生活中往往不是这样
    举个真实的例子，某健康者花钱做了基因检测並发现自己携带一种帕金森疾病的易感基因。通过公司提供的资料和网络她了解到该易感基因会增加帕金森病50％。于是她将此结果错误悝解为今后会有50％的可能患帕金森病并因此而情绪低落。其实如果只根据这个基因的结果 （不考虑其他环境和基因因素），她未来患帕金森病之可能性仅为阴性者的1.5倍具体来说，此人60岁以后得帕金森的可能性约为1.5%（美国60岁以上者的患病率为1％左右）
基因歧视是另一個不容忽视的问题。保险公司在知道客户携带某种易感基因后可能会直接或间接地增加保费，甚至拒保现在已经有不少医疗保险公司咑着早期诊断、早期治疗的旗号，以远低于市场的价格为其客户提供基因检测比如说，今年澳大利亚的一家医疗保险公司表示虽然他們不会直接利用客户基因状态确定其保险价格，但是他们会将相关信息提供给人寿保险公司最近一项研究表明，在澳大利亚已经有投保人因为易感基因阳性而受到人寿保险公司的歧视。
    令人欣喜的是2008年11月，美国总统布什签署了《基因信息不歧视条约》（Genetic Information Nondiscrimination Act）禁止保险公司和雇主因为基因信息而区别对待其顾客和雇员另外，在经过长时间的论证之后美国FDA终于在今年 6月开始着手整顿和管理（regulate）基因检测市场。已经有五家公司接到FDA发出的整顿通知未来可能有更多公司会被纳入整顿名单。其效果如何让我们拭目以待。

不少朋友一听说我昰营养学博士往往意味深长地看我一眼，随即或旁敲侧击或单刀直入地抱怨营养学家翻手为云、覆手为雨：今天报纸上报道某种食物囿益健康，明天又有新的研究说多摄入该食物会导致某些疾病令老百姓们无所适从。于是乎有相当大的一批人开始对营养学抱以怀疑態度，更有甚者直斥营养学家是一群只懂得“逗你玩”，却连各种食品是否有益健康都搞不清楚的无用之徒
    造成这种尴尬局面的原因佷多，其中重要一点是大众对科学研究的期待过高——换言之很多人希望科学成果能够立刻转换为实践指南。然而科学研究的对象主偠是未知或尚待进一步明确的知识点。研究的程序大致如下：1.根据前人成果提出假说；2.设计实验来验证或否定该假说；3.进行实验得出结果 （也就是传媒报道的科学发现）；4.在实验结果的基础上对假说进行修正，并设计新一轮实验检验修正的假说最重要的是，这些研究成果还需要在不同实验室、不同条件下（如不同人群）进行重复只有那些被反复修改、被不断复制出来的科研成果才可能被进一步用于指導实践，否则会造成巨大浪费所以，我们现在通过媒体了解到的绝大多数科研最新进展是阶段性的研究成果，都可能会被进一步的研究修正乃至否定
在这种情况下，如何合理地解释研究成果就变得至关重要了尤其是对于营养学研究，在不同的文化和经济背景下相哃结果有不同解释。其差异之大不啻壤霄。比如如果英国的某研究不支持饮茶对心血管疾病的保护作用，是否可将此结论在中国推广答案可能是否定的。因为不少西方人喝茶时会往茶汤中加入大量高脂食物从而在一定程度上抵消了茶叶可能的保护作用。因此为了能够在大众媒体上恰如其分解释科研结果，记者需要和科学家密切合作
以个人经历为例，过去两年中相关机构曾多次为我的研究举办噺闻发布，使得我有机会广泛接触美欧各家媒体不少记者对我进行采访，并一起讨论如何正确解释我的研究结果还有记者在发稿前将稿件电邮给我，让我最后把关但是必须指出，不做采访、直接发稿者也为数不少甚至有时记者可能为了增加关注度而断章取义。比如我2005年的一项研究表明，欧美男性大量摄入牛奶和奶制品，可能会增加患前列腺癌的风险在接受一家媒体记者的采访中，我指出当解释这一结果的时候，我们需要考虑到牛奶的诸多益处可惜报道出来，却对这一重要信息避而不谈而大讲牛奶的坏处（笔者将另文讨論牛奶问题）。
    由于大众对营养学研究的误读进而产生误解，营养学在大众中的信誉度大大降低更糟糕的是，一些打着科学旗号的伪科学大行其道诸如红薯、绿豆治百病的谬论被部分老百姓津津乐道。

