《科技之巅2》书摘

笔记摘自

科技之巅2 麻省理工科技评论 2017年10大全球突破性技术深度剖析

麻省理工科技评论

2017年10月7日 推荐序五

机器智能扩大了人类智商与智慧容量，每一代新技术工具都是人类“利己”的选择，而机器智能引起的部分企业员工阶段性转岗、失业，则是以“信息难民”的“过渡性不适应”，换来人类整体的全局利益最大化。

2017年10月7日 推荐序五

当前，所有的突破性技术都离不开云端数据智能。

2017年10月7日 前言

希腊海岸曲折，山岳嶙峋，寒风凛冽，生存条件并非优越，却孕育了一个活力充溢的民族，建造起先进的文明。没有哪个古代社会像古希腊一样涌现过那么多的贤哲，在远古创建过那么良好的政体。完善的民主制度释放出自由空气，赋予希腊人思索的闲暇和乐趣。能理性地探讨社会制度，也就能理性地探究自然原理。科学在希腊诞生，绝非偶然。

2017年10月7日 前言

技术的发展在欧洲产生如此巨大的影响，科学在其中并没起什么作用。重大的发明如火药和罗盘在中国发明。当时在自然哲学中无任何知识可用于研制兵器。航海属于技艺，不属于科学。炮兵、铸造匠、铁匠、造船工程师和航海家在进行发明创造的时候，靠的是代代相传的经验、技艺。以造船为例，船帆和索具不好用，就改进；炮舷窗不灵活，就尝试安装灵活机动的炮车。技术是逐步改进完善的，经验是实践积累的。技术和工业仍同古罗马时代一样，与科学没有联系，既没向科学贡献什么，也没从科学得到什么。

2017年10月7日 前言

科学与技术的这一分野，导致了人们对科学和技术的不同观感。一个重大的科学发现，几乎全人类为之庆贺；一项重大技术的出现，人们首先想到的是又一个商业机会、盈利模式。正如美国科学家特莱菲尔（James Trefil，1938年至今）所谓的特莱菲尔定律（Trefil Law）所说：“每当有人发现自然的原理，其他人很快就会跟从研究，并找出如何从中牟利的方法。”我们看到十几岁的孩子因为下载歌曲而被追诉“音乐盗版”，看到非洲艾滋病人因为无力支付专利持有者的高价药物而死亡，也看到泰国政府宁愿侵犯知识产权也支持仿制药物，以挽救人的性命。专利制度从产生之日起就饱受争议。但这是另一话题，不表。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

2016年1月，《自然》（Nature）杂志刊发的谷歌Deep Mind的论文，详细解析了会下围棋的Alpha Go背后的技术[3]——蒙特卡洛树搜索（Monte Carlo Tree Search）及深度强化学习。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

实际上，从遗传算法到人工神经网络，很多人工智能方法都打上了心理学和神经科学的烙印。作为机器学习的一大分支，强化学习势必无法免俗。其实，从现代强化学习的教父级人物理乍得 · 萨顿（Richard Sutton）的履历上，我们就可以窥见这一学科的发展脉落。现任加拿大阿尔伯塔大学计算机科学教授的萨顿，他的学术生涯伊始的选择让人有些“出乎意料”——斯坦福大学的心理系。虽然这两个学科在圈外人看来跨度极大，但是在接受人工智能媒体《机器之心》的专访时，萨顿却坦然表示，他所感兴趣的是学习的机制，是探求人类学习过程的奥秘。虽然最终的研究阵地是计算机，但心理学就像是个秘密武器，让他从中汲取了无数的灵感

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

当下一次遇到相同的子问题时，进行检索查询而非重新计算。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

人们将SNARC视为全球首台神经元计算机，明斯基也被奉为人工智能之父。2016年1月26日，采用深度强化学习技术的Alpha Go以5 ：0的战绩横扫欧洲围棋冠军樊麾，将人工智能推向了前所未有的高度。但令人扼腕痛惜的是，明斯基在2016年1月24日因脑溢血去世，未能亲眼看到他坚持了几十年的梦想终于接近现实的一天。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

