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根据定义，大脑皮质调制解调器将是一个双向的通信信道。把这个接口连接到人类的神经将引发一个问题，即什么样的内容能够嵌入信息流。如果我们开始把互联网接入自己的大脑，那么将需要面对目前所有的网络安全问题，很可能还会出现一些新问题。智能手机里面的垃圾邮件和恶意软件将不再是我们关注的焦点。DARPA已经意识到潜在的问题，最近已经把移植仿生手臂的力量限制为“人体正常”水平，主要是因为担心网络安全问题。该机构担心具有超常力量的手臂的程序被破解，不管是被手臂的佩戴者，还是其敌人。这些安全问题才刚刚显现。
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谁将持有你的大脑皮质调制解调器的密码？谁来控制软件更新？今天政府安全机构坚持获取电话、电子邮件，以及你的手机和电脑里面的内容。35年之后，政府是不是会坚持在你的大脑里面装个后门？其他人是不是也会经常使用这个后门？即使面临这一系列问题和风险，很多人还是会选择采用这些新技术。
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这是一个轻而易举就能做出的预测。科幻作家威廉·吉布森敏锐地观察到“未来已经到来，只是还分布不均”。科幻作品是一种关于想象力的文学形式，其出类拔萃者能提前很久就预测到未来的情形。虽然已经开始进行研发，并且分布不均，但是目前人们已经可以使用初级的神经假体了。这种技术并没有物理学、化学或者生物学方面的根本性难题，其发展速度将仅取决于我们减少在如何制造设备方面的无知的速度。未来的需求肯定是巨大的，技术的推广很快将由生产开发进度表决定，而不是由基础科学决定。其实，每种技术的到来都伴随着惊喜。正如今天，能否获取互联网所带来的“数字鸿沟”被认为是某种形式的教育歧视，那么脑部植入技术是会消除还是会加剧这些问题呢？当人体增强技术变成了关于是否能承担升级费用时，我们是否又顺便让社会或者经济增加了一些新的阶层？我们正在逐步进入吉布森已经写好的每部小说的序章，同时我们也得做好准备面对还在其头脑里面酝酿的章节。
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当软件遇上湿件
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最终，基因工程、再生医学以及信息技术将趋于融合。弥合计算与生命体之间的隔阂，将同时带来好处和挑战，就像网络让银行、公共事物和制造业等的安全问题变得更加复杂一样。这再次把我们带到吉布森及其首部小说《神经漫游者》的开篇部分，主角发现他移植的人工器官被黑客注射了毒素，他必须完成任务才能获得解药。临床实验已经使用了很多人工器官，当该技术更加普及时，我们必须关心在工厂里面，我们的湿件是否会被安装恶意软件。如果湿件在安装之后需要升级，那该怎么办？谁来负责管理这些升级工作，他们是否有权通过生物网络来发布这些更新，就像现在的智能手机软件更新一样？换句话说，我们是去医生那里进行调试，还是有其他的方法来传送生物代码？也许该恢复“病毒式传播”的本来含义。我们是否可以拒绝这些更新？谁又最终拥有我们这些移植器官的“密码”？不管这个“密码”具体是什么样的形式。
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再次让人感到奇怪的是，在这种场景中，并不存在物理学、生物学或者化学方面的障碍。与大脑皮质调制解调器一样，人们对于这类技术有巨大的需求，如减少疾病带来的负担、提高老年人的生活品质，终极目标是把衰老从某种不可避免的终点转变为可管理、可持续的过程。不过，前方长路漫漫。
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大脑皮质调制解调器和再生医学都体现了人类在未知领域的工程能力。虽然我们还不能设计一个大脑，或者像大脑一样工作的东西，因为我们对于大脑细胞的工作原理还没有完全理解，不论是单个细胞，还是作为一个整体，但是我们正在消灭无知，为人体生理创造新的能力。我们现在可以通过把神经连接到计算机上来直接读写其信号。我们已经有足够的能力控制人类细胞的活动，把它们粘贴在一起组成可利用的形状，利用我们现在还没完全理解的机制制造可用的器官。这表明在未来的几十年，生物技术的范围将不会受限于我们目前所知道的生物学的点点滴滴，而是如何把这些新技术组合在一起充分利用好。在历史上，这种方法已经获得了巨大的成功。
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生物技术繁荣的基础
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现在我们还在学习如何高效安全地修复或矫正人类的身体，包括我们的基因组。几十年来，我们已经能在实验室里对其他生物的基因编码进行读写。人们对于这种技术的需求是十分巨大的。虽然还处于早期阶段，但是在享受生物技术带来的经济利益时，很关键的一点是，我们需要知道去往何方。基于基因工程的商业活动已经逐渐、悄悄地成为美国经济的主要贡献者之一。
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到2012年，生物技术在美国创造的收入已经超过GDP（国内生产总值）的2%（见图3–1）。这些收入主要由三大子行业组成：生物制品（如生物制药），转基因农作物，以及工业生物技术产品（如燃料、酶和材料）。如果把生物技术作为一个行业，2012年其对美国经济的贡献高于采矿业（0.9%）、公共事业（1.5%）或者计算机和电子产品制造业（1.6%）。相比较，生物技术行业的相对体量是不是有点出人意料？这主要是因为一直以来人们都疏于对其进行测量。美国商务部至少早在1958年就开始跟踪半导体对于美国经济的贡献度，那个时候这个贡献度还不到GDP的0.1%，但是到2016年还没有对于生物技术贡献度的官方跟踪，所以其经济影响是悄悄发挥的。