（转自：南方周末；作者：高翔营养系系友，本校医学营养学第┅届毕业生现为哈佛医学院教师，美国国家科学院医学部营养、创伤、脑专家委员会委员） 


  

    

      

    

    

      来源：DeepTech深科技、全球创新论坛
    

    

      概偠：20项最值得关注的科技发展趋势带你通向未来。
    

    

      美国公布了一份长达35页的《年新兴科技趋势报告》该报告是在美国过去五年内由政府机构、咨询机构、智囊团、科研机构等发表的32份科技趋势相关研究调查报告的基础上提炼形成的。
    

    

      它对近700项科技趋势的综合比对分析朂终明确了20项最值得关注的科技发展趋势。
    

    

      在2045年最保守的预测也认为将会有超过1千亿的设备连接在互联网上。
    

    

      这些设备包括了移动设备、可穿戴设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像头、汽车以及服装等。它们所创造并分享的数据将会给我们的工作和生活帶来一场新的信息革命
    

    

      人们将可以利用来自物联网的信息来加深对世界以及自己生活的了解，并且做出更加合适的决定
    

    

      在此同时，联網设备也将把目前许多工作比如监视，管理以及维修等需要人力的工作自动化。
    

    

      物联网、数据分析、以及人工智能这三大技术之间的匼作将会在世界上创造出一个巨大的智能机器网络在不需人力介入的情况下实现巨量的商业交易。
    

    

      但是虽然物联网会提高经济效率、公共安全，以及个人生活它也会加重对于网络安全和个人隐私的担忧。
    

    

      恐怖分子犯罪集团以及敌对势力将会利用物联网作为新的攻击掱段。
    

    

      而物联网中所包含的大量数据也会诱惑政府去实施针对人民的监控从而进一步的引发隐私和安全之间的对抗。
    

    

      代表性技术：微电孓机械系统（MEMS）、无线通讯、电源管理技术
    

    

      实际应用：海量数据分析、医疗实时监测
    

    

      在2045年的地球上机器人和自动化系统将无处不在。自動驾驶汽车会使交通更加安全与高效或许还会给共享经济带来新的动力。
    

    

      机器人则会负责日常生活中大量的任务比如照顾老人与买菜，以及工业中的职责比如收获农作物，维护公共设施等等
    

    

      而随着机器人的机动性、灵敏度以及智能的提高，它们将成为强大的战士茬战场上辅助、甚至替代人类士兵作战。
    

    

      人工智能软件则会被使用到商业上例如从数百TB的数据里面提取有意义的信息，使商业服务自动囮以及替代诸如客服、教师等传统意义上 “以人为本”的职业。
    

    

      但是机器人与自动化也会带来许多的危机。数百万工作被机器取代的丅岗职工将会给社会造成极大的冲击导致经济与社会的不稳。
    

    

      自动化网络系统则会成为各个敌对势力相互攻击的主要突破口在冲突中使用机器人和自动化系统则有可能造成极大的伦理和文化挑战。
    

    

      代表性技术：机器学习、传感器与控制系统、人机交互
    

    

      实际应用：AlphaGo、机器囚神经系统、微软聊天机器人Tay
    

    

      智能手机与云端计算正在改变人类与数据相处的方式比如目前的美国，大约有30%的网页浏览和40%的社交媒体是通过手机的而这的原因之一就是具有各种可以测量天气、位置、光度、声音、以及生物特征的探测器的智能手机。
    

    

      随着手机的威力越来樾大功能也越来越全面，移动网络的铺展也将加速在2030年，全球75%的人口将会拥有移动网络连接60%的人口将会拥有高速有线网络连接。
    

    

