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MIT發布“2017全球十大突破性技術”

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-15瀏覽次數:624

2017年2月21日,麻省理工學院技術評論在中國的獨家合作伙伴“DeepTech Deep Technology”宣布了“《麻省理工科技評論》2017年十大全球突破技術”排行榜。為該列表選擇的技術包括:強化學習(RL),消費者360°全景相機360°自拍,基因治療2.0,細胞圖譜細胞圖譜),自動駕駛卡車,用臉付錢,熱太陽能電池,實用量子計算機,扭轉癱瘓,物聯網。

不難看出上述四種技術與生物醫學有關(基因治療2.0,細胞圖,刷臉支付,治療癱瘓)。

基因治療2.0

技術突破:

美國即將批準第一種基因治療技術,更多的基因治療正在開發和批準之中。

重要的是:

許多疾病都是由單一的基因突變引起的,新的基因療法可以完全治愈這些疾病。

首席研究員:

- SparkTherapeutics

- BioMarin - GenSight Biologics

- BlueBird Bio - UniQure

成熟度:現在

幾十年來,研究人員一直在追求基因治療的夢想。基因治療的前景非常好:使用經過修飾的病毒將相關基因的健康拷貝傳遞給攜帶缺陷基因的患者。然而,到目前為止,基因治療引起的失望遠遠大于希望。 1999年,一名18歲的肝病患者Jesse Gelsinger在一項基因治療實驗中去世,整個基因治療領域的發展一直停滯不前。

早期基因治療失敗的部分原因源于其傳遞機制,因為攜帶它們到細胞的新遺傳物質(工程基因)和載體病毒被錯誤地傳遞到基因組中的其他位置,這激活了某些患者。體內致癌基因,或對患者免疫系統的過度反應,導致多器官衰竭和腦死亡。

但現在,一些關鍵問題已經解決,基因治療也將迎來曙光。研究人員使用更有效的病毒將新功能基因轉運到細胞中。

現在,針對兩種遺傳性疾病的基因治療:治療SCID疾病的Strimvelis和治療導致脂肪在血液中積聚的疾病的Glybera已經得到歐洲有關當局的批準。

在美國,Spark Therapeutics預計將成為第一個進入市場的基因治療初創公司,為漸進性失明開發基因治療方法。目前正在研究的許多其他基因療法正在關注血友病的治療和一種稱為表皮松解性水皰病的遺傳性皮膚病。

但是,挑戰仍然存在。

盡管已經針對幾種相對罕見的疾病開發了基因療法,但是對于具有復雜遺傳原因的常見疾病開發相應的基因療法更加困難。

對于像SCID和血友病這樣的疾病,科學家們都知道導致疾病的確切基因突變。然而,諸如阿爾茨海默氏病,糖尿病和心力衰竭之類的疾病不僅涉及多個基因,還涉及具有相同疾病的不同患者中的相應基因突變。

細胞地圖集

技術突破:

這是人體中各種細胞類型的完整目錄。

重要的是:

超精確的人體生理模型將加速新藥的開發和測試。

首席研究員:

- 布羅德研究所

- 桑格研究所

- 陳扎克伯格的Biohub(Chan Zuckerberg Biohub)

到期日:5年

我們的作文是什么?下一個生物大型項目將回答。

科學家們正在創造一種超細的“人體細胞圖譜”,通過細胞內容來定義活細胞。

1665年,羅伯特胡克盯著顯微鏡下的一塊軟木塞,在那里他找到了無數的小格子像房間。作為第一個描述細胞的科學家,胡克將對下一個生物學大項目感到震驚:它是現代基因組學和細胞生物學中最強大的工具,能夠捕捉和觀察數百萬次。蜂窩計劃。

該項目的目標是建立第一個全面的“細胞圖”或人類細胞圖。該項目的實現將成為一項技術奇跡,因為它將首次充分揭示人體的組成,并為科學家提供一種新的復雜生物模型,以提高藥物開發的速度。

羅伯特胡克通過顯微鏡(1665)看到并涂上了塞子塞細胞

為了完成解碼37.2萬億人體細胞的任務,來自美國,英國,瑞典,以色列,荷蘭和日本的國際科學家聯合會正在分配任務,包括檢測每個細胞的分子特征,并為每個細胞提供人體空間中特定的“郵政編碼”。

“我們將看到我們所期望的,我們知道存在的東西,但我相信我們會發現一些新東西,”英國桑格研究所Cell Atlas團隊負責人Mike Stubbington說。說。 “我認為會有驚喜。”