回归分析（regression）和分类（classifcation）。简单来说，回归分析任务的输出是连续的，而分类任务的输出则是离散的。各大高校的机器学习课程中，大多采用两个简单的例子来区分这两类任务：“回归分析”的典型代表是房价预测——在这个问题中，输入数据是房子的属性值（如房子的大小、卧室数量、洗手间个数），输出数据则是房价（连续的）；“分类”的代表是癌症诊断，这时输入的数据是肿瘤属性（如大小、位置），输出的数据则是良性或恶性（离散的）。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

无监督学习，则无须事先为数据贴好标签。这种方式更像是聚类（clustering）的过程，即根据数据的特征，发现实例之间的相似性[10]。前任百度首席科学家、人工智能专家吴恩达（Andrew Ng），曾在斯坦福大学的机器学习课程中用“鸡尾酒会问题”对无监督学习的应用场景作出了解释。“鸡尾酒会问题”的实质，是从音频数据中分离出不同声音源发出的声响。假设在酒会会场中的两个不同位置各放一个麦克风，输入数据就是这些设备采集到的音频数据，这一声音分离任务之所以为“无监督”，是因为我们事先无法给每个声音打上标签。这一方法最成功的案例，可能要算谷歌脑（Google Brain）在无监督的情况下通过观看You Tube视频截图形成“猫”的概念。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

执行的所有动作都会得到强化（不仅仅是按下正确杠杆的那一步）。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

蒙特卡洛方法需要等到所有的动作完成后再进行策略评估，而时序差分学习方法则只需要考虑后一步的时序误差值，就可以进行逐步迭代。时序差分学习方法根据策略更新方式的不同，又可以分为在策略（on-policy）和离策略（of-policy），代表算法分别为Sarsa-Learning以及Q-Learning。

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

如果你的任务是去你最喜欢的餐厅就餐，那么挑选曾经去过的饭店中你最爱的一个，显然是个稳妥又简便的选择。不过如果总贪恋过去，你又如何知道那些没有去过的餐厅中有没有自己更喜欢的呢？

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

灭灯”（lightout）工厂

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

，根据效果它们会得到不同的奖励值

2017年10月7日 Reinforcement Learning 强化学习

强化学习是根据一种奖惩机制而工作的技术。奖励和惩罚机制在这里与你教导一个小孩所采用的试错法（Trial-and-Error）一样。“价值函数”(value funciton)对系统的不同状态进行奖励和惩罚，“策略函数”（policy function）则用来决定系统下一步进行哪种移动（next move）能得到最大的奖励。当结合使用价值函数和策略函数的时候，就会得到“Q 函数”（Q-function）。“深度Q学习”（Deep Q learning）使用了一种卷积神经网络(Convolutional Neural Network，是由Fukushima 在1990 年提出的一个观点，得益于现代计算机计算能力的迅勐提升，这个观点也变得可行了）来改进策略函数（policy function）。

2017年10月9日 The 360-Degree Selfie 360° 自拍

一项研究表明，一旦人们经常观看球形影像，他们的视角将会很快发生变化

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

首先，为了获得想要的光线能量分布，他们先将全部的太阳光照射到一个叫作“吸收器”的元器件上。这个原件的作用就是动用“吸星大法”，把所有的光线都吸收进来，变成热量，丝毫不让它们反射出去。执行这个任务的，是实心的碳纳米管森林，它们会捕获所有的光线，并将自身的温度加热到约1000℃。“无论什么颜色的光谱，碳纳米管基本上都是完美的吸收器。”研究团队成员毕尔曼表示，“所有的光子都被转化成了热量。” 之后的任务，便是如何把这些热量再以光的形式辐射出来

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

这个为了导电而让电子跃迁时必须克服的能量差叫作“能隙（Eg

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

以最常见的硅（Si，原子序数14）光伏电池为例。如果在硅的晶体中掺杂少量的磷元素（P，原子序数15），就会在晶体中产生额外的容易离开的电子，成为N型半导体（N: negative，有负电荷的电子）；而如果掺杂硼元素（B，原子序数5），则会形成一些容易离开的没有电子填充的电子“空穴”，这种类型的半导体被称为P型半导体（P: positive，有正电荷的空穴）。这些因掺杂某种其他因素而出现的大量电子和空穴均可以自由移动，从而导电。因此，无论是N型半导体还是P型半导体，其电阻均显著降低。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

