一流科學(xué)家正在干什么？

  何積惠  即將改變我們生活的十項新興技術(shù)   在新興技術(shù)層出不窮的今天，推測其中哪一項將會改變計算機(jī)、醫(yī)療、通信和能源基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的面貌，總是令人感興趣的挑戰(zhàn)。  最新出版的美國《技術(shù)評論》雜志載文，介紹了將改變?nèi)祟惿�活方式的十項新興技術(shù)，讀者可以通過這些有可能問鼎諾貝爾獎的工作大致看到當(dāng)今世界那些———    “萬能翻譯”軟件  ———10年內(nèi)將在每個人的手機(jī)上一顯身手  高宇清（音譯）會說兩種語言，她的計算機(jī)也會說兩種語言。在IBM公司的沃森研究中心，這位華裔計算機(jī)科學(xué)家此刻正用普通話對著一臺個人數(shù)字助理說些什么。只過了幾秒鐘，那臺儀器就傳來女性悅耳的嗓音用英語提出的問題：“您有些什么癥狀？”她的這個系統(tǒng)是為了幫助醫(yī)生與病人交流而設(shè)計的，但可以擴(kuò)大到兼容其他的語種和情景，最終發(fā)展成為便于文化背景不同的人相互溝通的“萬能翻譯”軟件。  近年來，人們對計算機(jī)翻譯提出了更準(zhǔn)確、更有效和適應(yīng)多語種的要求，高宇清的工作正處于這一發(fā)展愈益加快的研究領(lǐng)域的最前沿。與逐字翻譯網(wǎng)上文件的商用系統(tǒng)不同，她的軟件著眼于所謂的語義分析：提取文本或講話中最可能的含義，按概念分類存儲，然后用另一種語言把同樣的思想表達(dá)出來。比如在翻譯“我身體感到不舒服”這句話時，軟件先要斷定說話人生病了，然后用目標(biāo)語言產(chǎn)生一個與那人健康有關(guān)的句子。如果計算機(jī)里存儲了足夠的語義概念，就會很容易將一種新的語言與網(wǎng)絡(luò)相連接，而不必為漢語－阿拉伯語或英語－阿拉伯語的翻譯機(jī)分別編程了。當(dāng)然，口語翻譯需要將語音轉(zhuǎn)換成文本，對文本進(jìn)行辨析，再用語音合成技術(shù)輸出翻譯結(jié)果。此外，一個實用性系統(tǒng)還必須自動地適應(yīng)語音識別誤差、異常單詞組合和新的對話情景。  為了應(yīng)對這些“復(fù)雜性不亞于制造原子彈”的挑戰(zhàn)，高宇清和她的同事將語義分析同統(tǒng)計算法結(jié)合起來，使計算機(jī)能通過文本和人工翻譯的比較來學(xué)習(xí)翻譯模式。由她們開發(fā)的中英文翻譯軟件，已先后在筆記本電腦和個人數(shù)字助理上得到應(yīng)用。它收入的詞匯量只有幾千個，卻足以滿足日常談話的需要，在有關(guān)醫(yī)療護(hù)理和后勤的交談中精確度達(dá)到了90％，被美國防部列入專項研究。同時被列入這一項目的“單向?qū)υ捲~匯書”，則已發(fā)放到駐阿富汗和伊拉克等地的美軍士兵手中。據(jù)悉，這項技術(shù)可望在今年晚些時候加以推廣，從中受益的將遍及商務(wù)會議、文件研究、監(jiān)視和旅游業(yè)等領(lǐng)域。這位女科學(xué)家表示：“10年內(nèi)每個人的手持或移動電話都會用上它�！�        合成生物學(xué)  ———將催生大量現(xiàn)在無法想象的用途  在普林斯頓大學(xué)磚墻上爬滿常春藤的校園里，在有幾分傾斜的小山上，毫不顯眼地坐落著羅恩·韋斯的生物試驗室。惟一與眾不同的是，它居然與好些機(jī)電工程實驗室毗鄰。然而，這樣選址對韋斯來說是恰當(dāng)?shù)摹Ｗ鳛橐幻��?xùn)練有素的計算機(jī)工程師，他在研究生院深造期間就受生物學(xué)的誘惑而開始給細(xì)胞編起程序來了。  韋斯是涉足合成生物學(xué)研究的為數(shù)不多的人員之一。