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換血就能返老還童 科學還是騙局？

人類將再次踏上追求永生之路，這次是以一種科學的姿態。

由初創公司Ambrosia(中文意思為“不朽”)主導的一項“返老還童”的換血試驗已經正式啟動。這家初創公司位於美國加州莫特雷(Monterey)，聯合創始人傑西·卡馬辛(JesseKarmazin)醫生現年31歲，他也是這此試驗的科研帶頭人。

卡馬辛向《第一財經日報》獨家透露：“本次試驗已經於今年6月正式啟動，在近一周內已經招募到20名左右換血‘誌願者’。公司將向他們收取每人8000美元的費用，包括治療費和科研費。我們的目標是招募到600名誌願者。”

癡迷抗衰老研究

卡馬辛向《第一財經日報》記者提供了一系列描繪換血後美好生活的書。在作家‪NikolaiKrementsov撰寫，由芝加哥大學出版社出版的《擱淺在地球上的火星人》(AMartianStrandedonEarth)一書中，第59頁中寫道：“在接下來的幾個月中，在開始兩次和最後一次換血後，他的身體狀況顯著改善，不僅僅是他的主觀感覺好了，而且細胞數量、血壓和脈動、肌肉緊張度和力量，甚至肺活量等多項客觀指標明顯改善。”雖然是科幻小說，卻展現了人體換血能夠得以永生的前景。

卡馬辛表示，每名受試者將會在2天內被輸入約1.5升的“年輕血液”。受試者將會在輸血前及輸血後一個月接受全面的血檢，需要檢測的生物指標超過100項，其中包括血紅蛋白和各類驗證指標。由於輸血是一項完全成熟的標準治療方式，Ambrosia公司的這項人體試驗不需要經過美國食品與藥品監督管理局(FDA)的特別批準。

在回答記者關於“年輕血漿”來源的時候，卡馬辛表示：“我們會和美國血液銀行(USBloodBank)合作，它們的血液來源是無償獻血的誌願者。”《第一財經日報》記者隨後郵件詢問了美國血液銀行相關部門，不過截至發稿未收到相關回複。

卡馬辛從大學期間就開始癡迷於研究抗衰老。他對記者表示：“之所以會想到做人體換血試驗，是因為過去在抗衰老分子領域的實驗室的工作經驗。作為一名醫生，我深知輸血的普遍性和安全性，這基於很多治療的科學研究報告。”

去年，卡馬辛參與成立了一家名為xVitalitySciences的公司，主要業務是向海外診所供應血漿。由於融資失敗，卡馬辛離開了公司。在這之後，卡馬辛就和另一名來自一家疫苗公司的首席科學家克萊格·萊特(CraigWright)一起成立了現在的這家Ambrosia公司。

“異種共生”研究歷程

人體換血的試驗是受到一種叫做“異種共生”(parabiosis)的實驗方法的啟發。所謂“異種共生”，就是以實驗的方法，使兩個動物體沿身體縱軸平行結合的現象，這個概念早在150年前就被提出。

到了上世紀中葉，科學家們開始用老鼠進行相關研究——把一老一少兩只老鼠的血管連接起來，研究者們認為，年少老鼠的血液可以讓年長的老鼠恢複青春。1956年2月，紐約康奈爾大學的克里夫·麥克雷(CliveMcCay)博士在紐約醫學院公報上發表了一篇文章，題目叫《實驗性地延長壽命》。克里夫·麥克雷將同一家族同血型的90天和300天的大鼠的血管吻合連接在一起，讓兩只大鼠共用血液循環系統，結果發現，老年大鼠的關節軟骨很快變得年輕了許多，似乎逆轉了老化。

2005年，斯坦福大學醫學院神經系的托馬斯·朗多(ThomasRando)教授所率小組，將年幼的和年邁的大鼠通過血管吻合連接在一起。5周後，他們驚訝地發現，年老大鼠的肝臟和骨骼肌的幹細胞回到了更加年輕的狀態，甚至還表現出跟幼鼠幾乎相同的修複肌肉損傷的能力。不過年輕的小鼠出現了提前衰老，肌肉修複能力出現了與年齡不符的減退。

2013年，哈佛大學的艾米·瓦格斯(AmyWagers)教授的團隊又做了一個相似的實驗。他們將一只兩個月大的小鼠，與一只患有心肌肥大的23個月大的老年小鼠通過血管吻合連接在一起。

4周後，老年小鼠的心肌肥大迅速得到了改善，心肌細胞幾乎恢複到那只年輕小鼠的同樣大小。不過這次這只年輕小鼠沒有受到任何負面影響。她還首次在試驗中提到一種名為GDF11的蛋白，這種蛋白存在於人體和小鼠的血液中，是決定衰老的關鍵，能夠改善小鼠的肌肉和大腦。這篇論文發表在了頂級生物雜誌《細胞》上。但是這項試驗的結果也遭到了包括諾華和GSK等大公司的質疑。諾華的科學家就發布了與瓦格斯研究所矛盾的數據，顯示GDF11蛋白會隨著年齡的增長而增長，而在產生骨骼肌的時候反而會逆生長。GSK的研究也發現，GDF11並沒有參與衰老的肌肉細胞的再生，而且向小鼠體內提供GDF11也並不能改善小鼠的肌肉功能。

最近的一份關於“異種共生”的報告是在2014年，來自加利福尼亞的斯坦福大學的神經學家托尼·韋斯克雷(TonyWyss-Coray)通過實驗發現，年長小鼠在註射了幼年小鼠的血漿後，似乎改善了記憶和學習能力。這次研究的成功為類似的研究指出了一條捷徑，即反複進行來自年輕動物的血漿註射，是一種簡單可行地進行異種共生研究的方法。

在論文發表之後，韋斯克雷成立了一家名叫Alkahest的公司，與斯坦福大學合作，專門研究使用年輕人的血漿來治療18名阿爾茲海默癥患者。在評估試驗安全性的同時，他們還時刻關註治療是否能改善病人的認知能力，以及是否能夠緩解其他癥狀。預計試驗結果將於今年年底前公布。因此，Ambrosia並不是第一家從事人體換血試驗的公司。

動聽的資本故事

然而如同許多癌癥、艾滋病、阿爾茲海默癥(AD)等疑難雜癥的相關研究一樣，實驗室里獲得的初步成果再讓人欣喜若狂，可能也並不會為最終的成功療法帶來保證。但資本可不這麽認為，“返老還童”將幫助他們描述出最為動聽的故事。

在矽谷，關於延長生命科學已經成為當地十分受歡迎的癡迷學問的流言。著名投資人、PayPal聯合創始人PeterThiel就曾表示：“異種共生的現象非常有趣，我說的有趣不是說作為一項投資，而是說對人們切身的健康有意義。”

不管這一理論有沒有科學依據，矽谷的科技富豪已經開始實驗“異種共生”療法，為了醫療工序以及年輕人的血液投入大量金錢，並每年會進行數次這樣的療法。

2013年9月18日，谷歌創始人拉里·佩奇(LarryPage)宣布成立一家名為Calico的公司。佩奇稱這是CaliforniaLifeCompany(加州生命公司)的縮寫，而Calico項目的宗旨正是延長人類的壽命。從項目宣布啟動開始，谷歌就一直在為Calico項目招募抗衰老和遺傳學領域的專家，其中包括來自加州大學舊金山分校的生物學教授辛西婭·肯尼婭(CynthiaKenyon)，她目前擔任Calico的副總裁，負責老齡化相關研發。

