超越想象，改變世界

李忠東

AR：虛擬和現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)疊加

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)生成一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)模擬環(huán)境。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱 AR）則更勝一籌，能實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻和3D模型，目標(biāo)是把計(jì)算機(jī)生成的信息實(shí)時(shí)疊加在現(xiàn)實(shí)世界之上并進(jìn)行互動(dòng)。

當(dāng)用戶佩戴裝有AR的設(shè)備時(shí)，程序就會(huì)對(duì)輸入的視頻流進(jìn)行分析，下載大量與該場(chǎng)景有關(guān)的信息，并將這些信息與相關(guān)數(shù)據(jù)、圖片或視頻融為一體。它往往以3D形式呈現(xiàn)，讓用戶通過(guò)一個(gè)頭戴式耳麥或者移動(dòng)設(shè)備來(lái)看世界，通過(guò)聽(tīng)、看、摸、聞來(lái)增強(qiáng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感知。微軟的全息透鏡技術(shù)即采用AR技術(shù)，可用于電腦游戲或文檔分析等。AR技術(shù)把計(jì)算機(jī)帶入用戶的真實(shí)世界中，實(shí)現(xiàn)了從“人去適應(yīng)機(jī)器”到“技術(shù)以人為本”的轉(zhuǎn)變。

如今最流行的一款手機(jī)游戲“精靈寶可夢(mèng)Go”就是其中一例，吸引了數(shù)百萬(wàn)用戶在真實(shí)的世界四處游蕩去抓取虛擬的精靈。它把AR技術(shù)從小眾科技引入主流視野，將游戲帶入“真實(shí)世界”，在讓玩家做一些對(duì)健康有益的事情的同時(shí)凸現(xiàn)了一個(gè)全新、潛在的營(yíng)銷平臺(tái)。作為第一批將數(shù)字與真實(shí)世界融合的游戲之一，“精靈寶可夢(mèng)Go”成功的因素之一是新奇性，專家將其視為奠定AR技術(shù)未來(lái)的一次“登月計(jì)劃”。

該手機(jī)游戲雖然簡(jiǎn)單但非常令人矚目，其主要的與眾不同之處在于采用全球定位系統(tǒng)、地圖和衛(wèi)星服務(wù)等常見(jiàn)技術(shù)，并將這些技術(shù)與位置服務(wù)、地標(biāo)和人們熟悉的小精靈形象結(jié)合起來(lái)。它使AR技術(shù)與背景的融合成為可能，讓游戲體驗(yàn)來(lái)主導(dǎo)?！熬`寶可夢(mèng)Go”玩家可以看到他們的化身在真實(shí)世界的地面上游蕩，使用一張包括“寶可站點(diǎn)”的地圖，這些站點(diǎn)都是真實(shí)世界中的教堂或者公共藝術(shù)場(chǎng)館等地標(biāo)建筑，還有虛擬的體育館來(lái)測(cè)試他們的能力。玩家用“寶可球”來(lái)抓小精靈，作為獎(jiǎng)勵(lì)可以截取一張展示虛擬的“寶可夢(mèng)”與現(xiàn)實(shí)世界圖景融合的屏幕圖片。游戲的目標(biāo)是抓住151只原始的“寶可夢(mèng)”精靈。99%的玩家可能都是第一次體驗(yàn)AR技術(shù)。

另一個(gè)例子就是用AR技術(shù)來(lái)提升博物館的功能，對(duì)觀眾頗具吸引力。他們戴上AR眼鏡或者打開(kāi)AR應(yīng)用，就可以聆聽(tīng)虛擬講解員全方位的解說(shuō)，揭開(kāi)面前沉寂千年的木乃伊原貌，甚至讓史前巨獸在眼前動(dòng)起來(lái)。加拿大阿爾伯塔省菲利普·柯里恐龍博物館是世界上重要的古生物和自然歷史博物館，展品在引入AR技術(shù)后更具有視覺(jué)沖擊力，由電腦生成的特效和動(dòng)畫(huà)令人嘆為觀止，給參觀者帶來(lái)前所未有的體驗(yàn)。

