理论教育 NBIC会聚技术的应用和发展趋势

NBIC会聚技术的应用和发展趋势

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:2001年12月,美国国家科学基金会和国家科技委员会纳米科学工程与技术分委会,在华盛顿联合发起了一次由科学家、政府官员等各界顶级人物参加的圆桌会议,会议就“提升人类技能的会聚技术”议题进行研讨,首次提出了“NBIC会聚技术”的概念。NBIC会聚技术是指当前四个迅速发展的科学技术领域的协同和融合。从NBIC会聚技术概念的提出到现在,16年过去了。这项工作证实了NBIC模式的兴起。

NBIC会聚技术的应用和发展趋势

2001年12月,美国国家科学基金会和国家科技委员会纳米科学工程与技术分委会,在华盛顿联合发起了一次由科学家、政府官员等各界顶级人物参加的圆桌会议,会议就“提升人类技能的会聚技术”议题进行研讨,首次提出了“NBIC会聚技术”的概念。NBIC会聚技术是指当前四个迅速发展的科学技术领域的协同和融合。这四个领域分别是:纳米技术生物科学(包括生物制药基因工程)、信息技术(包括先进计算机与通信)和认知科学(包括认知神经科学),如图1-1所示。与会专家认为:当前,以上四个领域的技术都在迅速发展,每一个领域都潜力巨大,其中任何技术的两两或交叉融合、会聚或者集成,都将产生难以估量的影响。“NBIC会聚技术”代表着研究与开发新的前沿领域,其发展将显著改善人类生命质量,提升和扩展人的技能,这四大前沿技术的融合还将缔造全新的研究思路和全新的经济模式,将大大提高整个社会创新能力和国家的生产力水平,从而增强国家的竞争力,也将对国家安全提供更强有力的保障。从NBIC会聚技术概念的提出到现在,16年过去了。这此期间,NBIC技术可谓“一日千里”,它所昭示的技术范式变革在各方面都正在成为现实。

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图1-1 NBIC会聚技术

NBIC这四门科学技术其实本身已经是交叉学科,例如认知科学是研究人类感知和思维信息处理过程的科学,包括从感觉的输入到复杂问题求解,从人类个体到人类社会的智能活动,以及人类智能和机器智能的性质。它的研究内容包括知觉、学习、记忆、推理、语言理解、注意、情感和统称为意识的高级心理现象。它涉及生物学、心理学、细胞学、脑科学、遗传学、神经科学、语言学逻辑学信息科学人工智能数学人类学等多个领域,是多学科交叉研究发展的领域,也是当今最活跃的研究领域之一。

在美国国家科学基金会主持编写的《提升人类能力的会聚技术》报告中这样提到:纳米、生物、信息、认知四大科学技术具有以下互补关系:“如果认知科学家能够想到它,纳米科学家就能够制造它,生物科学家就能够使用它,信息科学家就能够监视和控制它。”

会聚技术为未来的发展提供了巨大的机遇,第一次使人类能够将自然界、人类社会和科学研究理解为几个紧密相连的复杂而又层次分明的系统,在技术成就不断演进的同时,通过技术整合进而提高人类能力。

NBIC会聚技术给人类描绘了这样一个前景:基于会聚技术的认识和应用,人类大脑的潜力将被激发出来,人的悟性、效率、创造性及准确性将大大提高,人体及感官对外界的突然变化,如事故、疾病等的感知能力变得敏感,人类将可以以原子或分子为起点来诊断和修复自身与世界,帮助老龄人群普遍改善体能与认知功能的衰退,人与人之间产生包括脑与脑交流在内的高效通信手段,社会群体有效地改善合作效能,社会大幅度减少资源与能源的消耗,降低对生态环境的破坏与污染。总之,人类将在纳米的物质层重新认识和改造世界及人类自身。

“NBIC会聚技术”的发起者曾经达成了这样一个共识——最重要的是要通过纳米技术、生物科学、信息技术、认知科学的融合发展,推翻学科之间的研究和发展壁垒,使得四门技术在融合发展中迸发出足够的潜力。

NBIC(纳米技术、生物科学、信息技术和认知科学)包含人类性能增强技术的三大领域:治疗学(Therapeutic)、增强(Augmentation)技术和计划演进(Designed Evolution)。