不過Ambrosia的這項人體換血試驗也引來很多批評的聲音。《科學雜誌》(Science)就表示這項試驗讓人聯想到近期很多所謂的幹細胞臨床試驗在要求受試者付費之後，最終無法披露相關的數據來證明試驗的結果。

Ambrosia的測試項目包括輸血前和輸血後一個月的100項血液的生物標誌物對比，但是諾華制藥抗衰老研究執行總監DavidGlass對此表示：“由於該項試驗並沒有安慰劑的控制組，因此很難破解出究竟能有多大的益處。”

專家表示，目前還很難判斷Ambrosia的試驗到底是一次有力的科學嘗試或是一個騙局。但是大多數接受采訪的業內人士都表示，這個嘗試沒有科學依據。

複旦大學附屬中山醫院泌尿科主任醫師許明對《第一財經日報》表示：“目前人體換血試驗存在最基本的兩大疑問就是，首先無法確定衰老僅僅是與血液有關;其次即使衰老與血液有關，也無法保證年輕人的血液輸入到年長人的體內，血液的成分不會發生變化。”

他進一步指出，“異種共生”的年長和年幼的小鼠之間的血液流通是不經處理的，而把一個人的血液輸到另一個人的體內，會丟失很多成分。“比如性激素，血液的存放一般是在零攝氏度以下的冰箱里，性激素和人體所有的激素一樣，存活的環境就是37℃，很多抗體也是。”許明表示，“目前針對抗衰老可能有效的在於基因編輯，通過去除導致衰老的基因，插入年輕的基因，但這個也是很遙遠的事情。”

華大基因首席科學家茅矛對《第一財經日報》表示：“靠人體換血就能返老還童，這未免太天真了。不過還是要看它最後提供的數據，也不能就此認定這是一個騙局。”

別把科學家逼成會計，科研經費管理難倒白發老教授

科研經費管理的制度性缺陷一直備受社會關註。趨於嚴格有助於防止學術腐敗，但過猶不及。

近日，中辦、國辦印發《關於進一步完善中央財政科研項目資金管理等政策的若幹意見》(下稱《意見》)，從經費比重、開支範圍、科目設置等方面提出了一系列“松綁+激勵”的措施，激發科研人員創新創造活力。

據國家統計局數據，2015年全國研發經費投入總量為1.4萬億元，再創新高，同時科技成果轉化卻不盡如人意。《第一財經日報》在采訪中了解到，科研人員認為，若用行政辦法來管理橫向課題(相對於“縱向課題”即國家項目，橫向課題通常指一般法人自然人的委托項目)的科研經費，就會產生諸多不適應科研工作要求的條條框框，或將成為打通科技成果轉化“最後一公里”的“障礙”。

然而，科研經費的管理制度改革必然牽涉到科研人員和所在單位的利益關系。受訪科研人員認為，要想立即消除這些障礙，眼下仍困難重重。

不要用行政經費思維管理科研經費

今年1月8日，李克強總理在國家科學技術獎勵大會上提出，“要加快改革科研項目管理機制，砍掉繁文縟節，讓科技人員把更多精力用到研究上”。今年，李克強在政府工作報告中再提“砍掉科研管理中的繁文縟節”，而“十三五”規劃也提到要“改革科研經費管理制度”。

此後的5月30日，全國科技創新大會上透露的數據顯示，2014年，我國研發支出已達1.3萬億元，占全球研發支出總額的20%，位列全球第二，但世界級投入所帶來的科技成果供給與社會需求之間還有相當大的差距。

在受訪科研人員看來，提高科技成果轉化率和縮短“差距”，其中的一項重要工作就是對科研經費管理制度進行改革。

科研經費管理的制度性缺陷一直備受社會關註。

全國政協委員、中國社會科學院世界歷史研究所研究員俞金堯認為，經費及其管理的現狀已經把科學家都逼成了會計。

此前，科研經費管理曾多次被曝在使用方面出現違紀違法，以及國有權益損失的問題。不僅存在浪費、挪用，還有科研人員用虛假發票、虛列開支等不法手段套取或轉移科研經費，而科研人員變相套取科研經費變成工薪的例子也不時會發生。

俞金堯認為，科研經費管理趨於嚴格，總體上看是好的轉變，有助於防止學術腐敗。但是，“管理過於死板，用管理行政經費的辦法管理科研經費，管理體制不適應科研工作的實際，財務人員的過細盤問，對學者的人格不尊重。”

全國人大常委會委員、曾任中央第十巡視組組長的令狐安曾就此類報銷問題表示，如果屬於“辦法規定及制度不合理造成的‘逼良為娼’的現象”，原則上應不予追究。

江蘇省社科院研究員葉克林則認為，雖然一再強調企業是創新主體，但我國科技創新的主力和富礦仍在高校院所。但這些機構的科研成果大多註重學術價值和“科學前沿”，而要轉化為現實的生產力尚需時日。

“然而，企業和市場乃至經濟社會發展實踐中遇到很多科技難題，一旦科研人員不願意接手研究，難道不是在削弱自身的創新能力嗎?”他說。

“不少科研人員已放棄申報科研課題，也不主動接下研究任務”，在全國兩會等場合，作為全國政協委員、政協經濟委員會委員的賈康曾多次公開批評目前的科研經費管理體制。他在接受《第一財經日報》記者采訪時也作了上述表示。

自己加錢升艙也不行

賈康長期擔任財政部財政科學研究所博士生導師，也是華夏新供給經濟學研究院的首任院長。

包括賈康在內的多名受訪科研人員表示，眼下的科研經費無論是“退還”，還是“報銷”，都涉及如何認知科研工作的“特定規律”。

賈康曾講述一個老教授的故事，作為國內某個學科的著名帶頭人，已滿頭白發的老教授不能乘坐飛機的公務艙，經濟艙成為唯一選擇。

“這位老教授申請自己加錢，或者使用自己的航空里程積分升艙，而管理部門回應說機票是走政府采購程序的，無法辦理這種調改，老教授的要求統統遭拒。”他補充說。

另一位不願透露姓名的學者告訴記者另外一個故事：對數年間已報銷完畢的科研經費開始重新審查，並衡量“超標”的部分，要求退還款項，並不許再作他用。

他說，還有規定，所有報銷的單據要成為“證據鏈”，往返和住宿都要一一銜接齊全，卻忽略了科研活動在路線上既有可能重疊，也有可能交叉，而絕非單向線性的規律和事實。

“相比自然科學領域，社科還算好的，因為一般課題總體金額百來萬。前者的金額在數千萬元上下都很正常，往往退起來壓力也大得多。”這位學者表示。

由於上述這些情況也大量發生於橫向課題研究領域，該學者對此認為，沒有必要如此刻板。

刁難：被要求和省長簽合同

在科研工作者與科研經費的關系上，葉克林認為，科研經費主要是科研人員通過競爭申報各類研究項目或課題獲取的，如果科研經費管理特別是費用報銷附帶許多難題，科研人員就會漸生抵觸心理，繼而放棄申報研究項目或課題。

葉克林是“文革”後恢複高考的第一批大學生，自上世紀80年代跟隨費孝通先生進行江蘇小城鎮研究和城鄉關系研究以來，一直沒有離開過科研一線。

就其35年的科研生涯而言，葉克林在江蘇省、中央級的高校院所從事過研究，還曾到國外高校訪學。他自嘲在應對科研經費管理上“經驗老到”，但遭遇有關“奇葩”要求時，仍無所適從。

