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MIT发布“2017全球十大突破性技术”

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-10-15浏览次数:624

2017年2月21日,麻省理工学院技术评论在中国的独家合作伙伴“DeepTech Deep Technology”宣布了“《麻省理工科技评论》2017年十大全球突破技术”排行榜。为该列表选择的技术包括:强化学习(RL),消费者360°全景相机360°自拍,基因治疗2.0,细胞图谱细胞图谱),自动驾驶卡车,用脸付钱,热太阳能电池,实用量子计算机,扭转瘫痪,物联网。

不难看出上述四种技术与生物医学有关(基因治疗2.0,细胞图,刷脸支付,治疗瘫痪)。

基因治疗2.0

技术突破:

美国即将批准第一种基因治疗技术,更多的基因治疗正在开发和批准之中。

重要的是:

许多疾病都是由单一的基因突变引起的,新的基因疗法可以完全治愈这些疾病。

首席研究员:

- SparkTherapeutics

- BioMarin - GenSight Biologics

- BlueBird Bio - UniQure

成熟度:现在

几十年来,研究人员一直在追求基因治疗的梦想。基因治疗的前景非常好:使用经过修饰的病毒将相关基因的健康拷贝传递给携带缺陷基因的患者。然而,到目前为止,基因治疗引起的失望远远大于希望。 1999年,一名18岁的肝病患者Jesse Gelsinger在一项基因治疗实验中去世,整个基因治疗领域的发展一直停滞不前。

早期基因治疗失败的部分原因源于其传递机制,因为携带它们到细胞的新遗传物质(工程基因)和载体病毒被错误地传递到基因组中的其他位置,这激活了某些患者。体内致癌基因,或对患者免疫系统的过度反应,导致多器官衰竭和脑死亡。

但现在,一些关键问题已经解决,基因治疗也将迎来曙光。研究人员使用更有效的病毒将新功能基因转运到细胞中。

现在,针对两种遗传性疾病的基因治疗:治疗SCID疾病的Strimvelis和治疗导致脂肪在血液中积聚的疾病的Glybera已经得到欧洲有关当局的批准。

在美国,Spark Therapeutics预计将成为第一个进入市场的基因治疗初创公司,为渐进性失明开发基因治疗方法。目前正在研究的许多其他基因疗法正在关注血友病的治疗和一种称为表皮松解性水疱病的遗传性皮肤病。

但是,挑战仍然存在。

尽管已经针对几种相对罕见的疾病开发了基因疗法,但是对于具有复杂遗传原因的常见疾病开发相应的基因疗法更加困难。

对于像SCID和血友病这样的疾病,科学家们都知道导致疾病的确切基因突变。然而,诸如阿尔茨海默氏病,糖尿病和心力衰竭之类的疾病不仅涉及多个基因,还涉及具有相同疾病的不同患者中的相应基因突变。

细胞地图集

技术突破:

这是人体中各种细胞类型的完整目录。

重要的是:

超精确的人体生理模型将加速新药的开发和测试。

首席研究员:

- 布罗德研究所

- 桑格研究所

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

到期日:5年

我们的作文是什么?下一个生物大型项目将回答。

科学家们正在创造一种超细的“人体细胞图谱”,通过细胞内容来定义活细胞。

1665年,罗伯特胡克盯着显微镜下的一块软木塞,在那里他找到了无数的小格子像房间。作为第一个描述细胞的科学家,胡克将对下一个生物学大项目感到震惊:它是现代基因组学和细胞生物学中最强大的工具,能够捕捉和观察数百万次。蜂窝计划。

该项目的目标是建立第一个全面的“细胞图”或人类细胞图。该项目的实现将成为一项技术奇迹,因为它将首次充分揭示人体的组成,并为科学家提供一种新的复杂生物模型,以提高药物开发的速度。

罗伯特胡克通过显微镜(1665)看到并涂上了塞子塞细胞

为了完成解码37.2万亿人体细胞的任务,来自美国,英国,瑞典,以色列,荷兰和日本的国际科学家联合会正在分配任务,包括检测每个细胞的分子特征,并为每个细胞提供人体空间中特定的“邮政编码”。

“我们将看到我们所期望的,我们知道存在的东西,但我相信我们会发现一些新东西,”英国桑格研究所Cell Atlas团队负责人Mike Stubbington说。说。 “我认为会有惊喜。”