在博物館長(zhǎng)廊的一頭，一個(gè)巨大的屏幕提供了恐龍群之間追逐的分形圖像，這些恐龍群包括厚鼻龍、鴨嘴龍與暴龍。參觀者可以將鏡頭對(duì)準(zhǔn)各種不同的恐龍骨架，然后點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕來(lái)激活它們，在一個(gè)被恐龍追趕的環(huán)境中來(lái)增強(qiáng)互動(dòng)體驗(yàn)。在點(diǎn)擊平板設(shè)備上的一個(gè)圖標(biāo)時(shí)，“復(fù)活”后的恐龍骨架便成為一只活生生的恐龍。如果點(diǎn)擊另一個(gè)圖標(biāo)，恐龍周圍就會(huì)添加包括侏羅紀(jì)、三疊紀(jì)、白堊紀(jì)與泥盆紀(jì)等在內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)。特別值得一提的是，虛擬的交互展覽體驗(yàn)還延伸到了乘坐直升機(jī)在目前發(fā)現(xiàn)的、歷史上最密集的分層骨床上參觀。

在悉尼動(dòng)力博物館和倫敦博物館，AR技術(shù)把當(dāng)下的現(xiàn)實(shí)與“增強(qiáng)”了的歷史畫(huà)面交織在一起。游客能在自己的智能手機(jī)上看到在同一地點(diǎn)拍攝到的不同時(shí)期舊城風(fēng)貌的疊放圖片，追憶已經(jīng)逝去的滄桑歲月。意大利羅馬瑪?shù)卢攲m博物館的AR技術(shù)運(yùn)用于包括進(jìn)門(mén)指示、路標(biāo)、視頻講解和全息投影人物等在內(nèi)的全過(guò)程，使人們?cè)陴^內(nèi)的任何一個(gè)地方參觀都能深切地感受到這項(xiàng)新技術(shù)帶來(lái)的樂(lè)趣。紐約MoMA博物館的AR應(yīng)用別具一格，允許參觀者提前在線上提交自己的作品，隨后將其內(nèi)嵌于博物館的虛擬空間里。這種“隱藏展覽”要求創(chuàng)作者必須在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)特定的APP，才能與自己的作品“見(jiàn)面”，真是妙趣橫生。

就目前而言，硬件和通訊帶寬的限制使得AR技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，難以滿足用戶的需求。許多使用了AR技術(shù)的博物館和旅游App必須要提前下載，并且AR術(shù)圖像的質(zhì)量也往往達(dá)不到預(yù)期效果。不過(guò)隨著成本更低、速度更快、已經(jīng)配備了AR技術(shù)的手機(jī)芯片被研發(fā)出來(lái)，以及功能更豐富的智能眼鏡的上市，再加上帶寬的增加，可以預(yù)料AR技術(shù)在不久的將來(lái)也會(huì)像互聯(lián)網(wǎng)和實(shí)時(shí)視頻通話一樣，成為我們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚囊徊糠帧?h3>人工智能能言善辯：Project Debater閃亮登臺(tái)

美國(guó)IBM公司研究對(duì)話式人工智能（AI）已經(jīng)多年，目的是打造一個(gè)可以收集大量客觀事實(shí)去做出更加理性明確決策的AI系統(tǒng)。比如在董事會(huì)開(kāi)會(huì)時(shí)能夠?qū)⑺械恼擖c(diǎn)和證據(jù)進(jìn)行權(quán)重分析，不含任何情緒地制定出最理性的決策。2018年6月18日，IBM發(fā)布了這項(xiàng)更高級(jí)的系統(tǒng)，它沒(méi)有預(yù)先接受相關(guān)話題的訓(xùn)練就能與人類專家開(kāi)展實(shí)時(shí)辯論。

IBM在舊金山主辦了兩場(chǎng)別出心裁的辯論賽，最新推出的AI“辯論員”——Project Debater閃亮登場(chǎng)。它的外觀是一個(gè)長(zhǎng)條形黑色箱子，高1.8米，有一個(gè)人那么寬，看起來(lái)就像一塊造型特異的廣告屏幕。Project Debater以女性的聲音、自然的節(jié)奏“說(shuō)話”，工作時(shí)屏幕會(huì)顯示三個(gè)浮動(dòng)的藍(lán)色圓點(diǎn)。雖然它的話語(yǔ)有些磕磕絆絆，但充滿自信，所講的內(nèi)容也不無(wú)道理，仿佛是一位學(xué)識(shí)豐富但有點(diǎn)結(jié)巴的教授。