葉克林回憶，2013年，在時任江蘇省省長李學勇的指示下，省政府設立了6個蘇北全面小康建設重要課題，他與江蘇省發改委(蘇北辦)有關負責人聯合主持了其中第一項綜合性課題《推進“四化”聯動 加快蘇北發展》。在完成課題之後，相關政府部門出具了《江蘇省政府重點課題研究結項證明》並擬撥款，但財務部門表示：要有一份研究課題合同。

“雖然持有省政府正式下達的專門文件編號的‘專題會議紀要’”，但院財務部門非要我去找省長李學勇簽份合同。”葉克林說，問題在於，省政府交辦的重點課題，又不是省長個人出資，我怎麽能和省長個人簽合同呢?於是，折騰數月，他最終放棄了這筆款項入賬。

2006~2007年，葉克林曾在韓國有關大學擔任特聘教授，並與韓國一些高校院所專家學者達成長期國際合作研究計劃。回國後，韓方有關教授攜帶韓國國家研究基金項目，來華在他的指導下進行國際合作研究，並發表了反響較好的科研成果。其間，因中方科研經費管理要求與國際學界科研經費使用慣例相抵觸，雙方也發生了一些齟齬。由於擔心科研經費管理過程中出現的種種“匪夷所思”，並因此損害自己的國際學術信譽和信用，他婉言謝絕了後續韓方其他專家學者來華進行國際合作研究的要求。

1997年訪學美國返回後，葉克林先後競爭申報獲批了國家社科基金和江蘇省社科基金2個項目，最後自行出資墊付了一部分費用。

記者在采訪中了解到，科研人員在經費報銷問題上遭遇的“刁難”大致為3種：搭便車、勒索和訓斥。

第一種是所在單位管理部門的個別人員將自己的發票塞入科研經費的項目中，比如飛機票。更嚴重的情況是，少數管理人員憑借掌控科研管理和財務核銷大權，主動刁難，並有“卡拿吃要”的嫌疑。

“如果我們派課題組年輕的研究生前往報銷，90%的概率會遭到財務人員的斥責，這個不符合要求，那里發生錯誤，為此跑來跑去，反複修改。”葉克林說。

賈康也提到，此前，我國“事業單位”定位的高校、研究機構中，單位管理方對於橫向課題經費實行了繁文縟節式的管理與核查、追溯。

於是，一些科研人員要麽出於自身尊嚴，要麽寧可避免不必要的麻煩，不再主動申請任何課題。

上海市社科院研究員劉長秋說，多數功成名就的專家可以不再申請，但是年輕的科研工作者是繞不過去的。

橫向課題能否去行政化？

如果以“課題視角”來審視研究機構的課題及其經費來源，即產生了“縱向”和“橫向”的區別。葉克林指出，兩者的區分不是一個科學定義，屬於科研人員約定俗成的說法。

葉克林說，對於“縱向課題”，其經費的使用、報銷、預算及其流程都有明文規定，非常嚴格;而“橫向課題”相當於“委托合同”，比如企業、社團組織委托社科院、農科院作相應的研究，多產生於“現實需要”。

多名受訪專家指出，科技成果轉化率的高低與全要素生產率的水平直接相關，科技成果要想快速轉化，多集中在“橫向課題”領域。

然而，2014年我國公開的授權發明專利中，來自高校和科研院所的件數僅占31.7%。

在受訪專家看來，這一科技和產業“脫節”的事實，很大程度上是因為“橫向課題”在經費管理上仍采用行政化手段，即與“縱向課題”類似，由此捆綁了快速、靈活、多樣的反應手段，也就無法立即轉化成現實生產力，反而損傷科研人員的積極性。

在中央提出解決科研成果轉化的“最後一公里”問題後，關於“橫向課題去行政化”的呼聲在學界日漸高漲。

在全國兩會召開期間，包括賈康在內的多名全國政協委員提出“橫向課題經費管理去行政化”的提案。

賈康就在提案中稱，高校、科研事業單位或社團組織財務上代管(承包性質的)橫向課題經費，其使用規則應是以相關法律和發包方設立、承包方接受的具體規定為依據，代管單位機構越俎代庖設立和施加上述的限制，難以符合法治要求。

適度放權避免“管得過死”

受訪專家認為，要打通科技成果轉移轉化“最後一公里”的障礙，必須以利益分配為導向，充分調動科研單位和科研人員的積極性，而非“一統就死、一放就亂”。

但專家還指出，改革科研經費管理制度，將觸動科研人員與所在機構的利益而困難重重。

一位不願透露姓名的科研人員指出，科研經費在管理和流程中一般由科研人員所在單位代為管理，而這筆經費在花光之前，事實上存入銀行，由此產生了利息。

他說，通常情況下，單位都會對科研經費收取一定的管理費用，“縱向課題”一般是5%，而“橫向課題”也收取類似的管理費，而且至少5%。

該科研人員指出，財務部門收取了利息和管理費，但科研人員並不清楚這兩筆費用的去向。

“在不涉及挪用公款的前提下，假如這筆錢使用的速度越慢，誰收益最大?”該科研人員感到很困惑，對科研人員的課題費用的報銷作出種種所謂的限制，事實上拉長了費用的使用周期。”

無論是“頭等艙”還是“查老賬”，甚至財務人員的“起勁”，其邏輯在於，如果科研人員用錢方便、出差方便，規格較高，花錢速度自然就快。此消彼長，單位的收益會降低。

他回憶說，單位的財務人員曾這樣直言不諱地告訴他，“科研經費屬於單位‘預算外收入’，這就叫作‘數馬分肥’。”

在我國多數高校中，學院一級並沒有財務權，單列的計劃財務統一設在校方，因此高校里的科研人員對此毫無辦法。

該科研人員稱，利益問題可以解釋為何在經費管理體制上頻頻出現怪事。不過，也有科研人員看到了好轉的信號。

在接受本報記者采訪前，賈康曾在電話中應相關部門工作人員要求，作了一次長談交流。賈康解釋了如何理解橫向課題與縱向課題應有的不同管理方式，從而在經費設計上加以優化。

“我們希望今後會出現來自政府部門的指導文件等權威依據，以解決目前在經費管理上的弊端。”賈康認為，對於改革的方向和內容，不僅是科研經費的財務管理制度框架和思路需要改善，具體實施細則也要具備合理的可行性。

近日下發的《意見》，對科研經費“管得過死”作出了調整：如簡化預算編制科目，下放調劑權限，對一些科目合並“同類項”。

一般情況下，科研項目資金分為直接費用和間接費用，直接費用一般包括設備費、差旅費、會議費、國際合作與交流費、勞務費等10類左右的支出科目;間接費用主要用於項目承擔單位的成本耗費和對科研人員的績效激勵。

《意見》指出，在項目總預算不變的情況下，將直接費用中會議費、差旅費、國際合作與交流費合並為一個科目。

在“科研項目預算”上，《意見》下放了相應的調劑權，在項目總預算不變的情況下，直接費用中的多數科目預算都可以由項目承擔單位自主調劑。

對於“勞務費開支範圍和標準”，《意見》明確重申勞務費不設比例限制，而且下放差旅會議管理權限，給高校和科研院所更大的自主權。

加強經費的科學管理

諸多學者認為，一項科研經費管理的合理制度，在於既能激發科研人員的熱情，也能對其使用作出科學規劃和約束。為此，中央及地方政府部門推出了一系列政策文件，如《深化科技體制改革實施方案》等都對科研資金管理提出要求，並對科研經費的管理日益科學化、人性化。

