作者｜周超臣
配图｜虎嗅
11月7日，周六，腾讯WE大会迎来了第八届，也在疫情中迎来了第一个线上直播。在本年年中的时分，我在猜想，本年的WE大会会不会撤销。万幸。
跟从前相同，马化腾虽然最近一年多一向在静心养伤，但他如同不愿意缺席每一年的WE大会直播，在WE直播开端后不久，他在朋友圈转发了直播链接。记住有一年，他在深圳蹲守直播时发现时刻到了却没有直播信号，他拿起电话就诘问团队为什么还没有开端。
在享用今日科学家的烧脑讲演内容前，有些底子须知。从2013年开端，每年的腾讯WE大会，都是一场科学爱好者的贪吃盛宴，也是青少年的科学启蒙课。每年有七八位（最近几年安稳在7位）来自全球不同范畴的顶尖科学家，在北京动物园东侧的北展剧场进行一场为时4个小时的烧脑运动——我一度置疑北京动物园里的动物们都比特朗普更信任科学——即便再聪明的人在这4个小时内也会不耻下问，深感自身的无知，从黑洞到引力波、从癌症和干细胞到脑机科学、从量子核算到时刻游览……
腾讯WE大会无意间成了腾讯科技向善最朴实的手刺。
为了让更多年轻人特别是青少年承受科学的熏陶和启蒙，本年腾讯还在兰州市五十一中学、衡水中学、贵州师范大学三个当地，与校园协作，举行了线下观看活动，并让学生们有连线对话科学家的时机。
谈及本年WE大会的主题“蓝点”，腾讯首席探究官（CXO）说：“它时刻提醒着咱们要维护这仅有的家乡。科学家和地理爱好者们，一向在寻觅类地行星、智慧生命，也不断提醒着咱们，地球有多么特别。”
在回忆了本年遭受的疫情、森林大火、飓风、洪水、史无前例的高温气候、全球暴虐的气候灾害后，网大为宣告魂灵拷问：“咱们该怎样应对这些应战呢？咱们是否有供认和面对这些应战的勇气？咱们是否能拟定出处理方案去确保安全，看护生命的健康，让咱们的家乡，回归正轨？或许，咱们会优柔寡断？乃至，否定这些严峻改动正在咱们周围产生？即便铁证如山。但任其天然却越来越成为人类的挑选， 任其天然，只会自作自受。”
“人类有必要作出正确的挑选。”他说。
网大为还说：“咱们不只要有才干开发助力改进人类日子的理念和处理方案，也要不断有热心与担任，去发现和完结关乎未来的打破性主意。今日的立异项目，能协助咱们做好预备去拥抱未来的严峻打破，因而咱们要深化地了解国际面对的应战。它也可以进一步激起咱们的热心，去成为向善的一股活跃力气。”
曩昔几年，冥冥之中，腾讯WE大会在偶然间扮演了重要人物。2016年的WE大会上，美国加州理工学院物理系林德教授、引力波范畴抢先专家Barry Barish（巴里·巴里什）做了一个《从爱因斯坦到引力波》宗旨讲演，次年获得诺贝尔物理学奖。
2017年的腾讯WE大会请来了霍金，腾讯团队跑到剑桥大学录制的霍金视频成了霍金逝世前的终究一次揭露出面，成为了宝贵的印象资料。
本年由于疫情，导致约请国外的科学家来北京给咱们带来科学和智慧变成了困难重重的作业，在要不要举行、怎样举行本年的WE大会上，腾讯青年打开委员会副主席李航对虎嗅等媒体说他其时没有把握，但当他们跟科学家们去交流的时分，有几位科学家的反响让他们惊奇。“其间最早的一位承受咱们约请的是岁数最大的一位，87岁的Steven Weinberg，他是最早承受的，然后发邮件立刻容许了。”
这让腾讯决议要办一场规范不减的WE大会。究竟这是一场为根底科学摇旗呐喊的聚会，即便是在线上。
腾讯WE大会预备团队在科学家地址的国家、地址的城市租下场所、延聘视频拍照团队，为了一位科学家的讲演，或许来自我国、美国、英国、瑞士等全球各地的团队要战胜时差一同在线，加拿大天体物理学家、快速射电暴的捕捉者、麦吉尔大学教授Victoria Kaspi说：“整个国际如同都为我在醒着。”她说，我人生中历来没有这么被对待过和拍照这样的一条科学的片子。
让科学家得到应有的尊重，把科学的种子埋到更多人的心中，科学才干负重前行。所以这次的WE大会，咱们观看视频的时分，会发现科学家们虽然身处全球各地，但通过视频制作团队的尽力，把他们都“搬”到了北展会场。
本年WE大会约请的科学家包括诺贝尔奖获得者Steven Weinberg、干细胞生物学家中内启光、脑机接口权威专家Miguel Nicolelis、量子物理学家潘建伟、化学家鲍哲南、天体物理学家Victoria Kaspi、地理学家Jane Greaves 。讲演内容从异种培养人体器官到金星生命，从粒子物理到脑机接口。
以下本年7位科学家的讲演实录，文字由腾讯供给：
咱们好，十分快乐来到这儿，跟咱们共享咱们正在打开的一些作业。
我叫潘建伟，来自于我国科学技能大学。我今日给咱们陈述的标题是新量子革新。
请容许我，从古生物学开端讲起。咱们的古生物学告知咱们，在10万年之前咱们存在着有两类人属。其间一类是尼安德特人，别的一类是智人。尼安德特人比智人愈加健壮，乃至他的脑容量比现代人还大。智人，个别是弱于尼安德特人的。那么为什么智人会在进化傍边胜出成为现代人的先人呢？ 其间首要的原因是智人创造晰底子的符号和言语。有了符号和言语的协助之后，人们就可以进行有用的信息的交互，以至于可以构成一个互为一体的社会化的集体。所以，他在对抗大天然的各种困难傍边变得愈加地有用。
其实在人类的进化傍边还有一个作业是十分重要的，便是所谓的隐私的维护。正由于大脑里边在想什么，在考虑什么，是别人怎样样也无法知道的，所以它才干够导致思维的多样性。而思维的多样性，是立异与前进的源泉。比方古希腊的雅典学院和咱们春秋战国时分的百家争鸣，正由于这样才导致了各式各样的思维出来推动社会文明的前进。
在人类的前史上，有一次重要的科学革新。依据牛顿力学，他告知咱们悉数力学的现象，都是可以一致为一个简略的公式F=ma。与此一同，麦克斯维尔树立的电动力学又告知咱们悉数光电磁的现象都可以一致成为一个方程组。第一次科学革新所带来的科学前进，极大地推动了信息交互功率的进步。
古时分的信息仅仅通过口口相传，更近一点，咱们有书了、有纸了，可以用书进行千里传书，然后有了作品。到了近代，科学革新的产生，推动了第一次工业革新，也便是蒸汽机年代。一同推动了第2次工业革新，进入电力年代。所以整个地球现已变成一个地球村，信息交互的功率越来越高，巨大地推动了咱们人类文明的前进。
跟着量子力学和相对论的树立，又产生了一次新的科学革新，这是人类前史上的第2次科学革新。在第2次科学革新傍边，咱们底子上把量子力学在曩昔100年中的运用归属成第一次量子革新。在第一次量子革新中，咱们产生了十分多有用的东西。从某种含义上讲，咱们第三次工业革新或第三次工业革新是树立在信息技能的根底之上的。信息技能的硬件的根底便是量子力学。没有半导体晶体管的创造，就不会今日的核算机、手机，没有万维网的创造就不会有咱们现在的万物互联、互联网的概念。
所以从核算、网络和感知方面，其实都是量子力学所带来的这么一个巨大革新。所以从某种含义上讲，信息交互现已并将一向伴跟着咱们人类的进化和社会的打开。在咱们这进程傍边有两个东西是十分重要的，第一个是信息交互的功率，第二个是咱们的隐私的维护。这是方才现已讲到了的。
那么怎样来做到这两点呢？咱们可以通过核算才干的进步和网络功率的进步来加强信息交互的功率。通过信息安全和网络安全，来加强对咱们个人的和各类各样的隐私的维护。实际上，为了完结信息的安全，咱们就规划各式各样的十分杂乱的加密系统来确保信息的安全传输。有矛必有盾，在二战傍边德军一个十分高档的暗码，那个暗码被图灵给破解了。现在咱们广泛运用的一个公钥系统，RSA 512位在1999年就被破解了，768位在2009年被破解了。现在咱们银行里边用的U盾，大约常常用的是1024位。咱们现在现已主张，跟着核算才干的打开，最好不要去运用它（RSA 1024）了。所以人类前史告知咱们的阅历，便是依赖于核算杂乱度的经典加密算法，跟着咱们核算才干的添加，原理上都会被破解。
这么一来，咱们的信息技能就面对着一个信息安全的问题，便是怎样才干够很好的抵达咱们信息的安全传输？早在一百多年之前，有一位作家，他就写过一段话，他说人们早就置疑“以人类的智慧无法结构人类自身不行破解的暗码。”那么究竟可不行以呢？这是咱们后边要回答的一个问题。
除此之外，跟着社会的打开，咱们信息交互的功率进步，咱们核算才干的需求，也在快速的添加。第一台核算机是在1943年造出来的，其时的分量是一吨，它的功耗是8.5千瓦左右，每秒钟可以算5000次。在其时看来现已是十分的快了，所以其时IBM的总裁Thomas Watson从前预言全国际估量只需求5台这样的核算机就可以了。
但是通过了将近70年的打开，到了2010年的时分，其实一部智能手机的核算才干的总和现已超越了整个阿波罗登月方案的核算才干的总和。所以从这种视点上讲，咱们对核算才干的需求是在快速地添加。