這是一個初現(xiàn)雛形的領(lǐng)域，它有助于將基因一絲不茍地“裝配”成網(wǎng)絡(luò)，按照構(gòu)思的程序，指揮細(xì)胞去執(zhí)行任何一項任務(wù)，通過與簡單的桿菌或人體細(xì)胞相結(jié)合大大提升生物傳感功能，甚至還有可能在構(gòu)建供移植的完整人體器官方面，發(fā)揮眼下還難以想象的作用。  為了控制細(xì)胞行為，研究人員現(xiàn)已研制出不同的基因“電路”———具有特殊設(shè)計的成組互動式基因。韋斯在這方面似乎走得更遠(yuǎn)。除了對這些電路進(jìn)行微調(diào)和設(shè)計復(fù)雜的細(xì)胞系統(tǒng)外，他還成功地將基因網(wǎng)絡(luò)插入細(xì)胞，有選擇地促成那些執(zhí)行任務(wù)最出色的細(xì)胞優(yōu)先發(fā)育，而且這個過程可以一直重復(fù)到他獲得想要的結(jié)果為止。在得到美國防部贊助的研究項目中，他就是用這種方式使平素非群居的桿菌變得互相溝通的。結(jié)果，這些桿菌不但能琢磨出刺激物離它有多遠(yuǎn)，還會相應(yīng)地改變其作出的反應(yīng)———本質(zhì)上相當(dāng)于一個幾乎可監(jiān)測任何異變的活生生的傳感器。  對于韋斯來說，計劃中最雄心勃勃、同時也最難以實現(xiàn)的項目是為成人干細(xì)胞編程。這些非�；�的細(xì)胞常見于許多人體組織，如果受到正確的誘發(fā)，它們都會發(fā)育成特定種類的成熟細(xì)胞。按照韋斯的設(shè)想，只要通過刺激一些細(xì)胞分化為骨頭，刺激另一些細(xì)胞分化為肌肉和軟骨等組織，那么，研究人員就能引導(dǎo)細(xì)胞去修補(bǔ)損壞的心臟或締造出功能較之任何人造替代物更優(yōu)異的合成膝關(guān)節(jié)。但哺乳動物的細(xì)胞是如此錯綜復(fù)雜，這個任務(wù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比桿菌編程來得困難。目前，韋斯和他的同事們已從小鼠中提取出成人干細(xì)胞，完成了為其編程的工作。        納米線技術(shù)  ———“我們基本上可以制造任何想要的東西了。”  在眾多的技術(shù)門類中，很少有像納米技術(shù)那樣被前景看好的。它有助于萎縮數(shù)十年之久的電子工業(yè)迎來全面復(fù)興，令能源生產(chǎn)到醫(yī)療診斷等眾多行業(yè)為之面貌一新。目前，世界各大公司紛紛為此項技術(shù)而斥資，幾乎每一所名牌大學(xué)都以率先展開相關(guān)研究而自豪。學(xué)會如何制作納米線這一納米器件的關(guān)鍵，則成了擺在研究人員面前的一大熱門課題。  顧名思義，納米線又長又細(xì)，體積微小———也許只有人類頭發(fā)寬度的萬分之一。如今，研究人員能將納米線的直徑從5毫微米調(diào)整至幾千毫微米，長度可達(dá)到幾百微米。這種導(dǎo)線整合成較大的結(jié)構(gòu)后，不僅可以制作激光器、晶體管和存儲器陣列，就連類似獵犬嗅探器官的化學(xué)敏感結(jié)構(gòu)也不在話下。但以微調(diào)納米線性能取得的非凡進(jìn)展而論，則當(dāng)首推美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的納米線開拓者、華裔年輕科學(xué)家楊培東了。圈內(nèi)人士稱，這一技術(shù)挑戰(zhàn)獲得的成功意味著：“我們基本上可以制造任何想要的東西了。”  為了研制納米線，楊培東和他的同事利用特殊的小室，先在里面將黃金或其他金屬的薄膜熔化，以形成納米尺度的微滴。然后，向它們發(fā)射硅烷之類的化學(xué)蒸氣，使其分子分解。這些分子以短序列使熔化的納米微滴過飽和后，便形成了納米結(jié)晶。隨著更多的蒸氣在金屬微滴上的分解，結(jié)晶就會像一棵樹那樣往上生長。  同時在數(shù)百萬個金屬微滴上進(jìn)行這一操作，使科學(xué)家有機(jī)會對大量的納米線加以組織。