1700266918
1700266919
当哈佛医学院加斯林糖尿病中心的科学家，抑制了老鼠体内的脂肪胰岛素受体基因时，他们发现那些老鼠吃的很贪婪，但是依然没发胖，而且健康状况良好。它们没有得糖尿病，也没有心脏病，寿命还增长了20%。它们获得了限制卡路里的好处，但实际上我们并没有控制它们的卡路里。一些药物公司已经注意到，也许这是一种有意思的药物，可以应用到人类身上。但也有一些问题，因为如果你并不想抑制身体的肌肉组织里的胰岛素受体基因，而只是想在脂肪细胞里抑制，这种方法就不那么适用了，不过也有一些策略可以解决这个问题。但这个案例也表明了抑制基因的方法是另一个可以对那些信息进行重新设计的强有力的工具。就像我们使用扫地机器人那样，我们也能改变其软件使其变得更智能，我们现在也能在生物学意义上使用这些方法。
1700266920
1700266921
更厉害的是，我们将有能力增加新基因。但直到最近，对把基因物质放进细胞核正确的地方而言，基因治疗就已经遭遇了挑战。但也有一些有意思的新的解决方式。其中一个方法就是去收集成人血液中的干细胞，然后在培养皿里植入新的基因物质，抛弃那些没把基因物质放在正确位置的细胞，只要你找到一个正确放置的基因物质，你就能进行复制，然后再把它植入病人的血液里。联合治疗公司（United Therapeutics）有一个项目，成功治愈了动物的肺动脉高压，这是一种致命的疾病。现在正在人体身上做实验。其他还存在一些有希望的基因治疗新方法。
1700266922
1700266923
最终，我们会有很多设计出来的婴儿，还有其他很多工具可以用来干预那些信息过程，并且进行重新编程。在生物学里没有不可逾越的限制。人们还说起染色体终端(1)，它意味着你的寿命无法超过120岁。但我们可以通过工程学方法去克服这一极限。就在过去几年里，我们发现有一种酶，叫作端粒酶，它控制着染色体终端。除此之外，还有很多复杂的项目。有人一定会说，我们对生物学还知之甚少。确实如此，在文特尔主导的项目里，我们只是做了测序少量基因组的工作。但是这一进程会以指数级的速度加快，而且工具也会越来越厉害。
1700266924
1700266925
我们现在已知的原理给予了我们很大的希望，我相信我们最终能够战胜那些主要的致命疾病，比如癌症、心脏病、Ⅱ型糖尿病和中风。我们也开始去理解衰老背后的信息过程。这不只是一个单一的过程，其中还有很多不同的东西。但是我们已经可以在某种程度上进行干预了，并且这种能力的发展速度在未来几年内也会呈指数级增长。
1700266926
1700266927
罗德尼·布鲁克斯：我想从一些传统领域开始说起。文特尔和其他人在基因组测序上所做的事情，实际上是依赖信息科学中发展出的算法。基因组学、蛋白质组学等领域里的工作，都大量使用了机器学习的技术，那些技术主要是由理论计算机科学家发展出来，再由文特尔这样聪明的人将其应用到生物学里的。
1700266928
1700266929
在信息科学里有一个交叉点，使得文特尔等人的很多工作变成现实。有意思的是，作为一位实验室主管，对我而言，在整个计算机科学领域里，理论计算机科学的影响是很深刻的，但它也是最难获得外部机构资助的。因为，在互联网、编程或芯片设计等领域工作的人会在计划书里这样写道：“最初三个月我们会完成这项任务，下三个月我们会完成那项任务。”那些资助人也喜欢这样写计划书，因为他们可以提前知道接下来会发生的事情。但是理论学者的情况就大不相同了，他们有可能能够证明某个定理，也有可能不会，但是他们不会说：“在最初三个月内，我们会证明这三个定理，接下来几个月，我们会证明其他几个定理。”对于理论计算机科学很难获得资助的原因，就在于它那个输入-输出模式。但它对于生物学却有重大影响。
1700266930
1700266931
如文特尔已经提及到的一点，现在正在展开的是，我们从仅仅进行系统分析迈向了工程系统。我想就工程学概括性地说几句，然后再谈谈生物工程学的进展，以及它将怎样彻底改变人们目前的看法。
1700266932
1700266933
首先说说工程学。在我看来，今天的工程学实际上就是计算机科学的应用。也许这样说有失偏颇，但工程学的实质就是两件事情。第一，你需要分析（但现在都是应用计算了），并找到正确的计算系统去进行分析；第二，工程学也需要创造力，我们要去设计新事物，而现在只要设计出各部分信息流整合起来的方式就可以了。从某个角度来看，今天所有的工程学都是关于计算机科学的应用。在这个意义上，当我们研究生物工程时，同样是在把计算机科学应用到生物学上。1905年的电子工程，正是我们现在（2005年）生物工程所处的境况。但1905年的电子工程与今天的电子工程大不一样。未来100年后（2105年），现在的生物工程也会发生巨大变化。当然是阴极射线的发现，极大促成了电子工程的发展，但实际上生物学比物理学更加复杂，所以公正地说，它未必会发展得那么迅猛。