Project Debater的對(duì)手是以色列國(guó)際辯論協(xié)會(huì)主席丹·扎夫里先生和2016年以色列國(guó)家辯論冠軍諾亞·奧瓦迪亞女士，它要與兩位杰出的人類辯手各辯論一個(gè)回合。每一場(chǎng)辯論時(shí)間20分鐘，正反雙方各做4分鐘開(kāi)場(chǎng)白，然后用4分鐘反駁對(duì)方的論點(diǎn)，最后兩分鐘做總結(jié)。兩場(chǎng)都是它先發(fā)言。在臺(tái)下，IBM的研究員們緊張地注視著自己的作品。

第一場(chǎng)辯論的題目是“我們是否應(yīng)該資助太空探索”。Project Debater持正方觀點(diǎn)：“政府應(yīng)該增加空間探索的費(fèi)用?！彼U述說(shuō)：“資助太空探索就像投資在非常好的輪胎上，太空探索可以豐富人類的思想，激勵(lì)年輕人。這是非常合理的投資，甚至比優(yōu)質(zhì)道路、學(xué)校和醫(yī)療保健更重要。”奧瓦迪亞持反方觀點(diǎn)：“政府不應(yīng)該增加空間探索的費(fèi)用。”她提出資金應(yīng)該用于更迫切的需求而非宇宙旅行。Project Debater馬上應(yīng)答道：“人們很容易說(shuō)有更重要的東西值得你花錢(qián)，我不反對(duì)這一點(diǎn)，沒(méi)有人聲稱那是支出清單上的唯一項(xiàng)目，但您離題了?！?它以稍微不同的言辭重復(fù)著太空探索對(duì)經(jīng)濟(jì)有利的論點(diǎn)，表示資助太空探索明顯對(duì)社會(huì)有利，這是政府應(yīng)該追求的……辯論結(jié)束后，記者和IBM員工等約40名現(xiàn)場(chǎng)觀眾投票：這一場(chǎng)奧瓦迪亞勝出。

在第二場(chǎng)辯論中，話題為“我們是否應(yīng)更廣泛地使用遠(yuǎn)程醫(yī)療”。Project Debater持“遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)在醫(yī)療中占據(jù)更大的比例”的觀點(diǎn)，而扎夫里反之。在辯論過(guò)程中，它能夠清楚理解對(duì)方觀點(diǎn)，并予以強(qiáng)有力的反駁。現(xiàn)場(chǎng)觀眾認(rèn)為Project Debater比扎夫里更有說(shuō)服力，在評(píng)選時(shí)它多獲得9票，贏得了這場(chǎng)比賽。“圍棋下不贏，人類難道連吵架都吵不贏機(jī)器了嗎？”有人驚呼，“這難免讓人們不寒而栗，難道AI真的來(lái)了？”

在比賽之前，Project Debater根本不知道辯論的話題，無(wú)法提前備戰(zhàn)。除了辯論開(kāi)始的問(wèn)候和笑話之外，辯論的陳述都是它自由發(fā)揮的，沒(méi)有固定的陳述詞。它實(shí)際上沒(méi)有學(xué)會(huì)某一個(gè)具體的話題，但是能夠用數(shù)據(jù)快速創(chuàng)建一個(gè)有說(shuō)服力的論述。AI系統(tǒng)被訓(xùn)練用來(lái)討論不熟悉的話題，只要資料庫(kù)中有大量的相關(guān)內(nèi)容即可。

Project Debater在拿到辯題后，會(huì)在第一時(shí)間去搜索存錄在近100個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的數(shù)億篇文章的資料庫(kù)。首先通過(guò)消化大量的文本，尋找最相關(guān)的觀點(diǎn)和證據(jù)，接著在其中選擇最吸引人、最多樣化、支持度最高的論點(diǎn)，然后把這些構(gòu)建成一個(gè)完整的觀點(diǎn)加以敘述。在“聽(tīng)”完對(duì)手的發(fā)言之后進(jìn)行反駁，甚至預(yù)測(cè)對(duì)手可能會(huì)提出的辯點(diǎn)，預(yù)先攻擊。這個(gè)AI“辯論員”還會(huì)根據(jù)自己論點(diǎn)的說(shuō)服力去調(diào)整呈現(xiàn)出來(lái)的語(yǔ)氣，有時(shí)甚至說(shuō)出一些笑話逗觀眾開(kāi)心。