太阳能光伏电池可以把光转换成电的关键（也是一切晶体管、集成电路等半导体元器件的心脏），正是这两种半导体的组合。当N型半导体和P型半导体放到一块时，在其交接的表面就会形成一个叫作“P-N结”的结构。在P-N结的两端，空穴和电子的浓度存在巨大的差异。由于P区的空穴浓度远高于N区，而N区的电子浓度远高于P区，空穴、电子就分别向N区、P区扩散，在P-N结的结合处的N区形成一层正电荷层，在P区形成一层负电荷层，从而形成由N区指向P区的“内建电场”。当太阳能电池受到光的照射时，P区、N区、P-N结处的电子就会获得能量，越过能隙，形成“光生空穴”与“光生电子”。在内建电场的作用下，P区里产生的光生电子会进入N区，使N区带负电；而N区产生的光[…]

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

太阳能电池工作的关键是，受到光线照射的电子可以越过能隙，从能量较低的能带跃迁到能量较高的能带，形成“光生空穴—电子对”。然而，并不是所有的太阳光都可以用来激发电子跃迁。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

对于常用的硅光伏电池来说，其能隙为1.1e V，这使得太阳光谱中约占总能量20%的远红外光由于能量太低而无法被利用，只能被反射回去。而如果入射光的能量过高，电子跃迁到更高的能带上去后会把多余获得的能量以热量的形式散发出来。在

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

吸收器、辐射器、光学滤波器

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

选择性辐射器是一种由硅和二氧化硅组成的光子晶体，它的奥妙之处在于，通过其纳米层面的结构设计，来控制哪些特定波长的光可以通过，哪些波长的光不可以。如此一来，太阳光谱中比能隙高很多的光线就被“挤压”到了刚刚比光伏电池能隙高一点点的波段，经吸收器吸收的太阳光能量便被辐射器以这样的特定波段辐射到光伏电池。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

然而，这时的辐射光谱中还有大于50%的光线能量低于能隙。科学家们最后使用了一种光学滤波器，让所有能量低于能隙的光线都无法照射到光伏电池上，而是被反射回吸收器，转化为其热量。这样一来，原来分布连续的太阳光谱就被彻底地转化成了如下所示的样子：低于能隙的波段完全没有，远高于能隙的波段也非常少，几乎全部集中在略高于能隙的部分。如此一来，所有照射到光伏电池的光线都可以激发空穴电子对进而产生电流，而因为部分光线能量太高所造成的浪费也非常有限。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

需要指出的是，这3项关键部件——吸收器、辐射器、光学滤波器中的每一项都不是该团队的原创。但他们却创造性地将这些部件结合在一起，完成了调控太阳光谱的任务，而其效果令人非常满意。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

热光伏技术发展了这么多年，但是效率一直低于常规光伏电池。“这是第一次，”毕尔曼说，“我们在太阳光和光伏电池中间放了点东西，然后真正地提高了系统的效率。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

现在的效率之所以只有6.8%，一个很大的原因是选择了效率很低的锑砷铟镓电池（其能隙为Eg=0.55e V，而效率最高的硅电池的能隙则有Eg=1.1e V）。之所以不使用高效率的硅电池而用低效率的锑砷铟镓电池，是因为后者的能隙较低，满足其工作温度与光谱特性的要求更容易：与锑砷铟镓电池配套的热光伏吸收器温度为1000℃，尚在许多材料尤其是金属材料的熔点之下；而为达到比较高的效率，与硅电池配套的热光伏吸收器的温度需要高达1600℃，这超过了钢、铜、铝等许多材料的熔点，使得这些常规材料无法成为系统的部件，这为搭建热光伏系统带来了巨大的挑战。事实上，热光伏技术早在20世纪60年代就已经由麻省理工学院的科学家们提出过，但是限于技术条件一直无法实现。直到[…]

