极限创新　35岁之前改变世界的全球科技精英

麻省理工科技评论　著

Deep Tech 深科技　宜信　联合出品

人民邮电出版社

北京

图书在版编目（CIP）数据

极限创新：35岁之前改变世界的全球科技精英/麻省理工科技评论著.--北京：人民邮电出版社，2018.1

（科技之巅）

ISBN　978-7-115-47221-2

Ⅰ.①极…　Ⅱ.①麻…　Ⅲ.①青年—科学工作者—生平事迹—世界　Ⅳ.①K815.61

中国版本图书馆CIP数据核字（2017）第281319号

◆著　麻省理工科技评论

责任编辑　恭竟平

责任印制　周昇亮

◆人民邮电出版社出版发行　　北京市丰台区成寿寺路11号

邮编　100164　　电子邮件　315@ptpress.com.cn

网址　http://www.ptpress.com.cn

北京市雅迪彩色印刷有限公司印刷

◆开本：720×960　1/16

印张：16.5　　2018年1月第1版

字数：281千字　　2018年1月北京第1次印刷

定价：69.80元

读者服务热线：(010)81055296　印装质量热线：(010)81055316

反盗版热线：(010)81055315

广告经营许可证：京东工商广登字20170147号

目录

封面

扉页

版权信息

序言

发明家 INVENTORS

用最简单的高科技解决最棘手的停电难题

大数据时代的“先知”

用胶水修复孩子的心脏

用“电子皮肤”感受人生

敲开人工智能大门的“早慧少年”

为计算机安上“眼睛”

下一场计算机交互革命

每个人都是自己的制药工厂

汗水与梦想

在苹果和谷歌之间寻找设计的价值

让人工智能走进国人的生活

语音安防的守夜人

光影记录的新方式

创业家 ENTREPRENEURS

新机器人时代的缔造者

车库里的亿万富翁

增强现实增强你

野百合的春天

看不见的太阳能电池

一个颠覆性科技先锋的自我修养

打造基于搜索的商业生态

她的医疗生意

让人更放心的在线支付

科技先锋 PIONEERS

基因“刀客”的科研传奇

新型核反应堆的艰难创业之路

纳米医学的伪装大师

小贴片的大效果

将阳光变为燃料

让机器人学会学习

打破阿尔茨海默病的魔咒

“爱玩”的科技创新者

“逃学”的基因天才

新材料解决世界难题

远见者 VISIONARIES

优化世界最庞大的能源系统

更好的机器学习，更好的人工智能

为无人机打造最强大脑

玩出来的新型社交网络

站在城市大数据之巅

“神童”的能源梦想

他是如何发明智能手表的

像激光一样专注的远见者

人文关怀者 HUMANITARIANS

献给创造力的廉价电脑

通信时代的“普罗米修斯”

皮肤上的“黑科技”

附录 2017年TR35入选人物

序言

青年科技创新与未来

《麻省理工科技评论》于1999年创立科技创新青年榜，每年从全球遴选35位35岁以下的科技创新青年。历年上榜的青年中有相当一批人已经成为改变世界的科学家或企业家。本书挑选了其中43位榜上有名者进行介绍。我不打算对这43位过去和现在的科技创新青年过多评论，读者可以从书中找到自己想要的答案。我仅从另外一个角度，谈谈青年科技创新与未来。

人类区别于其他动物的最大特点，不是会劳动、有思想和会使用工具，而是不断地进行科技创新与改变。自从人类从猿进化成人开始，科技创新就一直伴随着人类发展的所有进程。人类首先创造了语言、文字，制造交通工具，解决了信息w的表达、人和物质的传输问题。人类也创造了建筑和医疗，从而极大地改善了人类生存的环境条件，延长了人类的寿命。人类还发明了电力，极大地改善了生产条件，大幅度提高了生产效率。这些改变，使人类不必像其他动物一样，一天到晚为生存而奔命，有了享受生活的条件、机会和时间。因此，人类也创造了哲学、艺术、文学等，使人类在享受物质生活的同时也能享受精神生活。人类还通过教育，把发展过程中形成的精神成果一代一代地传承下去。