由于機(jī)器不會(huì)受到主觀意識(shí)和偏見(jiàn)的影響，Project Debater可能會(huì)提出更貼近事實(shí)的“無(wú)偏頗”觀點(diǎn)，給決策者提供更為中立、不受利益影響的信息。AI辯論能力的另一個(gè)用途是輔助人們的辯論，快速提供大量正反方的觀點(diǎn)，與人類協(xié)同創(chuàng)意，進(jìn)行大量的辯論模擬。也許不久的將來(lái)，它可以幫助我們理解語(yǔ)言是如何使用的，幫助律師構(gòu)建他們的論點(diǎn)，甚至可以用來(lái)鑒別虛假信息。

辯論的規(guī)則是基于人而定的，而人們的論點(diǎn)又往往是主觀的。Project Debater必須適應(yīng)人類的理念，學(xué)會(huì)如何駕馭我們這個(gè)雜亂無(wú)章的人類世界，并提出人們認(rèn)可的論點(diǎn)，輔助人們?cè)诖鸢覆皇欠呛诩窗讜r(shí)，做出基于證據(jù)的決定 。“這套技術(shù)使用的軟件不僅能理解自然語(yǔ)言，還能應(yīng)對(duì)判斷積極和消極情緒這樣的高階挑戰(zhàn)。其研發(fā)時(shí)間已超5年，目前仍處于未完成階段?！盜BM主管、AI的副總裁達(dá)里奧·吉爾強(qiáng)調(diào)道，“盡管如此，Project Debater仍在與人類專家的辯論中占了上風(fēng)。接下來(lái)的3至5年間，想必會(huì)出現(xiàn)無(wú)數(shù)與之相關(guān)的應(yīng)用。該系統(tǒng)將發(fā)揮重要作用，如幫助醫(yī)生迅速找到與某個(gè)復(fù)雜病例相關(guān)的研究資料，然后據(jù)此分析某套治療方案的優(yōu)勢(shì)。”

人造肉：滿足最佳膳食需求

人造肉是從動(dòng)物身上提取干細(xì)胞，在容器中加入氧氣、糖和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行培育的肉類。細(xì)胞培植肉的生產(chǎn)過(guò)程聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)像科幻小說(shuō)?？茖W(xué)家選擇擁有最佳遺傳基因的動(dòng)物，它們具備快速的生長(zhǎng)率和高于平均水平的肌肉力量。接著從動(dòng)物身上提取一份肌肉樣本，用針再?gòu)闹腥〕龈杉?xì)胞。然后將干細(xì)胞放入培養(yǎng)皿中繁殖，進(jìn)而分化成構(gòu)成各類肌肉組織的原始纖維。從一頭牛身上提取的一份組織樣本，可以培育出8萬(wàn)份四分之一磅重的漢堡肉。

由于通過(guò)在動(dòng)物體外培育細(xì)胞繁殖分化不會(huì)帶來(lái)疾病，人造肉滿足了許多消費(fèi)者對(duì)最佳膳食的要求，包括環(huán)境可持續(xù)性、是否道德地對(duì)待動(dòng)物、可追溯性和食品安全等。人造肉又叫“干凈肉”，意味著在生產(chǎn)過(guò)程中不耗費(fèi)飼料和水，也不需要進(jìn)行垃圾廢物處理，解決了人類對(duì)肉類的需求和傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。

