发布时间:2012年05月22日 14:28 来源:科技日报作者:冯卫东 综合外电 我要评论 字号:【 大 中 小】【打印】 “牛津纳米孔”公司展示了可直接读取DNA碱基的商业机器,提供了一种使基因组测序速度更快、更便宜的方法,可简便到让医生将基因组测序作为像核磁共振成像或血液细胞计数那样的常规测试手段 麻省理工学院创建的稀疏傅里叶变换新算法可使研究人员以每秒数十亿次的速度更为详细地研究数据洪流 新方法可快速测试最佳的、适合于大规模生产的电池材料,能使电池变得更小、更省电,有望彻底革新能源存储的面貌 Kickstarter网站通过网络平台面对公众集资,帮助有创造力的人实现梦想,创新了新技术商业化集资方式 6. 更快的傅里叶变换 一个数学方法的更新将带来一个更快的数字世界。 今年1月,4名麻省理工学院研究人员向人们展示了一种计算机科学中最重要算法的替代品。迪娜?凯塔比、海赛姆?哈桑尼、彼得?因迪克、埃里克?普赖斯创建出一种进行傅里叶变换的更快方法。傅里叶变换是一种处理数据流的数学技术,其已成为Wi-Fi路由器、数字医疗影像和4G蜂窝网络的运行基础。 傅里叶变换的历史可追溯到19世纪,其原理是,任何信号,如录音信号,可表示为不同频率和振幅的正弦和余弦波的集合总和。对波的集合处理起来相对容易,例如,可对录音信号进行压缩或对噪音进行抑制。在20世纪60年代中期,又发展出了一种被称为快速傅里叶变换(FFT)的对计算机友好的算法。快速傅里叶变换的威力到底有多大,只需比较一下MP3文件及其未压缩格式的大小即可。 麻省创建的新算法,称为稀疏傅里叶变换(SFT),其对数据流的处理要比快速傅里叶变换快上10倍至100倍。这种加速的达成,是基于我们最为关注的是信息的有意义部分:音乐不是随机噪声。这些有意义的信号通常只是一个信号可采值的一小部分,用技术术语来说,这个信息是“稀疏”的。因为稀疏傅里叶变换算法无意处理所有可能的数据流,它采集的是某些“捷径”(最有意义)部分,而非其他可用部分。从理论上讲,一个仅处理稀疏信号的算法,要比快速傅里叶变换更具局限性。但是,新算法的共同发明人、电气工程和计算机科学教授凯塔比指出,“稀疏无处不在,它存在于自然中,存在于视频信号中,也存在于音频信号中”。 更快的变换意味着处理一定量的信息只需更少的电力,这对于对电力要求苛刻的智能手机等移动多媒体设备来说,不啻为一种福音。或者说,使用相同的电量,工程师们可考虑做更多快速傅里叶变换算法不可能达成的计算需求。例如,今天的互联网骨干网和路由器实际上只能读取或处理穿越其间的数字河流中的涓涓细流,而稀疏傅里叶变换可使研究人员以每秒数十亿次的速度更为详细地研究数据洪流。 7. 纳米孔测序 简单、直接的DNA分析将成为基因测试的常规程序。 “牛津纳米孔”公司已向公众展示了可直接读取DNA(脱氧核糖核酸)碱基的商业机器。该技术提供了一种使基因组测序速度更快、更便宜的方法,且可简便到让医生将基因组测序作为像核磁共振成像或血液细胞计数那样的常规测试手段,从而迎来了一个个性化医疗的新时代。 该公司的设备,不必扩增DNA或使用昂贵试剂,其通过将单链DNA传入创建于膜内的一个蛋白质孔来工作。当一个电流流过孔隙时,不同的DNA碱基会以不同方式阻断电流,从而使机器读出序列。 该公司的竞争对手近年来在测序技术上也已变得更快、更便宜,但他们大多使用荧光试剂来鉴别碱基,或是将DNA分子切断并扩增片段。纳米孔技术要简单得多,其可避免上述步骤中不知不觉混入的错误。 能够直接读取DNA分子也意味着,一次就可读取较长的基因组片段。这使得研究人员能够更容易地看到像易位和拷贝数变异这样的大型图案,易位指的是DNA块从基因组的一部分转移到了另一部分,被认为是各种癌症和其他疾病的基础;拷贝数变异指的是DNA序列重复了许多次,被认为与各种神经系统发育障碍有关。 该公司报告称,他们一次就能读取的一个DNA链大约有48000个碱基长。美国国家人类基因组研究所科技发展部主任杰弗里?施洛斯表示,这是迄今人们声称能一次读取的最长DNA片段。 “牛津纳米孔”的新产品线将包括一个大约两副牌大小的小型便携式设备,其可直接插入计算机B端口,并能进行少量的DNA测序;一个较大的台式机则能处理大量的测试序列。集中这样的一批机器将可用于全基因组测序。虽然该公司尚未宣布台式机的价格,但便携机的价格可能会低于900美元。在远程诊所或食品加工厂,该装置将使有限数量DNA的读取变得很容易,这样检查人员就可监控危险菌株造成的污染。 8. 公众集资 Kickstarter网站创新了新技术商业化集资方式。 Kickstarter是一家基于纽约的网站,最初的成立目的是支持和激励创新性、创造性、创意性新项目,目前已成为科技创业融资的一股重要力量。其通过网络平台面对公众集资,让有创造力的人可获得他们所需要的资金,以使他们的梦想有可能实现。企业家们已利用该网站一次性筹集了数十万美元,开发和生产出了包括家庭网络传感系统和三维物体打印工具在内的新产品。 kickstarter平台的运作方式相对来说比较简单而有效:该平台的用户一方是有创新意愿、渴望进行创作和创造的人,另一方则是愿意为他们出资金的人,然后见证新发明、新创作、新产品的出现。