从这一角度看，人类是不乏科技创新基因的。然而，自工业化革命以来，科技创新几乎成为西方的专利。美国、英国、德国3个国家诺贝尔奖获得者的数量分居世界前三位，其科技创新能力也是世界的前三位。美国诺贝尔奖获得者的数量遥遥领先，其科技创新能力使其他国家难望其项背。虽然我们无法用诺贝尔奖获得者的数量来衡量一个国家的科技创新能力，但是诺贝尔奖获得者的数量的多寡，的确与这个国家的科技创新能力成正比。日本为了迎头赶上，就曾在21世纪初宣布，要在诺贝尔奖获得者的数量上缩短与欧美国家的差距，在2050年以前培养30位诺贝尔奖获得者。

位居科技创新竞争力前列的几个国家，它们成功的重要因素之一是有激发青年科技创新的环境：活跃的思想氛围，对大胆探索、实践的鼓励以及开放、公平竞争的机会。青年是人生最重要的一个阶段，也是人生思想最活跃的阶段。绝大多数人在35岁之前的所作所为，基本上奠定了其人生发展最重要的基础。一个国家应该给青年展现思想的机会、探索的机会和公平竞争的机会。《麻省理工科技评论》科技创新青年榜其实就是在全球范围内，为青年的“冒尖”提供了一个被认可的平台。而科技创新青年被认可的数量，也可以被看作是一个国家科技创新竞争力的体现。

2017年，有6位华人青年在《麻省理工科技评论》科技创新青年榜榜上有名，说明中国科技创新的环境和氛围有了极大改善。2017年，《麻省理工科技评论》科技创新青年榜将走进中国，在中国选拔35位科技创新青年。我们期待更多的青年参与，使这一平台成为衡量中国各地科技创新氛围的标志。我们更加期待这些科技创新青年在未来的人生道路上持续创新，成为让人类生活更美好的思想家、科学家、艺术家、企业家或政治家。

李俊峰

国家能源委员会专家咨询委员会委员

国家应对气候变化战略研究和国际合作中心前主任

重返世界巅峰

热门影片《天才捕手》(Genius)讲述了文学编辑珀金斯（Maxwell Evarts Perkins）“捕捉”菲茨杰拉德（F.Scott Fitzgerald）、海明威（Ernest Hemingway）、沃尔夫（Thomas Wolfe）等天才作家和天才作品的真实故事。

科技界也满是同样的故事。《麻省理工科技评论》的全球“35位35岁以下科技创新青年”（TR35）评选，就是在全球范围内寻觅和捕捉杰出的科技人物和科技项目。榜单中的陌生名字，后来都成长为行业领袖，如谷歌（Google）创始人拉里·佩奇（Lary Page）、谢尔盖·布林（Sergey Brin），Facebook创始人马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg），苹果（Apple）首席设计师乔纳森·艾维（Jonathan Ive），在线支付PayPal 创始人马克斯·列夫琴（Max Levchin），CRISPR基因编辑技术发明者张锋，百度前首席科学家吴恩达等。马克·扎克伯格的故事见诸电影《社交网络》，一声“这是个创意决定一切的时代”启发了万千学子涌入创新创业之门 。

科技故事比文学故事更宏大、更动人。人类就是依靠科技，一步步进化到今日的文明。科技就是实力，不仅关系民生福祉，也关系民族的盛衰安危。

不妨把目光移到遥远的两千年前。那还是迷信蒙昧的时代，关山阻隔，海阔浪高，东方和西方各自独立发展。公元前54年，罗马统帅恺撒( Gaius Julius Caesar，公元前102—公元前44)率领罗马军团渡过英吉利海峡，远征不列颠。恺撒看到的不列颠人，几乎还是原始状态：

全不列颠中，最开化的居民住在滨海地区的肯几姆地区，多数人不种田，只靠乳和肉生活，用毛皮做衣服。所有不列颠人都用菘蓝染身，使人看起来是蓝色的，在战斗中显得恐怖。蓄长发，全身除了头部和上唇外，到处剃光。妻子们由十个或十二个男人共有，兄弟父子之间共有最普遍。如果这些妻子中有孩子出生，则被认为是当她在处女时第一个接近她的男人的孩子。 [1]

