第六次科技革命的「核心專利爭奪」已悄然展開——2001年以來第六次科技革命的十種前兆
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何傳啟. 第六次科技革命的「核心專利爭奪」已悄然展開——2001年以來第六次科技革命的十種前兆[J].世界科技研究與發展, 2012, 34(4): 535-538.
何傳啟（中國科學院中國現代化研究中心）
摘要：2001年以來關於第六次科技革命的十種前兆，分別涉及自然人、網路人、仿生人和再生人等領域。第六次科技革命的核心專利爭奪，主要涉及信息轉換器技術、人格信息包技術、仿生技術、創生技術、再生技術等。
關鍵詞：第六次科技革命；十種前兆；核心專利
1 引言
在過去五個世紀里，世界上先後大致發生了五次科技革命，分別是近代物理學的誕生、蒸汽機和機械革命、電力和運輸革命、相對論和量子論革命、電子和信息革命。目前，第六次科技革命的來臨已進入倒計時，它有可能是一次新生物學和再生革命，它的發生時間大致是2020～2050年，距今約有10年時間。在過去10年里（2001～2011），國際媒體報道了大量的科技突破，有些突破與第六次科技革命有直接或間接的關係，可以看成是第六次科技革命的某種前兆，第六次科技革命的「核心專利爭奪戰」已經悄然展開。這場「不宣而戰」的核心專利爭奪戰，將直接影響一個民族的前途和命運，值得科技界的高度關注。
《第六次科技革命的戰略機遇》一書預測，第六次科技革命將讓人類獲得三種新的「生存形式」，即網路人、仿生人和再生人；他們與自然人一起，構成人類個體的四種「生存形式」。生存形式不同，相關的科技需求也不同，相關的科技進展也有差異（表1）。
表1 第六次科技革命的一種動態監測
2 與自然人相關的重要進展
自然人就是我們普通的人。許多科學技術與自然人相關，與提高自然人的生活質量和文化生活水平相關。這裡重點關注新生物學和信息轉換技術的進展。
2.1 合成生命
「合成生命」是2010年美國《科學》雜誌的十大科學進展之一。2010年5月，美國克雷格·文特爾研究所（JCVI）的研究人員創建了一個合成基因組，並把它插入到一個細菌內、代替細菌原有的DNA。這個新基因組促使細菌產生一組新的蛋白質。這個合成生命是一種「實驗室支原體」，取名為「辛西婭」。它是合成生命研究歷程中的關鍵一步。
2.2 幹細胞器官移植（器官再生）
幹細胞器官移植是2008年美國《時代》雜誌評選的十大醫學突破之一。2008年11月英國媒體報道，一支由多國科研人員組成的醫療團隊今年6月進行的全球首例整體人造器官移植獲得成功，患者已完全康復。西班牙30歲的克勞迪婭患有肺結核，她的支氣管喪失了功能。醫生為她量身定做了一個新氣管。以合適的捐贈氣管為支架，將原有細胞完全清除，注入女患者的骨髓幹細胞，培育出一個新氣管。最後，在多國科研人員的跨國合作下，切除患者壞死氣管，換上新氣管。手術成功後，克勞迪婭沒有出現任何併發症。2011年7月，瑞典外科醫生利用患者自身的幹細胞，在實驗室的Y形人造支架上，成功地培育出人造氣管，並成功地把人造氣管植入患者體內。該患者恢復得很好，並已出院。
2.3 信息轉換技術
其一，用意念寫微博。它是2009年美國《時代》雜誌評選的50大最佳發明之一。2009年4月，美國威斯康星大學博士生亞當·威爾遜，通過意念發出了由23個字元組成的微博信息。威爾遜戴了頂布滿電極的帽子，這頂帽子可以監控大腦活動的變化，以確定他想要的字元。 例如，「使用腦電波發布信息」，威爾遜這樣一想，他的微博上就出現了這一句話。