kickstarter的创意性项目包括:音乐、网页设计、平面设计、动画以及所有有能力创造以及影响他人的项目。该种公众集资模型为先创公司启动时的传统融资手段提供了一种补充。 虽然大多数项目要求的融资额相对较少,但也有一部分项目的融资已超出100万美元大关。最值得注意的是,《野性传奇》的东家就筹得了逾300万美元来开发这款视频游戏。这也远远超出了一般最高融资不超出60万美元的极限,实质上已进入典型的风险资本注入的领域。 总体而言,Kickstarter的用户在去年为各种项目承诺了近993万美元的融资额,大约相当于美国所有种子投资(普华永道会计师事务所估计达9200万美元)的10%。 随着美国从今年4月开始解除私营公司不得向小投资者出售股份的禁令,Kickstarter所扮演的角色可能会开始改变。如果公众集资网站开始提供权益股份,它定会使几十个风险投资公司消失在人们的视野之外。 9. 快速发掘新材料 测试适合于大规模生产的电池材料的新方法将彻底革新能源存储的面貌。 电动车跑得更远,智能手机拥有更强大的处理器和更好、更亮的屏幕,这一切都应归功于美国圣迭戈野猫发明科技公司开发的新型电池材料。 通过一次性测试数千种物质,野猫公司正在加速有价值储能材料的发现过程。去年3月,该公司宣布,与目前的普通磷酸锂阴极材料相比,磷酸锂钴阴极材料可将电池的能源密度提高近三分之一。该公司还推出了一种电解液添加剂,可使电池在更高电压下更稳定地工作。 选择电池的最佳材料是一个特别棘手的问题。电池由3个主要部分组成:阳极、阴极和电解液。不仅每部分都几乎由多种化合物混合而成,且三部分必须很好地协同工作。这使研究人员将要探究的最佳材料的组合可能达到百万量级。 为了穷究最佳组合,野猫公司采取了最初由药物发明实验室开发的一项战略:高通量组合化学。取代一次只测试一种材料的旧方法,野猫公司的新战略可系统性地对数以千计的材料进行并行测试,一周之内即可合成和测试约3000种新的材料组合。公司首席执行官马克?戈里瑟称,目前他们已获得了一种3倍能源密度的新材料。 测试数千种材料的最简单方式是将每个样本沉积在基底上的薄膜内。这种做法确实让以前的研究人员发现了有前途的电池材料组分,但这些候选材料最终被证明不适于符合成本效益的大规模生产过程。 为了避免再走这种浪费时间的弯路,野猫公司找到了一种利用微缩版大规模生产技术来制作样品的新方法。他们在测试候选材料性能的同时,也测试材料是否易于制造。他们还对材料在各种潜在运行条件下是否能与实际电池相连进行了测试。最终,只有那种在野猫公司测试台上表现良好的材料,才有可能进行实地测试。 如果野猫公司的方法获得成功,其付出的努力将会使电池变得更小、更省电,从而获得智能手机和电动汽车生产商的格外青睐。 10. “脸谱”时间轴 社交网络公司正在以史无前例的规模搜集和分析客户数据。 “脸谱”(Facebook)最近向其8.5亿每月活跃用户推出了时间轴(Timee)接口。接口设计将使浏览社交网络为每个客户聚合的巨量信息变得更为容易,并促使他们以便于分析的方式添加和共享更多的东西。 “脸谱”的动机当然是为了对广告进行更好的定位,广告业务已占据其85%的盈利。在某种程度上,成功的定位就是一个数字游戏。如果媒体报道的趋势保持平稳,“脸谱”的数据库自去年1月以来每日增加TB(兆兆字节)的压缩数据。时间轴的新功能必将大大提高这一数字,用户提供给“脸谱”的个人数据可能要比其他在线广告销售商所能访问的数据多得多。 在过去,用户贡献给“脸谱”的很多数据都是以松散状态的形式进行更新,除了“喜欢”按钮多少提供了些可能被用于广告定位的较精细信息。而时间轴的作用要大得多,其可激励用户将大量的元数据添加到他们的更新中,这使得数据价值的挖掘更为容易。而且经过精心设计,其鼓励用户重新审视和添加更多信息至过去的更新中,或追溯添加全新的履历资料。 时间轴让用户增加“适销对路”信息的一种方式是,要求他们对“生活事件”类下的更新进行分类,其中包括像买房、买车等标签。一个通告买了车的用户会被提示描述以下细节:车型、装饰、车型年份、购买时间和地点及购置时的登记姓名等。“脸谱”对这些信息进行整合后,就可确定用户的性别、收入阶层、教育程度及职业。 这种不断增长的隐含数据是一个营销富矿,但这对“脸谱”来说也是一大挑战,其必须保证不被数据的洪流淹没。“脸谱”将营收的约10%投入到研发中,包括极力提高速度、效率和基础设施的可扩展性。如果维持这样的开支模式,该公司2012年分配于服务器和存储设备的资本开支将超过16亿美元。 时间轴以一种计算机辅助自传(多媒体日记)的方式,使“永恒记录”的概念成为了现实,从此人们可在“云”中搜索生活的过往片段。但是,时间轴接口无意中也可能会带来反效应,那就是用户已开始关注“脸谱”到底掌握了自己多少隐私。通常情况下,当人们分享关于自己的信息时,他们看到的只是某个片段;但当人们看到时间轴时,他们会意识到,所有这些点点滴滴所包含的信息要比各部分的简单相加多得多,他们突然就会明白自己的数据事关重大。 |