“如2015年12月，科技部、財政部印發了《中央財政科技計劃(專項、基金等)監督工作暫行規定》，中央出臺的《深化科技體制改革實施方案》等一系列政策文件都對科研資金管理提出要求。”賈康說，《國家創新驅動發展戰略綱要》的正式頒布實施，也提到“改革中央財政科技計劃和資金管理，提高資金使用效益”。

“這些制度對科研費用的規範使用提出了要求，任何使用假發票來套取科研經費到私人口袋的行為都是不被允許的，甚至涉嫌犯罪。”葉克林說。

此外，高校和科研院所所集中的區域也加大了對具體單位使用科研經費的管理力度，如規範審計程序和行為，以及進一步簡化程序，為科研人員提供專業的審計服務等。

科學家發現一個“第二地球”：比鄰星系統內或存在類地行星

據外媒報道，德國《明鏡周刊》最近公布了一項有可能是目前為止最令人激動的發現：天文學家宣布他們最近發現了一個環繞比鄰星運動的類地行星，離我們只有4.25光年。

這顆目前仍然沒有被命名的行星被認為是一顆環繞比鄰星運轉的類地行星，它與比鄰星的距離可以允許液態水在其表面存在，這是生命存在的一個重要條件。

在此之前從未有科學家在離我們如此近的地方發現“第二地球”。另外，來源稱這是歐洲南方天文臺使用拉西拉天文臺的反射式望遠鏡做出的發現。

事有湊巧，這個天文臺在2012年亦聲稱發現了“離地球最近的系外行星”半人馬座α星B b。不幸的是，稍後的分析認為這是數據分析時的人為誤差，為人馬座α星B b的存在與否打了一個問號。

然而，根據《明鏡周刊》的匿名來源——據稱是做出這一發現的是拉西拉天文臺團隊中的一員，最新的發現來自於大量的工作，是貨真價實的。

一個巨大的進步：國際著名科學家評中國首顆量子科學實驗衛星

林梅 2016-08-16 11:19

文章授權轉載自知識分子公眾號（ID：The-Intellectual)，作者林梅。

國際同行如何看“墨子”？

2016年8月16日淩晨1：41，備受矚目的中國首顆量子科學實驗衛星“墨子”在酒泉成功發射升空。

這顆衛星肩負著怎樣的使命？它的科學價值是什麽？全球的量子信息研究格局是否會因此改變？國際同行如何看待全球首顆量子科學實驗衛星的發射？

《知識分子》特邀部分國際同行對全球首顆量子科學實驗衛星發表評論。

意大利帕多瓦大學光學和激光納米技術教授Paolo Villoresi（圖片來源：Microsoft Academic Search）

對於量子信息研究來說，地面上的量子通信應用進展迅速，但自由空間量子通信還很落後，所以衛星在太空中實現量子通信實驗是一個巨大的進步。

中國的量子空間衛星將為全球量子通信系統提供一個試驗臺。事實上，此次太空中有一些開放的實驗項目我們是很感興趣的。

我想，空間量子通信最初可能有點像早期的人造衛星,比較笨拙——被稱為“無用的大塊鐵”，但一段時間後,就會變得像彩虹般有趣，提供很多有用的服務和信息。

維也納大學物理學教授Anton Zeilinger（圖片來源：vcq.quantum.at）

我們正在與QUESS（Quantum Experiments at Space Scale，空間尺度的量子實驗）的團隊進行合作，我們負責搭建歐洲的地面站。合作進行得很順利。在我看來，中國和奧地利之間實現洲際量子密鑰分發將是最有趣的。未來，全球範圍的量子互聯網必然包括地面網絡連接和空間網絡連接，而QUESS將首次提供洲際網絡鏈接。

這是首次實現全球尺度下的量子通信，是邁向未來量子互聯網的重要一步。另外，它將提供迄今為止最大尺度的量子糾纏驗證，未來如果運行順利，它也一定會為相對論的驗證提供重要信息。

中國在基礎量子實驗及其應用領域都做得非常出色。在下一次量子革命中，中國無疑是一個主要參與者。

諾貝爾物理學獎得主、伊利諾伊大學香檳分校物理學教授Anthony J. Leggett（圖片來源：physics.illinois.edu）

在太空上遠距離地對量子力學的預測進行檢驗，我認為這將是非常有趣的一項試驗。我特別感興趣的是（即便在這顆衛星上無法實現），讓人類觀測員進行“貝爾－EPR”的測試[1]；假設他們的報告能夠得出明確的結果，那麽這就會為客觀的定域性理論等此類問題的“棺材”上釘上最後一根釘子。

如果此次量子科學實驗衛星上的實驗能夠獲得成功，那麽它肯定會為最終的“量子互聯網”打下堅實的基礎。但量子互聯網是否將成為未來全球通信的潮流？我認為，量子互聯網是否會建立起來，這取決於國際社會是否認為這種系統的收益是否大於成本。

（以上引自Anthony J. Leggett接受《科學新聞》時給出的評論，《知識分子》獲《科學新聞》授權使用。）

從原理到應用，深度解讀中國首顆量子科學實驗衛星

“如果能弄明白為什麽會有量子糾纏，我立即死都願意。”中國科學技術大學物理學教授潘建偉不久前在央視《開講啦》曾這樣表示。

潘建偉在央視《開講啦》

20多年前，潘建偉因對量子力學著迷而選擇了從事量子光學、量子信息和量子力學基礎問題檢驗的研究。

“墨子”的升空，在科學上將進一步檢驗量子力學基本原理。 

在人類科學史上，可能沒有一個學科像量子力學這樣，幾乎動用了近代所有物理學家的智慧，其本質仍在幽暗中閃爍，令人困惑。 

“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”

說這話的人不是別人，是量子物理學大師級人物——尼爾斯·玻爾（Niels Henrik David Bohr）。

尼爾斯·玻爾。來源：Wiki

在量子的世界里，盒子里的一只貓可以既死又活，直至我們打開盒子看看它；相距遙遠的一對粒子可以存在“心靈感應”，一個粒子的狀態隨另一個瞬時變化。前者，我們叫它“量子疊加”，而後者，則是“量子糾纏”。 

量子態疊加是指粒子可以同時處於不止一種狀態的相幹疊加。例如，同一時刻，電子自旋方向可以既是順時針又是逆時針，或者原子同時處於激發態和基態[2]。而量子糾纏是指，兩個微觀世界的粒子可以具有某種狀態上的關聯，無論它們距離多遠，只要其中一個被測量到處於某種狀態，另一個也會在同時塌縮到某種狀態。 

量子世界里這兩種帶有神秘色彩的性質讓無數物理學家為之著迷。在探尋其本質的道路上，世界上最頂尖的大腦共同推動著量子物理革命的發生，經典物理的大廈轟然倒塌。人類花了百年的時間，試圖探究量子世界的圖景。