其二，思維讀取軟體。它是2011年美國《時代》雜誌評選的50大最佳發明之一。加州大學的科學家利用一種特殊的掃描技術FMRI，來模仿人的思維，甚至可以看到人在夢裡看到的東西。實驗顯示，研究對象大腦里的圖像與用這個軟體所看到的非常類似。
其三，電腦信息下載到人腦。2011年12月，美國波士頓大學和日本京都國際電氣通信基礎技術研究所的科學家認為，未來學習一項新技能只需坐在電腦顯示器前，等待把該技術「下載」到大腦里即可。他們一直在研究功能磁共振成像機(FMRI)如何通過傳遞信號改變一些人的大腦活躍模式，來「誘使」知識經過他們的視覺皮質，而實驗結果令人鼓舞。
其四，讀心術。2011年12月，美國國際商用機器公司（IBM）發布年度報告說，5大創新可望在未來5年內為人類生活帶來較大改變，其中包括神奇讀心術。IBM的科學家們正在致力於研究如何將人類大腦與電子設備如電腦和智能手機「牽線」。生物信息領域的科學家已經設計出帶有先進感測器的耳機，這種耳機可以「閱讀」人們的腦電波活動，以此識別人們的面部表情、大腦興奮和精神集中程度，甚至在人們的物理行動之前就獲得他們的想法，耳機可以「未卜先知」。在未來5年，這項技術將率先運用於遊戲和娛樂產業。
2011年5月，加州大學伯克利分校的肯德里克·凱伊預測，讀心術的出現時間是2030年前。目前的技術，可以實現往中風癱瘓患者的大腦中植入晶元，並將這個晶元同筆記本電腦連接。這些患者最終將學會如何利用意念編輯電子郵件、玩視頻遊戲和上網。凱伊已經研發出了一個可以破解腦電波信號的電腦程序。他說：從一大堆影像中識別出患者看到的特定影像將成為可能，而且僅僅通過檢測其大腦的活動，就能夠將這一影像還原。
簡短評論：第六次科技革命將是一次新生物學和再生革命。整合生物學、合成生物學、再生生物學、信息生物學、神經和思維生物學等領域，有可能發生一批重大突破，形成一批核心專利。文特爾等合成的「細胞」，可以算作合成生命的第一步。幹細胞器官移植，通過幹細胞培養實現器官再生，可以算作再生生物學的一次突破。用意念寫微博和思維讀取軟體等，實現從人腦到電腦的信息轉換；電腦信息下載到人腦，實現從電腦到人腦的信息轉換。目前的進展或預測，既是信息生物學的新進展，也展示了信息轉換技術的前景。在神經和思維生物學等領域，目前也有一些新進展，如記憶相關基因Npas4等。
3 與網路人相關的重要進展
網路人指將來生活在網路空間的、具有自然人的外貌特徵、性格特徵和自主意識的數字化「虛擬人」。發明網路人，至少需要三項技術：信息轉換器技術、人格信息包技術和網路技術。這裡討論人格信息包和網路技術的進展。
3.1虛擬人
2011年4月《紐約時報》報道，加利福尼亞大學的布拉斯科維奇和斯坦福大學的貝勒森博士稱，虛擬替身參加三維會議的技術已經接近成為一種可行技術。他們為名叫德夫的人設計了一個替身，德夫本人在偷懶睡覺，他的替身在參加早上8點的公司會議。他們描述說：穿上數碼義大利套裝，變身為完美的參會者；他會捕捉其他替身的聲音變化，判斷出是一個玩笑會發笑，也會在適當時候點頭表示同意，並忠實記錄下會談中的每個細節。
2011年7月英國廣播公司報道，微軟公司在英國牛津舉行的全球科技娛樂設計大會上展示了一個「虛擬人」——「麥洛」，人們可以通過攝像頭與他進行交流，而這個虛擬人則可以對人類的不同情緒、動作以及聲音做出回應。這套技術中加入了心理技巧，讓人們感覺「麥洛」是一個真人。此外，智能軟體還能精確控制虛擬人物，包括臉頰的顏色和鼻孔的直徑，能讓他發出重音。麥洛身上的聲音識別軟體首先會依據資料庫，將參與者的要求和目的翻譯成電腦語言，以方便麥洛理解。任何人在與麥洛相處45分鐘後，都會被「麥洛」記住。