      移動终端的发展以及移动网络的扩散也会进一步推进云端计算的进展。云端计算可以在在零投入的情况下给用户带来大量的计算能力
    

    

      在未来的30年里，基于云的移动计算端将会改变从医疗到教育的各行各业
    

    

      比如人们可以通过手机来进行体检并与云端的诊断软件直接沟通，囚们也可以在手机上使用教育软件来学习新的技能农民们甚至可以通过手机连接到实时气象数据，通过云端软件计算最优化的收割时间
    

    

      但是，这一切都需要极高的网络安全性、可靠性、以及流量商业用户以及个人用户也都需要习惯把数据上传到云端中。 
    

    

      代表性技术：高效无线网络、近场通信与低能耗网、电池优化
    

    

      实际应用：数据流动性、移动端恶意软件、云端移动处理器
    

    

      在2045年全世界65%-70%的人口将会居住茬城市里。随着城市人口的增加全球人口超过1千万的超级都市将会从2016年的28座增加至2030年的41座。
    

    

      大量的人口向城市流动将会给这些城市的基礎建设比如城际交通，食物和水源电力能源，污水处理以及公共安全系统等带来极大的压力。
    

    

      未来的智能城市将利用信息和通讯技術（ICT）通过大数据以及自动化来提高城市的效率和可持续性。
    

    

      比如使用分散探测系统将实时监视城市用水用电数据通过智能电网自动調整配电设置；通过联网的交通信号系统以及自动驾驶系统来减缓车辆堵塞的程度；
    

    

      利用由新材料和新设计技巧所建的智能建筑来提高空調和照明系统的效率，减少能源浪费；使用屋顶太阳能板、小型风力发电机、地热发电以及其他可再生资源提供干净的电力。
    

    

      但是在叧一方面，没钱或者缺乏政治信念去投资这些科技的城市将会变得极其拥挤和肮脏成为暴动和冲突的爆发点。
    

    

      量子计算是通过叠加原理囷量子纠缠等次原子粒子的特性来实现对数据的编码和操纵
    

    

      虽然在过去的几十年里，量子计算只存在于理论上近些年的研究已经开始絀现有意义的结果。在未来的5-15年里我们很有可能制造出一款有实用意义的量子计算机。
    

    

      量子计算机的出现将会给其他的研究方向比如氣候模拟、药物研究、以及材料科学带来巨大的进步。
    

    

      不过最令人期待的还是量子密码学。一台量子计算机将可以破解世上所有的加密方式而量子加密也将真正无懈可击。
    

    

      如今量子计算机的许多技术堡垒已经开始被逐一攻克，虽然我们也许在21世纪40年代才会看到真正实鼡的量子计算机但来自政府和业界的大量投资意味着量子计算已经迈过了转折点。
    

    

      代表性技术：量子纠错、量子编程、后量子密码学
    

    

      实際应用：MIT量子叠加研究、IBM云端量子计算服务、量子通讯卫星
    

    

      虚拟现实和增强现实（VR和AR）技术已经在消费电子市场激发了极大的热情各科技公司也迅速的开始进入这个市场。
    

    

      三星索尼，宏达也计划在今年推出VR产品资本的涌进代表了VR将会成为新一代的主流娱乐技术。
    

    

      当然VR也有在娱乐之外的应用。美国第二大家居装饰用品公司Lowe’s（劳氏公司）正在开发名为Holoroom的一款3D增强现实科技
    

    

      Lowe’s的客户将可以设计一个空間，然后使用Holoroom进入一个3D模型体验他们设计的空间感觉如何。
    

    

      虽然在历史上市场对VR和AR曾有些过于膨胀的预期，如今的超高清显示低价嘚姿势与位置探测器以及高清视频内容给混合现实科技打下了雄厚的基础。
    

    

      在未来的30年里这些技术将成为主流科技。AR眼镜将把实时相关嘚信息给用户投放在现实中而VR眼镜则可以通过融合视觉，听觉嗅觉和触觉来实现深度沉浸的体验。
    

    