从填充大脑和脊髓的毛发神经元到皮肤的糯脂细胞,先前描述细胞的尝试已经表明总共有大约300个细胞,但实际数字无疑会更大。

人类,骆驼和狒狒的血细胞Daguerreotypes(A.Donné,1845)

事实上,分析细胞之间的分子差异已经揭示了一些发现。例如,我们已经揭示了几十年来未在眼科研究中发现的两种新型视网膜细胞:每10,000个血细胞中就有一个,但是对抗病原体的第一道防线。重要细胞;和新发现的免疫细胞,其通过产生类固醇来抑制免疫反应的能力是独一无二的。

该新项目的研究主要采用三种技术。

第一种类型称为“细胞微流体”,它是通过分离单个细胞并用微珠标记它们然后选择油滴来研究油滴,因为油滴可以像汽车一样携带。细胞沿着一条狭窄的毛细管单向“街道”分流,这条“街道”蚀刻在一个小芯片上,使细胞集中在特定的位置,一个接一个地裂解和研究。

第二种技术是使用超快速,高效的测序仪来解码在单个细胞中激活的基因。这项技术的成本并不高,每个单元只需几美分。它的高效率使科学家能够在一天内处理细胞。

第三种技术使用新颖的标记和染色技术,基于遗传活动定位人体器官或组织中各种细胞的“邮政编码”。

细胞绘图研究的主管人员主要是领先的研究机构,包括英国的桑格研究所,麻省理工学院的博士研究所和哈佛大学,并由Facebook首席执行官马克扎克伯格资助。加利福尼亚州一个全新的“Biohub研究所”。去年9月,扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan将细胞制图研究作为30亿美元医学研究捐赠的第一个目标。

用你的脸付钱

技术突破:

人脸识别技术现在非常准确,并已广泛应用于网络交易等相关领域。

重要的是:

该技术提供了一种安全便捷的支付方式,但仍可能存在隐私泄露。

主要公司:

- 鄙视面子++

- 百度

- 香港科技大学新闻班机

- 阿里巴巴

成熟度:现在

在中国,人脸识别系统现在用于授权支付,设备访问和犯罪跟踪。那么问题即将到来,其他国家会效仿吗?

Face ++是一家中国创业公司,估值超过10亿美元。当我走进公司的门时,我发现在入口的大屏幕上,我脸上满是胡燕的脸。从那一刻起,我的脸就进入了公司的数据库,我也可以通过“刷脸”自由进出公司门口。

不仅如此,面部识别系统还监控我在每个房间的活动。

当我走进Face ++办公室时,我发现有很多屏幕上有不同角度拍摄的办公室图像。这时,我看到我的脸出现在屏幕上,软件自动识别出我脸上的83个点,图片有点令人震惊,但这是技术给我们带来的震撼感。

在过去的几年里,计算机技术突飞猛进,人脸识别技术的发展日新月异。特别是在中国,由于监控和便利应用的推广,人脸识别技术取得了很大进步。它改变了人们的生活,涉及交通监管,银行交易,日常生活交易和公共交通等各个方面。

事实上,Face ++的人脸识别技术已经在移动应用上使用了一段时间。现在,支付宝已经可以使用面部识别进行授权支付。此外,在“Drip Punch”软件中,用户可以看到驱动程序的真实身份验证和面部验证信息。任何想要注册为“Drip Driver”的人都需要在相机前扫描并执行人脸识别认证。

作为世界上第一个采用人脸识别技术的国家,中国的监控和隐私政策得到了极大的推动。

与其他国家不同,中国拥有庞大的身份证数据库。当我访问Face ++时,我看到当地政府使用人脸识别技术来识别监控中的嫌疑人。面部识别显然比其他犯罪识别技术更有效,例如不成熟的足迹分析技术和过时的可疑存档照片。

经过几十年的发展,人脸识别技术的准确性已达到金融交易的水平。另一方面,人脸识别也与深度学习紧密结合。在我们已经宣布的《麻省理工科技评论》2013年十大突破性技术中,有深度学习的介绍,可以使图像识别技术更有效率。

“人脸识别是一个巨大的市场。”北京大学一位研究机器学习和图像处理的教授说,“中国人口众多,公共安全非常重要。许多公司都参与了这个领域。“p>

例如,中国最大的搜索引擎百度的研究人员也将人脸识别与机器学习相结合,并实施了识别人脸和现实生活面孔的软件。今年1月,在电视节目中,百度开发的人脸识别软件与人们展开了对抗。双方同时观察了客人的照片,并将其视为真人。结果,百度的人脸识别系统获胜。