1量子密鑰的應用

科學家現在還無從得知量子疊加的機制，但這一現象早已被實驗證實並走向應用，其中，量子密鑰是發展最為迅猛的一個。

在人類的通信史上，信息傳遞得更快、更遠、更安全、更高效，一直是人類追求的方向。而以量子理論為基礎的量子通信技術，以其絕對的保密性能，被看作是未來保障信息安全的有力工具。

所謂密鑰，顧名思義，就是用來加密和解密的密碼本，我們可以想象成用來加鎖和解鎖的鑰匙。

在傳統的密碼學中，采用的密鑰有兩種——公鑰和私鑰。私鑰是一種對稱密鑰——加密的人和解密的人用同一套密碼，好比加鎖和解鎖的人用同一把鑰匙。這種方法有一個致命缺陷，那就是即使不惜耗費資源，一次一密，也很難保證這把鑰匙半路不被人偷看、複制。所以，在實際應用中，公鑰是更普遍的選擇，它是一種非對稱密鑰，加鎖和解鎖用的鑰匙不一樣，解密用的密碼需要對公鑰進行大數分解之類的複雜算法才能得到，也就是說，這種秘鑰即使被竊聽複制也沒關系，它的安全性依賴於複雜的算法，理論上竊聽者破解起來需要成千上萬年。

但是隨著竊聽者計算能力的提高，特別是量子計算機一旦成為現實，這些複雜的算法破解起來很可能易如反掌。怎麽辦？有量子計算機，就有量子密鑰。

與傳統私鑰不同的是，量子密鑰的密碼本再也偷不走，因為這種密碼本是由微觀量子態表示的量子密碼。

根據量子物理的基本原理，微觀量子態不可分割、不可克隆，就比如盒子里那只既死又活的貓，你一旦打開盒子看，貓就要麽死要麽活，再也不是原先那種既死又活的狀態了，這一性質從原理上保證了量子密鑰的安全性。

以著名的BB84協議[3]為例，信息的發送方發送一個個單光子給接收方，接收方收到光子後，逐個進行測量。對於微觀量子態來說，測量方式會影響測量結果，接收方只有用與發送方一致的測量方式，才能得到與發送方一致的結果。所以，接收方將接收每一個光子時的測量方法告訴發送方。發送方通過對比，保留下與自己測量方式相同的那些光子，告訴接收方，這就形成了量子密鑰。根據不可克隆原理，如果有人中途對光子進行攔截和測量，會改變光子的狀態，竊聽行為也就無法得逞。

因此，到目前為止，量子通信實際上指的就是量子密鑰分配技術，也就是傳送密鑰。對通信雙方來說，只要交換並確認共享了絕對安全、且隨時可以更換的密鑰，再用此密鑰對數據進行加密，那麽即使在普通網絡上傳送理論上也是絕對安全的。

當然，原理上的絕對安全不意味著實現起來完全沒有漏洞，實際使用中，光子源品質好壞、探測器效率高低等等，都可能成為攻擊者的目標。但這些都是技術層面上的問題，只要量子力學依然奏效，量子通信的絕對安全就值得期待。

2星地量子通信與全球量子通信網絡

因為全球光纖網絡的飛速發展，基於光纖技術的量子通道是最容易建立的。但人們很快發現，光纖的衰減效應成為量子通信技術向遠距離發展難以逾越的門檻。

在經典通信下，光纖信號的衰減可以通過放大器件進行放大後傳輸，只要建立好中繼站，光纖網絡便可以遍布全球。但到了量子通信，由於信息載體是單個的光子，量子的不可複制性也決定了單光子的信號是不可放大的，由於光纖固有的光子損耗，光量子傳輸很難更遠距離拓展。

基於自由空間[4]的量子通信技術則成為當前實現全球量子通信網絡的一個最優選擇。

考慮到地球曲率、傳輸距離、大氣、天氣等影響，在地球表面，100公里級別的自由空間的量子密鑰分發幾乎已經是極限，於是，基於低軌衛星中轉的量子通信可謂實現目標的最佳方案。

外太空的真空環境對光的傳輸來說是最好的媒介，幾乎不存在大氣引起的衰減和退相幹效應，利用衛星作為中轉平臺，科學家們可以在地球上的任意兩點之間建立起量子信道，極大地擴展了光子的傳輸距離。

理論上，只要我們能夠實現將光子傳出大氣層，配合星載平臺技術和光束精確定位技術，就有可能實現真正覆蓋全球的量子通信網絡。

3中國首顆量子衛星

由中國科學院院士潘建偉擔任首席科學家的中國首顆量子科學實驗衛星，8月16日淩晨在酒泉衛星發射中心由長征二號丁運載火箭發射至高度為500公里的預定軌道，衛星有效載荷包括量子糾纏源、量子糾纏發射機、量子密鑰通信機和量子實驗控制與處理機，共同完成糾纏光子的生成、發送、地面通信以及實驗控制。

廣域量子通信網絡。來源：qnet.ustc.edu.cn

同時，地面建設有四個量子通信地面站（南山、德令哈、興隆、麗江量子通信地面站）和一個空間量子隱形傳態實驗站（阿里量子隱形傳態實驗平臺），在中國科學技術大學的量子科學實驗衛星控制中心的指揮和調度下，完成四項重要的科學實驗：星地高速量子密鑰分發實驗、廣域量子通信網絡實驗、星地量子糾纏分發實驗、地星量子隱形傳態實驗。

地星量子隱形傳態。來源：qnet.ustc.edu.cn 

其中，四個量子通信地面站主要參與量子密鑰分發和量子糾纏分發，前者需要借助高精度的捕獲、跟蹤、瞄準系統，在地面與衛星之間建立超遠距離的量子信道，進行衛星與地面之間、基於誘騙態和基於糾纏的量子密鑰生成和分發，實現衛星與地面之間以量子密鑰為核心的絕對安全的保密通信試驗，並在此基礎上，與光學地面站及其附屬的局域光纖量子通信網絡相結合，通過衛星中轉的方式組建真正意義的廣域量子通信網絡；而後者，則需要衛星上的量子糾纏光源同時向兩個地面站分發糾纏光子，在完成量子糾纏分發後，對糾纏光子同時進行獨立的量子測量。通過對千公里尺度上量子糾纏態的觀測，開展空間尺度量子力學完備性檢驗的實驗研究。

而西藏阿里站的主要任務是配合衛星一起進行量子隱形傳態研究。該實驗將在量子存儲的幫助下，探索衛星與地面之間真正意義遠距離量子隱形傳態的可行性，在類空間條件下完成量子力學非定域性的實驗檢驗。

西藏阿里地面站。來源：qnet.ustc.edu.cn

另外，衛星在軌還將首次進行洲際量子密鑰分發，衛星產生成對糾纏態光子，並將它們中的一方發送至位於北京和維也納的地面站，進而生成密鑰，連接中國和歐洲的量子通信網。

但是，在太空進行這些實驗難度相當大，地面站和在軌的衛星進行通信，需要根據衛星軌道和望遠鏡的天文指向，在地面站和衛星之間建立一個鏈路，地面站跟瞄要達到相當高的精度，才能建立捕獲並維持穩定的鏈路對準，完成量子通信。在衛星高速飛行的同時，如何保證衛星上的兩個激光器同時瞄準相距遙遠的兩個地面站，並同時傳輸密鑰？這種衛星與兩個地面站的高精度跟瞄在國際上也屬首次。此外，近衍射極限量子光發射、高保偏量子信號的偏振調制、高品質的糾纏光子源等等，都是這顆衛星的技術法寶。因此，這顆衛星帶上天的是科研團隊多學科、長時間在量子密鑰分發、多光子糾纏、量子隱形傳態等方面技術水平的集中體現。

