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科技前沿主題展 人腦電腦連接"盜夢空間"不是夢
關鍵詞： 小分子RNA 記憶 人腦 盜取 雪崩光電二極管 生物芯片 電腦連接 光學計算機 細菌 蛋白質分子
（資料圖片）
科技的發展日新月異，科學家的想象力和創造力也往往令人嘆為觀止，正所謂“只有想不到，沒有做不到”。目前，生命科學、環境科學、海洋科學、新能源、新材料、先進制造技術、航空航天技術、物理等科技領域有哪些尖端發展？近日，廣東科學中心推出的大型免費展覽——“科技前沿”主題展，詳細介紹了上述科技領域的最新發明和研究成果。
通過腦-芯片連接的技術，不但可實現在科幻電影中的人機對話，還可能讓盲人重見光明。未來當腦際接口和人工智能技術發展到一定程度后，可治療抑郁癥和帕金森氏病，也可能用來改變正常人的一些腦功能和個性，甚至移植記憶，“盜取”夢想等。
移植記憶盜取夢想不是夢
人類可以使用意識來操縱電腦和其他生物，這已經不是夢。記者從“科技前沿”主題展上獲悉，美國斯坦福大學的研究人員結合遺傳工程與光來操作鼠的個別神經細胞，稱之為光遺傳學（optogenetics）。使用這項技術，可以隨意控制鼠的運動方向，并有助于發展一系列腦相關失調的新療法。
據介紹，通過一種腦-芯片連接的技術，不但可以實現在科幻電影中的人機對話，更重要的是，有可能讓盲人重見光明。
利用這種技術，還可以通過計算機來模擬人腦神經網絡，使計算機變得聰明，甚至使未來的智能機器人可以超過人類的智能。
據介紹，未來當腦際接口和人工智能技術發展到一定程度后，將不但能修復殘疾人的受損功能，也能增強正常人的功能。例如治療抑郁癥和帕金森氏病，也可能用來改變正常人的一些腦功能和個性，甚至移植記憶，“盜取”夢想等。
蛋白質分子制成生物芯片
據悉，清華大學最近研制出了一種全自動生物芯片掃描儀，該儀器可以控制生物芯片上樣品和試劑的自動進給、反應和檢測，具備普通大型生化分析儀所具備的全部功能。
據介紹，某些有機物中的蛋白質分子像開關一樣，具有“開”與“關”的功能。因此，人類可以利用遺傳工程技術，仿制出這種蛋白質分子，用來作為元件制成生物芯片。而生物計算機是人類期望在21世紀完成的偉大工程之一。這種計算機是以生物芯片取代在半導體硅片上集成數以萬計的晶體管制成的計算機。
研究者表示，生物計算機芯片運算速度要比當今最新一代的計算機快十萬倍，而能量消耗僅相當于普通計算機的十億分之一，存儲信息的空間僅占百億分之一；而且，生物芯片具有生物活性，一旦出現故障，可以進行自我修復；生物計算機還能夠與大腦和神經系統相連，直接接受大腦的綜合指揮，成為人腦的輔助裝置或擴充部分，并能由人體細胞吸收營養補充能量，不需要外界能源。
光學計算機問世指日可待
2010年7月27日，英特爾公司宣布了一項重大技術進步，使用光束替代電子在計算機內部及周邊進行數據傳輸。與目前的銅纜技術相比，它可以實現更長距離的數據傳輸以及數倍的速度提升，每秒可傳輸高達50GB的數據——相當于一部完整的高清電影。
英特爾公司在《自然》雜志上發表的文章宣稱，他們已經使用硅材料創造了雪崩光電二極管（APD）的性能世界紀錄，頻率高達340GHz。這意味著他們在通往光學計算機的道路上又近了一步。
據介紹，光學計算機是用光代替電子驅動的電子學裝置元件，以光子代替電子，光硬件代替電子硬件，光處理信息代替電處理信息，且用砷化鎵光學開關。其處理數據的功能要比電子計算機大1000多倍，處理信息的速度為每秒10億次，接近人腦的思維能力。
在光腦中，輸送信息的是光子，運動速度相當于光速度（每秒30萬千米），要比電子運動速度快得多。而且，光子攜帶和傳遞信息的能力也遠遠強于電子。
而光學計算機的優點，首先是光比電更加節能。光在傳輸的過程中，損耗是很小的。而電在導體中傳輸會受到電阻的影響，一部分電會轉換為熱能；其次是，光有顏色之分。光不像電子一樣有正負之分。白光有7種原色：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。它們能表達的信息一定比電更加豐富。
世界真奇妙
有種合金材料有“記憶”
在材料的發展上，各種形形色色的新材料更讓人眼花繚亂。有一種叫做形狀記憶合金的材料尤其神奇。據專家介紹，這種材料變形成另一種形狀后，經過熱、光、電等物理刺激或化學刺激又可以恢復成初始形狀的材料。
以熱刺激為例，這種具有單程記憶效應的形狀記憶材料在低溫變形后加熱可恢復到高溫時的形狀，但再冷卻時不能恢復到低溫時的形狀。而具有雙程記憶效應的材料不但在低溫變形后加熱可以恢復到原來高溫時的狀態，再次冷卻時還能恢復到低溫時的形狀。
如果用在航天上，可以利用形狀記憶合金在高溫環境下制作天線，再在低溫下把它壓縮成一個小球，使它的體積縮小到原來的千分之一，這樣很容易運上太空，運到太空后由于太陽強烈的輻射使它恢復原來天線的形狀，按照需求向地面發回寶貴的信息。
而在日常生活中，由記憶乳膠材料制成的枕頭和記憶纖維材料制作的衣服，可以防止變形；而由記憶合金材料制作的燈罩可在亮燈時自動開啟，燈滅時自動關閉。
神奇小分子可控心臟發病
小分子RNA是近些年人類最重要的發現之一，它是一種具有19～24個核苷酸的非編碼RNA，可以直接調控某些基因的開關，從而控制細胞的生長發育并決定細胞分化。
小分子RNA在動物和植物的發育過程中發揮著關鍵的作用，在兩種植物牽牛花和金魚草中，miRNA突變則導致花瓣變成了花蕊。
科學家還發現，小分子RNA還可以調節干細胞分化和自我更新，不同的小分子RNA控制了干細胞不同的分化方向，使有的干細胞分化成血細胞，有的分化成神經細胞。讓人吃驚的是，這種神奇的小分子RNA還可控制心臟多種病理發生。
殺死癌細胞的細菌可人造
美國加州大學研究者最近設計了一種可以侵入并殺死癌細胞的細菌，他們向細菌中引入了多條基因線路，使得細菌可以探測外界的環境，當細菌遇到腫瘤細胞時，將表達透明質酸酶，從而殺死癌細胞。
據介紹，這種技術叫合成生物學。利用合成生物學原理，還可以設計出用于降解毒性廢物、垃圾和產生生物燃料的未來細菌。未來，合成生物學可以讓新的生命體在實驗室里“被創造”，而不是一定要通過進化來完成。
利用這種技術，可以設計出微生物計算機，解決一些電子計算機不能完成的問題；在微生物植入光敏感系統，還可以使微生物可以具有類似“底片”的成像功能。