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

再次，用来制作吸收器、辐射器和光学滤波器的材料非常昂贵与精密，工艺流程也异常复杂，远远不能达到工业化生产的要求。以吸收器所需的碳纳米管为例，其制造过程并不简单，需要在高温下进行化学气相沉积。尽管人们预计，未来，碳纳米管的需求将大幅增加，成本会大幅下降，但一克依然可能需要几十美元［17］。这对于需要进一步降低成本、与火力发电竞争的光伏发电系统来说实在是太贵了。碳纳米管尚且如此，用来制作辐射器的光子晶体更加精密。麻省理工学院团队提出的这个系统为未来太阳能热光伏系统的发展提供了极其重要的参考，但如果太阳能热光伏要想最终走向商业应用，未来的技术必须在满足效率的前提下使用更便宜的材料与更简单的加工工艺，而这无疑充满了挑战。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

电网的发电量是以用户的用电量为目标进行实时匹配的。依托天气预报、用电规划与历史数据，电网公司通常能够对一个区域内未来一段时间的用电量进行相当准确的预测，从而组织区域内火力发电厂、水力发电站、核电站等按照发电计划提供用户所需的用电负荷。当由于突发情况导致实际用电需求与预测出现比较大的偏差时，电网必须迅速组织电厂提高或者降低发电量，否则将会导致区域内的电网出现电压不稳、频率不稳等情况，一方面会影响用户用电，更重要的是将严重危害电网设备的安全。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

然而，这一运行模式被突然发展起来的新能源打破了。与传统能源可以稳定、连续地按照发电计划生产电力不同，以风电、光伏为代表的新能源可谓纯粹的“靠天吃饭”。面对天气变化、昼夜更替，新能源不仅无法满足按照用户的用电需求匹配发电量，更是无法保证稳定的输出。为了平衡这些随机的、难以预测的发电量变化，电网必须让大量的火力发电厂、水力发电厂保持半负荷运转，以随时迅速提高或降低自身的发电量，从而保证区域内总发电量趋于稳定。然而，新能源的负荷变化总是比火力发电厂的响应速度快。比如，晴天时忽然飘来的云可以让一座太阳能光伏电站的发电量在几分钟内从满负荷发电降至零，然而火力发电厂至少需要半小时才能将自己的发电量提上去。因此，光伏等新能源的发展给传统电网的稳定带来了前所未有的挑战。为了保证电网运行的安全与稳定，电网可以接受的新能源发电量十分有限。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

也就是说，如果某一天某个地区的用户用电量不大，那么无论天气有多么好，都必须有一部分光伏电池不能参与发电，造成所谓的“弃光”现象。2015年，中国光伏理论弃置率高达40%［8］，与发电的最大潜力相比，中国光伏的实际利用效率仅有60%。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

电力储存的难度实在是太大了。电力储存要求有足够高的能量密度、足够大的规模、足够低的价格与足够长的储存时间。但是到目前为止，人类几乎所有的电力储存技术思路都无法同时满足上述要求。比如，锂电池可以满足长时间的电力储存要求，但是其能量密度太低，价格相对昂贵，导致储存电网规模的电量需要极大的空间与极高的经济成本；抽水蓄能电站（在用电低谷的时候把水从地势低的地方抽到地势高的地方，再在用电高峰期放下来发电，以实现削峰填谷的作用）可以满足长时间、大容量与低价格，但是其对地理条件的要求非常严格，全世界可以兴建抽水蓄能电站的地理环境非常有限；而飞轮储能（将多余的电量用来驱动巨型的飞轮旋转，在需要用电时利用其旋转的惯性驱动发电机发电）不仅储存的电量有限，储存时间更是只有十几分钟。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

然而，与储存电力相比，储存热量就简单得多，厚实的衣服、小小的保温杯、带保温功能的热水器就是最简单的储热设备。与储电技术的步履维艰相比，人类已经建成了多处电网级储热设施，利用高温下液态矿物盐的升温、降温来吸收、释放大量的热量，再将这些热量加热水蒸气推动汽轮机发电，从而实现了一整座发电站的能量储存。而更为先进的利用物体相变吸放热、化学反应吸放热的储热技术也正在积极开发之中。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

直到20世纪90年代，随着低带宽能量的Ⅲ～Ⅴ族化合物材料的兴起，热光伏电池技术才重新受到关注

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

技术的最大挑战在高温（1000～2000K）环境下，光子晶体和电池的稳定性（Tungsten光子晶体超过1200℃会碎掉）。高效热光伏电池技术的开发（thermal metasurface、semiconductorcell等）和验证还需要很多的工作。