4“天地一體化”網絡初步建成

中國此次發射的量子衛星主要任務是將地面上的量子糾纏實驗“搬到”外層空間，即通過連接地面上的量子通信網，完成星地量子保密通信、星地量子糾纏分發、星地量子隱形傳態等實驗。

可以說，這顆量子衛星肩負著科學和技術的雙重使命。

從科學的角度說，量子糾纏和量子隱形傳態，是量子力學領域當中最“詭異”的現象，連愛因斯坦也為此困擾，稱之為“幽靈般的超距作用”。雖然量子通信體系速度無法突破光速，但兩個遙遠糾纏粒子之間的“非局域”關聯，仍不時地試探著相對論的邊界。此次衛星在軌，就是首次在大尺度的空間對量子理論進行相關檢驗，即驗證糾纏光子分開千公里的尺度後，是否依然保持糾纏特性，並千公里的尺度上通過測量貝爾不等式，檢驗量子力學基本原理。

而從技術的角度，衛星在軌的重要實驗目標就是完成星地量子保密通信。這是目前世界唯一的星地量子信道，下一步，通過衛星將地面站、地面光纖網絡及其他地面終端連接，如果運行順利，天地一體化的量子通信網絡將初步成為現實，人們有望實現全球量子密鑰初步業務化運行。

完整的空地一體廣域量子通信網絡體系的構建，在國防、政務、金融和能源等領域將率先加以廣泛應用，與經典通信網絡進行連接，形成具有國際引領地位的戰略性新興產業和下一代國家信息安全生態系統。

值得一提的是，“墨子”衛星的此次洲際量子密鑰分發演示，也為國際同行開放了天地一體化實驗平臺。國內外同行均可申請使用衛星與自建地面站開展各種方案的星地量子密鑰分發和提取的關鍵技術研究。

5展望“全量子時代”

若要通過星地量子廣域網的方式實現覆蓋全球的量子通信，一個可以預見的方案是：地面的局域網（比如實用化城域光纖量子通信網絡）可以利用量子中繼技術建立並實現傳輸和覆蓋，而在兩個區域之間利用衛星實現自由空間光量子傳輸和衛星平臺的中繼，從而實現兩個分隔遙遠的地面光纖網絡的相互聯通。

更進一步，未來若發射更多的量子通信衛星，空間衛星有望形成網絡，那時基於衛星網絡的全球化量子通信可能成為現實。通過衛星組網，可以有效突破地影區限制，星載量子存儲、星間量子中繼、超遠距離量子糾纏分發都可以通過衛星網絡實現。

我們甚至可以大膽想象，有一天，互聯網將以量子計算機作為節點，通過量子信道進行連接，量子網絡中傳送的信息大部分不再是經典的0或1，而是由量子態，高效率的量子計算配合高保密的量子通信，“量子互聯網”得以實現。

雖然距離這一天還有很長的路要走，但是當那一天到來的時候，我們的下一代回望過去也許會感嘆，自全球首顆量子衛星“墨子”號升空始，基於衛星的全球化量子通信網絡建成後，錦江春色，玉壘浮雲，全世界的通信格局得以深刻改變。

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英國科學家發現通過眼部測試能檢測帕金森早期癥狀

據BBC報道，近日，來自倫敦大學學院(UCL)的科學家稱通過前期的動物測試或許可以找到一種經濟且無創的方式來檢測帕金森病。

研究人員發現在該病癥狀顯現之前，通過觀察小鼠眼底就可以提前覺察出一些變化。

主導這項研究的Francesca Cordeiro教授表示，對於該病早期篩查與治療來說，這將是潛在的革命性的突破。

“這些測試意味著我們可以更早的的介入並為罹患帕金森的病人提供更加有效的治療方案，”Francesca Cordeiro表示。

據了解，帕金森病(Parkinson's disease，PD)是一種常見的神經系統變性疾病，是全球範圍內第二多發的神經組織退化疾病。其最主要的病理改變是中腦黑質多巴胺(dopamine,DA)能神經元的變性死亡，由此而引起紋狀體DA含量顯著性減少而致病。導致這一病理改變的確切病因目前仍不清楚，遺傳因素、環境因素、年齡老化、氧化應激等均可能參與PD多巴胺能神經元的變性死亡過程，因此目前尚未存在有效的腦部掃描或血液測試能夠準確診斷出帕金森病。帕金森雖不會直接致死，但隨著時間的推移，癥狀會變得越來越糟。

UCL的研究人員還發現，通過在他們的試驗動物身上試用一種新配方的治療糖尿病藥物能夠減少細胞損傷。

據了解，相關研究結果已經發布於https://actaneurocomms.biomedcentral.com/

6名科學家“重返地球”，出來後最想跳進海里遊泳

當地時間8月28日上午9點，6位“封閉”生活了一年的科學家在“歡迎返回地球”的歡呼聲中，“重返”地球。

據外媒報道，這6位科學家去年8月在夏威夷毛納羅亞火山開啟了為期一年的模擬居住火星實驗。他們其中一位是法國天文生物學家、一位是德國物理學家，另四位是美國人，職業分別是飛行員、建築師、醫生兼記者和土壤學者。在過去長達一年的時間里，這些參與實驗的科學家生活在“居住艙”里，過著與世隔絕的生活。

居住艙其實是火山里的一座穹頂性建築，此前在這個直徑11米、高6米的建築物中也開展過為期4～8個月不等的火星模擬實驗。實驗所處的高海拔環境意味著那里幾乎沒有植被生長，而毛納羅亞火山山頂的土壤與火星相似，因此成為了可以讓人類模擬火星生活的地方。

那麽，在“火星”上的生活究竟是怎麽樣的？

實驗期間，參與實驗者能享用的物資十分有限，只能進食粉狀奶酪、罐頭金槍魚等食物，外出時必須穿著太空服，甚至連上網和通訊也受到限制——因為要模擬火星的傳送速度，傳送信息時會延遲20分鐘，從而盡量模擬火星上的環境。只有每個周日是休息時間，並且很少與人接觸。

一名成員吉福德（Sheyna Gifford）這樣幽默地描述“火星”與外界與世隔絕的程度：“在過去二十四個小時里，我在掂量著自己做一張名片，上面寫‘請放慢語速，本人剛從火星回來。對於總統候選人、最新歌曲、電影以及明星八卦一無所知’，最好不要使用文化俚語，也不要動作過快。”

吉福德在離開“居住艙”之前發布了一篇博客，表達了對美國航天局2030年火星送人計劃的看法。她稱：“我基本可以保證，我們已經知道如何讓人在一個有光、有熱和有重力的地方健康地生存。過去十二個月我適應得很好，每分每秒都在待命的狀態。”

關於重返地球後最想做的事，吉福德早就有計劃：“出去之後，我準備去度個假。”

夏威夷太空模擬中心的負責人賓斯特德（Kim Binsted）表示，“重返地球”的成員們最想做的事就是跳進海里遊泳，吃一些“火星”上沒有的新鮮食物。

另一名成員、法國生物學家韋爾索（Cyprien Verseux）在一年的實驗後顯然對火星之旅很有信心。他表示：“我個人認為在不久的將來，人類登上火星是完全有可能的，我們已經可以克服技術和心理上的障礙。