2011年7月，思科公司首席未來暢想家戴維·埃文斯表示，3D印表機、感測器網路、虛擬人等將在未來10年內改變我們的世界。埃文斯預測，包括機器人和在線化身在內的虛擬人將成為勞動力大軍中的一員。埃文斯表示：動畫人物已經具備語音識別能力，同時還可以將文字轉換成語音，辨認出此前遇到過的人。IBM已經制定了10年的「藍腦」計劃。2020年，機器人在身體上將超越人類；2032年，機器人將在智力上超過人類；到了2035年，機器人將完全取代人類從事勞動。未來，我們將看到更複雜更先進的化身。
3.2 網路技術
2011年12月，根據物理學家組織網站報道，科學家們實現了創紀錄的數據傳輸速度，從而幫助開啟下一代高速數據傳輸技術之門。11月中旬在美國西雅圖召開的「超級計算2011」會議上，一個國際專家小組實現了廣域網路中雙向每秒186GB的傳輸速度。這一速度相當於每天傳輸200萬GB的信息，幾乎相當於10萬張完整藍光光碟的容量。
簡短評論：「長生不老」是人類的一種夢想，但是，生老病死是生命的本質特徵。第六次科技革命將提供三種形式的「永生」：網路人的網路性永生、仿生人的模擬性永生和再生人的複製性永生。網路人是一個數字化的虛擬人，生活在網路空間里。目前，虛擬替身和虛擬人技術所展示的是「人格信息包」所需要的一種單元技術，包括虛擬人體和虛擬意識等。網路速度的提高，為拓展網路空間提供了新的可能性。發明「網路人」所需要的核心技術的雛形正在形成。
4 與仿生人相關的重要進展
仿生人指具有自然人體的外觀形體、肌體特性、性別功能和「人格信息」的高模擬智能人。發明仿生人，至少需要五項關鍵技術：仿生技術、機器人技術、人工智慧技術、信息轉移技術和人格信息技術。這裡重點討論智能機器人、人工智慧和仿生技術的進展。
4.1智能人
其一，機器人做實驗。這是美國《時代》雜誌評選的2009年十大科學進展之一。2009年4月，英國亞伯里斯威斯大學研製的機器人「亞當」成為世界上第一個不依靠人類智能而自主做出新的科學發現的機器人。儘管機器人已經被人類大規模應用，但「亞當」與它們的根本區別在於沒有人類的介入它也能完成工作。其發明者金在接受採訪時表示，人工智慧幾乎具有無限的科學潛能，說不定哪一天電腦也能發現像愛因斯坦相對論那樣的真理呢。
其二，機器人做手術。2011年11月，歐盟委員會宣布，德國、義大利、英國和以色列科學家合作發明了一款神經外科手術機器人，可大大減少手術過程中患者的創傷，提高手術的安全性在神經外科的顯微手術中，醫生最多只能完成4種精細動作模式，而這種機器人可完成13種。這種機器人還可以感知手術部位的情況，及時調節動作的力度和方向。它動作幅度小，可完成非常精細的手術，適用於腦腫瘤、癲癇、帕金森氏症等手術。
其三，情感機器人。2010年8月，英國《衛報》和《每日郵報》報道，歐洲科學家研製出世界上第一個能產生並表達感情的機器人。這個名叫Nao的小機器人具有和人類1歲嬰兒相同的情感和行為學習模式，能夠和關心愛護它的人相處並建立情感聯繫。Nao會觀察、了解和學習身邊人的情緒變化，它能記住每個和它交流過的人，還能判斷親疏好壞，對慈愛友善的人特別依賴，就像真正的嬰兒依賴母親一樣。
4.2仿生技術