2017年10月10日 Hot Solar Cells 太阳能热光伏电池

在太阳能发电领域，传统光伏和光热的应用一度出现瑜亮之争。因为对温度的要求很高，大规模的光热应用受到地理限制，没有传统的光伏灵活。由于热光伏电池能在没有太阳光的环境下运作，所以这个新技术有机会打开一片太阳能发电的蓝海天地。

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

看似简单的皮肤组织，实际上是由许多种细胞组成的。人类的皮肤分为表皮和真皮两层，被表皮基底层分隔开。表皮是皮肤的最外层，是人身体的保护层，具有维持水分、避免病原菌进入体内的功能；皮肤表皮中具有柱状上皮细胞、黑色素细胞、角质细胞、扁平细胞等细胞[5]。真皮是位于表皮以下的组织，由致密的结缔组织组成，其中含有大量的成纤维细胞、肥大细胞、组织细胞、淋巴细胞、噬黑色素细胞、朗格汉斯细胞及少量的真皮树突状细胞[6]。

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

种成纤维细胞的形态各异，其所处位置和活动性决定了细胞的形态[10]。

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

为了实行这个解码人体37.2万亿个细胞的任务，由来自美国、英国、瑞典、以色列、荷兰和日本的国际科学家组成的联合会正在分配任务

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

单细胞RNA测序是一种不需依赖分子探针的技术，它将细胞内的RNA分子反转录成c DNA （互补脱氧核糖核酸）

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

单细胞分选的下一步是裂解细胞，然后对细胞中的多聚A尾RNA进行反转录处理。反转录时，我们以RNA为模板，利用多聚T的引物进行首链的合成，并且在合成的序列后添加上基因条形码，以便后续的分析识别。次链的合成有c DNA合成和模板转移扩增两种方式，最终都可以得到双链的DNA。

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

结合组织学和化学工程的工具，研究者们开发了一套不通过切割小鼠的大脑便能解析其三维复杂性和分子表达的方法。整个技术的核心是将小鼠大脑中的脂质置换成水凝胶聚合物。将小鼠的大脑放置于水凝胶单体的悬浮液后，大脑本身就会通过一种类似于石化的过程产生水凝胶聚合物，而且这种聚合物不会和脂质相结合。将脂质通过电泳过程移除之后，就会留下一个三维透明的大脑，且保留了所有的重要结构，如神经元、轴突、树突、突触等。

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

细胞亚型被

2017年10月10日 The Cell Atlas 细胞图谱

正如17年前的人类基因组计划催生了今天正在蓬勃发展的精准医疗产业，人类细胞图谱必将把基础研究、新药研发、临床研究和分子诊断带入一个全新的境界。

2017年10月11日 Self-Driving Trucks 自动驾驶货车

如果一个小孩突然冲到一辆自动驾驶货车前，自动驾驶系统该如何应对？是变道朝着迎面而来的货车驶去，还是保持方向不变而把小孩撞倒？

2017年10月11日 Self-Driving Trucks 自动驾驶货车

据白宫报告，美国政府对帮助工人适应经济转型的项目的投入远少于其他发达国家，美国工人只能自力更生。在一群硅谷人士的带领下，一些观察家开始要求政府为失业人群提供“无条件基本收入”。然而白宫拒绝了这一提议，因为实行这种方案等同于“认为工人不可能再就业”

2017年10月11日 Paying with Your Face 刷脸支付

蚂蚁金服与Face++合作开发的人脸识别机器人在电视节目《最强大脑》中与人类同台竞技，就人脸识别能力进行PK，最终的结果是机器人以2∶1战胜了人类代表“水哥”王昱珩。可见其准确度已经超越了大部分人类。