现在咱们所面对着的核算才干的瓶颈，便是咱们具有的核算才干是十分有限的，假如咱们把全球的一切的核算机的核算力加在一同，一年里边，都没办法完结对2的90次方个数据的穷举查找，但是这个传统的打开办法现在现已遭到了严峻的约束。摩尔定律正在逐步地迫临极限，那么大约会在不到十年左右的时刻，咱们晶体管的规范大约就会抵达原子规范——亚纳米水平。这个时分，晶体管的电路原理将不再适用。那么怎样来处理这些问题呢？
量子力学，可以说是他生的第一个小孩便是现代信息技能。但他自己在百余年的打开进程傍边，又现已预备好产生第二个小孩，为处理前面那种算力不行，信息安全的传输不行这些问题做好了预备。
这儿我需求扼要的介绍一下什么叫做量子。所谓的量子，它其实便是构成物质的最底子单元，它是能量的最底子携带者，它的底子特征便是不行分割。比方说我手中有一个激光笔，这个激光笔打出来的光的能量，假如你可以用一个扩大镜来看一下的话，其实宣告来的光自身是由许多个小颗粒构成的，那么这样的小颗粒咱们把它叫做光子或许光量子。你不或许再拿刀来切一下，变成1/2个光子等等。它有底子特征，它就叫作量子叠加。
那么量子叠加是什么意思呢？在咱们的经典物理学傍边，一只猫，它可以处于死和活这么两个状况，可以来代表一个信息的传输单元0或许1，便是加载一个比特的经典信息。但是到了量子国际的时分，在微观国际里边的一只猫，它不只可以处于0或许1的状况，乃至可以处于死和活这个状况的相干叠加。对这样一种态，咱们就把它叫做量子比特。那在物理的完结上是十分简略的。
一个光子在真空傍边传达的时分，它可以沿着水平方向偏振，竖直方向偏振。这两个状况就代表0或许1。当它沿着45度方向偏振的时分，其实便是所谓的量子叠加态|0>+|1>。那么爱因斯坦对这个问题做了比较深化的考虑，他说，对一只猫可以处于死和活状况的叠加，那么两只猫是不是可以处于活活和死死状况的叠加呢？这就适当于两个骰子羁绊在一同，哪怕他们相距十分悠远，一个在合肥的科大，一个在深圳腾讯的总部。那么咱们在扔这个骰子的时分呢，单边的效果是彻底随机的，但是两头的效果在其时试验傍边的是一模相同的。
爱因斯坦把这种现象：悠远地址之间的怪异的互动，这么一种现象就把它叫做是量子羁绊。对这个量子羁绊，在试验上怎样才干把它造出来呢？你需求有这种单个量子的调控，比方说我有一杯水，你把它喝掉一口是很简略的，但是假如你能在里边拿出一个水分子来，这在技能上就变成一个十分困难的作业。科学家通过几十年的尽力，慢慢地把握一种才干，可以对一个光子、一个原子把它拿出来，依照你的需求进行操作，跋涉自动的操作。
那么有了这样一种才干后，你就可以把一个个量子比特，依照你的需求进行调控。那么这个时分就催生了一个新的学科，咱们把它叫做量子信息科学，这直接导致了第2次量子革新的产生。那么运用量子通讯可以供给一种原理上无条件安全的通讯办法，运用量子核算可以供给十分强壮的核算才干，而用于各式各样的杂乱系统的研讨。
量子通讯的第一个运用便是所谓的量子秘钥分发。那比方说有张三和李四，他们为了进行安全的通讯，可以先送一系列单光子，处于各式各样状况的单光子，由张三送给李四。那么假如中心有个窃听者存在，那我方才讲到这光子的能量是不再可分的，不能分红半个，所以假如窃听者要把这个光子拿走的话，接纳者李四就收不到了，所以这个秘钥你就没有收到。
咱们好 ，我是米格尔·尼科莱利斯，美国杜克大学神经生物学、神经学和生物医学工程教授。今日我将为咱们介绍脑机接口和这一技能从根底科学到运用于神经康复的研讨进程。
首要，我要感谢2020腾讯科学WE大会的美意约请，我很快乐也很侥幸能参加此次大会，感谢腾讯的约请。正如我方才说的，今日我要讲一讲曩昔20多年脑机接口技能的打开。1998年 我和John Chapin开端着手研讨一种新的技能，咱们称之为脑机接口。
那什么是脑机接口呢，咱们现在看到的是咱们开端发布的用来阐释这一主意的图解，咱们期望将活体动物或人类的大脑与设备直接衔接。比方电子的、机械的乃至是虚拟的人工设备。它们无需放在衔接方针的近旁，咱们可以把它们放在另一个房间，另一个国家 ，乃至地球另一端。
我和约翰的主意是，实时搜集试验方针预备移动身体时大脑宣告的电信号，但咱们并不调查试验方针的身体活动，而是记载相应的大脑活动。然后在不到1/3秒的时刻里，将其转化为可以发送至人工履行设备的数字指令。我方才提到过 ，该设备或许就在衔接方针周围 ，也或许离他很远。衔接方针直接通过大脑操控设备 ，无需身体参加。（这个设备）将包括运动幻想的脑电信号转化为可以操控人工设备的电子指令，整个进程有必要在300毫秒以内完结，由于这正是从运动幻想产生到身体履行的时刻。
接下来我要给咱们展现，脑机接口概念是怎样进化的？咱们开端的试验是在山公身上进行的，之后逐步完结了人类试验。这便是第一个试验，一只恒河猴学会了怎样操控这个开端版别的脑机接口，该设备能操控显现屏上电脑光标的移动，让这只山公和咱们相同玩电子游戏。这个游戏的规则是，让光标穿过显现屏上随机呈现的一个球体，由山公通过操作杆来完结。
每一次光标成功穿过方针，山公就能得到一滴喜爱的橙汁作为奖赏。但它不知道的是，每次正确完结操作，咱们就会记载下它大脑中100个神经元的活，然后把这些脑电信号发送给一组核算机。由它们来提取其间的运动指令 ，将其嵌入、然后转化为机械手臂可以了解的电子指令。
为什么要这样规划？咱们的主意是：当山公可以十分娴熟地通过操作杆玩游戏的时分，咱们就拿走操作杆，翻开脑机接口，调查山公能否让机械手臂操控光标穿过方针。而且仅靠幻想来完结这一进程 ，不触及任何身体动作。正如咱们所见，山公做到了。这便是试验的上半部分，咱们将大脑从身体的捆绑中解放出来，使之可以直接与外部国际互动。
山公一开端用操作杆玩游戏，这个操作杆惯性十分低 ，精准度很高，可以精确地将光标移入方针中。每一次操作完结，山公都会得到一滴它喜爱的橙汁。山公对游戏越来越娴熟，每天玩一个小时 ，精确率能抵达99%以上。所以咱们意识到，是时分初次测验一下，通过脑机接口进行实时操作这个主意了。
所以咱们拿走了操作杆，让山公天然地坐在椅子上。咱们问自己：山公能不能弄了解 它只需求动脑幻想，就可以让机械手臂操控光标，然后和之前相同得到果汁呢？来看它的操作，它做到了。山公的身体没动，手臂也没动，仅仅幻想着把光标移到方针内。与此一同，咱们的电脑记载下山公大脑宣告的电信号，提取其间可以操控实在手臂活动的运动指令，改动其途径，使之操控机械手臂来完结游戏。
正如咱们所见，逐步地，山公能越来越娴熟地，用大脑操控机械手臂完结游戏，无需任何身体动作。这仅仅脑机接口打开之初的状况，在曩昔20多年里，咱们制作出了许多不同品种的脑机接口。比方一同操控两只机械手臂的，还有操控腿部的，但接下来我要说的是其间最杂乱的一种，咱们称之为“脑-机-脑接口”。
下面给咱们展现的，都是由大脑直接与虚拟设备互动完结的。这儿不触及任何机械设备，有的仅仅一个山公现已将其认作自己身体一部分的虚拟设备，咱们把这个试验称为触觉辨认。山公需求做的是，幻想怎样将虚拟手臂移至屏幕显现的物体上。这些物体都具有无法通过视觉辨认的虚拟质感，山公需求辨认出这些质感才干得到橙汁。它需求选出触觉振荡频率最高的物体，也便是摸起来相似于砂纸一类的粗糙物体，但不能用自己的手，而是要通过幻想来操控一只虚拟手臂完结。
跟着虚拟手臂在物体外表划过和虚拟质感相对应的电信号，回传到山公大脑中一个叫做触觉皮层的区域。该区域的效果是处理触觉信息，使咱们可以辨认出所接触的物体。接下来咱们会看到，山公可以通过脑机接口移动虚拟手臂，然后通过另一轮操控使这一进程构成关闭回路，把触觉信息从虚拟国际中传回大脑。然后做出挑选，选出两个物体中触觉振荡频率较高的那个。
来看一下，咱们听到的是脑细胞的声响。调查一下这两个触觉振荡频率不同的物体，你会发现 ，声响的巨细和振荡频率的凹凸是相对应的。山公操控着一个虚拟手指，接触这两个物体 ，然后做出挑选以获得果汁。手指划过物体，山公看到的就仅仅这样的图画，但它需求挑选哪个触感振荡频率更高， 也便是这个。所以它会把手指停留在那个物体上，这样就能得到一滴橙汁。留意：每个任务中两个物体的频率比是不同的，所以难度适当高，但是山公做到了，就像用自己的手指完结的相同好。
调查到这一点后，咱们意识到，间隔在人类身上运用这一技能现已不远了，但咱们还需求再做一个决议性的试验。咱们需求证明，动物可以学会运用搭载了无线传输技能的脑机接口来操控一辆自动驾驶设备，载着某一方针从房间里的某一随机方位动身，抵达方针方位。取走咱们放在那里的，比方说葡萄，而整个的进程悉数通过考虑完结。
幻想一下，这不是腿或许臂膀 ，这是一个电动轮椅，是电力驱动的移动设备，和山公自己的身体毫无关系。所以在这个任务里 ，山公需求做的不只仅是考虑怎样移动，还要学会和自己曾经从未见过的电动机械互动。在接下来这个视频里，咱们首要会看到设备在试验室天花板上的摄像头拍照的画面，显现山公怎样操控电动轮椅，在咱们事前设定好的不同方位间络绎。他会从某一个白色圆圈处动身，通过幻想操控轮椅移动到方针地址，拿到葡萄。