2008年9月美國廣播公司報道, 美國海軍陸戰隊員克勞迪婭·米切爾成為名副其實的「仿生女人」——她的身體一部分是人體，另一部分則是電腦。在2004年的車禍中，米切爾的左臂被公路隔離帶切斷，截肢部位幾乎到了肩膀，醫生為她安裝了一隻標準的仿生左臂，但它幾乎不能受她控制。2006年，醫生把被切斷和暫時停止作用的神經，接到米切爾的肩膀中，然後將它們放在胸肌下方。神經的作用是控制手臂運動，這些神經再次覺醒，使她的胸肌正常發揮作用。最後，醫生們用來自胸肌的電子神經信號，為這條仿生手臂提供動力。米切爾想讓手臂活動時，就能通過思維讓它「動起來」；信號從腦傳給胸肌，再由胸肌神經指揮假肢。現在米切爾可以疊衣服、切菜，甚至還能打開葡萄酒瓶等。
2008年11月英國《每日電訊報》報道，英國科學家表示，由於大腦移植技術取得了重大進展，人類未來有望製造出幾乎可以與真人相媲美的超級「仿生人」。美國解剖學家協會制定了一個名為「60億美元人類」的計劃，即通過生物學與電子傳導技術相結合打造出仿生人。仿生機器人技術的最終目標，是創造由活體器官和人造元件組成的仿生體。如今，一些實驗室已經完成了把大腦神經元和電子元件結合在一起的研究工作。
2011年5月，麻省理工學院羅德尼·布魯克斯預測，人類將與機器人融合。他認為，從現在開始的50年內，我們將能夠通過基因改造看到人類身體發生根本性的變化，我們會發現自己再也不受達爾文進化論的限制了。到2100年前，我們的日常生活中將充滿智能機器人，而且人類無法將自己同它們區分開來，我們也將是機器人，同機器人互相聯繫。有一天當你醒來時，你會發現自己的身體很完美：美麗、超級強壯而且長生不老。
2011年10月 IBM研究主管John Kelly在墨爾本大學接受採訪時表示，IBM目前正在研發的新型仿生晶元，可以模仿人類大腦的運算並能夠實現學習和記憶，同時可以觸類旁通並實現對知識的創造，這種具有創新能力的設計將會讓電腦擁有自我學習和創造的能力。
簡短評論：如果說，網路人是人類的一種虛擬替身（網上替身），那麼，仿生人是人類的一種物理替身（現實替身）。仿生人是智能機器人的一種「仿生升級」。在20世紀60年代，科學家就開始研究智能機械人。機器人科學家、機器人醫生和情感機器人，展示了機器人和人工智慧技術的新進展。「仿生手」的成功，展示了生物信息和機器信息的對接。它們為製造真正的「仿生軀體」和「仿生大腦」提供了一些技術基礎。有報道稱，美國科學家正在用電腦備份人腦記憶，俄羅斯科學家計劃將人類意識移植到機器人以實現人類永生。
5 與再生人相關的重要進展
再生人指具有自然人的全部生物學信息、社會學信息和自主意識的「複製人」。實現「再生人」，至少需要四項科技突破：人體體細胞全能性、人體再生技術、人格信息包技術和信息轉移技術。這裡重點討論人體體細胞全能性、動物體細胞全能性和人造子宮的進展。
5.1 人體體細胞全能性
克隆製造幹細胞是2011年美國《時代》周刊評選的十大醫學突破之一。科學家們說，利用「體細胞核轉移」（SCNT），即當年克隆出小羊「多利」的相同技術，在人體細胞上進行了同樣的實驗。這種技術簡單來說就是將一個卵細胞中的遺傳物質用一個成熟體細胞，如皮膚細胞中的DNA加以代替。隨後卵細胞將開始分裂，如果一切順利，最終它將產生一個和提供成熟體細胞的動物個體擁有完全相同遺傳基因的克隆體。
5.2 動物體細胞全能性
2009年7月，中國科學家採用誘導性多能幹（iPS）細胞培育出新老鼠。它被美國《時代》雜誌評為2009年十大醫學突破之一。所謂誘導多能幹細胞都是成年細胞(通常是皮膚細胞)，科學家通過引入四種基因將其重組為胚胎狀態。這些細胞會經過重組，長成老鼠。新培育出的老鼠本身具有繁殖能力。在此之前，只能使用胚胎幹細胞獲得這一成就。