2017年10月11日 Paying with Your Face 刷脸支付

某宝上出现了很多的指纹膜，许多人也纷纷购买，来应付上班的指纹签到

2017年10月11日 Paying with Your Face 刷脸支付

就拿虹膜识别来说，虹膜识别是针对虹膜中的很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等细节特征进行识别；但是在人死亡之后，瞳孔的自然放大会导致虹膜的自然消失。这也意味着，被检测的用户在进行虹膜识别时必须是活着的状态才能正常识别。所以《天使与魔鬼》中将人杀死后再取出眼球进行虹膜识别的做法其实是不可行的。而且，虹膜识别的特征点高达256个，在理论上的误认率已经达到0.0001%的水平，远远优于指纹识别的0.8%和人脸识别的2%，安全性更好。从唯一性来说，当人长到两岁以后，人类眼睛的虹膜就几乎不会再发生变化，所以将虹膜作为“密码”有着更好的“长期安全性”。

2017年10月11日 Paying with Your Face 刷脸支付

另外，还有一些演员在拍摄电影的时候不幸去世或者早已去世了，也需要使用人脸识别技术及图像处理合成影像，典型代表就是《速度与激情》中的保罗·沃克以及《星球大战外传：侠盗一号》中的高级星区总督塔金。在老版《星战》中塔金由彼得·库欣饰演，但这位演员已经于1994年去世了，剧组找了一位和彼得·库欣身材相貌接近的演员。在这位和彼得·库欣相似的演员表演完后，再采用后期制作的计算机CG动画合成了彼得·库欣的脸。

2017年10月11日 Paying with Your Face 刷脸支付

为了解决10大哲学问题之一的“我是谁”，我们有几个途径来进行身份验证：你有的东西、你知道的东西（如密码），还有你的生物特征

2017年10月11日 Paying with Your Face 刷脸支付

人脸识别”从实验室算法到大规模商用，具有较高的技术门槛。在众多的生活类场景中，以金融界人脸识别的要求最高，必须具备高安全性（照片与视频防伪）、高准确率（误识率在0.001%以下，高识别通过率在90%以上）、高可用性（海量并发人脸比对服务的系统吞吐量TPS>1000）、高实时性（响应时间小于100微秒）

2017年10月11日 Paying with Your Face 刷脸支付

深度卷积神经网络方法

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

量子的不可克隆定理 为什么说量子不能被克隆呢？我们可以用反证法进行证明。如果任意量子态可以被精确克隆，那么我们就可以这么做：先把这个量子态精确地复制100份，然后用100种不同的测量方法来精确地得到100种不同的信息——如果100份还不够，那么就克隆10000份好了。通过选择测量方法，我们就可以知道每个特定备份的相关性质，再加上精确克隆的假定，我们就可以知道任意量子态的任何信息，海森堡测不准原理也就不可能成立了——这个结论与实验观测事实是矛盾的。所以说，量子不可克隆原理等价于海森堡测不准原理，也等价于测量会影响量子态的这个量子力学基本假定

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

量子比特可以制备在两个逻辑态0和1的相干叠加态，换句话讲，它可以同时存储0和1

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

一个量子比特（qubit）就是0和1的叠加态，相比一个经典比特只有0 和1 两个值，一个量子比特的值有无限个。

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

无论2个粒子相隔多远，只要没有外界干扰，当A粒子处于0 态时，B 粒子一定处于1 态；反之，当A粒子处于1 态时，B粒子一定处于0态。

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

无论两只猫相距多远，即便在宇宙的两端，当A猫是“死”的时候，B 猫必然是“活”；当A猫是“活”的时候，B猫一定是“死”（当然，真实的情况是，猫这种宏观物体不可能把量子纠缠维持这么长的时间，10～30 秒内就会解除纠缠。但是基本粒子是可以长时间保持纠缠的，如光子）。

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

在量子计算机中，这个比特可以是 0 ，也可以是 1 ，关键是它们同时参与了计算，而只在你观测时才会塌缩成一个完全确定的解答

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

量子计算的概念最早是由美国物理学家费曼在1982年提出的

2017年10月11日 Practical Quantum Computers 实用型量子计算机

随着摩尔定律在提出50年后逐渐失效，整个IT界都在期盼一种新的计算工具的出现，能够拯救摩尔定律。而量子计算机就是其中被寄予厚望的新计算工具之一。让我们拭目以待。

2017年10月12日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

2.基于脑磁信号(MEG)的脑机接口 脑磁图描技术(Magnetoencephalography，MEG)使用超导的量子干涉设备，可以灵敏地捕捉大脑活动时产生的微弱的电磁生理信号，同样具有无创性。利用脑磁信号的优势在于脑活动时产生的磁场不会受到头皮和颅骨的电场干扰，具有更高的时空分辨率[39]。但这种脑机接口(MEG-based BCIs)不常使用，因其价格昂贵、体积庞大、地点受限制，且不可穿戴。基于脑磁信号的脑机接口于2005年问世，与“脑电帽”相比仍处于初级阶段。