楊培東“栽種”的氮化鎵和氧化鋅納米線已長成大片的森林，它們能發(fā)射紫外線光，有助于“芯片上的實驗室”迅速而廉價地分析醫(yī)學(xué)、環(huán)境和其他取樣。由于在生長過程中引進(jìn)不同的蒸氣，楊培東改變了納米線的成分，使它形成硅和半導(dǎo)體硅鍺的界面，其早期用途是對計算機(jī)芯片的冷卻。此外，這類器件還有可能最終發(fā)展成為高效的能源，從汽車廢熱或太陽熱量中產(chǎn)生電能。當(dāng)然，對如此細(xì)微的納米線進(jìn)行電氣連接仍是一大難關(guān)，世界各地有100個研究小組正在進(jìn)行攻關(guān)。        貝葉斯機(jī)器學(xué)習(xí)  ———解開現(xiàn)實生活中撲朔迷離之謎  美國斯坦福大學(xué)的達(dá)夫妮·科勒副教授正在運(yùn)用概率論中一度晦澀費(fèi)解的貝葉斯統(tǒng)計學(xué)開發(fā)程序，它們在解決基因怎樣發(fā)揮功能等問題的同時，也深入揭示了有關(guān)不確定性這一計算機(jī)科學(xué)中長期懸而未決的難解之謎的真相。科勒在談到她的研究時稱：“人類整合各種不同證據(jù)的能力是有限的，而計算機(jī)則不然。”  托馬斯·貝葉斯是18世紀(jì)英國長老會的一名牧師，他所構(gòu)思的觀念是如何幫助現(xiàn)代計算機(jī)科學(xué)的呢？以往的機(jī)器推理必須明確每一個因果關(guān)系，如“下雨使草地變濕”；而基于貝葉斯數(shù)學(xué)概率的程序則可以收集大量的數(shù)據(jù)，比如“天正在下雨”、“草地一片潮濕”等，然后自行推斷出其間可能存在的聯(lián)系或“從屬性”。這一點(diǎn)之所以重要，是因為新的生物醫(yī)學(xué)技術(shù)提供的數(shù)據(jù)浩如煙海，使研究人員難以解開其間相互糾葛、撲朔迷離的關(guān)系，結(jié)果放慢了尋找特效新藥的速度。  科勒的程序?qū)ι锨ХN基因數(shù)據(jù)進(jìn)行了梳理，也測試了某些基因活動可從其他基因的變化上得到解釋的概率。特別是她在擴(kuò)展貝葉斯編程器運(yùn)用的視覺模型后，以圖像形式顯示了物體及其性質(zhì)和關(guān)系。舉例來說，預(yù)測艾滋病人對藥療法的反應(yīng)不但要了解病人先前有何反應(yīng)，同時也得看病人身上攜帶著什么病毒株，哪些病毒株具有抗藥性等諸如此類的因素。  目前，研究人員正在設(shè)法使這些方法適應(yīng)各種實際用途的需要，已推出了能自動繪測廢棄地雷區(qū)的機(jī)器人等。英特爾公司也開發(fā)出可對半導(dǎo)體晶片上的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的程序。最近，科勒實驗室有一批研究生加盟Google網(wǎng)站，為的是嘗試用貝葉斯方法來發(fā)現(xiàn)和探索網(wǎng)上大量互聯(lián)數(shù)據(jù)的模式。利用貝葉斯技術(shù)設(shè)計的程序在市場上也很走俏，例如微軟Outlook2003中就包含有貝葉斯office助理。英國Agena公司研制的貝葉斯軟件，可根據(jù)收視率的高低將電視節(jié)目推薦給衛(wèi)星和有線電視用戶。該公司希望在世界各地部署這項技術(shù)。        T射線  ———讓隱匿物體原形畢露，一目了然  人類肉眼只能感應(yīng)到范圍狹小的電磁波譜。于是，有了能顯現(xiàn)骨骼中可疑陰影的X射線、讓某些化學(xué)物質(zhì)熠熠閃爍的紫外線光，還有可供夜間觀察的近距離紅外線輻射。如今，研究人員正在開發(fā)波譜中的一個新領(lǐng)域：太赫輻射，簡稱T射線。由于這種射線善于穿透很多常見的物質(zhì)，不僅使隱匿的物體原形畢露，就連其成分也一目了然。因此，機(jī)場保安和醫(yī)療成像技術(shù)都可因此而改觀。  早在上世紀(jì)90年代后期，東芝試驗室的唐·阿諾尼就把T射線視為取代牙科用X射線的理想選擇了。