數(shù)據(jù)顯示，肉類和奶制品為人類提供了18%的卡路里和37%的蛋白質(zhì)。2050年全球人口數(shù)量預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)至90億，中產(chǎn)階級(jí)消費(fèi)者群體壯大，對(duì)蛋白質(zhì)的需求和消耗量增加，將會(huì)加重環(huán)境負(fù)擔(dān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅美國(guó)每年就有大約90億只雞和3200萬(wàn)頭牛被宰殺。研究表明，導(dǎo)致全球變暖的溫室氣體排放有14.5%來(lái)自飼養(yǎng)家畜，排放量超過(guò)了交通運(yùn)輸。家畜會(huì)排放甲烷氣體，這是一種強(qiáng)效的溫室氣體，而開(kāi)荒和施肥也會(huì)向大氣中釋放大量的碳。

科學(xué)家預(yù)測(cè)，人造肉的生產(chǎn)過(guò)程全部在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，不需要培育和屠宰動(dòng)物，可將有害溫室氣體排放量減少96%。環(huán)保人士認(rèn)為，該產(chǎn)業(yè)對(duì)抑制氣候變化很有幫助，可能成為遏制全球變暖的關(guān)鍵。

2013年，荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)生物工程學(xué)家馬克·波斯特博士率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出有史以來(lái)的第一整塊人造肉。實(shí)驗(yàn)室有一只超大號(hào)恒溫箱，里邊的培養(yǎng)皿中擺著一絲絲透明肉類纖維，每條長(zhǎng)約3厘米，寬約1.5厘米。產(chǎn)出這樣一條纖維需要500萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，而每3000條肉類纖維才能合成漢堡大小的肉塊。波斯特介紹說(shuō)，做成漢堡大小的第一塊人造肉，需要25萬(wàn)歐元，并占用兩位技術(shù)人員一整年的時(shí)間。波斯特研究團(tuán)隊(duì)利用成年動(dòng)物的肌肉干細(xì)胞，目前可分裂20—30次，也就是說(shuō)1個(gè)細(xì)胞可以分裂成100萬(wàn)個(gè)。由于分裂次數(shù)仍然較為有限，波斯特的肉條仍然很小，要達(dá)到人造肉的標(biāo)準(zhǔn)仍需時(shí)日。為了使人造肉的口感與現(xiàn)有肉類一模一樣，波斯特開(kāi)始著手兩個(gè)新項(xiàng)目，一個(gè)是培養(yǎng)脂肪組織，另一個(gè)是增加肉中的肌紅蛋白含量。

美國(guó)舊金山一家食物科技公司也在從事動(dòng)物干細(xì)胞人造肉的培育?？茖W(xué)家用動(dòng)物自己的細(xì)胞加營(yíng)養(yǎng)液的方法生產(chǎn)人造肉，具體采用材料分離、檢測(cè)以及發(fā)現(xiàn)輸出三個(gè)步驟。他們首先挑了一只長(zhǎng)相端正、毛色富有光澤的公雞，采集它的羽毛，并從羽毛里分離出了一個(gè)可以用來(lái)生長(zhǎng)的細(xì)胞。然后用這個(gè)細(xì)胞作為基本的起始材料，找到讓細(xì)胞快速、高密度繁殖的營(yíng)養(yǎng)素，以縮短從細(xì)胞長(zhǎng)成肉的時(shí)間。而營(yíng)養(yǎng)素是從植物中提取出來(lái)的，包含著從動(dòng)物身上取下來(lái)的細(xì)胞生長(zhǎng)所需的水、糖、氨基酸、脂質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培育后，一開(kāi)始從公雞羽毛里提取出來(lái)的細(xì)胞就變成了肉。這家食物科技公司表示，人造肉可能即將出現(xiàn)在美國(guó)和亞洲國(guó)家的各大餐廳，第一批面向餐廳的人造肉包括雞塊、香腸和鵝肝。

實(shí)驗(yàn)室培育的人造肉產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室走向消費(fèi)者的菜籃子并最終被端上餐桌，監(jiān)管非常重要。美國(guó)農(nóng)業(yè)部和美國(guó)食品藥品管理局?jǐn)y手對(duì)實(shí)驗(yàn)室培育的肉類產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)督，維護(hù)公共健康，確保人造肉符合標(biāo)準(zhǔn)，安全地出售給全國(guó)各地的消費(fèi)者。根據(jù)分工，美國(guó)食品藥品管理局負(fù)責(zé)監(jiān)管制造人造肉所需細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室的收集、儲(chǔ)存和培育的整個(gè)過(guò)程，這是該機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)職能權(quán)限。在這些階段之后由美國(guó)農(nóng)業(yè)部接手，主要監(jiān)督產(chǎn)品的生產(chǎn)和貼標(biāo)簽的工作。