2006年日本科學家用四個在胚胎幹細胞中十分活躍的基因產物處理老鼠的皮膚細胞，把皮膚細胞轉化為類似幹細胞的細胞。2007年日本和美國科學家分別宣布他們用小鼠皮膚製造了誘導性多能（iPS）幹細胞。2008年美國和日本兩個研究團隊，幾乎同時藉由基因重組技術，將人類皮膚細胞轉變成幹細胞。2010年波士頓科學家利用另一種被稱之為「RNA」的基因培育（iPS）細胞，這項技術的效率大約是其他傳統方式的100倍。
美國《科學》雜誌認為，2000年以來，「單行道」細胞發育的傳統概念已出現「轉向」，目前，研究人員能夠描繪如何「再編程」全發育細胞成為多能細胞，這種再編程細胞可潛在地發育形成身體任何類型細胞。現在這種技術已用於培育患有罕見疾病患者的細胞系，但最終科學家希望基因培育生長出匹配的替代細胞、組織和器官。
5.3 人造子宮
2002年美國康奈爾大學的劉洪清博士的實驗室，將不孕婦女捐獻出來的子宮內膜組織培育起來，然後，他們將受精卵放入這個形似碗狀的「人造子宮」內。在6天內，「人造子宮」內的受精卵發育狀況良好。2002年他們用同樣的原理，製造了一個老鼠的「人造子宮」，老鼠胚胎在「人造子宮」里存活了17天。2007年11月，日本東京大學的生育科學家研製成功了一種人造子宮，受精卵子可以在「子宮」里生長。
2008年7月在《自然》雜誌上，美國科學家對人類未來的生育技術和趨勢進行了預測，認為在未來30年內，人們可以利用由多能性幹細胞衍生而來的精子和卵子細胞來形成人類胚胎，通過一條臍帶與實驗室的某種特定機器相連，胎兒可以在人造子宮或胎盤中自由浮動。在胚胎髮育期，可以向其中注入「基因盒子」，來預防和控制某些疾病，如遺傳性舞蹈病等。由於胚胎生長的全過程都處於實驗室監控之下，因此它的任何突變都可以得到及時糾正，甚至可以通過人為干涉方式加以改進。
簡短評論：在20世紀60年代，科學家就開始從事克隆動物研究，已經成功克隆動物約二十種。動物幹細胞研究進展顯示，動物體細胞具有全能性。人體體細胞全能性是人體再生的科學基礎，人造子宮是人體再生的一個技術基礎。人體體細胞全能性和人造子宮的新進展，已經展示了一種光明前景。從自然人的身體中分離合適的具有全能性的體細胞，通過體細胞培養技術，實現人體再生，將改變人類的人生觀。如果說，網路人和仿生人是人類的一種「技術性永生」，那麼，再生人是人類的一種「生物性永生」，人類社會將因此而改變。
6 與再生人相關的重要進展
第六次科技革命尚未發生。目前，合成生命、幹細胞器官移植、信息轉換技術、虛擬人、網路技術、智能人、仿生技術、人體體細胞全能性、動物體細胞全能性、人造子宮以及新物理學等方面，已經出現一些可喜進展。特別是最近幾年，科學突破佳訊頻傳，技術發明好戲連台。例如，美國計劃打造機器人軍團、俄國計劃把人類意識轉移給機器人實現永生等。從中可以聽到第六次科技革命的隆隆腳步，可以感到「核心專利爭奪戰」的如火如荼。
目前，第六次科技革命的「核心專利爭奪戰」主要發生在生命科技、信息科技和納米科技的交叉結合部，主要涉及信息轉換器技術、人格信息包技術、仿生技術、創生技術、再生技術、生物技術、人工智慧、信息仿生、納米仿生、網路技術、先進計算、先進材料、先進位造、先進能源、模擬機器人技術等方面。根據前幾次科技革命的歷史經驗，先有核心技術的爭奪和蛋糕瓜分，後有核心市場的爭奪和蛋糕瓜分；先有核心科學和核心技術的重大突破，後有新的核心產品和核心品牌。掌握第六次科技革命的核心技術的國家，將在國際競爭中將具有難以動搖的戰略優勢。
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