原來，T射線奏效的范圍恰好在波長延伸成微波前的遠(yuǎn)紅外線區(qū)域里，利用它可以探明牙根的腐爛狀況，但又不至于引起有害的電離輻射。研究人員經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)：只要在半導(dǎo)體芯片上激起強(qiáng)效而極短促的激光脈沖，就會產(chǎn)生太赫輻射（因其頻率為每秒萬億次，故名）。射線的飛行時間會隨著它在材料縫隙或不同厚度間的穿越而發(fā)生變化，所以研究人員可據(jù)此測繪出一顆牙齒的三維圖像。用阿諾尼自己的話來說：“T射線可以填補(bǔ)X射線、核磁共振成像和醫(yī)生肉眼之間的重要空白�！�  去年8月，東芝屬下的Tera View公司推出了一種評估版的T射線掃描儀，它在外觀和工作原理上都酷似一臺復(fù)印機(jī)。被測物一放到成像視窗上，就會有T射線光束穿越而過；當(dāng)檢測器測出傳輸?shù)纳渚�時，屏幕上將隨之顯示圖像。如果被測物體積過大，成像視窗上放不下，則另有一條探測臂可實施活動掃描。據(jù)悉，這種儀器將在一、兩年內(nèi)大規(guī)模投產(chǎn)。  T射線系統(tǒng)的用途非常廣泛。電子消費(fèi)產(chǎn)品公司可以用它檢驗制造方面存在的缺陷，食品加工廠可以測定密封包裝內(nèi)的含水量，以確保食物新鮮。它用于診斷皮膚癌或乳腺癌也十分有效，能幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確地將病變組織切除。目前，Tera View公司正在同英美兩國政府進(jìn)行談判，準(zhǔn)備研制一種能與金屬探測器配合使用的掃描儀，以便檢查旅客衣服口袋里藏匿的剃須刀或爆炸物。最近，美國宇航局也獲得了一臺這樣的掃描儀，準(zhǔn)備用它來探查航天飛機(jī)上絕緣泡沫的裂縫。        分布式存儲  ———幫你解除文檔管理后顧之憂  組織文檔、電子表格、音樂、圖片和錄像抑或為防失竊或故障而維護(hù)正規(guī)的備份文件，都是每個計算機(jī)用戶在數(shù)據(jù)管理中面臨的一大麻煩。要是從任何一臺計算機(jī)，從任何一個地方敲擊幾下鍵盤，即可將數(shù)據(jù)存儲到互聯(lián)網(wǎng)的旮旯角落里豈不美哉？一門處于萌芽中有“分布式存儲”之稱的技術(shù)就能解決這個難題。它一方面簡化數(shù)字文件的維護(hù)和存取，使重要文件擺脫對特定計算機(jī)或系統(tǒng)的依賴，另一方面又解除了人們對斷電或硬驅(qū)動失靈帶來災(zāi)難的后顧之憂。  執(zhí)著地追求這一美夢的，是麻省理工學(xué)院計算機(jī)科學(xué)家哈里·巴拉克利希南。他的工作是圍繞著“分布式散列表”這一更新計算機(jī)科學(xué)中經(jīng)典概念的努力而展開的。大約從上世紀(jì)50年代以來，散列表就提供了一條快速組織數(shù)據(jù)的捷徑：經(jīng)過一次簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，給每個文件指定它在表上屬于自己的行，再由后者存儲文件的位置。如今，這樣的表已隨處可見，構(gòu)成了多數(shù)軟件必不可少的一部分。  在巴拉克利希南所探究的分布式存儲模式中，文件被分散到各處的互聯(lián)網(wǎng)，就像散列表為它們的位置羅列清單一樣。由于每個表都指向其他的表，所以被搜索的第一個散列表要是沒有為你想要的文件列出清單，它就會指向其他最終仍只需幾毫秒即可顯示文件位置的表。“你可以在整個機(jī)器的范圍里移動和復(fù)制文件，而你獲取它們的方式不變�！卑屠�克利希南解釋說。關(guān)鍵在于設(shè)計出有效的路徑，既讓數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)，同時又使各個表保持更新的狀態(tài)。