從填充大腦和脊髓的毛發神經元到皮膚的糯脂細胞,先前描述細胞的嘗試已經表明總共有大約300個細胞,但實際數字無疑會更大。

人類,駱駝和狒狒的血細胞Daguerreotypes(A.Donné,1845)

事實上,分析細胞之間的分子差異已經揭示了一些發現。例如,我們已經揭示了幾十年來未在眼科研究中發現的兩種新型視網膜細胞:每10,000個血細胞中就有一個,但是對抗病原體的第一道防線。重要細胞;和新發現的免疫細胞,其通過產生類固醇來抑制免疫反應的能力是獨一無二的。

該新項目的研究主要采用三種技術。

第一種類型稱為“細胞微流體”,它是通過分離單個細胞并用微珠標記它們然后選擇油滴來研究油滴,因為油滴可以像汽車一樣攜帶。細胞沿著一條狹窄的毛細管單向“街道”分流,這條“街道”蝕刻在一個小芯片上,使細胞集中在特定的位置,一個接一個地裂解和研究。

第二種技術是使用超快速,高效的測序儀來解碼在單個細胞中激活的基因。這項技術的成本并不高,每個單元只需幾美分。它的高效率使科學家能夠在一天內處理細胞。

第三種技術使用新穎的標記和染色技術,基于遺傳活動定位人體器官或組織中各種細胞的“郵政編碼”。

細胞繪圖研究的主管人員主要是領先的研究機構,包括英國的桑格研究所,麻省理工學院的博士研究所和哈佛大學,并由Facebook首席執行官馬克扎克伯格資助。加利福尼亞州一個全新的“Biohub研究所”。去年9月,扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan將細胞制圖研究作為30億美元醫學研究捐贈的第一個目標。

用你的臉付錢

技術突破:

人臉識別技術現在非常準確,并已廣泛應用于網絡交易等相關領域。

重要的是:

該技術提供了一種安全便捷的支付方式,但仍可能存在隱私泄露。

主要公司:

- 鄙視面子++

- 百度

- 香港科技大學新聞班機

- 阿里巴巴

成熟度:現在

在中國,人臉識別系統現在用于授權支付,設備訪問和犯罪跟蹤。那么問題即將到來,其他國家會效仿嗎?

Face ++是一家中國創業公司,估值超過10億美元。當我走進公司的門時,我發現在入口的大屏幕上,我臉上滿是胡燕的臉。從那一刻起,我的臉就進入了公司的數據庫,我也可以通過“刷臉”自由進出公司門口。

不僅如此,面部識別系統還監控我在每個房間的活動。

當我走進Face ++辦公室時,我發現有很多屏幕上有不同角度拍攝的辦公室圖像。這時,我看到我的臉出現在屏幕上,軟件自動識別出我臉上的83個點,圖片有點令人震驚,但這是技術給我們帶來的震撼感。

在過去的幾年里,計算機技術突飛猛進,人臉識別技術的發展日新月異。特別是在中國,由于監控和便利應用的推廣,人臉識別技術取得了很大進步。它改變了人們的生活,涉及交通監管,銀行交易,日常生活交易和公共交通等各個方面。

事實上,Face ++的人臉識別技術已經在移動應用上使用了一段時間。現在,支付寶已經可以使用面部識別進行授權支付。此外,在“Drip Punch”軟件中,用戶可以看到驅動程序的真實身份驗證和面部驗證信息。任何想要注冊為“Drip Driver”的人都需要在相機前掃描并執行人臉識別認證。

作為世界上第一個采用人臉識別技術的國家,中國的監控和隱私政策得到了極大的推動。

與其他國家不同,中國擁有龐大的身份證數據庫。當我訪問Face ++時,我看到當地政府使用人臉識別技術來識別監控中的嫌疑人。面部識別顯然比其他犯罪識別技術更有效,例如不成熟的足跡分析技術和過時的可疑存檔照片。

經過幾十年的發展,人臉識別技術的準確性已達到金融交易的水平。另一方面,人臉識別也與深度學習緊密結合。在我們已經宣布的《麻省理工科技評論》2013年十大突破性技術中,有深度學習的介紹,可以使圖像識別技術更有效率。

“人臉識別是一個巨大的市場。”北京大學一位研究機器學習和圖像處理的教授說,“中國人口眾多,公共安全非常重要。許多公司都參與了這個領域。“p>

例如,中國最大的搜索引擎百度的研究人員也將人臉識別與機器學習相結合,并實施了識別人臉和現實生活面孔的軟件。今年1月,在電視節目中,百度開發的人臉識別軟件與人們展開了對抗。雙方同時觀察了客人的照片,并將其視為真人。結果,百度的人臉識別系統獲勝。