2017年10月12日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

该公司已获得和正在申请的专利超过30个，其中包括阿司匹林药片大小的硅质阵列。微阵列中包含上百个细如发丝的电极，植入大脑后可实时掌控大量神经元的活动。在神经元活动的信号传递和分析方面，Brain Gate提供了精密的算法和先进的电子设备，帮助脑机接口读出大脑这台“超级计算机”的想法，从而控制行为。Brain Gate芯片现在被多个研究组采用，包括斯坦福大学Jaimie Henderson团队。 让聋者听见，让盲人看见，让截瘫患者行走，让闭锁综合征患者说话，让后人不必再承受当年尚多明尼克鲍比“潜水钟”一般的绝望——脑机接口的进步，让躯体像蝴蝶一样自由。

2017年10月11日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

他们的灵魂如蝴蝶般轻巧，“追求蝴蝶一样自由的思维”，身体却如潜水钟一般笨重不便。

2017年10月11日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

最早的脑机接口专注于恢复患者的感觉。研究者对耳蜗的结构与工作原理了解较早。耳蜗科蒂氏器的听觉转导位置和声音频率相关：共振频率从底部到顶部递减。按照此原理，根据声音频率向科蒂氏器的不同部位施加电流刺激就可以让患者听到声音[8]。1961年，医生和发明家威廉·豪斯（William F.House）测试了第一个人工耳蜗，这是人类历史上第一次成功地恢复失去的感觉[9]。1972年，商品化的人工耳蜗面世。截至2012年，人工耳蜗已经将超过32万人重新带入充满声音的世界。现在，人工耳蜗已成为最常见、最普及的脑机接口。

2017年10月11日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

匹兹堡大学由Michael Boninger、Elizabeth Tyler-Kabara、Andrew Schwartz教授领衔的研究团队在人类被试脑机接口的研究与应用上也做出了重要贡献，他们的技术在2012年获得“受欢迎技术突破奖”（Popular Mechanics Breakthrough Award）[22]。他们通过植入脑机接口，成功地使嵴髓损伤患者控制外接设备，比如假肢或计算机光标；还成功地让癫痫患者正常地移动光标，甚至玩计算机游戏。

2017年10月11日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

在1999年开辟了脑机接口的新纪元后，杜克大学Miguel Nicolelis团队让一系列科幻片中才有的场景变成了现实。2011年，这个团队让猴子不仅可以通过脑机接口操纵机器臂，还可以接受来自触觉的反馈，使冷冰冰的机器臂更像身体的一部分[23]；2013年，该团队成功地将猴子的大脑信号通过互联网从美国发送到日本，从而引发了机器人在跑步机上行走的运动[24]；同年，该团队使猴子可以像使用双手一样同时操纵双机器臂[25]；最令人称奇的是，他们成功地在两只大鼠之间创建了“脑间接口”，使两只大鼠之间共享感觉信息，实现了“意念传送”。

2017年10月11日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

植入式脑机接口在操控机器臂运动方面取得了巨大进步，手臂运动障碍的患者可以幸福洋溢地抚摸亲人的脸庞，甚至将一杯香浓的咖啡送到嘴边品味。但是，还没有人能做到让患者恢复行走。比起轮椅，能够再次使用自己的腿对于患者无疑是极其令人兴奋的事情，而且可以预防失去神经支配所带来的肌肉萎缩。但是，恢复腿部肌肉的运动比起手臂来更为复杂，而且由于平衡控制等理论和技术上的挑战，一直无人能及。单单是可以平衡自如地用双腿行走的机器人，也一直使研究者伤脑筋。