如果這個問題處理好了，那么，分布式散列表就能將互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變成一系列自動組織、易于搜索的編檔機(jī)柜。麻省理工學(xué)院正在按這一設(shè)想研制原型機(jī)，它可按常規(guī)為文件系統(tǒng)攝取“快照”并在互聯(lián)網(wǎng)上廣為散布。  巴拉克利希南的研究是“彈性互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施”（IRIS）工程的一部分，它得到了全美科學(xué)基金會的資助。參與這一合作的尚有加利福尼亞大學(xué)伯克利分校、國際計算機(jī)科學(xué)研究所、紐約大學(xué)和賴斯大學(xué)。這一工程的影響力至少要過5年才會顯示出來，但英特爾公司的一位研究人員宣稱：“具有如此廣泛潛能的技術(shù)是不多的�！�        核糖核酸干預(yù)療法  ———關(guān)閉特定基因就能遏制疑難雜癥“興風(fēng)作浪”  從心臟病到肝炎，從癌癥到艾滋病，許多現(xiàn)代疾病都是由于我們本身的基因“誤入歧途”或受到生物體侵害而引起的。所以，如能找到一種簡單的技術(shù)隨意將特定的基因關(guān)閉，那就可以逮住或治愈這些疾病———至少在理論上是如此。但德國生物化學(xué)家托馬斯·圖施勒也許已經(jīng)找到這樣一個人體關(guān)閉開關(guān)：核糖核酸干預(yù)（RNAi）。他發(fā)現(xiàn)，用于鎖定某一基因的核糖核酸微小的雙串分子被引入人體細(xì)胞內(nèi)，能有針對性地遏制該基因的活動。在2001年的東京會議上，圖施勒首次披露了他的研究成果，卻遭到與會者的質(zhì)疑。但時至今日，這項技術(shù)不僅已被普遍接受，促成了研究工作在各大制藥公司和大學(xué)的蓬勃開展，也可能將圖施勒本人列入問鼎諾貝爾獎的候選者名單。  核糖核酸干預(yù)療法之所以令人激動，是因為活的生物體多半可從基因近乎完美的開關(guān)配合動作上得到界定。比方說，手指被割破會激活形成血塊的基因，而血塊一旦形成又會反過來促使基因關(guān)閉。換言之，如果癌細(xì)胞隨著特定的基因被關(guān)閉而死亡，那么，研究人員就可以尋找鎖定該基因和為它編碼的蛋白質(zhì)的藥物了。  在圖施勒看來，用這種方式篩選整個人類基因組“并不復(fù)雜”。干預(yù)機(jī)制的關(guān)鍵在于防止基因轉(zhuǎn)化為由它編碼的蛋白質(zhì)。在一般情況下，基因被轉(zhuǎn)錄進(jìn)相鄰的“信使RNA”分子而起著組合蛋白質(zhì)的模板作用。如果有微小的干預(yù)性核糖核酸進(jìn)入，它就會粘附到“信使”上，然后由細(xì)胞剪將其撕斷或破壞。所以，敲除、關(guān)閉或使關(guān)鍵的基因“保持沉默”，是可以阻止艾滋病病毒“興風(fēng)作浪”或?qū)е履[瘤消退的。  目前有不少制藥公司已著手利用這項技術(shù)來發(fā)現(xiàn)相關(guān)的藥物。圖施勒在洛克菲勒大學(xué)執(zhí)教之余，也創(chuàng)辦了一家名叫Alnylam的制藥公司，以期研制治療癌癥、艾滋病等頑疾的核糖核酸干預(yù)藥物。據(jù)專家估計，這一療法可望在今后3到4年內(nèi)上市，其早期用途也許是治療眼睛的病毒感染。假如小小的核糖核酸分子果真大顯身手給人類造福，那么，傳統(tǒng)的分子生物學(xué)恐怕要重新改寫了。        電網(wǎng)控制系統(tǒng)  ———保護(hù)高壓輸電網(wǎng)安然無恙  現(xiàn)有的高壓輸電網(wǎng)潛伏著自行毀滅的隱患：一旦供電狀況失控，只消幾秒鐘就會危及輸電線路，使其面臨頃刻熔化的險情。這些輸電網(wǎng)大多是在快捷反應(yīng)式微處理機(jī)和纖維光學(xué)器件普及以前的年代里架設(shè)的，因此根本無法檢測和抑制整個系統(tǒng)受到的干擾。相反，每根輸電線和每家發(fā)電廠必須各自為政，在遇到電力飆升或下降時停止運(yùn)行。