在德國成員海恩克看來，科學家已經具備了在幹旱的環境尋找到水的能力：“通過實驗證明，在看上去幹旱的土地中仍可提取出水。這也意味著在火星上，我們同樣能夠找到水。” 不過，海恩克也提出，居住在“火星”上的最大敵人是苦悶，人們必須學習相互遷就。

美國宇航局（NASA）資助了此次研究，這也是全球持續時間第二長的火星模擬實驗，僅次於此前俄羅斯國家航天基地企劃的520天模擬火星實驗。以往同在毛納羅亞火山展開的實驗，一般只維持4～8個月。  

未來十年哪個行業不會被人工智能顛覆？百度首席科學家這樣說……

“你能想象未來五年甚至十年以後，哪個行業不會被人工智能帶來巨大改變嗎?”在一間采訪室里，百度首席科學家吳恩達(Andrew Ng)把這樣一個問題拋給包括第一財經在內的記者。

這一幕也時常在吳恩達和朋友們的聚會中上演，大家互相提問“挑戰”對方。

很快，吳恩達給出了自己的答案——用機器人做理發師比較難。“不過，我一個朋友說，別人的頭發或許不能用機器人幫忙剪，但是Andrew你的可以！”

和一年前的公開演講相比，和記者開起玩笑的吳恩達中文流利了不少。采訪時偶爾碰到“生詞”，他會從背包里掏出厚厚一疊白色卡牌，認真地把單詞記錄在上。

作為人工智能的“布道者”，吳恩達告訴第一財經記者，他把人工智比作新“電能”，“100年前電能改變了很多不同行業，包括農業、冰箱甚至通訊，現在人工智能也可以改變更多的行業，例如自動駕駛、金融、醫療行業。”

他同時不止一次地對第一財經記者感慨，現在人工智能最大的問題就是“機會太多，但人才太少”。

吳恩達的三個禮物

在不久前的百度世界大會上，吳恩達給開發者帶來三個禮物：一個是全語音輸入鍵盤；另外兩個分別是開放百度深度學習平臺以及開放百度大腦平臺。不難看出，在人工智能領域，百度希望作為技術輸出的角色，為企業和開發者提供技術支持。

其中，在深度學習平臺上，吳恩達對第一財經記者透露，現在深度學習的應用場景很多，百度有幾百個項目都使用深度學習，此外也有第三方運用這一能力可以做生物維度的預測、DNA序列分析等探索。

至於開放百度大腦的能力，百度會輸出已經訓練好的模型，用於不少有創造力的產品上。例如如果有一個產品想用語音識別，可以直接用百度的語音識別或者語音合成系統;開發者要做新的智能硬件，也可以用百度的語音識別技術或是人臉識別技術做控制。

在開放技術的背後，百度的人工智能進展到哪一步了?

吳恩達告訴記者，第一，假如有一件事是一個正常人可以在一秒內做到的，現在也可以使用人工智能來自動做;第二，假如在一個具體重複發生的事情中，你可以拿到海量數據，並可以用這些數據來預測下一次的結果，那麽人工智能也能做到。

他告訴記者，百度曾對內輸出人工智能技術給百度的工程師和產品經理，又安排了一個人工智能的工作坊，在一個月的時間里，百度不少團隊通過使用人工智能技術做了不少創新產品。

其中，一個小團隊用計算語言處理和機器學習能力造了一個“巡警機器人”，它可以自動給客戶打電話來自動挖掘線下風險，包括辦證、色情、助考;還有團隊做了智能寫作助手，只要寫幾句話，它就可以自動做詞語替換、推薦，幫你修改文章。

在應用場景上，人工智能也已經應用在百度自動駕駛、金融等業務。而在向外輸出能力方面，以圖像領域為例，百度基於人臉識別技術，已經和第三方智能門鎖公司建立合作；在自然語言處理方面，吳恩達透露百度已經和HARMAN合作推出智能音箱，圍繞智能音箱打造智能家庭。

最大問題：機會多人才少

在吳恩達眼里，他最看好人工智能對哪些行業的改變?

他對記者坦言，這就像100年前問起電能對哪個行業有最大的影響一樣，很難回答。因為人工智就是新“電能”，未來它會讓你感覺不到它的存在——因為人工智能已經像“電”一樣成為一種基礎資源無處不在。

”100年前電能改變了很多不同行業，包括農業、冰箱甚至通訊，現在人工智能也可以改變更多的行業，例如自動駕駛、金融、醫療行業。“他判斷。

而站在變現的角度，吳恩達認為，現在並不需要太擔心人工智能怎麽去賺錢，機會太多了。“比如說農業，如果我們可以跟第三方公司合作改變農業，找到足夠好的商業模式，我真的不是太擔心。所以我們的想法就是有沒有足夠的人去做這些項目？”吳恩達表示。

事實上，這也正是人工智能現在所面臨的問題是“機會多，人才少。”吳恩達對記者舉例：“比如啟動人工智能做新的藥品，我覺得那是一個非常好的項目，還沒有人去做。包括農業上的精確殺蟲也有很大的潛力。”

值得註意的是，吳恩達判斷，現在人工智能最大的價值就是深度學習，但這一技術也有它的缺點，在業務場景中，需要積累很多數據才能得到最好的結果。

“相比之下，人腦不只是學習輸入什麽輸出什麽，而是可以做很多不同的東西。”吳恩達說，電腦未來怎樣才能進步到像人腦一樣做各種各樣的工作、有各種各樣的想法，這條路還是不太清楚的。”他直言，如果有人問起人工智能什麽時候會有突破性進展，可能還要找到另外的學習方法。

而對於人工智能可能對人類產生的威脅。在他看來，這種顧慮就像現在我們顧慮有一天在火星上可能有人口爆發或者汙染。“即便出現這些問題，也可能是在幾百年以後才會發生，現在這種擔憂為時過早。”

不過他同時提到，人工智能確實有可能對人類的就業產生影響——“我們也不知道，人工智能在未來還會創造一些什麽樣的新就業機會。比如說3D打印工程師、交通規劃的優化師，很多其他的就業機會會被創造出來”。

在吳恩達看來，“現在的一個挑戰就是，我們為了應對有可能出現的威脅，為這些人提供足夠的教育機會，讓他們有足夠的儲備去迎接有可能到來的挑戰。

科學家“極度震驚” PM2.5可致癡呆？

近期英國科學家的最新研究發現了大腦組織中的細微的汙染物，可能導致神經組織退化，這意味著我們平時空氣汙染中吸入的細微顆粒物，比如PM2.5可能會增加阿爾茨海默綜合征等疾病引發的幾率，雖然這還有待進一步證據的支撐。

這是研究人員首次發現空氣汙染被吸入人體後，會產生氧化磁鐵礦(Magnetite)等細微顆粒物，從而對人腦產生影響，導致癡呆。科學家對此表示“極度震驚”。

這項研究是由英國蘭卡斯特大學的科學家發表在《美國科學院院報》(PNAS)中的。研究團隊分析了37個捐獻的人腦組織樣本，其中29人生於並死於墨西哥城，年齡介於3歲至85歲間。墨西哥城是全世界有名的高汙染城市。另外8人來自於曼徹斯特，年齡介於62歲至92歲，他們死於不同程度的神經組織退化疾病。