1700266934
1700266935
现在我们回头谈谈1905年的电子工程学，它当时刚从物理学中分离出来，属于应用物理学。实际上，1904年麻省理工学院的物理学院举行了一次教师会议，他们决定废弃“家用电器专业”，当时他们就是用“家用电器”来指电子工程的。他们认为正是那些脏兮兮的“家用电器”弄脏了整洁的物理系，进而在麻省理工学院单独设立了电子工程系。
1700266936
1700266937
今天，同样的事情也发生在生物工程身上。它曾经属于生物学，确切地说是应用生物学，但现在属于生物工程学，这正是发生在工程类院校里的事情，而不是在大学里的科学院里发生的。但在1905年，电子工程被当作一门工艺，这与50年后人们对电子工程的理解不一样，在20世纪50年代，电子工程就变成是以科学为基础的了，这改变了电子科学的味道，在之后的又一个50年，它又逐渐变成以信息和计算机为基础了的。
1700266938
1700266939
如此，工程学就变成了应用计算机科学。现在，生物工程学正在开展一些有意思的工作，但这只是未来前景的一个小小的亮点而已。文特尔已经提及了，我们要去除那些支原体，要改进基因，要得到最小的基因组，然后把这些整合起来，构造出人造生命。但有些团队甚至倒回去用前基因时代的方法。
1700266940
1700266941
在美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）镇，有一个欧盟资助的团队，他们想利用RNA和更原始的要素代替DNA创造出人造细胞。实质上，他们就是在利用某种基础的工程学，尝试去搞清楚生物分子是怎么聚合起来的，并且做了一些在野外通常不会做的实验。在我们的实验室里，通过和其他几个地方的合作，我们一直在研究所谓的“生物砖”（biobrick），那是标准的人造细胞构成要素。如果你浏览我们的网站（parts.mit.edu），你就知道这是关于生物学的。你可以看到有关7400系列的手册，大家应该记得是7400系列芯片造就了电子革命，有了7400系列芯片，你就能把标准元件组合起来，从而获得一个破解版的晶体管逻辑电路（TTL）手册，它对应的就是生物学基本部分，也就是基因，我们已经有了几百个这样的基本基因。我们为它们编制了基本序列号，当你点击不同类型的集合时，你就可以看到由此引发的不同结果，还能看到它们相互之间是怎样互动的。
1700266942
1700266943
我们也开设了这样一些课程：在每年1月和两个学期之间，我们会组织独立的活动。我们让新生参与进来，他们可以点击那些基因元件，还可以构造出一片基因组，可以组合成大肠杆菌基因组。大肠杆菌是构造其他东西的基础，因为它可以维持自身状态和复制自身。大学新生只用两三周时间就能构造出大肠杆菌，还有其他东西，不管是振荡器，还是将其放进一个发光基因里，这些新生都可以慢慢地完成。这样你就可以在那些大肠杆菌里构造出电子元件，但这并不是要取代硅计算机，而是因为利用数据抽象它们之间的转换时间大约是10分钟，也许最终数据抽象会被证明并不是正确的。
1700266944
1700266945
还有一个项目：摆一排大肠杆菌，其中一个可以启动开关，排挤出内酯分子，而其他大肠杆菌可以感觉到这一点，然后聚集到那个拥有开关的大肠杆菌旁边。这就是活细胞工程的初始工作，但实际上它们通常不会做这种工作。最终，在未来50年，这会改变我们整个工业的基础设施。
1700266946
1700266947
如果你回到50年前，工业的基础设施是煤和钢铁。在未来50年，工业的基础就会变成信息。在分子层面、基因层面的细胞工程将会在未来50年里，改变我们的生产方式。比如，现在你想做一个桌子，你需要先培育一棵树，然后再将树砍掉去做桌子。50年后，你就可以直接培育桌子了。如果我们也发现了像电子工程里的阴极射线那样的东西，就只需要15年，这也只是保守估计，不管怎么说，这也只是时间问题。其实还有些任务需要完成，但那也只是细节而已。在大方向上我们已经知道该怎么做了。
1700266948
1700266949
重点就是在分子层面的生物学和工程学，当然还有其他层面的生物学，现在我们已经开始关注神经层面的事情了。所以西北大学的穆萨·伊瓦尔迪（Mussa-Ivaldi）等人正在利用神经网络，确切地说是生物神经网络，去控制机器人，也就是用小小的湿件去控制它。布朗大学和杜克大学的研究人员正在尝试把湿件放入猴子的大脑里，利用和基因组分析同样的机器学习技术，去弄清楚猴子大脑里发出了什么信号，还让猴子只靠想象就能玩电子游戏，或者只靠意念就能控制机器人。如果你翻翻最新一期《连线》杂志就会看到，这项技术已经开始在四肢瘫痪的人身上做实验了。所以另一件事就是，以前我们只是分析内部过程，而我们现在开始改变内部过程。这是一次范式转变，从利用科学转变为在生物学中应用工程学。