對于去年8月經(jīng)歷過一場從密歇根蔓延至安大略的大面積停電的5千萬北美人來說，這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)至今令他們心有余悸。  克里斯蒂安·雷坦茨認(rèn)為，用現(xiàn)代網(wǎng)格技術(shù)管理輸電網(wǎng)的時機(jī)已經(jīng)成熟了。作為總部位于瑞士蘇黎世的ABB工程集團(tuán)副總裁，雷坦茨打算從硬件和軟件兩方面著手，以每秒數(shù)次的頻率加強(qiáng)對橫貫整個歐洲大陸的輸電網(wǎng)的跟蹤，查明干擾并迅速采取措施。其中有一項研究成果即將付諸安裝。如果他們的設(shè)計像廣告上宣傳的那樣行之有效，不僅斷電事故的發(fā)生率可以減少100倍，還能保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免遭從用電高峰到恐怖襲擊的一切不測。據(jù)雷坦茨解釋：“我們一方面可以增大通過網(wǎng)絡(luò)的供電量，同時又使系統(tǒng)變得更具預(yù)測性和可靠性�！�  實時控制系統(tǒng)是美國為監(jiān)管太平洋西北地區(qū)的電網(wǎng)而于上世紀(jì)90年代率先啟動的檢測系統(tǒng)的自然延續(xù)。但雷坦茨考慮的是下一步：將它們改造成對迫在眉睫的災(zāi)難進(jìn)行檢測和遏制的實時監(jiān)控系統(tǒng)。雷坦茨和他的同事們設(shè)計的控制規(guī)則系統(tǒng)，由于運(yùn)用一個高度簡化的模型，即使在普通的筆記本電腦上也能監(jiān)控輸電網(wǎng)的運(yùn)行狀況；如果發(fā)生故障，在0.5到2分鐘內(nèi)即可采取應(yīng)急措施，如啟動備用電源等。眼下，他們正在研究如何用這個系統(tǒng)來保護(hù)連接瑞典和意大利的輸電網(wǎng)走廊。去年9月，正是因為它發(fā)生故障，意大利的大部分地區(qū)陷入了一片黑暗。        微流光學(xué)纖維  ———下一代光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)  未來的互聯(lián)網(wǎng)，存取速度將更加神奇，幾秒鐘內(nèi)即可下載不止一部電影。而這個奇跡也許就來自給網(wǎng)絡(luò)稍加敷設(shè)的輸導(dǎo)管。實現(xiàn)這一具有激進(jìn)意義的設(shè)想，是伊利諾伊大學(xué)物理學(xué)家約翰·羅杰夢寐以求的目標(biāo)。在他看來，纖維光學(xué)通道內(nèi)的流體微滴，有助于改善光子承載數(shù)據(jù)的流暢性，加快傳輸速度和提高可靠性。由他設(shè)計的名叫微流光學(xué)纖維的原型器件，可能成為超快速傳送從E－mail到網(wǎng)上計算機(jī)程序的一切的關(guān)鍵。  作為朗訊科技公司貝爾實驗室的一名研究員，羅杰開始探索用流體充注纖維的技術(shù)已有兩年多了。眾所周知，用于電話信號和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈱W(xué)纖維是由一種玻璃導(dǎo)管制成的，雖然它柔韌易彎，里面卻是實心的。羅杰則反其道而行之地將纖維鉆成空心，在里面貫穿以直徑從1微米到300微米不等的導(dǎo)槽，其結(jié)構(gòu)之細(xì)微只有在顯微鏡下才看得清。然后，將各種不同的流體以微量注入纖維而形成液體“插頭”，再通過調(diào)節(jié)這些“插頭”的膨脹、收縮和移動量來改變纖維的光學(xué)性質(zhì)。只要“插頭”的性質(zhì)得到改進(jìn)，它們就能在矯正引起誤差的失真、更有效地引導(dǎo)數(shù)據(jù)流等方面發(fā)揮重要的作用，從而使人以比現(xiàn)今更低廉的代價享受到帶寬的優(yōu)勢。  