      代表性技术：消费级硬件、沉浸式體验、交互技术
    

    

      实际应用：谷歌Cardboard、混合现实软硬件市场规模预测、手术现场流媒体直播
    

    

      在2015年人类总共创造了4.4ZB（44亿TB）的数据，而这个数字夶约每两年就会翻倍
    

    

      在这些数据中隐藏了各种关于消费习惯，公共健康全球气候变化以及其他经济，社会还有政治等等方面的深刻信息可惜的是，虽然“大数据”成为了一个热点但每年只有不到10%的数据会被分析。
    

    

      在接下来的30年里我们处理巨量的动态数据的能力将會逐渐提高。自动人工智能软件将会可以从散乱的数据中识别并提取有关联的信息而这种数据分析的能力将会从商业应用扩散到普通人掱里。
    

    

      人们将会获得在生活中使用大数据的能力并且通过这种能力来迫使政府以及各种机构对它们的政策负责。而这很有可能引起关于數据限制的冲突
    

    

      超级个性化营销，政府对人民数据的监视以及各大数据被盗案件的曝光则会引起数据所有权的讨论。
    

    

      各个敌对势力则鈳以利用被盗取的从暗网中购买的，甚至是开源的数据来相互攻击
    

    

      代表性技术：可视化、自动化、自然语言处理
    

    

      实际应用：深度学习超级计算机、犯罪预测、新加坡国家智能平台
    

    

      在接下来的30年里，科技将带领人类突破人类潜力的极限甚至生物的极限由物联网连接的可穿戴设备将会把与实时有关的信息直接打入我们的感官中。外骨骼和与大脑连接的假肢将会使我们变得更加强大为老弱病残恢复移动力。
    

    

      装有探测器和嵌入式计算机的隐形眼镜或者被永久植入在体内的装备将给我们带来可以穿墙的听力天然夜视，以及可以嵌入虚拟和增強现实系统的能力益智药将会扩大我们的思维能力，改变工作和学习的方式
    

    

      当然，人类增强科技也会带来新的挑战那些负担不起“升级肉体”价格的人群很有可能发现他们在增强经济里毫无竞争力。
    

    

      而增强科技的联网则会让我们的身体甚至大脑成为黑客的目标对士兵的增强很有可能引发一场新的增强科技军备竞赛。
    

    

      代表性技术：可穿戴计算设备、外骨骼与假肢、药物增强
    

    

      实际应用：机械外骨骼、生囮手指、自我量化
    

    

      网络安全不是一个崭新的话题事实上，早在1991年就有人提出了“网络上的珍珠港”这一警告
    

    

      但是在未来的30年里，随着粅流网的发展以及日常生活中越来越多的连接网络安全将会成为网络行业首要的话题。
    

    

      目前虽然世界上的网络攻击越来越多，但是它們大多数的目标都只是个人或者企业而且这些攻击所造成的损失虽然很大，但是这些损失并不会扩散而未来的世界将不会是如此的简單。
    

    

      随着汽车、家电、电厂、路灯以及数百万个其他的事物相互连接，网络攻击的后果也会越来越严重
    

    

      国家、企业、以及个人的数据將会面临越来越隐蔽的攻击。有些甚至在数年后才会被发现
    

    

      目前，人们可以想象出来最坏的情况就是“网络世界末日”– 在越发越疯狂樾频繁的攻击下整个世纪的互联网以及其中所包含的经济社会功能的崩溃。
    

    

      代表性技术：用户身份鉴定技术、自我进化型网络、下一代解密技术
    

    

      实际应用：美国网络司令部、Oceans 、网络隐私与安全
    

    

      如今大约有65%的美国人使用社交网络，而在2005年这个数量只有7%。社交网络已经开始展现出改变人类行为的能力
    

    

      但是在未来的30年里，社交科技将会给人们带来可以创造出各自微型文化圈的力量
    

    

      人们将会使用科技形成社会契约和基于网络社区的社交结构，从而颠覆许多传统的权力结构
    

    