一开端 ，从上面看，山公用大脑操控自动驾驶设备的移动。然后咱们把山公放到一个新的地址，它又规划了一个新途径 ，依然能精确地抵达方针方位取走葡萄。现在咱们来看一下正面拍照的印象，咱们看到的便是美式全自动午饭，有了脑机接口，你就能获得这样的午饭。你什么都不用做，只需求抵达领餐处，然后开吃就可以了。当然，你需求考虑怎样抵达那里。剩余的就由咱们，或许说由核算机来替你完结。
有了这样的发现后，咱们意识到，它的含义要远远超越我38年来一向在寻觅的新的大脑研讨办法。咱们或许可以把这一发现，转化成新的医治手法，来协助全国际2500万由于严峻的脊柱损害而在苦楚中挣扎的人们。咱们或许都知道，这样的损害一旦产生，患者就会损失感觉和活动才干。受伤部位以下的身体无法动弹，由于大脑宣告的包括着运动指令的电信号，无法再通过脊柱中的神经传输至身体的边际部位。
那要怎样处理这些无法在体内传输的脑电信号呢？咱们的办法是运用脑机接口，从大脑中搜集这种不断产生的信号，但并不盼望脊柱来发挥其原本的传输效果，而是绕过这一环节。咱们制作出一种核算机电子旁路，将搜集到的脑电信号绕过损害部位，以数字办法传输至一个可穿戴式的全新机械身体中，患者可以通过大脑操控该机械身体 使其移动到某一方位。
这个主意我和John Chapin 2002年就提出了，其时咱们以为2012年末前可以完结。几年之后，巴西再次获得久别的举行足球国际杯的时机。2012年，FIFA宣告由巴西主办2014年国际杯足球赛，其时我就意识到，咱们可以在开幕式上做些新的测验 ，而不仅仅来一场足球比赛。
咱们可以初次在这种大型体育赛事中，参加科技展现，所以我向其时的巴西总统做出了提议。国际杯的开幕式，会有65000人到现场参加，超越10亿观众收看转播。咱们可以做一次，脑机接口技能演示，让一名瘫痪的巴西年轻人，在首个脑控下肢机械外骨骼的协助下为国际杯开球。
出人意料的是，总统容许了，然后咱们就开端着手预备。为此，我联系了国际各地的朋友。大约来自5个大洲、25个国家的156人把手头的作业暂时放置10个月，带着他们的学生 、专利和技能来到巴西，协助咱们制作第一个脑控下肢机械外骨骼。咱们还招募了8个脊柱损害患者，（他们）都是从一个包括了65000名患者的巴西数据库里选出来的。这8个人都是彻底性脊髓损害患者，有的瘫痪现已超越10年，咱们可以看到这儿的数据，13年、11年的都有，他们受伤部位以下的身体都无法动弹。
咱们规划了一个十分苛刻的练习方案，让他们在国际杯之前的半年时刻里，每周练习两天 ，每天一小时。练习首要在虚拟环境中进行，他们需求学习运用一种非侵入式的脑机接口设备。无需手术，无需植入电极，咱们仅仅运用可以贴在头皮外表的扁平传感器，用来记载脑电信号。
患者通过调查自己的虚拟替身进行练习，该替身是一个看起来和他们相似的虚拟足球运动员，会在足球场上走动和踢球。患者们一边调查，一边学惯用自己的大脑操控它的活动。每一次虚拟人物的脚接触地上，患者的手臂都会收到触觉反响，然后再次感触到在地上行走的感觉。
当患者们可以娴熟地在虚拟环境中进行操作后，咱们开端让他们运用一系列世面有售的，用于脊柱损害患者康复的机械助行器，终究再为他们装上咱们规划的外骨骼。便是我刚刚提到的那个，它是这个姿态的。这是一个有着12自在度的机电外骨骼，这是患者地址的操作舱，这儿还有一张患者练习的图片。另一个图片显现的是装有扁平传感器的头盔，可以贴紧头皮，来记载包括着运动指令的大脑活动。当患者想要行走或踢足球时就会产生这些活动，这些便是咱们运用的，用来驱动和操控下肢外骨骼关节活动的电子和机械设备。
有意思的是，咱们运用的电机可以将操控信号传送给液压管线，由此产生模仿度更高的，和人类更为相似的动作，优于一般机器人的数字和电子动作。由于患者们期望自己看上去更像一般人，走路的姿态也更天然。这是该技能的另一个首要立异运用，创造人是慕尼黑工业大学的Gordon Cheng。这是一种设备于腿部外骨骼足底的印刷电路板，带有感知压力、间隔和温度的传感器。
咱们期望外骨骼脚部每一次接触地上时，都能向患者的前臂发送触觉反响信号。这样，患者就能领会到到踩在地上的感觉，感触地上的触感 、硬度，踩在什么样的地上上，能走多远？乃至能接纳到温度反响。咱们现在看到的是这个患者第一次测验站立行走，在国际杯之前，8名患者都在咱们的试验室里成功完结了站立行走，由于他们都学会了娴熟操控外骨骼。
这是一位高位胸椎损害患者，咱们看到他的头盔在发光，标明他正在通过大脑活动操控轮轴。指令正确，他的两条腿正替换运动，他可以通过面前的大镜子看到自己站起来走路的姿态。一同他的前臂可以感触到，我刚刚提到的那些足底传感器，传来的触觉反响，这是患者瘫痪6年来第一次站起来走路。他之前是个游水运动员，后来由于一场事故构成胸部以下瘫痪，从他的表情就能看出，6年今后从头走路是什么感觉。这样的场景我见证了8次，可以说，那是我38年科学生计中的高光时刻。由于我从没想过可以走到这一步，但咱们做到了。
这是Juliano Pinto，是在国际杯开幕式上开球的运动员，脊柱T4以下身体瘫痪现已9年，也是由于事故。这是咱们上场之前，在足球场进场的当地，这便是坐落圣保罗的开幕式场所。现在咱们看到的是，正式开球前Julian的终究一次试踢，咱们看到我鼠标这儿的蓝灯正在闪，代表着外骨骼处于发动状况。Julian把双臂放在外骨骼的扶手处，那里设备的传感器在感触到来自手臂的压力后就会发动外骨骼。之后，Julian只需求摆好身体姿态，幻想踢球的动作。戴着蓝色帽子的是我的学生 ，他把球放在Julian面前，然后Julian就把球踢了出去。
2014年6月12号下午3点半整正式开球时也是这样的流程，有一件事Julian事前不知道，咱们给他预备了一个小惊喜，发动了一个设备在这个方位的传感器。巴西的孩子们或许在还没出世的时分就会用足尖大力触球，在球场上没有其他办法时，足尖大力射门是终究的进球手法。所以咱们在这儿设备了一个传感器，但事前没有告知他。Julian把球踢出去之后开端喝彩，咱们冲上去拥抱他，咱们的心情都十分激动，整个球场都由于这个开球而欢腾了。
Julian其时喊得并不是：我踢出去了，我做到了或许我射门成功了。他喊的是：我感觉到球了，我碰到球了。由于他的大脑在通过练习今后，现已可以辨认一切外骨骼上的传感器传输的信号，因而可以体验到实在的踢球的感觉。这是10年来的第一次，关于10年中一向坐在轮椅上的人来说 ，这是不同寻常的阅历。
咱们原以为作业到这儿就完毕了，但事实证明并不是。几个月今后，咱们把Julian和其他7名患者从头带回试验室，进行了神经测验。之前我提到过 Julian脊柱T4以下瘫痪现已10年，这是他的脊柱损害等级。但咱们进行了神经测验后，他当天的等级评定是脊柱T11以下瘫痪。
也便是说 ，通过10个月的练习，他的7节脊椎，康复了感知 、活动和运动操控方面的功用。 之前他只能操控这个部位以上的肌肉，只要头部以下和胸椎中部以上的部位有感觉。10个月的练习完毕今后，他的身体感觉康复到了髋关节的方位，而且他也能操控这部分身体的肌肉缩短，他康复了7节脊椎的功用。
接下来给咱们介绍的这位女人患者。她的触觉 、内脏感觉 和运动操控功用也得到了大幅康复。均匀来看，从发动练习开端 ，咱们对这些患者进行了28个月的调查。在此期间 ，他们均匀康复了10节脊椎功用。这包括了身体的一大块区域，他们康复了这部分身体的感知才干和内脏操控才干，处于这一区域的内脏有膀胱、小肠、 胃等等。
其间有一位患者怀孕了，她总算能感觉到孩子在肚子里踢她。她阅历了9个月的正常孕期，能感触到胎动和子宫缩短。终究生下一个男孩，她能感触到整个妊娠期的身体改动，要归功于身体感觉的大幅康复。
但最让人吃惊的效果在这儿，这是我方才讲到触觉康复的时分第一个提到的患者 。她之前瘫痪11年，咱们看看她在视频里的状况。这是她曾经无法做到的，这是承受练习22个月今后，她在咱们的要求下测验走路的状况。这是她的体现，她在咱们面前走起路来。咱们看到的这些线，效果是记载她现在现已可以自主操控的肌肉活动。能做出这样的动作，标明她现已可以替换活动双腿了。在这之前和之后的一天，她都做了一小时这样的练习。所以，这些患者现在可以脱离外骨骼活动了，咱们也得以记载下他们在22个月的练习后神经系统的康复状况，从病况的临床分级视点看 ，这意味着什么呢？
这8个患者参加项目的时分都是彻底瘫痪的，在咱们的专业范畴里，这意味着开端练习前，他们还没有康复任何受损脊柱部位以下的身体功用。但28个月之后，其间有一位患者12个月今后就停止了练习。别的7个人坚持了下来，而且身体功用得到了专业人士之前无法幻想的康复。病况分级也变为了部分瘫痪，由于他们康复了很大一部分运动才干和触觉。