有關(guān)專家認(rèn)為，“羅杰的研究是非常重要的�！庇捎谒�使纖維由原先的消極傳遞一變而為對光的積極調(diào)諧，“無論對節(jié)約成本還是提高可靠性、增加通信容量都會帶來莫大的好處”，也為加快互聯(lián)網(wǎng)的速度和下一代光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的形成打下了基礎(chǔ)。據(jù)透露，目前有不止一個原形器件處于測試階段。  當(dāng)然，這項新技術(shù)何時能在商業(yè)領(lǐng)域大顯身手仍是一個未知數(shù)。原因也很簡單：讓電信部門撇下數(shù)千公里現(xiàn)成的地底纖維光學(xué)電纜不用，轉(zhuǎn)而馬上“去擁抱新的光學(xué)通信技術(shù)”，這在經(jīng)濟(jì)不甚景氣的今天是不現(xiàn)實的。但光學(xué)與流體技術(shù)的聯(lián)姻，還是為其他用途開辟了廣闊的前景。對于羅杰來說，一個可能的方向是研制利用光來檢測血液中致病蛋白質(zhì)等物質(zhì)的工具。這對于醫(yī)療診斷和藥物發(fā)現(xiàn)是有益的，至少能使醫(yī)生的檢查手段得到改善。            個人基因組學(xué)      ———依據(jù)血液測試開出最佳良方  30億，約略相當(dāng)于人類基因組中DNA（脫氧核糖核酸）“字母”的數(shù)目。要查明每個病人具體的遺傳物質(zhì)，讓醫(yī)生在診所里把這么多“字母”篩選一遍顯然是行不通的。為了實現(xiàn)個性化醫(yī)療的夢想，只需經(jīng)過簡單的血液測試就能決定最佳治療方案，許多科學(xué)家在走一條著眼于基因組差異的捷徑。  美國加州

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珀勒根科學(xué)公司的戴維·考克斯，就是“這個領(lǐng)域中的佼佼者之一”。他把這一策略轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵱玫墓ぞ撸瑤椭�醫(yī)生和研究人員迅速判定某人的基因組織是否會使他或她易患某種疑難雜癥并對特定的藥物作出反應(yīng)。考克斯的努力可能最終給癌癥、早老性癡呆癥和哮喘等頑疾治療帶來一場革命。  基因測試如今已能分辨：誰身上攜帶有亨廷頓舞蹈病等罕見疾病的基因；誰服用藥物后會因其副作用而中毒等異變。但這些測試每次只檢查1至2個基因，而多數(shù)常見病和藥物反應(yīng)要涉及好幾個散布范圍頗廣的基因�？伎怂瓜嘈�，既然每個人的基因差異大多可歸咎于單一字母的變異，即所謂的單核苷酸多態(tài)性（簡稱SNP），那么，探明這些變異在整個基因組內(nèi)對應(yīng)于特定診斷或藥物反應(yīng)的模式，就是使病人的基因信息變得有用的最快捷、也最節(jié)省成本的途徑。  正是懷著這一信念，考克斯在2000年辭去斯坦福大學(xué)基因中心主任一職，與人共同創(chuàng)辦了珀勒根公司，毅然將SNP分析融入臨床會診。公司現(xiàn)已研制出若干特殊的DNA芯片，即上面粘附有數(shù)十億個極短的DNA鏈的小片玻璃，可用來迅速而廉價地搞清楚病人基因組中數(shù)百萬個單一字母的變異狀況。研究人員還首次詳細(xì)測繪成170萬種最常見的SNP圖譜。目前，公司正在把數(shù)百名糖尿病患者的基因模式與健康人加以比較。同時，有關(guān)基因?qū)π呐K病的影響、SNP模式對藥物的不同反應(yīng)的研究也在加緊進(jìn)行。下一步是利用這些信息來設(shè)計簡單易行的測試步驟，以便使醫(yī)生通過檢查和診斷，就能為患者開出藥到病除的最佳處方。據(jù)圈內(nèi)人士解釋，基因與醫(yī)療相結(jié)合的SNP分析，“將來會變得像常規(guī)檢查那樣司空見慣。”      

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