此时，东方的华夏文明已历经夏、商、周、春秋战国，历经诸子百家争鸣，历经秦皇汉武，修建了都江堰水利工程，建起了长城，较之不列颠遥遥领先。

公元476年，罗马帝国被“蛮族”（尚未开化的日耳曼人）灭亡，典籍被焚毁，知识和技术失传，欧洲坠入黑暗而漫长的“中世纪”（476—1453）。中国则进入诗书礼乐的唐宋昌盛期。在近千年的时间里，中国源源不断地向欧亚大陆输送技术和发明，如印刷术、造纸术、火药、罗盘、舵、铸铁、瓷器、链、轮式磨谷机、水力研磨机、鼓风箱、风选机、拉式纺纱机、手摇纺丝机、独轮车、航海运输技术、胸戴挽具、轭、石弓、风筝、螺旋桨 、深钻孔法、悬架、拱桥、铁索桥、运河船闸、航海制图法等。 [2]

英国哲学家弗朗西斯·培根（Francis Bacon，1561—1626）写道：“我们应该注意到这些发明的力量、功效和结果。印刷术、火药、指南针这三大发明在文学、战争、航海方面改变了整个世界的许多事物的面貌和状态，并由此引起了无数变化，以至似乎没有任何帝国、任何派别、任何星球，能比这些技术发明对人类事务产生更大的动力和影响。” [3]

这些技术给中世纪的欧洲注入了活力，促成了一系列创新和学术传播。随着文艺复兴运动的兴起，欧洲走出了黑暗，发展出一种生机勃勃的高度侵略性文明。

欧洲农业革命的技术创新之一是用马代替牛作为挽畜。马拉得更快，更有耐力。欧洲传统用牛，其颈上挽具只适合牛的短颈，不适合马。中国人的胸戴挽具传入欧洲，这种像项圈一样的挽具将着力点移到马的肩部，不会压迫气管，使马的牵引力增加四五倍。欧洲从此改用马作为畜力，重犁获得普遍推广，由二田轮作改进为三田轮作。马替代牛，提高了效率，扩大了人的活动范围，使社会变得丰富多彩。

中国的马镫让欧洲的骑士变得强大。骑士是欧洲封建制度的代表形象，他们全身披挂甲胄，威风凛凛地跨骑在用盔甲防护的战马上。但欧洲一直没有马镫。骑士双脚悬空骑在高头大马上，无法坐稳，一旦临敌，往往要滚身下马，步行迎战。马镫由中国传入，它没有运动部件，简单，却可以让骑手稳坐于马背，作战时不会摔下来。一位骑手配备了马镫，就构成了一个稳固的整体，可以快速驰骋，产生强大的冲力，形成所谓的“骑兵冲刺”。欧洲的骑兵就是中世纪的“坦克”。

中国人于9世纪发明了火药，13世纪传到欧洲，14世纪初欧洲人造出火炮。到1500年，制造枪炮成为欧洲十分普遍的技术。16世纪滑膛枪出现。在火炮、滑膛枪面前，弓箭、大刀、骑兵、长枪退出战场。“火药革命”削弱了骑士和封建领主的军事作用，取而代之的是用火药装备的陆军、海军。风力驱动的多桅帆船装上火炮，就成为炮舰，为重商主义和殖民主义开辟了道路。欧洲各王国纷纷借助炮舰和罗盘，通过建立海上贸易航线和殖民地来扩充财富。

当时，西方的航海无论是规模还是技术都落后于中国。1405—1433年间，郑和（1371—1433）七次下西洋，最远到达非洲东海岸和红海沿岸。规模最大的一次，舰船近300艘，成员逾3万人。他们曾抵达印度尼西亚、斯里兰卡、印度、波斯湾、红海和东非。中国船队曾停靠在沙特阿拉伯港口吉达（Jedda），也曾停靠在肯尼亚沿海的马林迪（Malindi）。相比之下，哥伦布在1462年的舰队只有3条小船、129个水手，简直就像小蚊子对大飞机。 [4]