1700266950
1700266951
但在未来几十年内，还有另一个层面的事情会发生。当我们研究生物学的时候，我们也将再次改变工程学，就像过去100年里工程学转化为信息科学一样。我不能说出它改变的细节，因为它还尚未实现。但我能举一个例子，来说明生物系统激发工程系统的方式。
1700266952
1700266953
在我的研究团队里，我们在观察多肠目扁虫时受到了启发。当你穿戴水肺潜水并碰到珊瑚礁的时候，你就能看到有很多小小的扁虫在移动。它们五颜六色，而且在身体边缘处有细微褶皱。它们是很简单的动物，它们的大脑大约有2 000个神经元，它们可以移动也可以抓取食物，再利用自身的褶皱把食物挤入嘴中。我猜测之前的论文里从没有人指出这一点，但在20世纪50年代，有一系列论文还是研究了这件事，或者是由某个研究生意外发现的。
1700266954
1700266955
他们研究是否能够在多肠目扁虫之间移植大脑。所以他们把两只扁虫的大脑切除出来，然后交换它们的大脑，看扁虫的身体功能能否恢复。当大脑被切除，它们就变成了愚笨的扁虫。它们无法控制自己，但还是可以移动一点点，不过不能移动太多；如果食物就在它们嘴边，它们会抓住食物，但是它们无法把食物放进嘴里。但在交换大脑之后几天，基本上它们就恢复正常了。
1700266956
1700266957
但如果你拿出扁虫的大脑，将其翻转180度之后再放回去，扁虫的状态就不大好了，它会倒着走，但几天之后，它就适应了，它会重新定位，然后按照以往的方式活动了。实际上，如果你观察那些扁虫的几何构造，你会看到它的两边各有两束神经纤维，这四束神经纤维包围着整个身体，而且正好穿过大脑。如果你把它的大脑拿走，它只就有四个神经纤维的片段留在大脑里，余下的神经纤维在身体上；如果你把它的大脑翻转180度，神经纤维会重新排列继续生长，并且扁虫很快就会适应；如果你把它的大脑上下翻转，它照样可以活下去，尽管有些功能并不能顺畅地运转；但如果你将其大脑翻转90度，它就没法活下去了。因为那些神经纤维就不能连接起来了。如果你切除它的大脑，在它背部挖个洞，把挖出来的部分上下翻转后放回去，它依旧可以活下去。它总共只有2 000个神经元。
1700266958
1700266959
想象一下你把一台IBM电脑的奔腾处理器拿出来，放进一台苹果电脑里，它照样可以工作。虽然这和现在的工程学不一样，但生物学在所有地方都是这样运转的。通过研究生物系统工程，我们即将改变对复杂性的理解，以及对计算的本质的理解。
1700266960
1700266961
我们现在有了一个计算模型，就像计算是从之前的数学中产生的一样，没有新的物理学或化学，只是对相当传统的数学的重新思考，计算的概念大约是在1937年发展出来的，一直延伸到之后的三四十年。但是我预期我们将看到对复杂性的不同理解，而且通过类比我们将看到（就像计算类比于之前的离散数学），这种以对复杂性的理解关系到对传统的信息或计算的理解，会从整体上改变工程学，并改变我们在未来50～100年对工程学的思考方式。那将改变我们对生物学的错误理解。
1700266962
1700266963
雷·库兹韦尔：罗德尼，我认同你所说的很多东西。我们有很多相似的观点，但是我们的思考模型并非完全一样。
1700266964
1700266965
让我来探讨一下时间框架的问题，因为这不仅仅是你发现进程加速的问题。我已经给过去25年的趋势建模，还对基于那些模型的预测进行了追踪。大家都说无法预测未来，然而对一些类型的预测确实没错。谷歌公司的股票三年后会比今天更高还是更低，这确实很难预测。但如果你问我，2010年的MIPS处理器的成本，或者一对DNA碱基对在2012年的测序成本，或者脑扫描的空间和时间分辨率在2014年会是怎样，事实证明这些事情很明显是可以预测的，我将会展示很多指数图表，指出这些事物都可以顺利地实现指数级增长。就计算能力而言，在过去一个世纪，它呈现出了双重的指数级增长。做这种对比是有理论依据的，我们还可以利用对比去用做预测。
1700266966
1700266967
就整体的技术增长率来说，我所说的范式变迁率，每10年就会翻倍。拿信息技术的能力来说，带宽、性价比、性能、信息存储量、互联网上的信息量，这些事物每年都会翻倍。但是如果我们以每10年翻倍的技术增长率，去计算罗德尼所说的1905年的情况，以我们现在增长率的范式转移来看，整个20世纪的进步也就相当于我们现在20年的进步。
[
上一页 ]
[ :1.700266918e+09 ]
[
下一页 ]