定制化醫(yī)療：因人而異對(duì)癥下藥

定制化醫(yī)療又稱個(gè)性化醫(yī)療或精準(zhǔn)醫(yī)療，是一種以個(gè)人基因組信息為基礎(chǔ)，結(jié)合蛋白質(zhì)組、代謝組等相關(guān)內(nèi)環(huán)境信息，為病人量身打造的最佳治療方案。這種模式涉及分子診斷技術(shù)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)單個(gè)患者相關(guān)樣本的采集檢測(cè)，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)疾病的資料進(jìn)行比對(duì)，可以得出相關(guān)診斷結(jié)果，進(jìn)行針對(duì)性治療。

這種醫(yī)療模式有著廣泛的社會(huì)效益，一是有助于醫(yī)生做出準(zhǔn)確的診斷，使患者的治療更有效，副作用更低；二是利于制藥企業(yè)在某種程度上降低研發(fā)成本，開(kāi)發(fā)出更有針對(duì)性的藥物；三是保險(xiǎn)業(yè)可實(shí)現(xiàn)從面向所有患者到有針對(duì)性的少數(shù)患者的轉(zhuǎn)變，降低全社會(huì)的保險(xiǎn)成本。

定制化醫(yī)療首先離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)與傳統(tǒng)診療技術(shù)手段和體系的結(jié)合與改造，其中包括個(gè)人健康數(shù)據(jù)的采集、線上實(shí)時(shí)健康及醫(yī)療服務(wù)、線下健康及醫(yī)療服務(wù)（依托線下醫(yī)院或體檢網(wǎng)點(diǎn)）以及在線遠(yuǎn)程診療、處方、藥品電商和配送。其次建立在基因測(cè)序基礎(chǔ)上的精準(zhǔn)個(gè)性化診療手段和藥物研發(fā)，這方面現(xiàn)在已取得重大突破。基因測(cè)序把DNA序列與疾病或體征聯(lián)系起來(lái)，要求DNA測(cè)序迅速準(zhǔn)確，并且降低成本。目前最先進(jìn)的測(cè)序儀能進(jìn)行高通量測(cè)序，使一個(gè)全基因組得到快速測(cè)序，成本已降至1000美元。與此同時(shí)，要求有更好的DNA序列數(shù)據(jù)理解分析，找到生物信息和疾病的聯(lián)系?？茖W(xué)家通過(guò)研究已經(jīng)找到了許多基因突變與疾病的關(guān)系，并且表明人類的很多疾病都直接或間接地與基因有關(guān)。人類基因組中至少有1%的基因序列存在個(gè)性差異，數(shù)百萬(wàn)個(gè)基因位點(diǎn)的差異決定了藥物治療需要個(gè)性化處理。在較為成熟的基因診斷基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)步的基因治療技術(shù)推動(dòng)了定制化醫(yī)療的發(fā)展。

早期分子診斷工具只對(duì)單個(gè)分子進(jìn)行考察，如針對(duì)糖尿病分析的就是葡萄糖。但在過(guò)去10年間，“組學(xué)”技術(shù)有所發(fā)展，能夠迅速、可靠、低成本地完成基因組測(cè)序，或者測(cè)量全部蛋白質(zhì)水平、新陳代謝的副產(chǎn)物、體液或組織樣本中的微生物含量。該技術(shù)的常規(guī)使用已經(jīng)開(kāi)始生成巨大的數(shù)據(jù)庫(kù)，人工智能可以進(jìn)行挖掘、尋找對(duì)臨床有用的新生物標(biāo)記（即說(shuō)明體內(nèi)存在某種疾病的分子）。“組學(xué)”技術(shù)和人工智能技術(shù)的結(jié)合將開(kāi)創(chuàng)先進(jìn)診斷技術(shù)的新時(shí)代，改變?nèi)藗儗?duì)許多疾病的認(rèn)知和治療方法，也讓醫(yī)生能夠針對(duì)病人體內(nèi)的分子含量制定定制化療法。