郑和下西洋足以证明，当时欧洲并未占有科技上的优势。欧洲人胜出的，只是“无与伦比”的贪得无厌和野心。

郑和下西洋，目的是宣扬“大明威德”“怀柔远人”，对拥护明朝的各国君主提供帮助，丝毫无意攻占或殖民他国。在15世纪30年代明宣宗派郑和最后一次下西洋之后，中国人便停止出海，叱咤一时的伟大舰队解散。

欧洲人则完全不同，踏上人家的海岸，即宣告“此疆已归吾王所有”，把当地人和文化一一灭绝。葡萄牙人亨利（Henry the Navigator，1394—1460）和达·伽马（Vasco da Gama，1469—1524）来到非洲，一面绑架、贩卖黑奴，一面占领岛屿和港口。哥伦布（Cristoforo Colombo，1450—1506）“发现”美洲之后，立刻宣称这片土地归西班牙国王所有。麦哲伦（Fernando de Magallanes，1480—1521）占领了菲律宾。西班牙的科尔特斯（Hernando Cortes，1485—1547）听说墨西哥中部有个强大的帝国(阿兹特克，Aztec），就去烧杀掳掠，把帝国的首都变成焦土后占领整个帝国；几年后又侵占并毁灭了南美古老的印加帝国。英国的库克船长（James Cook，1728—1779）三下太平洋，把澳大利亚、塔斯马尼亚和新西兰变成英国领地，让数百万欧洲人在此殖民，原住民几近灭种。 [5]

经过近三百年的探险、烧杀、掠夺，欧洲建立起横跨半个地球的殖民帝国。无论是美洲、大洋洲、大西洋、太平洋，都由欧洲人完全宰割。英国击败西班牙、荷兰、法国，夺取了海上霸权，成为欧洲第一强国。

即便如此，中国经济仍领先世界。到1776年（清乾隆四十一年），中国GDP（国内生产总值）居世界第一；1800年中国GDP占世界的32.9%；1840年中国GDP占世界的29%。 [6] [7]

可惜这是封建帝国的落日余晖。风云变幻，异军突起，科技与工业文明已席卷欧洲，世界格局、民族命运将大变。

16世纪，哥白尼（Nikolaj Kopernik，1473—1543）提出日心说，开启科学革命。18世纪后期，瓦特（James Watt，1736—1819）改良蒸汽机，世界进入“蒸汽时代”，机器、工厂、火车、汽车、轮船出现，第一次工业革命兴起。19世纪，法拉第（Michael Faraday，1791—1867）发现电磁感应定律，发电机、电动机、电力系统、电灯、电车、电话、电报、电影，以及以煤气和燃油为能源的内燃机、柴油机、内燃汽车、远洋轮船、飞机等递次出现，第二次工业革命兴起，欧美步入电气时代。

此时，中国依然沉迷于科举八股、吟风弄月。这个有着五千年历史的古国，政治、经济、文化长期比邻国发达，满怀“天朝上国”的优越感，“日出而作，日落而息，帝力于我何有哉”，满足于自然经济的丰裕。人们的喜好不是探索自然、改造自然，而是顺从自然、赞赏自然；向往的不是巍峨宫殿，而是芳草鲜美、落英缤纷的“桃花源”。他们比哥白尼、伽利略早千年观察、叩问宇宙和月亮的神秘，得出的却是美丽的诗篇。在决定强弱胜败的科学技术变革中，他们置身局外，浑然不知危机将临。

英国占据印度多年后，鹰视狼步地转向中国。1793年，英王派遣一个135人的庞大使团，配备步兵、炮兵650人，大炮64门，来到中国，提出自由通商、减免关税、自由传教等7项要求。80多岁的乾隆皇帝（爱新觉罗·弘历，1711—1799）斥之为“妄行干渎”，“天朝无所不有，无需尔国制办。念尔国僻居荒远，间离重瀛，不谙天朝体制，特命大臣向使臣详加开导，遣令回国”。使团观察了中国的政治、军事、经济、社会，看到这个千年前就发明了火药的王朝居然如童话世界，士兵还扛着长矛、带着弓箭。