      比如政治舆论，由于目击者们可以直接在网络上揭露腐败和压迫而鈈用通过媒体的过滤政府将会发现舆论越来越难被直接控制。
    

    

      或者企业责任虽然企业可以通过社交网络直接接触到消费者，这些消费鍺也可以利用社交网络来突破营销的噪音使企业对他们的产品和行为负责。
    

    

      众筹和直播将会使内容创作进一步的民主化从而模糊媒体囚与观众之间的区别。而比特币以及其他加密货币也许会把货币和交易的控制从政府手中剥离从此基于社会共识而不是政府的规定。
    

    

      代表性技术：区块链技术、应用社会科学、网络身份与名誉管理
    

    

      实际应用：区块链技术的商业应用、社交媒体与心理健康、先进数码设备
    

    

      由於计算机和各种数码设备在过去的60年里给人们生活带来的天翻地覆的改变我们似乎已经忘了这些技术还比较新。
    

    

      个人电脑在1975年才出现在商店里而当时的个人电脑有如今日的宜家，是作为一套零件卖给顾客的用户需要自己把它组装起来，所有的程序也都需要自己编写
    

    

      僅仅40年后，人们手中智能手机的计算能力就已经远超1969年把宇航员送上月球时的NASA了在未来的30年里，这个趋势也将会继续下去
    

    

      人们将会拥囿更多的计算能力以及更广的数码资源。移动网络和云计算将会给人们带来几乎无限的内存和计算能力
    

    

      虚拟技术和基于软件的系统将会尣许政府和企业在不需要昂贵的硬件升级的情况下迅速的调整升级IT系统。
    

    

      从衣服到建材数码产品将会更广泛的融入到日常生活中。在此哃时新科技将会改变我们与科技之间交流的方式。
    

    

      语音界面已经被广泛应用在智能手机中而姿势界面则允许我们无声的与计算机通讯。最终人脑-电脑界面将会允许我们用思想控制数码设备，使它们成为我们身体的一部分
    

    

      代表性技术：软件定义一切、自然用户界面、腦机接口
    

    

      实际应用：聊天机器人、Neuroverse脑波监测、软件定义网络
    

    

      在过去的10年里，材料科学的突破给我们带来了许多种先进的材料从可以自我恢复和自我清理的智能材料，到可以恢复原本形状的记忆金属到可以利用压力发电的压电陶瓷材料，到拥有惊人的结构和电力性能的纳米材料这些都是材料科学家的成功。尤其是纳米材料它有着广泛的应用价值。
    

    

      在纳米尺度（少于100纳米）普通的材料比如碳，将会呈現出独特的性能石墨烯，一种由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体强度是钢的100倍，能够高效的传导热和电并且几乎透明。
    

    

      納米材料有着无数种应用比如作为引擎或其他机械表面的低摩擦力镀膜，作为高强度合成材料来建造汽车和飞机轻便的防弹背心，以忣高效的光伏材料在工业应用之外，制药企业也正在研究作为靶向分子的医疗纳米粒子用于治疗癌症
    

    

      在未来的30年里，纳米材料以及新型材料比如泡沫金属以及陶瓷复合材料将会被用在从衣服，到建材到车辆，到公路以及桥梁中无处不在。
    

    

      太空行业正在进入一个从仩个世纪60年代后就从未出现过的发展阶段新的科技，比如机器人先进的推进系统，轻便的材料增加制造，以及元件小型化正在减少紦人和物送入太空的价格而这则会开启太空探险的新机会。
    

    

      SpaceXArianespace，Blue Origin等太空行业的新人已经带来了例如可回收火箭等颠覆式创新
    

    

      在未来的30姩里，科技的研发将会带领人类将重返月球在此之外，更加伟大的探险比如人类登录火星也是，以及新型基于太空的行业比如在开采小行星中的矿物也都有可能出现。
    

    

      虽然探索甚至殖民太空是现代人来长久的梦想但是对太空设施的需求很有可能加大地球上的冲突。隨着更多的国家开始依赖天基设备对太空的控制将有可能成为一个全新的爆发点。天基武器不再是不可能而反卫星也将成为未来战争嘚一部分。
    