咱们看到的这篇论文是咱们2016年宣布的，曩昔几百年以来的专业文献里，这是第一篇记载了最高等级的脊柱损害构成彻底瘫痪10年后，患者康复部分身体功用的论文。这些患者后来怎样样了呢？其间的3人坚持下来，继续承受咱们的练习。而且添加了练习的天数和小时数，他们的身体得到了更进一步的康复，不再需求依托机械外骨骼行走，只需求一个小型助力车为身体供给一些支撑。依据患者状况，助力车可以支撑50%到70%的身体分量。别的还需求些一些电流辅佐，咱们会将弱小电流传送至患者腿部的要害肌肉 ，使之可以承受运动中自身产生的自主缩短。也便是说，3个患者获得了必定的自主运动才干。
这在曾经是无法幻想的，没有人想过这会成为实际。在咱们的重拾行走方案开端之前，这并不是咱们的方针。假如我开始把它作为方针写进资金请求书或许论文里，咱们恐怕会笑话我。由于谁也没想到这些患者可以走到今日这一步，咱们其时仅有的方针便是制作外骨骼协助患者活动。但终究，彻底出人意料地，患者康复了必定的自主活动才干。这样的效果，患者自己也从没想过。
这就阐明，有时分根底科学能引领你，抵达你从未幻想过的当地，为你带来意料之外的发现 。为了这一天，我等了38年。由于亲眼见证了这悉数，我的每一秒支付都是值得的。感谢咱们！
咱们好，我是加拿大麦吉尔大学的Victoria Kaspi。
今日我想和咱们聊一聊快速射电暴，一种咱们不久前发现的天体物理现象，它是一种咱们没有破解的奥秘现象。假如你问我研讨的是什么，我会说不知道。由于咱们真的不知道快速射电暴来自哪里，那么咱们所说的快速射电暴是什么？
首要我来解说一下无线电（射电）。提到无线电，许多人想到的便是带天线的收音机。它可以搜集地球上的电台宣告的无线电波，这些无线电波在天线中产生电流，然后电流通过收音机内部的电线先后传输到扩大器和话筒，这样咱们就可以听到电台的内容了。收音机有一个小的旋钮，咱们可以通过旋钮来挑选电台，挑选咱们想要的无线电频率。你必定不会想一同收听一切电台，那样的话一切电台都在播映，就会乱套了。因而收音机每次只能挑选收听一个电台，就像天线搜集无线电波相同，咱们便是这样勘探到快速射电暴的。
除了来自地球以外的无线电波，快速射电暴来自银河系之外，并很或许来自外太空。那什么是快速射电暴？他们是天空中一闪而过的射电波，或许在任何时刻呈现在天空中的任何方位，继续时刻只要千分之几秒，也便是几毫秒。稍后我会解说为什么它来自银河系之外，来自国际中最悠远的当地。
现在有报导的捕捉到快速射电暴的次数只要100次左右，但假如咱们仰视天空，理论上每天可以勘探到一千次快速射电暴。这意味着它在国际中并不稀有，随时随地都在产生，但直到最近咱们才发现它，而且对它的源头一窍不通。
那么咱们怎样捕捉到快速射电暴？抛物面型的天线就像一个盘子，外表可以搜集来自外太空的无线电波，并将它们会集到树立在外表上的天线中。然后无线电波在天线中产生电流，电流通过电线传输到中控室的电脑中，电脑会将无线电信号扩大并转为数字信号，记载在电脑磁盘上。
当然肉眼是看不到无线电波的，但天线可以看到它们，咱们用这样的望远镜记载下它们，那么咱们怎样捕捉到快速射电暴？
这幅图便是咱们用望远镜记载下的数据制作的，咱们读取电脑磁盘上的数据并将其转换成图表。X轴标明捕捉到无线电信号数字化样本的时刻，每隔半毫秒乃至更短的时刻咱们就会获得这样的样本。X轴标明时刻，而Y轴标明望远镜能勘探到的一切不同的无线电频率。与一般的收音机不同，这台望远镜能一同勘探到一切不同的频率。
咱们也对频率进行了数字化处理，每个地上广播电台只要一个频率，但快速射电暴看起来则彻底不同。它是一个频率组合，可以发射一切频率的无线电，但咱们首要勘探到的是最高频率的无线电，然后是频率较低的无线电。这期间会有一个推迟，而这个推迟十分重要，由于这阐明快速射电暴来自悠远的国际深处。
假如咱们能用软件对推迟进行批改，然后把一切已批改推迟的无线电频率集合起来，那么咱们看到的便是望远镜所看到的。最开端什么都没有，然后是继续几毫秒的无线电波大迸发，接着就隐姓埋名。关于大多数快速射电暴，咱们只能在天空中看到一次，今后就再也看不到来自同一迸发源的射电暴，那么为什么高频无线电波会更早抵达呢？
这是一种咱们很了解的现象，和光的散射同理。就像棱镜可以将白光散射成不同色彩的光相同，由于照射进玻璃的各种色彩的光会由于频率的不同而产生跋涉方向上的改动。一同还有时刻推迟，因而光的速度取决于光的色彩以及光波的频率。无线电波也是相同，不同频率的无线电波在穿越星际等离子体时的速度是不同的。
外太空并不彻底是真空的，那里有许多原子和电离原子以及自在电子，无线电波在星际游览中会时遇到这些电子。这些电子就像棱镜相同，一个快速射电暴源可以一次宣告多个频率的射电波。不同频率的射电波遇到星系空间中的自在电子后会以不同的速度抵达地球，最高频率的射电波会最早抵达，然后低频率的射电波抵达。
这会产生巨大的影响，就算整个迸发只继续几毫秒，“散射”也或许会继续许多秒乃至一分钟。关于一个快速射电暴，假如迸发源很挨近地球。那么咱们勘探到的散射或许说推迟会很小，但假如是星际空间量级的间隔，散射程度就会是巨大的。关于快速射电暴，它的迸发源远在银河系之外。
咱们从散射程度就可以确认，这些射电暴必定是来自国际的深处。假如咱们能在地球上观测到国际中正在产生的快速射电暴，那么迸发源那里必定是亮到无法幻想的。那必定是某种超乎幻想的能量的大迸发，是什么导致了快速射电暴的产生？而快速射电暴又是什么呢？
这方面的研讨效果现已发布了一些。第一篇研评论文宣布于2007年，天体物理学家们企图解开快速射电暴的身世之谜。他们提出了许多观念，比方星体爆破、星体碰击、中子星碰击、中子星与黑洞或超高磁星碰击、或许中子星与不安稳磁场碰击，然后产生巨大的射电暴。
科学家们提出了许多主意，但现在还没有一个模型可以解说快速射电暴的一切特性。第一次报导是2007年，但2016年咱们得到了一个重要的新头绪。咱们在捕捉到快速射电暴后对其间一个射电暴的方位进行长时刻调查，这给咱们带来了惊喜。咱们忽然看到从天空中的同一方位来的具有相同散射程度的多个射电暴。这标明它们来自同一个迸发源，这在之前是历来没有发现过的。
咱们历来没有勘探到同一个迸发源再次宣告射电暴，发现不同射电暴来自同一个迸发源具有严峻含义。自那之后咱们在曩昔一年左右的时刻里又勘探到了数百个射电暴，咱们彻底推翻了一切以为是星体灾祸爆宣告射电暴的观念。这种观念以为迸发源在宣告射电暴后会自我消灭，但一个星体不或许爆破和自我消灭几百次。关于这个快速射电暴，咱们知道它不或许是由于星体灾祸而产生的。它让咱们发现了关于迸发源的重要常识，但一切快速射电暴都会重复吗？咱们真的不知道。
咱们对许多射电暴进行了长时刻调查，或许有些仅仅在很慢地重复，那么一切射电暴都会重复吗？咱们不知道。而重复的和不重复的射电暴的迸发源是什么？咱们也不知道。那么咱们怎样去了解它？咱们要找到更多的快速射电暴。咱们需求研讨它们的整个“宗族”，但怎样才干研讨随机呈现在天空中的这种天体物理现象的源头呢？
射电暴或许呈现在任何当地，咱们不知道它们何时何地会呈现。那么咱们需求什么样的望远镜呢？咱们需求可以随时调查恣意方位的望远镜，这听起来是个很大的应战，但咱们正在加拿大运用新式的CHIME望远镜做这件事，也便是加拿大氢气强度映射试验。CHIME是一种革新性的新式望远镜，它和你们见过的任何射电望远镜都不相同，它没有传统的聚集于一点的抛物面反射镜，而是由四个圆柱形反射镜组成。每个反射镜长100米，宽20米。CHIME望远镜的总面积适当于五个曲棍球场，一切部件都是不行移动的，反射镜都是沿正南正北方向放置的。
假如天空中有什么呈现在它上方，咱们就可以看到。因而咱们可以全天候地观测整个北半球的天空，然后勘探出快速射电暴。每个反射镜的轴心都设备了256根天线，频率规模在400-800兆赫，因而一共有1024根天线来搜集信号，搜集到的信号会通过电缆传输给精细的电子设备。这些电子设备设备在房子下面的箱子里以及反射镜下面和周围，数据传输量大约是每秒13TB，与全球蜂窝网络的每秒数据传输量适当，这些数据通过望远镜现场的超级核算机实时处理。
那么咱们为什么要把望远镜构成圆柱形呢？关于传统的射电望远镜，咱们可以定点调查天空中的某个特定区域。但它只能调查一个十分小的区域内产生的时刻短现象，你不知道你划定的区域对不对，事实上很或许不对。快速射电暴或许来自各个方向，但或许恰恰你划定的方向上没有，因而发现快速射电暴就像中彩票头奖相同难。
圆柱形反射镜面向一个方向上，而另一个方向在天空中是一片巨大的区域。反射镜对那片区域也是可以全天候监测的，CHIME望远镜的勘探规模比传统射电望远镜大得多。由于咱们无法猜测瞬间的现象会产生在哪里，所以广泛的勘探规模是十分必要的。
因而CHIME望远镜能在一年左右的时刻里勘探到数百个快速射电暴，那么为了能与反射镜巨大的勘探规模相匹配，咱们需求一个速度超乎幻想的软件管道，用数百台核算机实时处理这些数据。咱们不或许每秒存储13TB的数据，咱们会丢掉大部分数据。