中国当时并非没有看到世界潮流的人，也不缺乏制造机器的能力（购买、仿制都可以），缺乏的是西方的价值观。林则徐、魏源等很多官员，都认为“东土之民只要奋起讲习，定能与西土之民并驾齐驱”，但他们“师夷长技以制夷”的主张受到排斥。魏源等人的著作传到同样受西方侵略的日本，引起震撼，成为日本明治维新的动力。日本急速变轨追赶，参与工业革命潮流，之后加入西方列强掠夺宰割中国的行列。日本人盐谷世弘读到魏源的《海国图志》后长叹：“呜呼，忠智之士忧国著书，不为其君用，反为他邦兴。”

中国的科技自立从“两弹一星”开始。20世纪五六十年代，中国一穷二白，天灾人祸，西方封锁。一批优秀的科技英才，包括在国外卓有成就的科学家，从海内外汇集。一切从零开始，实验仪器设备自己制，计算用手摇计算机。在蓬断草枯的戈壁沙漠苦战10年，硬是完成了原子弹、氢弹和人造卫星的研制，结束了敌国威胁中国生存的历史。

鸦片战争后的中国，如同罗马帝国灭亡后的欧洲。欧洲在中世纪经历近900年的沉沦，出现文艺复兴；又400年，发生了工业革命。中国在苦难中重生和回升，用了一个半世纪。1950年，中国经济规模在全球的占比仅为5%；2014年，中国经济总量突破10万亿美元，跻身世界第二。中国GDP从1万亿美元升至10万亿美元花了14年，而美国花了31年。到2016年，中国经济规模在全球的占比已达14.84%，居世界第二，超过分别居第三位、第四位、第五位的日本、德国、英国的总和。

但是，在科学技术方面，中国仍是追随者，而不是开创者，自主创新能力不足。

长期研究中国科技史、撰有多卷本《中国科学技术史》（Science and Civilisation in China）的英国学者李约瑟（Joseph Needham，1900—1995）曾提出“李约瑟之问”：中国古代科技比西方发达，为什么现代科学没在中国发展起来？后来又有“钱学森之问”：为什么我们的大学总是培养不出杰出人才？两“问”有助于思考和消除阻碍中国科技发展的内在因素和不良机制。

较之西方，中国有其独特优势，可以更快地决策和行动。

人才决定成败。过去，中国人才流散海外，“不为本国用，反为他邦兴”。现在，中国凭借经济实力，改善人才发展环境，吸引国外学成人士回国，延揽国外科研人员合作，通过留学和派遣等方式在海外构建人才成长渠道，大批技术精英回归中国。2008年开始的“千人计划”，已吸引了全球数千名科技精英（包括外国顶尖科学家）来华工作；2014年，中国回国留学生人数首超出国人数；2015年，回国人员占出国总人数的77%。中国高等教育也逐步趋近世界先进水平。

优秀的人才，充裕的资金，令中国在一个又一个领域从追赶变成领跑。

中国在基础科学上投入的资金从2005年的19亿美元增长到2015年的101亿美元（美国同期为324亿美元），2009年超过日本，2013年超过欧洲，2020年可望超过美国。中国为月球计划、登陆火星、隐形传输（Teleportation）提供了数十亿美元的资金，吸引了世界顶尖科学家参与，如同美国的太空计划一样，将产生众多意想不到的创新成果。中国还投入了60亿美元建设全球最大的加速器，在最前端的粒子物理学领域，可望成为世界的中心。

中国的科研能力在计算机科学与数学、化学、材料科学、工学四个领域，超越美国。世界最快的2台超级计算机都在中国，速度是美国超级计算机的5倍。量子通信、云计算、移动支付、生物识别、高速列车、人工智能、无人机、无人驾驶汽车等领域，中国已跻身世界前列。2016年8月中国发射了世界上第一颗量子通信卫星“墨子号”，2017年6月成功实现了上千千米的量子传输，迈出了全球量子安全通信的第一步。 在新一轮以人工智能为主的全球技术竞赛中，中国发布的人工智能发展规划更像是决胜的号角。