現在,百度正在開發一種人臉識別系統來獲取火車票。該試點入選烏鎮。這個旅游城市中足夠的人流將為系統實驗提供足夠的數據。據報道,這將需要將數百萬張面孔輸入數據庫,以實現99%的正確識別率。

另一個代表性的例子是科技大學。該公司已與中國最大的銀行卡合作開發了“語音+面部P2P轉移”產品:“語音+面部”融合認證個人轉移應用。通過這個應用程序,用戶只需要說“我想給(名稱)轉移(金額)”之類的東西,然后通過'soundprint + face'的組合,生物認證可以完成轉移操作。

對于人臉識別的發展,清華大學唐杰教授說:“事實上,不僅是面子支付,人臉識別還可以應用到很多地方。”

逆轉癱瘓

GrégoireCourtine擁有顱脊界面的兩個主要部分

技術突破:

無線腦體電子元件可以繞過神經系統的損傷來實現運動。

重要的是:

全世界數以百萬計的人受到鐐銬的折磨,渴望一直擺脫這種疾病。

主要研究機構:

- 巴黎理工大學,洛桑理工學院(EPFL)

- 哈佛大學Wyss學院

- 匹茲堡大學

- 凱斯西儲大學

成熟期:10至15年

科學家在使用腦植入物恢復由脊髓損傷引起的運動自由喪失方面取得了重大進展。

近年來,借助于腦植入物,少數患者能夠通過思考來控制計算機光標或機器人手臂。現在,研究人員正在試驗下一個重要步驟:治愈蟑螂。

他們使用無線電將大腦閱讀技術直接連接到身體的電刺激器上,創造出法國神經科學家GrégoireCourtine稱之為“神經旁路”的東西,讓人們重獲對肢體的控制。

由Robert Kirsch和Bolu Ajiboye領導的凱斯西儲大學團隊對一名四肢癱瘓患者進行了一項實驗,該患者在聾人的手臂和手掌肌肉中安裝了16個以上的精細電極,在大腦中放置了兩個比例。該印章也是一個小型硅記錄設備,配有數百個頭發大小的金屬探針,用于檢測來自神經元的命令。

在手術過程中,志愿者在彈簧扶手的幫助下慢慢抬起手臂,可以實現掌心和掌心。他甚至可以用吸管把杯子遞到嘴里。

左圖:帶電極的大腦讀取芯片的特寫鏡頭。右:一種模仿脊髓的柔性電極。

凱斯西儲大學將在醫學期刊上發表的結果是使用植入式電子設備恢復各種感官和功能的廣泛研究的一部分。除了治療痰外,科學家還希望使用所謂的“神經假體”通過在眼睛中放置芯片來恢復視力,或者恢復阿爾茨海默病患者的記憶。

與非常成熟的人工耳蝸相比,改進“神經假體”更為困難。1998年,一名患者使用腦探針來執行移動計算機光標的任務,但它沒有任何更廣泛的實際應用。這項技術仍然太基礎,太復雜,無法離開實驗室環境。

瑞士億萬富翁漢斯?RGWyss已經建立了一個神經科學技術發展研究中心,如脊髓搭橋。該研究中心的負責人是約翰多諾霍,他正試圖領導神經科學家、技術人員和臨床醫生創建一個商業上可行的系統。

對于多諾霍來說,首要任務之一是創建一個“神經傳遞”,這是一個超緊湊的無線設備,它以網絡速度從大腦收集數據。多諾霍說:“這是世界上最復雜的大腦交流方式。”

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無線神經通信裝置模型

多諾霍說:“盡管神經旁路手術復雜而緩慢,但仍然意義重大,患者充滿了強烈的期望,人們希望恢復他們的日常生活。”

神經搭橋的里程碑

1961年:醫生和發明家威廉F豪斯測試了第一個人工耳蝸植入物,證明聽力可以恢復。該設備使25萬人受益。

1998年:醫生在一個不會說話的人的大腦中安裝了一個電極,通過計算機與人交流。

2008年:猴腦信號通過互聯網從美國發送到日本,激勵機器人在跑步機上行走。

●2013年:美國監管機構批準了Second Sight出售的“仿生眼”。原理是使用縫合到視網膜的芯片繞過受損的感光器。

●2014-2015:俄亥俄州醫生開始致力于讓兩種不同類型的男性恢復生機。他們的想法可以傳遞到手臂上的電極,以實現手指的伸展和收縮。

●2016年:28歲的Nathan Copeland通過大腦植入物操縱一個機器人手臂,讓他“感覺”到他的手指并在奧巴馬總統訪問實驗室時給他打了一拳。

脊髓損傷導致右腿在手術后恢復正常行走能力的猴子。

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