人腦電腦相連接“盜夢(mèng)空間”不是夢(mèng)

科技前沿”主題展披露尖端領(lǐng)域新突破
　　科技的發(fā)展日新月異，科學(xué)家的想象力和創(chuàng)造力也往往令人嘆為觀止，正所謂“只有想不到，沒(méi)有做不到”。目前，生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、海洋科學(xué)、新能源、新材料、先進(jìn)制造技術(shù)、航空航天技術(shù)、物理等科技領(lǐng)域有哪些尖端發(fā)展？近日，廣東科學(xué)中心推出的大型免費(fèi)展覽——“科技前沿”主題展，詳細(xì)介紹了上述科技領(lǐng)域的最新發(fā)明和研究成果。
　　通過(guò)腦-芯片連接的技術(shù)，不但可實(shí)現(xiàn)在科幻電影中的人機(jī)對(duì)話，還可能讓盲人重見(jiàn)光明。未來(lái)當(dāng)腦際接口和人工智能技術(shù)發(fā)展到一定程度后，可治療抑郁癥和帕金森氏病，也可能用來(lái)改變正常人的一些腦功能和個(gè)性，甚至移植記憶，“盜取”夢(mèng)想等。
　　移植記憶盜取夢(mèng)想不是夢(mèng)
　　人類可以使用意識(shí)來(lái)操縱電腦和其他生物，這已經(jīng)不是夢(mèng)。記者從“科技前沿”主題展上獲悉，美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員結(jié)合遺傳工程與光來(lái)操作鼠的個(gè)別神經(jīng)細(xì)胞，稱之為光遺傳學(xué)(optogenetics)。使用這項(xiàng)技術(shù)，可以隨意控制鼠的運(yùn)動(dòng)方向，并有助于發(fā)展一系列腦相關(guān)失調(diào)的新療法。
　　據(jù)介紹，通過(guò)一種腦-芯片連接的技術(shù)，不但可以實(shí)現(xiàn)在科幻電影中的人機(jī)對(duì)話，更重要的是，有可能讓盲人重見(jiàn)光明。
　　利用這種技術(shù)，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使計(jì)算機(jī)變得聰明，甚至使未來(lái)的智能機(jī)器人可以超過(guò)人類的智能。
　　據(jù)介紹，未來(lái)當(dāng)腦際接口和人工智能技術(shù)發(fā)展到一定程度后，將不但能修復(fù)殘疾人的受損功能，也能增強(qiáng)正常人的功能。例如治療抑郁癥和帕金森氏病，也可能用來(lái)改變正常人的一些腦功能和個(gè)性，甚至移植記憶，“盜取”夢(mèng)想等。
　　蛋白質(zhì)分子制成生物芯片
　　據(jù)悉，清華大學(xué)最近研制出了一種全自動(dòng)生物芯片掃描儀，該儀器可以控制生物芯片上樣品和試劑的自動(dòng)進(jìn)給、反應(yīng)和檢測(cè)，具備普通大型生化分析儀所具備的全部功能。
　　據(jù)介紹，某些有機(jī)物中的蛋白質(zhì)分子像開關(guān)一樣，具有“開”與“關(guān)”的功能。因此，人類可以利用遺傳工程技術(shù)，仿制出這種蛋白質(zhì)分子，用來(lái)作為元件制成生物芯片。而生物計(jì)算機(jī)是人類期望在21世紀(jì)完成的偉大工程之一。這種計(jì)算機(jī)是以生物芯片取代在半導(dǎo)體硅片上集成數(shù)以萬(wàn)計(jì)的晶體管制成的計(jì)算機(jī)。
　　研究者表示，生物計(jì)算機(jī)芯片運(yùn)算速度要比當(dāng)今最新一代的計(jì)算機(jī)快十萬(wàn)倍，而能量消耗僅相當(dāng)于普通計(jì)算機(jī)的十億分之一，存儲(chǔ)信息的空間僅占百億分之一；而且，生物芯片具有生物活性，一旦出現(xiàn)故障，可以進(jìn)行自我修復(fù)；生物計(jì)算機(jī)還能夠與大腦和神經(jīng)系統(tǒng)相連，直接接受大腦的綜合指揮，成為人腦的輔助裝置或擴(kuò)充部分，并能由人體細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充能量，不需要外界能源。
　　光學(xué)計(jì)算機(jī)問(wèn)世指日可待
　　2010年7月27日，英特爾公司宣布了一項(xiàng)重大技術(shù)進(jìn)步，使用光束替代電子在計(jì)算機(jī)內(nèi)部及周邊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。與目前的銅纜技術(shù)相比，它可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)倍的速度提升，每秒可傳輸高達(dá)50GB的數(shù)據(jù)——相當(dāng)于一部完整的高清電影。
　　英特爾公司在《自然》雜志上發(fā)表的文章宣稱，他們已經(jīng)使用硅材料創(chuàng)造了雪崩光電二極管(APD)的性能世界紀(jì)錄，頻率高達(dá)340GHz。這意味著他們?cè)谕ㄍ鈱W(xué)計(jì)算機(jī)的道路上又近了一步。