中国的创新创业场景，同样是生机勃勃。每年新添10万名工程技术毕业生投身创新创业的洪流。在移动网络、手机支付、共享经济、网购等民生领域，中国带动了全球潮流。中国人的生活从来没有像今天这样举手投足都是“科技范儿”，生活、工作中的大半事务，几乎都可以在手机上完成。中国的技术理念、商业模式正影响着全世界。

《经济学人》评论说：“西方用户正在经历着一个被中国成功商业模式所塑造的移动互联网世界。如果一家公司想要对移动商务的未来有所了解，不能只盯着硅谷，而应该将目光放到太平洋彼岸的中国。”《大趋势》作者奈斯比特（John Naisbitt）相信，人类这波新浪潮，将由美国和中国并肩引领，“中国在人类即将到来的新浪潮中取得了领先地位，我毫不怀疑2050年中国将成为世界的中心”。

《麻省理工科技评论》100多年来都是科技创新的倡导者和见证者。它一年一度的“TR35”（35位35岁以下科技创新青年）评选和“EmTech”(世界新兴技术峰会)都是科技界的盛事和标杆，其中崭露头角的中国人、中国机构、中国项目逐年增多。自2018年起，这两大榜单都将落地中国，显示了国际科技界对中国新生力量和新兴技术的重视和期待。

近代以来，中国一再落伍，现在终于返回世界巅峰。中国已成为世界科技创新的强劲参与者、竞争者，共同激发创造力，让全球经济走上更高的增长道路。世界需要成功的中国。新一轮科技大潮已经涌起，中国将顺应潮流，力争在某些领域后来居上，引领潮流。

最后让我们回到眼前的新书。这是《麻省理工科技评论》授权的第一本“TR35”主题图书。多年前斯坦福大学出版过一套《科学的动人与迷人》，由著名科学家讲述自己的职业生涯和科学故事，原本是给专业同行和理工科学生阅读的，却被中学生用作职业选择的参考，吸引了大批青少年进入科学之门。本书堪称是《科学的动人与迷人》的青春版，“TR35”获选者一个个以耀眼的成就诠释了科技、学识、青春、才华的魅力。显然，这正是返回世界巅峰的时代所需要的读物。

[1] .恺撒.高卢战记[M].任炳湘译.北京：商务印书馆，1982.

[2] .斯塔夫里阿诺斯.全球通史[M].吴象婴，梁赤民，译.上海：上海社会科学院出版社，1992.

[3] .NEEDHAM J.Science and Civilisation in China[M].Cambridge University Press,1954.

[4] .尤瓦尔·赫拉利.人类简史[M].林俊宏译.北京：中信出版社，2014.

[5] .尤瓦尔·赫拉利.人类简史[M].林俊宏译.北京：中信出版社，2014.

[6] MADDISON A.Contours of the World Economy,1–2030 AD:Essays in Macro-Economic History[M].Oxford University Press,2007.

[7] 麦迪森.中国经济的长期表现[M].伍晓鹰，马德斌，译.上海：上海人民出版社，2008.