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图3–1 美国生物技术收入
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生物技术的收入越来越多地依赖于对DNA碱基对上的基因编码进行的读、改、写（见图3–2）。现在自动工具可以进行电子信号与生物信号之间的直接转换，这是过去30年技术发展取得的成果。这个时间段很重要，因为它比从现在到本书给出的时间点——2050年更短。在未来30年，这项技术将更加便宜、普及和强大。自1985年以来，读写DNA的成本大幅下降，而仪器的效率呈指数级增长，大概每18个月翻一番。最近几年，测序的效率呈超指数增长，主要是受到基因指令读取及编码的强烈需求驱动，并且已经应用到人体、病原体、肿瘤、农作物、宠物，以及科学家可以接触的其他任何生物。
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图3–2 卡尔森曲线和摩尔定律
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一旦被数字化，这些基因序列就可以组成一个指令集合，用于构建新的基因来制造有机体，目前通常是微生物和植物。这种DNA可以用于针对药物的某种蛋白质进行编码，或者用于编码整条合成途径中的酶，用于制造现在从石油中提炼出来的任何分子。经过几十年的生物学研究，我们已经不再局限于设计自然环境中能找到的基因，或者对这些基因进行排列。
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现在人类可以根据具体的功能需求来设计基因编码，然后将这些指令整合为一个基因组。与大脑皮质调制解调器以及人工器官一样，虽然我们已经开始设计基因线路，但是并不知道所有这些组件是如何工作的。目前商业应用中最复杂的合成基因线路只包含大约12个基因，这些基因被粘贴在酵母基因组中，酵母基因组本身由超过5000个基因组成，其中很多基因我们知之甚少。生物工程目前是一项对复杂的遗传系统的侵入行为，并没有合适的操作手册。在未来的30年，人类会投入大量资源来消除在这方面的无知。
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在这几十年里，我们将研究生命的各组成部分和各系统是如何结合在一起的。这些组成部分在数量上、功能上以及相互交互方面都是有限的。毫无疑问，随着时间的推移，我们将充分理解它们。随着我们对其理解的提升，不断增长的市场需求将不可避免地带动工程能力的进步。当我们真正知道自己在做什么时，世界又将是怎样一番景象呢？
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生物工程的未来
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要想对生物工程的未来做出一些预测，可以反过来考虑一下这个例子。在波音777飞机起飞之前一个世纪——1892年，人们会如何看待它？在那个时代，汽车都还是稀罕物，马匹、马粪还充斥在人们的日常生活之中，现代飞行器的每一个部件在当时看来都是一个奇迹。制造飞机的材料和方法、保持飞机在空中飞行的引擎和系统、能够全天候自动处理90%起飞和降落的计算及复杂管理能力，在当时看来都是不可思议的。1892年，虽然在物理上被证明是完全可行的，但是波音777飞机还是超越了当时人们的想象力和工程水平。
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然而，在100年的时间里，波音777飞机的各个方面都取得了进步和提升，并整合为一个在今天看来似乎很普通的功能整体。现在这个基础已经非常成熟，并且集成度很好，设计人员可以坐在办公桌旁，操作在地球另一边的自动化生产线。
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但我们仍然不能彻底地明白机翼是如何在湍流中维持上升的。我们的设计不是基于飞行的详细物理原理，而是通过大量的模拟来对流体动力学建模。最终，我们相信可以从这些模拟得出波音777飞机的适航性。但是，这些通过“可制造性设计”制造出来的飞机如此安全，并具有极高的可重复性，以至于只要飞机一起飞，我们就能安心地进入梦乡。虽然现代航空飞行器不能给我们带来多大刺激，却给我们带来了生物技术方面激动人心的线索。虽然听起来有些可怕，但是在未来，生物制造就会像现在的飞机制造一样平淡无奇。
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改变已经到来。生物设计自动化行业，类似于现代航空业，目前在全球各大洲都涌现了不少雄心勃勃的初创企业。大型制药和工业生物技术公司尾大不掉，无法灵活地把自己的研发力量转移到这个方向，它们是这种新方法的主要客户。当可制造性设计最终变成生物工程的一个普通部分时，我们将拥有一个技术平台。通过这个技术平台，可以制造我们在大自然中看到的任何物体。未来，生物技术的边界将远远地超出我们今天描述的生物零件和生物过程。
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随着我们扩展自己在利用生物学方面的能力，我们以前被现有经验严重束缚的创造力将逐渐得到释放。当我们突破了现有知识附加在想象力上的限制后，我们将利用生物元件制造出什么来呢？DARPA的另外一个项目能够为我们提供一些线索，该项目旨在利用生物学来改变我们操作无生命物质的方式。
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