现在,百度正在开发一种人脸识别系统来获取火车票。该试点入选乌镇。这个旅游城市中足够的人流将为系统实验提供足够的数据。据报道,这将需要将数百万张面孔输入数据库,以实现99%的正确识别率。

另一个代表性的例子是科技大学。该公司已与中国最大的银行卡合作开发了“语音+面部P2P转移”产品:“语音+面部”融合认证个人转移应用。通过这个应用程序,用户只需要说“我想给(名称)转移(金额)”之类的东西,然后通过'soundprint + face'的组合,生物认证可以完成转移操作。

对于人脸识别的发展,清华大学唐杰教授说:“事实上,不仅是面子支付,人脸识别还可以应用到很多地方。”

逆转瘫痪

GrégoireCourtine拥有颅脊界面的两个主要部分

技术突破:

无线脑体电子元件可以绕过神经系统的损伤来实现运动。

重要的是:

全世界数以百万计的人受到镣铐的折磨,渴望一直摆脱这种疾病。

主要研究机构:

- 巴黎理工大学,洛桑理工学院(EPFL)

- 哈佛大学Wyss学院

- 匹兹堡大学

- 凯斯西储大学

成熟期:10至15年

科学家在使用脑植入物恢复由脊髓损伤引起的运动自由丧失方面取得了重大进展。

近年来,借助于脑植入物,少数患者能够通过思考来控制计算机光标或机器人手臂。现在,研究人员正在试验下一个重要步骤:治愈蟑螂。

他们使用无线电将大脑阅读技术直接连接到身体的电刺激器上,创造出法国神经科学家GrégoireCourtine称之为“神经旁路”的东西,让人们重获对肢体的控制。

由Robert Kirsch和Bolu Ajiboye领导的凯斯西储大学团队对一名四肢瘫痪患者进行了一项实验,该患者在聋人的手臂和手掌肌肉中安装了16个以上的精细电极,在大脑中放置了两个比例。该印章也是一个小型硅记录设备,配有数百个头发大小的金属探针,用于检测来自神经元的命令。

在手术过程中,志愿者在弹簧扶手的帮助下慢慢抬起手臂,可以实现掌心和掌心。他甚至可以用吸管把杯子递到嘴里。

左图:带电极的大脑读取芯片的特写镜头。右:一种模仿脊髓的柔性电极。

凯斯西储大学将在医学期刊上发表的结果是使用植入式电子设备恢复各种感官和功能的广泛研究的一部分。除了治疗痰外,科学家还希望使用所谓的“神经假体”通过在眼睛中放置芯片来恢复视力,或者恢复阿尔茨海默病患者的记忆。

与非常成熟的人工耳蜗相比,改进“神经假体”更为困难。1998年,一名患者使用脑探针来执行移动计算机光标的任务,但它没有任何更广泛的实际应用。这项技术仍然太基础,太复杂,无法离开实验室环境。

瑞士亿万富翁汉斯?RGWyss已经建立了一个神经科学技术发展研究中心,如脊髓搭桥。该研究中心的负责人是约翰多诺霍,他正试图领导神经科学家、技术人员和临床医生创建一个商业上可行的系统。

对于多诺霍来说,首要任务之一是创建一个“神经传递”,这是一个超紧凑的无线设备,它以网络速度从大脑收集数据。多诺霍说:“这是世界上最复杂的大脑交流方式。”

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无线神经通信装置模型

多诺霍说:“尽管神经旁路手术复杂而缓慢,但仍然意义重大,患者充满了强烈的期望,人们希望恢复他们的日常生活。”

神经搭桥的里程碑

1961年:医生和发明家威廉F豪斯测试了第一个人工耳蜗植入物,证明听力可以恢复。该设备使25万人受益。

1998年:医生在一个不会说话的人的大脑中安装了一个电极,通过计算机与人交流。

2008年:猴脑信号通过互联网从美国发送到日本,激励机器人在跑步机上行走。

●2013年:美国监管机构批准了Second Sight出售的“仿生眼”。原理是使用缝合到视网膜的芯片绕过受损的感光器。

●2014-2015:俄亥俄州医生开始致力于让两种不同类型的男性恢复生机。他们的想法可以传递到手臂上的电极,以实现手指的伸展和收缩。

●2016年:28岁的Nathan Copeland通过大脑植入物操纵一个机器人手臂,让他“感觉”到他的手指并在奥巴马总统访问实验室时给他打了一拳。

脊髓损伤导致右腿在手术后恢复正常行走能力的猴子。