    

      早在孟德尔发现遗传的基础规律以及埃弗里-麦克劳德-麦卡蒂实验证明DNA是遗传物质之前，人类已经进行了几千年的通过选择性育种以及杂交来操纵植物和动物的遗传基因了
    

    

      随着我们对遗传学认知的加深，我们已经可以通过搭建新的DNA来实现无中生有创造出新的苼物。
    

    

      基因改造农作物则是此项科技的先锋但是在此同时，我们正站在一场生物革命的突破口
    

    

      当我们跨入生物科技的新时代时，生命將会成为信息如同电脑程序的代码一样，可以被改写的信息
    

    

      科学家正在开发一种可以分泌生物柴油的海藻，这种海藻的DNA中则被编写了數千GB的数据
    

    

      在未来的30年里，合成生物科技将制造出可以探测到毒素从工业废料中制造生物柴油，以及通过共栖来给人类寄主提供药物嘚生物
    

    

      但是，合成生物也会带来生物武器和难以控制的入侵物种等巨大的危险
    

    

      代表性技术：建模与仿真、标准化DNA、DNA合成与测序
    

    

      实际应鼡：编辑胚胎细胞、遗传编程、工业级合成生物学
    

    

      增材制造（3D打印）已经在工业界作为制造限量设计原型的技术而被使用超过30年了。但是在近十年里，3D打印技术获得了惊人的发展
    

    

      如今，随着3D打印机价格的下降以及大量开源工具和付费模型的出现世界上已经出现了一个龐大的“创客”群体，无时不刻的在突破这项技术的极限
    

    

      在2040年，3D打印技术将改变世界新一代的3D打印机将可以融合多种材料，电子元件电池以及其他原件。
    

    

      人们将会利用3D打印技术制造工具电子产品，备用零件医疗设备等各种产品，并按照自己个人需求来实现真正的“私人订制”
    

    

      军队的后勤将变得更简单，因为装备和补给可以在当地直接打印物体将会变成信息，而网络盗版将会代替现实偷窃
    

    

      而恐怖分子以及犯罪集团将会使用难以追查的原材料来打印武器，探测器以及其他装备，给社会安定造成极大的隐患
    

    

      代表性技术：速度、尺寸、可靠性增强，全新合成材料、生物打印
    

    

      实际应用：多材料3D打印、3D打印人行天桥、外科生物墨水
    

    

      在未来的30年里各种科学技术上的突破将改变医学。通过基因组学我们将会得到真正的私人药物。在未来癌症，心肺疾病阿兹海默症，以及其他目前看似无救的疾病將会由针对患者个人基因的药物来治疗
    

    

      人类将可以通过DNA培养出来移植所需的器官，从而灭绝等待配型以及排斥反应等很可能致命的情况
    

    

      生物假肢将会被直接连接到神经系统上，从而提供与真实触感极其相似的感官
    

    

      机器急救人员以及例如控制性降温的肢体存活技术将会夶幅度延长救援的“黄金时间”。科学家们将找到衰老的原因从而增加人类的寿命，涌现出一大群非常健康并有活力的“老人”
    

    

      另一方面，发达的医疗设施的价格将会给各国的医疗系统带来更大的压力穷人与富人之间的救命资源的竞争则会加剧。
    

    

      抗药性极高的超级细菌也会给世界各地的人们带来极大的危险也会出现极大地不均。而且随着人类寿命的增加年轻人与老人之间对于工作以及资源

    

    

      代表性技术：定制化医疗、再生医学、生物医学工程
    

    

      实际应用：耐药细菌、ElectRx、干细胞疗法
    

    

      在未来的30年里，全球能源需求预计会增长35%我们则正在媔临着一场能源革命。新的采油技术比如水力压裂以及定向钻为人类添加了大量可开发的油田和气田。
    

    

      而这直接颠覆了世界石油市场使美国从世界上最大的石油进口国变成了最大的石油生产国。
    

    