“這是一個可怕的結果!”報告的主要作者BarbaraMaher教授表示，“當你研究人腦組織的時候，你會發現這些顆粒物分散在人腦的神經細胞中，當你做磁性萃取的時候，會發現在一小塊的人腦細胞中就有幾百上千萬的這種顆粒物，這意味著它們對人腦的破壞幾率也有上千萬種。”

Maher教授的團隊進一步通過實驗揭示了這種顆粒物具有特別的形態，這為它們的起源提供了關鍵線索。少量的氧化磁鐵礦(Magnetite)能夠在大腦中自然生成一種獨特的鋸齒狀的顆粒物，但是與之相反的是，在研究中科學家發現，人腦組織中聚集起來的這種顆粒物的量遠遠大於原本少量的自然氧化磁鐵礦，而且形狀是非常光滑而且圓潤的——這些特性只有在高溫下才能夠被創造出來，就好像汽車引擎或者剎車系統的原理。

“在人腦中的這些顆粒物是球形的，表面幾乎沒有晶粒，在催化的條件下，也會含有鉑金屬的成分。”Maher教授表示，“這項研究是具有發現意義的，打開了一個新的研究領域，通過這些顆粒物，科學家能夠進一步研究它們是否會導致或者加速神經組織退化相關疾病。”

這種被稱作“納米球”的顆粒物，它的直徑小於200納米(人的頭發絲的直徑為50000納米)。一些比較大的顆粒物，比如鼻腔中的煙灰是可以被捕捉的，但是進入人體肺部或者進入血液的更細小的顆粒物卻很難被發現。但是科研人員相信納米級別的顆粒物是可以通過鼻腔中的嗅覺器官來作用於神經系統，最後影響大腦的中樞神經。

研究報告的共同作者之一、蘭卡斯特阿爾茨海默綜合征和其他神經系統退化領域教授DavidAllsop表示：“雖然目前還沒有絕對的證據來證明這些在人腦中聚集的顆粒物是如何導致阿爾茨海默綜合征等神經退化疾病的，但是大量的觀察都證明了這些汙染物顆粒為形成大腦磁鐵礦顆粒起到了關鍵的助推作用。”

目前，已經有多項研究暗示老年癡呆與大腦里的金屬物質不正常的累積有關。今年3月發表於《自然》雜誌的一篇研究也指出，磁鐵礦顆粒與老年癡呆患者出現的腦細胞受損有關。

Walton博士還表示，老年癡呆的原因是複雜多樣的，現在還不能說住在高汙染的城市發生老年癡呆的風險一定會更高，需要在該領域的進一步研究來支撐，所以人們目前也不應該過於擔心。她還認為，降低老年癡呆風險可以通過定期的鍛煉、健康飲食以及戒煙等。

韓春雨基因編輯項目獲國家自然科學基金100萬元資助

從國家自然科學基金委員會官網查詢發現，韓春雨作為項目負責人的《NgAgo-gDNA基因編輯技術的完善及應用探究》項目已經獲批100萬元，項目起止年月為2017年1月至2018年12月。據《國家自然科學基金條例》第三條規定，國家自然科學基金主要來源於中央財政撥款，國家鼓勵自然人、法人或者其他組織向國家自然科學基金捐資。中央財政將國家自然科學基金的經費列入預算。

韓春雨課題組5月2日在期刊《自然-生物技術》上發表論文，介紹了一種新的基因編輯技術NgAgo，可以對特定DNA片段的敲除、加入等，被認為在醫藥等領域有很大發展前景。然而，該技術近日再次陷入輿論漩渦：多國科學家因實驗無法重複而質疑NgAgo的真實性。

《自然·生物技術》今年5月初發表了關於NgAgo的研究成果。國內外生命科學界都對這把基因新“魔剪”充滿興趣，很多實驗室向韓春雨團隊提出了合作意向。然而，幾乎從6月開始， 便陸續有同行“抱怨”NgAgo的實驗結果無法重複。

科學家研制出新催化劑 將降低氫能源成本

新能源科學領域中，氫燃料是公認的清潔能源，但目前人類獲取純氫能的方式主要靠化石燃料，氫能取代化石燃料本身就是為了最大限度地減弱溫室效應，但是制造氫能源又需要耗費化石燃料，為氫能源的普及利用造成難解。因此，要想降低溫室氣體排放、開發可再生清潔能源，離不開分解水制氫這一方式。

以水為原材料制造氫氣各種各樣的缺點，比如輔助材料成本太高、反應能量要求太高、合成催化劑不能在現實條件上穩定存在等。植物早就通過光合作用學會了怎樣分解水，然而人類不得不為複制這一過程拼命努力。

目前，全世界每年生產5000萬噸氫氣，其中95%來自化石燃料，通過甲烷水蒸氣重整制氫。在普通的分解水的化學反應中，析氧反應是出了名的速度慢，給制備氫氣拖後腿。

而科學家最近首次發現酸性條件下依舊有效的催化劑，這種薄膜晶體催化劑可以大大提高反應效率，並降低反應活化能，令水解制氫廠指日可待。

“雖然光合作用分解水的過程非常高效，但是人工的反應根本比不上。”斯坦福大學化學工程學院界面科學和催化反應研究中心(SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis)的研究人員托馬斯·哈拉米約(Thomas Jaramillo)稱。

托馬斯和同事長期致力於開發析氧反應的催化劑，以求讓合成催化劑持續時間更長，催化反應速度更快，或者降低反應所需的能量。這些改進都能夠降低反應成本，提高反應效率，讓生產氫氣變得更為清潔高效。

《科學》期刊在上周刊登了該團隊的研究成果，他們研究的新催化劑對環境要求不高，但效果空前。

“本次研究最重要的成果在於，我們發現的催化劑可以在酸里穩定存在。而且催化劑的效果前所未見。”斯坦福科學家，上述《科學》文章聯合署名作者疋田育之(Hikita Yasuyuki)如是評價這次研究。

對於析氧反應的催化劑來說，一個很重要的評判標準是過電位，即推動反應開始所需要的電壓。此前的記錄是320毫伏，而這種新催化劑把反應所需的過電位降到了270毫伏到290毫伏之間。

疋田稱，這一新記錄可以大大提高反應效率，大幅降低大規模生產氫氣所需的能耗。有了這種新催化劑，制氫廠指日可待。

這一前景光明的催化劑是一種薄膜晶體，由一層二氧化銥(iridium oxide)和一層Sr2IrO4(strontium iridium oxide)組成。因為薄膜晶體又平又薄，使研究員更容易比較催化反應的效果。二氧化銥是目前人類發現的唯一一種可以在酸里生效的催化劑。

研究團隊還發現，隨著反應的進行，這種催化劑的效果越來越好。在對催化劑進行測量之後，研究人員發現催化劑的表面發生了變化，但目前還沒能解釋催化的具體機理。科學家也承認：“我們還不知道微觀層面發生了什麽。我們只知道有一部分鍶離子離開催化劑，進入了溶液。”

研究團隊正在進行進一步的研究，希望能夠降低催化劑的生產成本，提高催化效果，還要探索催化反應背後究竟為什麽效果如此之好。銥的價格非常高，因此他們試圖用最少的銥達到最好的效果。不過，這種催化劑離實際工業生產還有很大的距離，降低催化劑成本是研究的重中之重。

“在開發催化劑的路上，我們只邁開了一小步，還有廣闊的進步空間。”托馬斯如是說，“有朝一日，我們可能開發出效果比現在好百萬倍的催化劑。