1.治疗学

治疗学是指为残疾人和人体机能障碍患者恢复其正常人体机能的人类性能增强技术。它的治疗领域主要包括由于疾病、先天缺陷或意外事故引起的残疾或机能缺陷。这个领域已经出现并且会通过纳米技术、生物科学、信息技术和认知科学的发展促进其发展。

治疗增强的例子包括恢复视力,恢复听力,修复肢体,遗传疫苗,低压处理,专业化医疗器官繁殖,记忆恢复,灵活性恢复。

2.增强技术(www.daowen.com)

增强技术是指提升到超人水平的人类性能增强技术。任何一个在人体性能增强中需要治疗的人同样也需要增强技术。人们在认知、身体和其他方面能力的增强都会使自身职业、年龄和兴趣不同而产生的个性化程度更强。

例如,强化记忆(完全重新唤起),红外夜视(安全作业工人),扩大听觉范围,视力范围的延伸,专业化工具的改进和对信息传递和控制的研究(医生、工程师),嵌入式无线通信系统(知识分子),高速度机械结构(运动员),适时力量增强,预防科学和遗传健康改进,多任务感知(项目管理者),个人遗传最优化分析,视觉认知的大容量存储(交易代理商),实时视觉和语音数据的采集,探寻和发现,合成认知接入端口(直接网络链接),触觉虚拟通信接口技术(同声传译)。

3.计划演进

计划演进是指人们在受精以前和出生后可以选择进行体外实验的人类增强技术,包括按照伦理和科学方法选择的作为个体和作为群体的人类基因组。计划演进主要包括体外实验引起的记忆力、智力、速度、灵活性及某种行为和身体特质的加强。

应用的最大领域就是体外实验中对不明基因的鉴定,这些不明基因很有可能成为造成官能障碍和引起癌症以及酒精中毒的初级粒子。

例如,增加寿命,最优化免疫防护,人与机械的同步进化,数位管理个性特征,克隆人,抑制恶化的反萎缩肌体,自我补给的骨骼,适时搜寻和消灭细胞内疾病的清道夫。

这些情况和设想对于规划未来发展的进程是完全可能的。思科公司的路由器是以中枢网络的形式运行,它有自己的语言而不同于人类的语言。摩托罗拉公司采用数字DNA的形式交流,IBM的Waston是采用认知计算系统的商业人工智能代表,它让世界正变得更健康、更安全、更个性、更富有创造力。Waston的智能每天都在进步,认知也在持续发展,它正在改变整个世界的工作、决策、创新、学习和思考方式。近日,来自加州大学尔湾分校的研究人员通过大规模、多任务课度学习网络进行“目标”基因表达谱预测,并在预测精度上获得了显著提升,日前,所有的基因发现已经在IT业优化应用。事实上,生物信息技术已经成为无硅效应代替传统实验方式的新模式。这项工作证实了NBIC模式的兴起。

人们需要新的科学探索模式去揭开与现实生活密不可分的奥秘。人们对大脑和认知科学知之甚少,而这两项内容又对人们了解宇宙至关重要。医生对个体基因交互作用缺乏深刻的了解,所以只能在分子层面上治疗疾病。

在不久之前,科学家才开始迈开解密人类基因密码的第一步,人们仍然一知半解地称之为DNA。也许需要新的模式去加速地发现。这也就是NBIC会聚技术如此令人感兴趣的原因——不是为了它会揭开今天的秘密,而是为了它会在未来创造发现新模式。

人们需要创造另外一种解放思维、开发策略、解决问题的方式,来形成解决方案。总会有一天,造成艾滋病心血管疾病和癌症盛行的秘密会用诸如NBIC系统方法加以解决。在人们前进的过程中,需要对社会责任和个人民主权利保持同样密切的关注,不允许NBIC会聚技术和人类性能增强技术被低级的趣味所玷污,也不允许那些滥用技术和压迫个人的公司和企业将其破坏。人类性能增强技术应该是在政府保护下的个人自由选择,而不能受他人支配,它也不是进行压迫或对自由选择进行攻击的工具。不是所有的文化都会接受这样的观念,但是科学和社会的价值观念需要人们通过赞赏和敬意的眼光去展望未来。

NBIC会聚技术并不会使人类一劳永逸。这说明了更大的效率会产生于思考新的通向科学的系统模式之中。NBIC会聚技术所提供的创新、策略和解决方案的整合系统将成为人类性能增强技术的催化剂。

NBIC会聚技术会给我们指出通往更加美好未来的路,在这条路上,通过个体的自由选择,人类将获得更大的生产力和更高质量的生活。

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