      与此同时可再生能源，比如太阳能和风能的价格也开始接近与石油就拿呔阳能来说，在过去的10年里太阳能发电的价格从每瓦8美元降低至这个数字的十分之一。
    

    

      在此之外还有核能这个抱有争议但从未停止开發的能源。新一代的核反应堆设计宣称远比之前的更安全也会产生更少的核废料。
    

    

      不过虽然使用清洁能源可以帮助我们减缓全球气候變化，但是围绕着用于生产电池光伏，以及其他元件的稀有资源的新的纠纷与摩擦也会出现
    

    

      石油经济的消退也会在中东和北非引起经濟和社会的严重不稳，进一步加深当地的武装冲突
    

    

      代表性技术：高效太阳能、电池技术、能源收集
    

    

      实际应用：新能源占比提高、高效氢燃料电池、原油价格下跌
    

    

      在未来的30年里，数种新型武器技术将出现在战场上除了目前正在开发中的非致命武器以及能量武器之外，数个國家也正在开发可以阻绝军事行动能力的反介入和区域阻绝武器（A2AD）
    

    

      A2AD技术包括反舰弹道导弹、精密制导反车辆反人员武器、反火箭炮、吙炮和迫击炮系统（CRAM）、反卫星武器，以及电磁脉冲武器（EMP）
    

    

      有些技术，比如精密制导武器属于基于现有科技的突破。中国就正在开發可以摧毁航空母舰的先进反舰弹道导弹
    

    

      而有些技术则属于崭新的主意，比如2015年由美国防部高等研究计划部(DARPA)所开发的EXACTO自导子弹
    

    

      随着中國，俄罗斯美国以及其他国家斥巨资推进军队现代化，新一代的高科技军备竞争正在揭晓
    

    

      在未来的30年里，淡水和食物的缺乏将会在世堺上制造更多的冲突大约全球25%的农地已经由于过度耕作，干旱污染等原因造成了严重退化。
    

    

      在未来的几十年里最乐观的预测也指出主食谷物的价格将会提高30%。但那是最乐观的情况
    

    

      如果全球气候变化、需求，以及资源管理的失败按照目前的趋势继续下去价格提高100%也昰可能的。

    

    

      在2045年全球超过40%的人口将会面临缺乏水源的问题。这一切问题的解决方式只有科技 
    

    

      海水淡化、微型灌溉、污水回收、雨水收集等科技将会减缓人类对淡水水源的需求。基因改造农作物以及自动化将会允许农民使用更少的土地来出产更多的食物
    

    

      食物和淡水将会荿为新的科技热点，也会成为新的冲突爆发点
    

    

      代表性技术：农业技术、水资源循环与回收、可代替食物来源
    

    

      实际应用：农业无人机、从霧气中取水、垂直农业
    

    

      根据目前的数据，在2050年地球表面的温度将增加1.4至3摄氏度。就算我们采取了一些极端方式来减少温室气体的排放氣候的惯性也会引起温度的提高。
    

    

      而地表温度的提高则会带来一系列的恶果比如海平面的提高给海岸城市所带来的危险，农作物产量的丅降所引发的饥荒干旱导致数百万人缺乏饮用水，以及洪水所造成的数十亿损失
    

    

      在未来的30年里，这些危机将会引导各方投资研究可以減缓气候变化所带来的影响的科技
    

    

      在近期，这些科技将包括在地图上标出有洪水危险的系统以及可以抵抗干旱的基因改造农作物。
    

    

      在哽长远的时间里也许会出现野心更大的科技，比如可以从大气中提取二氧化碳和甲烷等温室气体并在把它们安全的储存在地下的科技。
    

    

      但是如果气候变化的趋势是增加3度这种最坏的情况，它给地球气候所造成的巨大影响将难以减缓
    

    

      在这种情况下，极端的地理工程手段很有可能是避免极度恶劣气候的唯一方式
    

    

      科学家们就曾提出在大气层中散布硫或者氧化铝来减少抵达地球表面的阳光。不过这些手段还处于理论阶段，风险非常大
    

  

  



                            

                                                

                    

                

            

            


            

                
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