生物学与硅相结合迸发的创新火花，将彻底改变我们的生活

生物学和硅从未像今天这样以如此完美的相互影响解锁一个又一个创新。

谷歌前CEO埃里克·施密特曾说生物学必定会刺激计算技术的发展。而相反，计算技术已经在推动生物学的进步。现在是创新者和投资者仔细审视这一科技碰撞的时候了，它正在创造一个新的前沿领域。

目前正在进行的生物革命的基础之一，是科学家们历时逾13年绘制人类基因组图谱所建立的知识库。然而，随着计算技术的进步，DNA测序变得更便宜、更快速，推动创新的这种基因组图谱绘制能力才得以实现。

今天，DNA测序的成本正在以比摩尔定律更快的速度下降。2003年，绘制基因组的成本约为30亿美元，到2016年已降到低于1，000美元，再过不到10年时间可能连100美元都不到。科学家们在数周内就完成了对新冠病毒的基因测序，而过去对SARS病毒进行基因测序耗时数月。

如今，生物革命日益呈现为利用这种知识来改造生物体，比如治愈不治之症或对农作物进行基因改造，使其具有更强的耐热或抗旱特性，在气候变化下这显得尤为重要。

数据分析和人工智能现在已成为一个主要的催化剂。例如，通过仔细寻找大量患者的基因序列、医疗记录与其对不同疗法的反应之间的相关性，研究人员可以发现哪些基因变异与某种疾病相关（“全基因组关联研究”也称为GWAS），哪些干预可能对个体患者最有效。

在实验室中，生物技术和研究机构正在使用机器人自动化和传感器，这可能会将产量提高10倍。

麦肯锡全球研究所（McKinsey Global Institute）的最新研究发现，随着时间的推移，这场革命可能会影响到几乎所有行业。

目前有约400份技术应用已经提交，其中大部分目前在科学上是可行的。2030年至2040年，这些技术应用每年可能会对全球产生2万亿至4万亿美元的直接经济影响。

但硅不仅仅是生物进步的推动者——一些技术应用建立在两者之间前所未有的密切互动之上。

在过去十年里，能将机器与大脑连接的生物机器接口已成为可能。对神经信号的检测不断改善，并生成更高质量、更详细的大脑数据，分析和机器学习的进步使更好地解释这些信号成为可能。

最先进的生物机器接口在医疗保健领域。神经义肢多年来一直在发展，但正变得越来越精密复杂。

传统假肢由身体提供动力：假手臂可以连接到肩膀上，根据肩膀的运动，手可以打开或合上。下一步是使用肌电传感器的假肢，它能对肌肉发出的电信号做出反应。

新的前沿领域是神经义肢，它可以从通过外科手术植入病人大脑的芯片中获取信号。麻省理工学院生物机电工程小组由Hugh Herr领导，他本人就是一个双腿截肢的人。该小组正在改进一种复制肌肉配对的方法，这样大脑就会以为自己的肢体还在，从而更容易移动仿生假肢。

除了神经义肢，研究人员还在探索脑机通信，凭借通过外科手术植入的神经义肢或可穿戴头带，病人大脑的语言能被电脑直接解读。这种技术可以用于患有“闭锁综合症”的截瘫患者。

通过将脉冲刺激器连接到大脑中的电极，深度脑刺激将被用于帮助控制帕金森氏症中常见的原发性震颤，但现在科学家们正在研究这项技术用于阿尔茨海默氏症、抑郁症和焦虑症患者的可能性。

这些技术的不同版本正在进入消费市场，比如游戏设备和健康状况​监视器。例如，利用脑部电信号的发带可以测量压力。

一些正在探索的未来应用或许将引起国防和航空业的兴趣。实验表明，基于大脑的车辆控制是可行的，这可能会引起军方的兴趣。

慕尼黑一所大学的研究人员展示了一种算法，它可以记录飞行员所戴帽子上的脑信号，戴上这种帽子，即使没有飞行经验的人也能在模拟飞行中驾驶飞机。

在更远的未来，生物学可能会帮助解决数字革命的挑战之一——如何存储所有生成的数据。DNA是个可能的答案。原始DNA的存储密度大约是传统硬盘存储的100万倍，抛开工程方面的限制不提，一公斤原始DNA就能存储当今世界上所有的数据。这种类型的存储不会像硅那样降解，并且可以安全地存储数据长达数百年。

2011年，哈佛大学在DNA上编码了一本659千字节的书，一年后，该团队编码了超过5兆字节的数据，而且更加精确。

2013年，欧洲生物信息学研究所实现了100%的准确率。英特尔、美光和微软现在都在投资这项技术。

人类正逐渐习惯与机器一起工作的想法，生物革命使这种关系紧密了许多倍。效果可能还需要一段时间才能显现出来，但那些看到这一潜力并深入底层研究的竞争者将创造富有活力的新机会。

来源：快公司，作者：Michael Chui

编译：Sail2008

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