診斷工具的進(jìn)步可以幫助醫(yī)生識(shí)別并量化多種生物標(biāo)記，從而根據(jù)患者的患病可能性、預(yù)后結(jié)果或?qū)δ撤N療法有反應(yīng)的概率，把患者分成不同類別，實(shí)施精準(zhǔn)化療法。一種名叫Oncotype DX的技術(shù)能夠?qū)?1種基因進(jìn)行檢測(cè)，使一大部分腫瘤具有某些特定特征的患者不必進(jìn)行化療，從而避免了這種治療產(chǎn)生的嚴(yán)重副作用。另一項(xiàng)名叫FoundationOne CDx的技術(shù)能夠在腫瘤中的300多種基因中探測(cè)到基因變異，意味著可以在病人身上使用基因靶向藥。

基因治療是將人的正常基因或有治療作用的基因通過(guò)一定方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞，以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達(dá)到治療疾病的目的。從理論上來(lái)說(shuō)，所有的疾病都是可以通過(guò)基因治療最后使身體痊愈的。CRISPR-Cas9技術(shù)是目前最強(qiáng)大且應(yīng)用范圍極廣的基因編輯工具，具有搜索和替換DNA的雙重功效，甚至可以讓科學(xué)家們通過(guò)替換堿基，輕松靈活地寫(xiě)DNA，用于治療多種遺傳疾病。

世界上第一個(gè)正式被批準(zhǔn)用于基因治療的病例是先天性腺苷脫氨酶（ADA）缺乏癥。1990年 9 月，美國(guó)醫(yī)學(xué)專家成功地將正常人的ADA基因植入ADA缺乏癥病人的淋巴結(jié)內(nèi)，完成了首例基因治療。迄今為止，能夠通過(guò)基因治療的遺傳疾病還不足百種。目前個(gè)性化醫(yī)療在臨床的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域涉及腫瘤、糖尿病、高血壓、白血病、婦幼健康和部分傳染病等。乳腺癌患者接受的治療方法在20世紀(jì)大都相差無(wú)幾，但現(xiàn)在采用的定制化療法可根據(jù)不同類型對(duì)癥下藥。例如，許多女性的腫瘤會(huì)產(chǎn)生雌激素受體，針對(duì)這些受體的藥物就能對(duì)治療起作用，成為標(biāo)準(zhǔn)術(shù)前化療的輔助手段。過(guò)去診斷子宮內(nèi)膜異位癥通常需要做手術(shù)，現(xiàn)在一種非侵入式的新檢測(cè)技術(shù)以唾液為基礎(chǔ)，只需測(cè)量“小分子核糖核酸”的數(shù)量就可以診斷。

電子療法： 癱瘓病人有望站立行走

電子療法通過(guò)電脈沖治療疾病，取得重大突破。近日，美國(guó)梅奧診所報(bào)告了全世界第一例發(fā)生脊髓損傷后下肢完全癱瘓的患者再次自主踏步的案例。這位患者名叫杰里德· 欽諾克，現(xiàn)年29歲，熱愛(ài)戶外運(yùn)動(dòng)，不幸的是2013年2月他駕駛雪地摩托發(fā)生撞擊事故，被甩下來(lái)之后又遭受了緊隨其后的摩托的二次傷害，導(dǎo)致肋骨斷裂刺穿肺部。更致命的是，杰里德的三根脊柱骨折引起脊髓損傷，致使整個(gè)下半身失去知覺(jué)，失去了站立和行走能力。雖然他被迅速送往醫(yī)院進(jìn)行手術(shù)，但卻無(wú)法改變其脊髓受損的狀況。

2017年初，梅奧診所進(jìn)行的一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性醫(yī)療試驗(yàn)項(xiàng)目給杰里德帶來(lái)了希望，他成為參加試驗(yàn)項(xiàng)目的第一位病人，從中收獲了意想不到的結(jié)果。該項(xiàng)目由梅奧神經(jīng)外科醫(yī)生克里斯丁·趙博士和肯達(dá)爾·李博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)實(shí)施，旨在利用硬膜外脊髓電擊刺激系統(tǒng)和不斷重復(fù)的康復(fù)訓(xùn)練，幫助癱瘓患者恢復(fù)站立和行走的能力。