　　據(jù)介紹，光學(xué)計(jì)算機(jī)是用光代替電子驅(qū)動(dòng)的電子學(xué)裝置元件，以光子代替電子，光硬件代替電子硬件，光處理信息代替電處理信息，且用砷化鎵光學(xué)開關(guān)。其處理數(shù)據(jù)的功能要比電子計(jì)算機(jī)大1000多倍，處理信息的速度為每秒10億次，接近人腦的思維能力。
　　在光腦中，輸送信息的是光子，運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)于光速度(每秒30萬(wàn)千米)，要比電子運(yùn)動(dòng)速度快得多。而且，光子攜帶和傳遞信息的能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于電子。
　　而光學(xué)計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，首先是光比電更加節(jié)能。光在傳輸?shù)倪^(guò)程中，損耗是很小的。而電在導(dǎo)體中傳輸會(huì)受到電阻的影響， 一部分電會(huì)轉(zhuǎn)換為熱能；其次是，光有顏色之分。光不像電子一樣有正負(fù)之分。白光有7種原色：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。它們能表達(dá)的信息一定比電更加豐富。
　　世界真奇妙
　　有種合金材料有“記憶”
　　在材料的發(fā)展上，各種形形色色的新材料更讓人眼花繚亂。有一種叫做形狀記憶合金的材料尤其神奇。據(jù)專家介紹，這種材料變形成另一種形狀后，經(jīng)過(guò)熱、光、電等物理刺激或化學(xué)刺激又可以恢復(fù)成初始形狀的材料。
　　以熱刺激為例，這種具有單程記憶效應(yīng)的形狀記憶材料在低溫變形后加熱可恢復(fù)到高溫時(shí)的形狀，但再冷卻時(shí)不能恢復(fù)到低溫時(shí)的形狀。而具有雙程記憶效應(yīng)的材料不但在低溫變形后加熱可以恢復(fù)到原來(lái)高溫時(shí)的狀態(tài)，再次冷卻時(shí)還能恢復(fù)到低溫時(shí)的形狀。
　　如果用在航天上，可以利用形狀記憶合金在高溫環(huán)境下制作天線，再在低溫下把它壓縮成一個(gè)小球，使它的體積縮小到原來(lái)的千分之一，這樣很容易運(yùn)上太空，運(yùn)到太空后由于太陽(yáng)強(qiáng)烈的輻射使它恢復(fù)原來(lái)天線的形狀，按照需求向地面發(fā)回寶貴的信息。
　　而在日常生活中，由記憶乳膠材料制成的枕頭和記憶纖維材料制作的衣服，可以防止變形；而由記憶合金材料制作的燈罩可在亮燈時(shí)自動(dòng)開啟，燈滅時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。
　　神奇小分子可控心臟發(fā)病
　　小分子RNA是近些年人類最重要的發(fā)現(xiàn)之一，它是一種具有19～24個(gè)核苷酸的非編碼RNA，可以直接調(diào)控某些基因的開關(guān)，從而控制細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育并決定細(xì)胞分化。
　　小分子RNA在動(dòng)物和植物的發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，在兩種植物牽?；ê徒痿~草中，miRNA突變則導(dǎo)致花瓣變成了花蕊。
　　科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，小分子RNA還可以調(diào)節(jié)干細(xì)胞分化和自我更新，不同的小分子RNA控制了干細(xì)胞不同的分化方向，使有的干細(xì)胞分化成血細(xì)胞，有的分化成神經(jīng)細(xì)胞。讓人吃驚的是，這種神奇的小分子RNA還可控制心臟多種病理發(fā)生。
　　殺死癌細(xì)胞的細(xì)菌可人造
　　美國(guó)加州大學(xué)研究者最近設(shè)計(jì)了一種可以侵入并殺死癌細(xì)胞的細(xì)菌，他們向細(xì)菌中引入了多條基因線路，使得細(xì)菌可以探測(cè)外界的環(huán)境，當(dāng)細(xì)菌遇到腫瘤細(xì)胞時(shí)，將表達(dá)透明質(zhì)酸酶，從而殺死癌細(xì)胞。
　　據(jù)介紹，這種技術(shù)叫合成生物學(xué)。利用合成生物學(xué)原理，還可以設(shè)計(jì)出用于降解毒性廢物、垃圾和產(chǎn)生生物燃料的未來(lái)細(xì)菌。未來(lái)，合成生物學(xué)可以讓新的生命體在實(shí)驗(yàn)室里“被創(chuàng)造”，而不是一定要通過(guò)進(jìn)化來(lái)完成。
　　利用這種技術(shù)，可以設(shè)計(jì)出微生物計(jì)算機(jī)，解決一些電子計(jì)算機(jī)不能完成的問(wèn)題；在微生物植入光敏感系統(tǒng)，還可以使微生物可以具有類似“底片”的成像功能。