软件管道是由学生和博士后在顶尖程序员的指导下编写的，巨大的软件管道作为一个触发系统实时作业。咱们对每秒13TB的数据进行有用的缓冲，而且缓冲是十分简练的。作为触发系统的软件管道确认快速射电暴，数据在被掩盖之前会被卸出至电脑。这样电脑就可以沉着地对数据进行剖析，这个系统自2018年以来一向运转杰出。
软件管道就装在反射镜周围的集装箱里，整个系统是由优异的研讨员团队树立的，包括从本科在读生到博士后的学术人才以及其他专业人士。该系一致直运转得很好，使得咱们现在能勘探到许多的快速射电暴。
现在在南半球勘探到的快速射电暴，都是由坐落澳大利亚的Parkes射电望远镜发现的。Parkes望远镜一向在有用地运转，但勘探到的数量不多。而咱们的CHIME望远镜，得益于它巨大的勘探规模和高速数据管道。咱们掩盖了整个北半球的天空并可以处处勘探到快速射电暴，而咱们的严峻发现之一便是17个新的重复迸发源。
这标明2016年勘探到的第一个重复迸发源并不是个例，CHIME望远镜让咱们可以勘探到悉数重复迸发源宣告的射电暴。有了这个根底，咱们就可以做一些风趣的核算研讨。比方咱们可以比照重复迸发源和非重复迸发源宣告的射电暴的继续时刻和长度，咱们发现重复迸发源宣告的射电暴的继续时刻略长，均匀多出几毫秒，这阐明重复迸发源和非重复迸发源或许是两品种型彻底不同的天体。
因而快速射电暴或许不止来自某一品种型的天体，而是两种乃至更多品种型的天体。现在咱们正在制作第一个CHIME望远镜快速射电暴目录，记载500多个迸发源。咱们还将进行多项研讨，比方天空散布 特点散布和散射程度散布，然后破解迸发源在国际中是怎样散布的，咱们对此感到十分振奋。
终究我想说，请继续重视咱们。咱们这个由学生 博士后和专家组成的优异团队。将为CHIME快速射电暴项目带来更多效果，十分感谢！
咱们好，我是鲍哲南，斯坦福工程学院化工系系主任，K.K. Lee教授。
首要我想问一个问题，你今日有没有带你的手机？假如咱们将来的日子底子没有手时机是怎样的？
这是咱们几年前提出的一个斗胆的幻想，咱们以为手机的功用会融入到咱们所穿的衣服傍边，咱们所贴在身上的电子器件和咱们所栽培到体内的电子器件中。这将是咱们人和人之间，人和环境之间交流的办法。咱们以为将来的电子工业将会有一个巨大的改动，咱们将会用像人工皮肤相同的电子器件让咱们人和人之间交流，这便是咱们所说的电子皮肤的理念。
在25年前，当我开端我生平的第一个科学生计的时分，我其时就有一个愿望。我的愿望是，将来一切的电视屏幕都会变成可折叠性的。咱们可以放在口袋里，也可以随时随地拿出来用。但是，在25年前，你可以幻想，咱们还没有手机。其时假如要做成折叠的这些电子器件，咱们没有任何可用的资料。从那时起，咱们就开端规划新的资料，去发现怎样可以把折叠屏幕做成柔性的。通过8年的研讨，咱们做出了国际上第一款可以折叠的屏幕。
我终身傍边最好的回忆是当我把我的小孩抱在怀中的时分，悄悄抚摸他的柔软的小手和小脸的时分。你可以幻想吗？做妈妈的不行以抚摸她的孩子，或许你在厨房里边煮饭的时分，即便被烫到也不知道，这便是戴着假肢的没有感觉的患者每天所阅历的。但是你又会说，那这和可折叠的屏幕又有什么关系呢？
其实咱们人的身体不是一条直线，是一个曲折的形状。所以你可以看到假如咱们的电子皮肤也有必要是像人的身体相同，可以掩盖在身体上而不会捆绑人的运动，一同也不会碎裂，这个电子皮肤在身体上的时分也有必要要可以作业。
咱们最重要要处理的有三个问题。第一个咱们要处理的问题是，咱们所用的电子资料不能再是刚硬的。由于刚硬的资料放在身体上，当身体在运动的时分，这些资料就会开裂而不行以作业。所以咱们有必要把这些资料做成像皮肤相同的柔软，像皮肤相同的可以拉伸，乃至可以自修正、乃至可以生物降解。
第二个应战是虽然咱们有了这些资料，但是咱们人的皮肤可以感知到压力，可以感知到温度，可以感知到细腻的不同的物体。这些资料还需求把它们做得让这些人工皮肤实在可以感触到不同的物体。
终究，即便这些传感器可以接纳信号，就像咱们的皮肤可以感触到不同的感觉，但是假如咱们的大脑不能处理这些信号的话，仍是没有感觉。所以皮肤的信号或许人工皮肤的信号需求可以和人体结合起来。前16年的研讨侧重处理这三个最重要的问题，十分感谢我的学生们和协作者们，咱们有了严峻打破。
首要从资料的视点来讲，咱们需求通过分子的规划去得到不同的资料。咱们知道原子是构成分子的，当分子排列成不同的序列的时分，它们会给分子不同的功用。比方说，金特点能或许可拉伸性的功用。当咱们有了分子的规划，然后用化学反响去制作出资料的时分，咱们才干够去完结不同的功用。但是假如这些分子所做成的资料是刚硬的资料，当人体在运动的时分，这些资料要么会捆绑人的运动，要么它们的化学键就会开裂，那使得这个电子器件就不能再作业。
所以咱们提出了用那些可以自己修正的化学键去制作这些新式的电子资料。使得咱们所得到的电子资料即便其间的化学键开裂之后，它们也会自己从头修正，就有了可拉伸性和自修正性，乃至可以有生物降解的功用。这是咱们所做的一款可以拉伸性的资料，你可以看到即便用针去刺在上面，它也不会碎裂。这个是咱们做的别的一个资料，是可以自修正性的。这个资料，当咱们去切它的时分，它的化学键会断开。但是当两个资料被放在一同的时分，化学反响立刻在室温下又进行使得化学键又从头产生。那这个资料现在你可以看到，很快地就康复它原本的功用。通过咱们前面十年的研讨，现在咱们有一系列的电子资料，从导电的像金属相同的资料到半导体的资料，还有是可以拉伸性的，也可以是自修正性的，也可以是生物降解性的。
所以有了这些资料，咱们现在可以去开端做一些电子电路。比方说，这个电子电路，它是排列成阵列型的，一同你看到的赤色的曲线便是它宣告的电信号。当咱们去拉伸它歪曲它，或许乃至放在钉子上，它也照旧可以作业。那个赤色的信号坚持不变，阐明它仍是在正常的运作傍边。咱们也需求去开发一些光化学的研讨，使得咱们可以把资料做成阵列型的。这样咱们才干够做成一个小的新的人工皮肤，使得它可以当这个小虫放在上面的时分，可以检测到这个小虫的腿的方位。
有了资料之后，咱们下一步所需求做的是将这些资料做成活络的传感器。它既需求有活络度，也需求可以分辩不同的外界的信号。咱们前期开发的一个可以测压力的传感器，是用小的金字塔做成的形状。当塔尖承遭到压力的时分，塔尖会变形，使得电信号改动。但压力愈加大的时分，塔底也会变形，使得电信号的改动愈加大，这样咱们就可以测出不同的压力。
当把这样的传感器放在机器的手上的时分，这个机器手就可以去接触这个红莓也不把它弄碎。当我闭着眼睛的时分，咱们的手去接触一个玩具熊，或许去接触一个苹果，我可以分辩出来。这是由于不单我的手可以感觉到压力，而且我的皮肤还会变形，变形的时分就可以知道是不同的物体。所以在咱们的压力传感器上，咱们再加一层可以变形的薄膜，就可以测出这个变形，使得咱们可以分辩出是一个草莓仍是再测一个苹果。（至于）温度传感器, 咱们规划了一个资料，当温度升高的时分，这个资料会胀大。胀大了之后里边的金属颗粒就分得愈加远，那这姿态，它的导电力就会改动。
现在有了传感器有了资料，那咱们终究需求做的一点，所接纳到的信号让咱们的大脑可以了解。咱们大脑所承受的从皮肤来的信号是电的脉冲信号，所以咱们所做的人工皮肤也有必要可以把传感器所得到的信号改动成这姿态的脉冲的信号。那有了这个信号之后，咱们还需求把这个电信号直接接到咱们的神经，通过神经才干够传输到大脑。所以人工皮肤有必要十分柔软，有必要不损伤到咱们的神经或许大脑。
现在咱们现已把它植入小老鼠的身体，小老鼠可以正常地运动，正常地日子，证明这些人工皮肤是的确是可以和生物系统相容的。这些人工皮肤要实在用到人的身上还会需求一段时刻，但是最重要的这些理念咱们现在现已可以证明。通过咱们前面的一切的这些研讨，咱们现在现已有一系列的资料和电子器件，使得咱们可以证明人工皮肤是可以做成的。
咱们处理了最底子的问题，但是还有许多问题需求继续处理，继续研讨。但是这个理念现已被证明，一同人工皮肤也给咱们带来了许多意想不到的新的启示。 当重生的婴儿出世的时分，或许乃至早产的婴儿，他们十分十分软弱。他的小肩膀就像我的手指相同的粗细，假如要监测他的血压，需求用一个像钉子相同的针，刺进他的血管，对他会有很大的损伤，所以医师常常挑选不去测他的这些信号。但是对婴儿的身体的检测，会短少十分重要的信息。所以咱们用人工的皮肤，现在可以做成接连的、丈量血压的，悄悄地贴在婴儿身上的这样的血压计。
Primers是一个我协助一同树立的公司，便是期望用人工皮肤去帮人类处理一些曾经不行以处理的问题。锂电池要用在电动汽车上，现在它还达不到所要的功用和所要的安全。但是咱们发现用咱们的自修正资料，其实可以使得这些锂电池变得愈加安稳，而且是可以高能量的储电，所以这个是人工皮肤研讨傍边给咱们带来的意想不到的一些新的发现。