入院之前，杰里德差不多已經(jīng)癱瘓了3年，只是在最初手術(shù)后進(jìn)行過(guò)8周住院康復(fù)和5周門(mén)診康復(fù)治療，以獲得在輪椅上進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)的能力。在隨后兩年多的時(shí)間里，他沒(méi)有再進(jìn)行任何訓(xùn)練。梅奧研究團(tuán)隊(duì)將恢復(fù)肌肉和關(guān)節(jié)功能作為對(duì)杰里德進(jìn)行治療的第一歩，使用標(biāo)準(zhǔn)的康復(fù)方式，在康復(fù)師和跑步機(jī)的幫助下對(duì)他進(jìn)行了為期6個(gè)月的站立和行走訓(xùn)練。

第二歩治療是給杰里德實(shí)施植入手術(shù)：把電極陣列安裝在受傷區(qū)域的正下方、腰骶部脊髓背側(cè)硬膜外表面，將計(jì)算機(jī)控制的小型電擊刺激器植入其右上腹的皮下，用導(dǎo)線將它連接到放在胃部的電池上。使用電視式遙控器打開(kāi)和關(guān)閉系統(tǒng)，這種設(shè)備還可以根據(jù)需要改變電壓大小。電擊刺激器第一次打開(kāi)后，電脈沖直接作用于脊髓神經(jīng)，杰里德的腳趾就能馬上活動(dòng)。手術(shù)后僅僅兩個(gè)星期他便可以側(cè)臥，能逐步地自主控制肌肉的活動(dòng)，躺著做出一系列行走的姿勢(shì)和動(dòng)作，吊在吊帶上做類似邁步的運(yùn)動(dòng)，并且獨(dú)自站立用雙臂保持平衡和支撐?！敖芾锏轮阅軌蚧謴?fù)對(duì)腿部運(yùn)動(dòng)的自主控制，他自己的想法起到了推動(dòng)作用。”肯達(dá)爾·李博士解釋說(shuō)，“當(dāng)他想到站立或者邁步的時(shí)候，植入的電擊刺激器發(fā)出的電脈沖就能夠讓神經(jīng)元獲得這兩個(gè)動(dòng)作的信號(hào)?！?/p>

杰里德接下來(lái)的任務(wù)更不輕松，進(jìn)行了100多個(gè)訓(xùn)練療程，針對(duì)不同運(yùn)動(dòng)和肌肉群進(jìn)行了43周重復(fù)練習(xí)。研究人員在不同的階段調(diào)整電脈沖頻率、教練輔助水平、安全帶支持和跑步機(jī)速度，以使他能夠最大限度地獨(dú)立活動(dòng)。杰里德終于實(shí)現(xiàn)了慢慢走路的目標(biāo)，在一次訓(xùn)練中通過(guò)獨(dú)立移動(dòng)腿部行走了100米，用時(shí)16分鐘。他曾經(jīng)是一名優(yōu)秀的弓箭手，脊柱受傷使他拉開(kāi)弓都很困難，在電擊刺激器發(fā)出的電脈沖作用下，他可以坐在輪椅上開(kāi)弓甚至射箭。

另外一種電子療法主要向迷走神經(jīng)傳遞信號(hào)，迷走神經(jīng)將腦干脈沖發(fā)送到大多數(shù)器官，再將器官脈沖傳回大腦的神經(jīng)。這種療法將變得更加全能，能夠大大提升對(duì)多種疾病的治療質(zhì)量。近期，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于緩解叢集性頭痛和偏頭痛的非侵入式手持迷走神經(jīng)刺激設(shè)備，這種手持設(shè)備可通過(guò)脖頸皮膚或耳部向神經(jīng)發(fā)射微弱的電信號(hào)。迷走神經(jīng)并非新型電擊療法的唯一目標(biāo)，一款能夠緩解戒毒反應(yīng)的設(shè)備2017年底獲食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)，該設(shè)備通過(guò)耳后皮膚向顱神經(jīng)和腦神經(jīng)發(fā)射電信號(hào)。共有73名戒毒者參與了此次實(shí)驗(yàn)，其中至少31%的人戒毒反應(yīng)有所減輕。