2017年10月12日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

。另外，有研究团队问过四肢瘫痪的患者最想恢复的动作是什么，他们大多数的回答出人意料——最想揉揉鼻子和眼睛

2017年10月12日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

很多患者被称为“脑机盲”，因为他们学不会脑机接口

2017年10月12日 Reversing Paralysis 治愈瘫痪

在侵入式和非侵入式脑机接口中，非侵入式脑机接口产品在2014年占有最大的市场份额，因其具有使用方便、可穿戴、创伤小的优点。其中，基于脑电图（EEG）脑机接口的流行程度在将来会不断提高，与未来“干”电极和高频技术相结合。侵入式脑机接口在预测期内呈现高复合年增长率[48]。

2017年10月12日 Botnets of Things 僵尸物联网

隐私特性 介绍完安全特性后，我们接下来介绍一下物联网应提供的隐私保护特性。[8] 1、在用户和物联网设备之间交换的数据应该被保护，以使攻击者即使窃听通信也无法推断出关于用户的信息。攻击者不应通过推断获得任何关于用户的使用特定应用的时间、用户的身份或任何其他敏感信息。 2、物联网设备之间交换的消息不得泄露用户的身份或个人信息。 3、来自设备的信号必须以保护隐私的方式发送，以便不暴露设备的功能，因为这些信息可以被用来推测关于用户应用的信息。 4、物联网设备应该仅仅在绝对必要时保存个人用户信息的记录，而即使是在这种情况下，设备也应该只保存有限的时间。 5、物联网系统只应收集不会暴露用户的个人信息的数据，如整合后的数据。具体来说就是保存建筑物中的人数的记录，而不是与他们的身份相关的数据，如姓名、身份及视觉[…]

2017年10月12日 Botnets of Things 僵尸物联网

僵尸物联网的发展态势如何？Gartner 在2017年1月的报告中提到，2017年全世界会有84亿个Io T设备，到2020年世界上会有200亿个。这个天文数字意味着未来的设备将不计其数，比全球人口的数量还要多。据Gartner统计，未来to C（消费者物联网产品）的设备会比to B（企业物联网产品）稍微多一些。Io T设备量大，计算能力相对较弱，功耗较低，海量的Io T设备被各种各样的厂商生产出来之后，在给福斯提供各种便利和智能的同时，如果安全漏洞没有及时补上，将有可能带来一些意想不到的甚至毁灭性的影响。目前的Mirai用作DDo S攻击只是冰山一角，预计以后会有更多的攻击浮出水面。 然而，说起目前对抗僵尸物联网的措施，我们无法将所有的力量倾注于技术的原因是：第一，Io T设备的覆盖面太广，目前监测和防治的成本太高；第二，退一步说[…]

2017年10月12日 Botnets of Things 僵尸物联网

接入到公网的物联网节点的安全问题更严峻。首先，一些物联网节点是通过公众网络相连的，例如城市交通摄像头可能会通过公网连到监管中心，上述的美国发生的互联网部分瘫痪事件就是众多摄像头被木马控制而发起DDo S攻击所致，由于摄像头一般是8Mbps甚至是高清视频，其持续流量比PC和手机还要高，发生DDo S攻击的峰值流量就更高。其次，虽然PC和手机会被木马控制但并非都处于工作状态，而物联网节点是永远在线的，这就增加了物联网被木马控制的机会，被称为“物联网谷歌”的Shodan是提供互联网在线设备的搜索发动机，可搜索并破解全球在线且有信息漏洞的网络摄像头、路由器和信号灯等设备。然后，通常大量廉价的物联网节点没有什么安全措施或虽有访问密码但较PC和手机而言相对简单且容易被破解，也无法像PC那样安装功能复杂的防火墙，因此出现了无人机被植入黑客套件后[…]

2017年10月12日 Botnets of Things 僵尸物联网

在生活中又有哪些关键点可以让我们防患于未然？一要意识到你枕边的闹钟、手腕上的手表都可能成为僵尸物联网的一部分；二要做到经常升级，经常监控；三是经常修改你的Io T设备的密码并保护好密码。在我们享受Io T的便利和炫酷的同时，也要让其成为防范僵尸物联网的关键环节。

所有摘录来自

麻省理工科技评论. “科技之巅2 麻省理工科技评论 2017年10大全球突破性技术深度剖析.” 人民邮电出版社, 2017-05-31T16:00:00+00:00.

此材料受版权保护。