我现在可以十分有信心肠说，人工皮肤将会改动咱们将来的日子。可以使得咱们人和人之间愈加多地交流，可以使咱们人和人之间愈加多地彼此的了解。人工皮肤的研讨也使咱们学到了做研讨的办法。现在我的课题组有化学家、生物学家、物理学家，也有电子工程师和机械工程师，咱们并肩在一同做研讨。一同，咱们的研讨人员来自国际各个不同的国家。我深信只要在一个十分容纳的环境，才干够使得咱们愈加有幻想力，愈加有创造力，才使得咱们可以去处理国际上最难处理的科学问题。
谢谢咱们！
咱们下午好，我是中内启光，在斯坦福大学担任教授。很快乐能在这儿谈谈咱们最具应战性的科研项目，咱们正为之尽力着。
我的讲演标题是：异种培养人体器官。咱们正测验在动物体内培养功用完好的可移植的人体器官。
咱们为什么要研讨这个课题？许多患者都会呈现晚期器官衰竭，关于某些人体器官，咱们现已有人工或机械器官来替代它们的功用，但现在器官移植仍是医治晚期器官衰竭的仅有办法。但是这种疗法面对几个问题，我以为器官捐赠缺少是首要问题之一。比方仅仅在美国，就有10万多人在等候器官移植，但只要3万人可以获得移植，这导致每天都有20人在等候移植的进程中逝去。别的，每10分钟就会新增一名需求器官移植的患者，因而器官移植的供需有着巨大的间隔，再加上器官捐赠严峻缺少，乃至催生了贩卖人体器官的暗盘。据估量，全球10%的移植器官都来自这些不合法暗盘，所以这是一个严厉的品德问题。即便患者满足走运得到了移植，也有必要吃药来按捺免疫系统，避免人体对移植器官产生排异反响。由于它是别人的器官，不是你的器官。
但咱们想一想，像缺少捐赠和免疫排挤这些问题，其实都是可以处理的。比方咱们用患者自身的干细胞制作出可移植的器官，但明显这并不简略。由于器官是三维立体的，一个器官就有许多不同的血清型，所以在培养皿顶用器官生成器官的办法我以为是不行行的。所以我的思路是在活体中培养器官，也便是在动物体内的成长环境中，通过运用诱导多能干细胞技能制作嵌合体的办法来培养器官。我想先解说两个问题，首要，什么是嵌合体？它并不是希腊神话中或漫画中的怪物，而是具有有着不同基因布景的两种或更多种血清型和细胞的混合体，有着两种不同基因布景的细胞。咱们比较简略了解的或许是部分嵌合体，比方承受了血液、骨髓或器官移植的人，便是所谓的部分嵌合体，由于他体内有别人的细胞。
但我要讲的是系统性嵌合体，它是由两个前期胚胎结合在一同构成的。由于系统性嵌合体有或许在体内生成任何细胞，所以它的每个安排和器官中都有两品种型的细胞，这就与部分嵌合体不同。
那咱们怎样得到嵌合体呢？咱们将小鼠的多能干细胞注入大鼠的囊胚期胚胎，囊胚期是胚胎的前期阶段，一般是受孕后的三到四天构成。咱们通过这儿展现的显微操作注入这些小鼠的诱导多能干细胞，咱们将诱导多能干细胞做成赤色，24小时后它看起来便是这个姿态。很明显这些细胞结合在了一同，这便是嵌合体胚胎。然后咱们把这些胚胎注入到受体鼠体内，三周后两种鼠类的嵌合体就产生了，这便是咱们培养嵌合体的办法。那什么是诱导多能干细胞？我以为它是最巨大的生物学和医学发现之一。
十分令人惊奇，比方咱们选用皮肤纤维源细胞之类的体细胞，然后在其间引进胚胎干细胞中的4个基因。咱们会惊奇地发现这些体细胞变成了多能干细胞这样的胚胎干细胞，这便是诱导多能干细胞姓名的由来。生成之后，它们就像胚胎干细胞相同活动，而且可以分化成许多不同的细胞类型。这项技能可以让咱们简略地培养来自患者的多能干细胞，这不仅仅对生物学也是对医学的重要奉献，特别是再生医学，它的发现者山中伸弥也因而在前些年获得了诺贝尔奖。
这张图展现了咱们未来的方针，咱们可以看到，咱们正在研讨在家畜体内培养人体器官。假设有一位晚期心衰患者，咱们首要生成患者的诱导多能干细胞，然后将其注入有器官构成妨碍的猪胚胎的囊胚中。这个胚胎事前通过基因改造，所以无法自我构成心脏。
那么假如咱们可以生成人-猪嵌合体，这个嵌合体全身都应该有人类细胞，特别心脏应该彻底是由人类细胞组成的，由于猪细胞无法生成心脏。所以当这只嵌合体猪长到必定程度，咱们就可以取出心脏供人体移植。虽然这颗心脏是在猪体内培养的，但心脏细胞彻底来自患者自己的诱导多能干细胞，所以它本质上归于自体器官移植。也便是患者自己的细胞和心脏移植到自己体内，所以移植时和移植后都不需求免疫按捺，这便是我的幻想，人们称之为囊胚器官互补。这听起来像科幻故事，但咱们现现已过啮齿类动物试验得到了很好的数据验证。
这是咱们前些年做的第一个试验，咱们预备了无法构成肾脏的小鼠，由于咱们删去一个叫Sall 1的基因，这个基因是构成肾脏的要害。咱们将野生小鼠的胚胎干细胞和诱导多能干细胞注入无法生成肾脏的小鼠囊胚中，注入的多能干细胞生成的细胞，在某种程度上弥补了胚胎无法生成肾脏的缺少，并终究与肾脏构成一个嵌合体。而这样构成的肾脏彻底来自注入的多能干细胞，不仅仅肾脏，该办法还适用于培养其它器官。比方，胰脏、胸腺、肝脏、血管和血液，以及最近培养的脑、肺和甲状旁腺等。
咱们对大多数器官的试验都获得了成功，因而该办法应该可以完结通过诱导多能干细胞培养器官，但这是同一种鼠类之间的嵌合体。为了培养人体器官，很明显咱们还需求运用其它物种来进一步试验。因而为了验证不同物种，验证咱们能否跨过物种壁垒。
咱们测验了用两种鼠类来获得验证数据。它们看起来很像，但却是不同的物种，它们不能交配，它们的染色体数量不同。咱们可以看到，大鼠比小鼠体型大10倍。咱们想要证明这种跨物种囊胚互补的幻想，如咱们所见，咱们测验培养出有大鼠胰脏的小鼠。咱们将大鼠的多能干细胞注入删去了Pdx1基因的小鼠的胚胎内，Pdx1是胰腺发育的一个重要基因。
试验效果令人惊奇又觉得风趣，嵌合体胰脏与小鼠胰脏相同巨细。原本咱们估计嵌合体胰脏会归纳两种鼠类的特性，巨细介于两者之间，但咱们得到的嵌合体胰脏都是和小鼠胰脏相同大。小鼠胰脏般巨细的嵌合体胰脏，反过来也是相同。因而虽然胰脏细胞是由大鼠的细胞组成的，但胰脏的巨细却和小鼠的相同。由于胰腺太小，并不能移植回大鼠体内，这是咱们想向咱们阐明的一点。
随后咱们测验了另一种办法，咱们进行了一个相反的试验。咱们预备了删去了Pdx1基因的大鼠，将小鼠的诱导多能干细胞注入大鼠的胚胎。咱们可以猜到，这次咱们得到了和大鼠胰脏相同大的嵌合体胰脏，大部分胰脏的巨细都和大鼠的相同。看来决议器官巨细的不是细胞，而是发育环境，发育环境如同决议了器官的巨细。但仍是相同的问题，大鼠体内生出的胰脏太大，无法移植到小鼠体内。因而咱们没有移植整个器官，而是测验移植胰岛。大鼠体内生成的小鼠胰脏的胰岛，胰岛是胰脏中的一小簇细胞。胰岛包括重要的细胞，比方可排泄胰岛素以坚持正常血糖水平的β细胞。
咱们从大鼠生成的巨大的小鼠胰脏中提取出了胰岛，然后将100个胰岛移植到了有糖尿病的小鼠体内，咱们是通过药物诱发糖尿病的。咱们可以看到，一般有糖尿病的小鼠的血糖水平超越400mg/dl，但一切承受胰岛移植的小鼠的血糖水平都在一年后康复正常，而当咱们把胰岛从小鼠体内取出后，它们的血糖水平又上升了。这标明移植的100个胰岛对血糖水平康复正常起到了效果，咱们用的是成年小鼠作为受体。它们生计了两年，坚持正常血糖水平一年，因而这几乎是意味着毕生治好。最重要的是，由于没有产生排异反响，咱们没有对小鼠进行任何长时刻免疫按捺。由于胰脏细胞都是来自小鼠自身的，我是说胰脏细胞归于小鼠的自体细胞，虽然胰脏是在大鼠体内成长的。咱们对这些数据很满足。
如咱们所知，小鼠和大鼠这样的啮齿类动物体型太小，无法用于培养人体器官，所以咱们决议在更大的动物身上进行试验。咱们挑选了猪和羊，由于它们在器官巨细以及生理学宽和剖学上与人类相似，而且它们成长速度快，它们的器官可以在一年之内就长到和人体器官差不多巨细。而山公这样的灵长类动物，它们需求更长的时刻才干长得满足大、足以培养人体器官。咱们现已完结了试验并宣布了论文，证明囊胚器官互补法在猪这样的大型动物身上也是可行的，咱们可以在胰脏克隆猪体内培养外生猪胰脏。
现在咱们正在斯坦福大学进行人-羊嵌合体培养试验。如图所示，咱们将人类诱导多能干细胞注入绵羊胚胎，24小时后便是这个姿态。咱们依然可以在绵羊胚胎中看到tdTomato符号的人类诱导多能干细胞，然后咱们将这些嵌合体胚胎移植到代孕母羊的体内。咱们可以看到，和鼠类试验不同，这是个大工程。咱们需求许多医师的协助，手术在加州大学戴维斯分校进行，可以看到咱们的协作者罗斯教授，正在将这些嵌合体胚胎注入代孕母羊的子宫。虽然人类诱导多能干细胞注入了母羊体内，但它们会跟着时刻的推移而消失。
不过它们为人-羊嵌合体研讨做出了有含义的奉献，关于人-猪嵌合体试验也是如此，所以咱们以为跨物种嵌合体的构成是有壁垒的，咱们称之为异种壁垒。我以为这如同反映了两个物种之间的基因或进化差异，这种差异在鼠类啮齿动物之间比在人与猪或羊之间要小，因而了解和改造这一异种壁垒，或许便是在动物体内成功培养人体器官的要害。
终究，我想谈谈这项研讨的品德和社会问题。我知道这项研讨会触及到一些这样的问题。通过和别人的评论我发现，许多人的忧虑在于动物的人像化，比方人面猪身，这是具有人脑或人类生殖细胞的猪，还有人以为运用动物培养人类器官是对动物福祉的损害。
但我想着重的是，咱们的一切研讨都是在得到相关组织同意的状况下进行的，包括政府以及斯坦福大学品德委员会和相关大学的动物试验委员会。咱们正一步步地做研讨，坚持透明度并承受这些组织的监督。
我还想再次着重一点，假如研讨获得成功并可以为患者供给自体器官，就可以抢救许多患者的生命或进步他们的日子质量，并大大下降医疗费用。
终究，我要感谢为咱们供给过协助的人们，我今日介绍的研讨效果是在许多人的支持下完结的。
我就讲到这儿，感谢倾听！
我是卡迪夫大学教授简·格里夫斯，主讲地理学。我的学生也做一些天体生物学方面的研讨，也便是寻觅国际中的生命。我对此痴迷已久，而且现在要点重视的是金星。我的首要研讨方向是太阳系之外的行星的构成，但我对太阳系自身也很感兴趣，最近特别对金星感兴趣。
金星是间隔地球最近的行星，但它现在的环境十分恶劣，因而咱们并没有花太多时刻去在金星上寻觅生命痕迹。咱们曩昔重视更多的是火星，人类发射了可以在火星外表行走和调查的勘探车，也调查了火星大气层中是否存在生命痕迹。
金星看起来并不合适生命存在，但咱们也向金星发射了一些勘探器，比方前苏联发射了猎人勘探器对金星地表进行勘探，美国国家航空航天局发射了调查金星大气层的勘探器。但它们发回的相片显现，那里的环境极端恶劣。金星的地表就像一个被烤熟了的贝壳，而且大气层气压十分高，这是由于金星大气层底子都是由二氧化碳组成的，也便是一种温室气体。
这种环境对生命来说极端恶劣，但咱们以为曩昔金星上的环境很或许要好得多。由于在几十亿年前，太阳的亮度不及现在，因而那时金星的外表温度没有现在这么高。比方说其时有或许存在海洋，那么也就有或许孕育出世命。但跟着太阳的亮度不断添加，金星的环境变得恶劣起来，海洋由于更强的阳光开端干枯，海水蒸腾殆尽。水被分解为可以自在逃逸的氢原子和氧原子，这些原子逃逸出大气层之后，就只剩余了今日咱们看到的高气压地表。生命在那里不太或许存活，由于条件实在太恶劣了。
咱们以为金星的一部分地表乃至现已被熔化了，一些勘探器向咱们回来了某些信息，比方这些相片。但相片中的现象或许只能坚持一个小时左右，看起来金星外表不或许有任何有机体存在，由于温度太高了。但虽然地表条件恶劣，咱们以为金星云层的条件或许会好一点，那里更凉快且更湿润。这是现在金星云层的图表，金星大气层的高度远大于地球大气层，高度大约在50-60千米。
咱们对金星大气层的条件进行了观测，那里的温度适合，可以抵达20摄氏度左右，气压与地球外表气压挨近，但金星大气层仍是不合适生命存在。假如把航天员送到金星大气层，他们会发现那里环境恶劣，由于那里90%都是硫酸，而且风势极端激烈，他们会以每小时几百公里的速度被吹走。但咱们坚持以为或许可以习惯这些激烈气流的细小生物可以在那里存活，这便是为什么人类打算在未来把分量很轻的气球发射到金星的云层中，通过现代信息与科技打开更多的观测。
但咱们为什么会对金星大气层感兴趣，这是由于地球上存在一种所谓的空中生物圈，微生物或许单细胞或许漂浮在云层中。而且在地球上，它们很或许会回来地表以获得养分或歇息，或在地表上具有自己的生命周期，但在金星上则不或许。
假如这些微生物落到金星外表，它们会直接被烤干，所以咱们以为，或许相似的微生物能在金星云层中漂浮并存活。咱们十分倾向于以为有或许存在这样的生物，虽然这种空中生物圈的观念在上世纪60年代就已提出，但截止现在，相关探究并不多。
金星大气层底子是不透光的，阳光无法抵达金星地表，但作为射电地理学家，我有不同的观念。由于射电波可以轻易地穿越大气层和云层，咱们知道金星的中层大气层底子不透光，但那里是射电波的天然来历，那里有厚厚的一层射电波。这没什么特别，但假如有某些分子漂浮在上方的云层中，它们就能吸收一些射电光，这样这些分子就有或许存活。
这张相片显现的便是这些分子，咱们特别想找到磷化氢，由于磷化氢分子可以吸收来自下方云层的射电波。假如它们吸收的是某个特定波长的射电波，那么咱们就可以很简略地通过射电望远镜观测到，并发现它们是怎样活动的。
磷化氢分子具有量子效应，它们会旋转，但它们只能吸收必定量的能量。所以它们会跳，就像播映机上的唱片改动转速相同。它们通过吸收某个特定波长的射电波的能量去做到这一点，所以咱们就想找到磷化氢。为什么方针是磷化氢，由于它是地球生物圈的标志之一，不是空中生物圈，而是像沼地等当地的生物圈。
磷化氢是日子在无氧环境中的微生物的副产品，而金星的云层恰恰便是无氧环境。从我的专业视点来说这是比较简略的一种试验，那么为什么不试试呢？打开这项研讨并不是由于咱们有很大期望能找到生命痕迹，我仅仅单纯以为这是一项很好的研讨，通过望远镜观测去验证金星空中生物圈的幻想。
我想用我了解的一种射电望远镜，也便是这张相片上的麦克斯韦望远镜（JCMT），它坐落夏威夷岛的一座高山上。能去那里打开地理学研讨是很侥幸的一件事，那座山在夏威夷人心中是崇高的，我十分感谢能有时机与他们协作。相片上看不到那台望远镜，只能看到它的影子，由于它在这个巨大设备的内部。能在那作业一段时刻真的很棒，上世纪90年代我曾运用过那台望远镜，因而我对它的各种设备一目了然。
这台望远镜现已作业了数十年，现在依然用于射电地理学的各项研讨，对我来说它是完美的。我以为它其间一个设备的精度足以让咱们发现想要找的波长，这个设备大约1毫米。假如金星大气层中真的有磷化氢，它就能观测到磷化氢吸收射电波，这便是咱们所做的作业。
其时我并不奢求成功，我觉得可以参加到地外生命的寻觅中就现已很好了。咱们可以寻觅这个分子，虽然很或许找不到，但咱们可以对金星或许存在的生物圈数量给出约束，其他地理生物学家或许很少有对此感兴趣的。那时我并没有做这些观测，因而那是一个时刻很短的项目，咱们不想强占望远镜的悉数运用时刻。
那里的作业人员为咱们供给了协助，并向咱们发送了数据，我看了那些数据，觉得有点紊乱。但过了一段时刻之后，咱们真的观测到了磷化氢对射电波的吸收，这让我大为震动。咱们想铁板钉钉，所以咱们又去请求运用更为现代的地理望远镜，那便是坐落智利高山区域的ALMA地理望远镜。咱们通过这个望远镜进行了观测，并证明了咱们开端通过麦克斯韦望远镜观测到的效果，那里真的有磷化氢在吸收射电波。
在我眼里这条线十分美丽，但我想对大多数人来说，这仅仅一根没有规则的线，没什么特别。但咱们可以看到这条线的中心下沉方位标明的便是那个特定波长的射电波，它标明某些光或许说射电波在金星大气层中消失了，它们被这些磷化氢分子吸收了。假如在电脑中树立模型，你会发现在那个特定波长的当地会呈现V形走势，咱们观测到的也的确是这样。因而那里真的存在磷化氢，和咱们料想的相同。金星上的磷化氢存在于气态环境中，也便是说有机生命体只或许存在于金星的云层中，但咱们对此发现十分慎重。由于磷化氢是一种十分简略的分子，它的化学式是PH3，也便是由一个磷原子和三个氢原子组成的，就像三个氢原子组成三脚架托着一个磷原子。
咱们以为像磷化氢这种简略的分子，必定有多种构成的办法。但为什么说它是很好的生物标志，由于假如大气层中没有满足的氢气，就无法构成PH3，因而地球上就没有天然构成的磷化氢。咱们也不能简略地以为金星云层中存在天然构成的磷化氢，由于金星上没有多少游离氢，因而构成磷化氢会十分难。假如存在磷化氢分子，它要么会与其它分子快速产生反响，要么会被阳光损坏，所以它不会存在好久。
因而我和搭档们进行数千次核算，这项作业在多个大学和国家协作打开，以确认是否还有其它磷化氢来历。咱们树立这些化学模型时考虑到了已知的金星上具有的一切要素，但咱们仍是没能找到关于氢的来历的答案。金星上的能量份额结构缺少以构成磷化氢，因而咱们以为必定存在另一种办法可以天然构成磷化氢。
地球上就有1-2种天然构成磷化氢的办法，磷化氢气体或许来自火山的喷发物。咱们对此并不确认，但这是一种或许的办法。因而咱们参阅了其他科学家的发现，看一看金星上是否有许多火山。这个问标题前依然没有答案，由于勘探器很难透过不透光的云层拍照到金星的火山。所以咱们采用了雷达测绘技能，从金星地表的雷达测绘图上有时可以看到一些相似热门的东西，然后又消失不见了，这有或许便是火山岩浆冷却并消失的痕迹。
因而金星上或许存在火山，但火山强度缺少以天然构成磷化氢，更何况火山喷发物中没有水，而地球上的火山喷发物中含有水。水是构成磷化氢的化学反响所必需的成分，地球上处处都有水，但金星地表则是反常枯燥的。所以咱们觉得金星上的磷化氢并不是来自火山喷发物，即便金星上的确有磷化氢。因而咱们不得不再次从生物学视点去解说磷化氢的存在，咱们知道地球上的微生物或许会以废物的办法产生磷化氢，但这些磷化氢都被开释掉了。
咱们不得不承受这个观念：金星的云层中是否存在生命？方才我说金星的云层中90%都是硫酸，但或许，仅仅是或许，生物能以某种办法在小滴的硫酸中存活。这种小滴应该是硫酸和水的混合液体，而不是气体或固体，这或许能让微生物树立起微型生态系统。一滴液体中或许只要几个微生物，它们或许漂浮在云层中，或许会获得一些阳光，也或许会坠落，而包裹着它们的液体或许会蒸腾。
这些微生物或许会阅历某种孢子期，然后被带来带去，因而它们或许在云层中有某种生命周期，现在对此还没有结论。咱们还从没有在地球上在如此恶劣的环境下进行试验，地球上的生物也从没有阅历过这样的环境，地球上历来不存在这样的环境。但在金星几十亿年的前史中，或许曾呈现过达尔文《进化论》中物竞天择的现象，不管是否是最健旺的生命体，它们或许也都曾逐步进化并习惯飘浮在云层中的日子办法。
这就给了咱们幻想的空间，而咱们也的确有主意。虽然金星那样恶劣的环境中或许存在生命的这种主意听起来的确很张狂，但的确有这种或许性。咱们也在通过望远镜继续地观测，环绕磷化氢这个简略的分子打开其它研讨，更多地考虑咱们的化学和试验室能做什么？
这是一张日本拂晓号轨迹勘探器拍照的金星相片，它调查着金星高空云层中的奥秘改动。咱们期望打开更多作业，咱们期望能发射更多勘探器，咱们期望可以下降勘探气球的高度，咱们期望能长时刻在云层中漂浮勘探，咱们期望能终究找到那里的答案。我以为这将是未来几年激动人心的应战。
我是史蒂文·温伯格，美国德州大学奥斯汀分校物理学和地理学教授。今日我想说一说底子粒子规范模型，包括什么是规范模型？咱们怎样树立了这一模型？咱们为什么以为这个模型不完美？以及未来的期望在哪？
在我读研讨生的上世纪50年代，理论物理获得了巨大的效果。比方量子电动力学理论的打开，这是一种光的量子理论，讲的是电磁场和电子的彼此效果。通过十多年的研讨，理论物理学家发现了怎样在这个理论下进行核算，并由此核算出了小数点后许多位的猜测性效果，而这些核算效果后来也被试验证明了。
实际上，理论和试验之间的符合程度现已抵达了最大，比方对电子磁场强度的核算。根据这一效果，咱们期望可以对已知的天然界其它底子效果力的研讨上也获得相似的打破，比方量子电动力学中提到的电磁力之外的效果力。咱们知道有一些强壮的效果力让中子和质子结合构成原子核，原子核的直径比原子要小10万倍，而核反响开释的一部分能量也源于这些强壮的效果力。
咱们都知道弱彼此效果（是天然界底子效果力之一），弱彼此效果产生得很慢。但会导致原子核衰变，衰变时一个中子会衰变成一个质子，而且放射出一个电子和一个中微子。这些效果力的存在就带来了问题，由于量子电动力学并没有对这些效果力做出解说，但咱们期望能树立一品种似的理论来解说这些效果力。
咱们在上世纪六七十年代打开了相关研讨，并给出了一个理论，也便是咱们所知的（底子粒子）规范模型。这个模型将强弱原子力和电磁力包括在了一套公式中，除了咱们已知的电磁场，天然界还存在其它11种场。咱们已知的大多数天然界底子效果力都与这12种场有关，只要一个特例，我稍后会提到。除了电子，物质还包括其它多种粒子，比方和电子相似但质量更大的带电粒子。比方和电子相似但体现为电中性的粒子，也便是中微子。再比方组成中子和质子的，参加强效果力的粒子，也便是夸克。一个中子或质子由三个不同类型的夸克组成，关于夸克和电子与中微子等带电粒子，以及12种力场的理论与量子电动力学理论十分相似。假如你不知道有多少种力场和多少种构成物质的粒子，你就很或许分不清这些理论。
那么是什么让咱们在上世纪50年代敞开相关研讨时没有将其简略化处理？首要是咱们在了解上遇到了困难，难点之一便是所谓的对称破缺。比较于针对实际现象的核算公式，规范模型的公式看起来大大简化了。
咱们需求一些盯梢来证明这一点，还有一种叫做color trapping的现象。夸克也有和电荷量相似的量子数代名词，咱们称作“色”（“色”量子数是物质国际的一个底子特征）。这姓名听起来一般，但咱们便是这么叫的。“色”荷与电荷的差异在于假如咱们把两个带电粒子摆开，即便它们之间彼此招引，但招引力会跟着间隔增大而削弱，也便是说招引力与间隔成反比。但在摆开两个夸克时，招引力会跟着间隔变大而增强，所以咱们永久也无法分隔两个夸克。到现在咱们的勘探器还从没看到过独自存在的一个夸克，它们是无法独自分隔的。
咱们信任这些观念是由于咱们认同根据这些观念的理论，理论指出每个中子或质子都是由三个夸克组成的，这是树立的，因而咱们就以为夸克是实在存在的。而关于规范模型来说，了解了对称破缺和color trapping等问题，并处理了这些难点后，这个理论看起来很不错。
到了上世纪七八十年代时，各种试验也给出了证明。由于试验中发现了这些理论（规范模型）猜测存在的新粒子，规范模型也因而被写进了物理学教科书。但为什么咱们仍是快乐不起来？为什么咱们仍是对它（这个理论）不满足？为什么咱们要去向政府请求建造更大的粒子加快器和打开更多的试验，然后打破规范模型的边界？原因有几个方面：一个是规范模型自身有一些需求给定的常数，然后通过理论做出猜测。比方，除了电子的电荷量，还有两品种似的数量需求从试验中得出。除了电子的质量，咱们还要知道与电子和夸克相似的一切其它带电粒子的质量，也便是需求从试验中测出理论中给出一共9种粒子的质量。咱们或许会说：这有那么难吗？究竟牛顿在树立太阳系理论的时分，他要做的但是通过观测来得出不同行星轨迹的半径，但不是什么都能靠纯理论得出效果的。
实际便是这样，咱们的不同之处在于，太阳系是由于一系列偶然（意外事件）的产生而构成的，这些偶然使得行星在间隔太阳不同远近的当地构成，但咱们并不以为规范模型（核算出的一些数字）也是偶然。这些数字很或许意味着国际的深意，但咱们还不能确认那是什么。看着这些质量和电荷的数值，它们如同传递着咱们尚无法了解的信息，这便是困扰咱们的问题之一。还有一个问题便是咱们不仅仅不知道这些数值是怎样得出的，还发现其间一些数值看起来十分古怪，比方质量比，质量比的数值是像10或100这样的数字，很难幻想这是通过核算得出的数值。还记住我方才说的电荷比吗？咱们只需求三个电荷就能描绘弱彼此效果力和电磁力，这些比率像是1或10的因数，它们和1没什么太大差异。或许未来才有或许核算出效果，总归咱们现在还做不到。
还有一些比率也很古怪，例如规范模型中包括的一切粒子的质量标度。比方电子、夸克、具有用果力的粒子等等，它们的质量都取决于同一个质量参数，那便是遍布整个国际的某种场的质量参数。这个参数大约是质子（也便是氢原子核）质量的250倍，咱们不知道个中原因，但250这个数字仍是有点特别的。
还有一些描绘天然界的数字是很不同的，其间之一便是规范模型中没有给出解说的一种效果力，也便是引力。引力很弱，由于咱们调查到的能量很小。引力有这样一个质量标度，这个质量标度下的粒子彼此招引，其招引力不亚于原子核内（中子和质子之间）强壮的效果力。这一质量标度被称为“普朗克规范”，是马克斯·普朗克于1900年提出的，普朗克规范比规范模型中的质量标度大了约16个数量级。也便是1后边有16个0的那么一个倍数，那是一个巨大的数值，为什么是这样一个数值？还有一个十分巨大的数值，方才我曾提到和电荷相似，强弱彼此效果力和电磁力的强度取决于相似电荷量的三个数量，它们的效果就像电荷对强弱效果力和电磁力起到的效果。
这三个数量的数值相差很大，最大的那个是其它两个的一百倍左右，但这三个数值都取决于能量。假如从将它们投射到能量上，你会看到它们慢慢地越来越挨近，然后在某个能量值，这三个数值汇合到一同了，而这个能量值和普朗克规范的数值相差并不算大，大约比普朗克规范小了10或100的因数那么多倍。所以我说国际中数字的规范是很奥秘的，天然界存在（四种）底子效果力，引力的标度处于一个特别的数量级，而规范模型中研讨的其他底子效果力。它们的标度大约比引力的标度小了16或14个数量级，咱们称之为“等级问题”。
是什么构成了标度上的等级差异？还有更糟的，假如从另一个方向，也便是从那些十分小的能量标度来看，也有一个标度是咱们不了解的。咱们知道每个单位体积的真空区域都有必定的能量，但这个能量十分小，而国际的空间是巨大的。因而这些能量加起来可以影响国际的引力场，然后影响国际胀大的办法。比方1998年地理学家们发现国际在加快胀大（即有或许是这种能量引起的），现在咱们可以估算出导致这种国际胀大加快的能量标度，这个数值大约比规范模型中的能量标度小16个数量级左右，这又是一个古怪且巨大的数字。为什么会是这样一个数字？咱们仍是不知道。
作为结束，我想说点活跃的，上世纪50年代读研讨生的时分，我很仰慕长辈们在量子电动力学范畴获得的效果，而咱们这一辈理论物理学家树立了规范模型，将长辈们的效果进一步向前推动。规范模型解说了天然界存在的一切其它效果力和咱们发现的其它粒子，只要引力没有给出解说，咱们（理论物理学家）的作业没有完结，咱们引以为傲的规范模型并不是终究答案。
今日年轻一代的理论物理学家们，你们有你们的任务，那便是解说与天然界不同现象有关的这些巨大的、奥秘的数字。祝你们好运！