发明家 INVENTORS

吉拉·拉丁斯基

（Kira Radinsky）

人类对未来的向往和恐惧都来自其未知的属性，预测未来从来都是一件十分神奇的事情，吉拉·拉丁斯基就掌握了预测的法则，她通过数据发现有些事情就像冥冥中注定会发生一样。

玛丽亚·佩雷拉

(Maria Nunes Pereira）

用胶水粘住患病婴儿心脏上的漏洞。

杰米·肖顿

（Jamie Shotton）

开发了从视频中识别人体姿势的算法，为计算机提供了像人类一样的视觉感知。

李镇河

（Jinha Lee）

让用户与虚拟世界中的数字信息真正实现“零距离”接触。

马特·罗杰斯

（Matt Rogers）

开发出智能恒温器等一系列产品，成为智能家居行业的开拓者和引领者。

吴恩达

（Andrew Ng）

吴恩达在人工智能方面所取得的成果，正在改变人们的生活，并在可预见的未来促进了人工智能产业的发展。

他们专注于新科技的研发。小到智能防汗带，大到先进存储技术，他们正在创造属于未来的产品。

塔努加·加努

（Tanuja Ganu）

发明简单的装置让普通用户可以廉价、简便地监测印度不稳定的电网。

鲍哲南

（Zhenan Bao）

她为制造灵敏度极高的人造电子皮肤提供柔软并有自愈能力的半导体材料。未来，即使是假肢也会像真正的人体皮肤那样敏感。

陈云霁

（Yunji Chen）

在深度神经网络处理器的研究上取得了开创性进展。

卢冠达

（Timothy K.Lu）

以“毒”攻“毒”，用自制噬菌体破坏生物膜，降低生物膜对抗生素的防御能力，真正让药效直达病灶。

高伟

（Wei Gao）

这位年轻工程师发明的智能吸汗带可以实时监控身体机能。

维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏

(Vijay Balasubramaniyan）

语音交互系统以及变声科技的蓬勃发展都给电话及语音诈骗带来了新的“机遇”，能否正确及时地识别伪造的声音也成了信息安全的主题之一。

吴义仁

（Ren Ng）

将计算机图形学和光场理论相结合，吴义仁博士发明了便携式的光场相机，能够实现先拍摄后对焦的神奇操作，这样的技术甚至能颠覆整个摄影行业。

用最简单的高科技解决最棘手的停电难题

作者：杨立中

塔努加·加努（Tanuja Ganu）

获奖年份：2014

获奖时年龄：31

获奖时职位：IBM印度研究院技术部门成员

获奖理由：发明简单的装置让普通用户可以廉价、简便地监测印度不稳定的电网。

不论是战胜人类冠军的阿尔法狗，还是自动调节室内温湿度的智能恒温器，人工智能、大数据、物联网等高科技给人的第一印象总是“高大上”的。它们用超高的运算和分析能力，解决着人类之前不曾幻想可以解决的问题。然而，当地球上的二三十亿人憧憬着未来时，还有另外的数十亿人连最基本的生活服务都没法享受到。在基础设施建设十分落后的印度，频繁的停电几乎是无解的难题。年轻的印度科学家塔努加·加努把“高大上”的物联网技术封装进了nPlug——一个成本只有15美元，却可以预测何时会停电、自动规划家用电器用电时间的小盒子里，让“高大上”的科技接上了地气，为解决背景复杂又事关亿万人生计的印度停电问题提供了绝佳思路。

第二次工业革命之后，我们已经很难想象没有电力的生活。21世纪的今天，人类已经在讨论第四次工业革命，即更加清洁、环保的电力生产。然而，与此同时，一些发展中国家却还没有实现最起码的稳定电力供应，这其中就包括典型的发展中国家——印度。外界很难想象经济增长强劲的印度电力短缺的问题严重到了什么程度。作为世界上排名前五的发电大国，印度的人均用电量却不及世界人均用电量的三分之一、中国的五分之一，远远落后于绝大多数国家。印度的13亿人口中，有3亿人从来就没有用过电，而即便是有电网覆盖的地区，也随时面临着停电的威胁。印度最为现代化的首都新德里，每天停电好几次已是家常便饭。2012年7月末，印度更是出现了两次波及超过6亿人口的停电事故，严重程度为人类史上之最。世界银行的报告显示，因频繁停电造成的经济损失相当于印度国内生产总值（GDP）的7%，印度信息技术革命设计师之一的南丹·尼勒卡尼（Nandan Nilekani）曾如此调侃过：“停电被偶尔的供电打断了 [1] 。”

《麻省理工科技评论》曾以封面报道印度的能源困局。一方面是激增的人口，另一方面却是资金、技术、政策等层层阻碍

更令人无奈的是，如此严重的问题，解决起来却又十分麻烦。停电的背后，有着错综复杂的多方面因素。与想象中不同的是，印度的电力供应事实上是基本充足的。印度中央电力管理局（Central Electricity Authority） [2] 的数据显示，2016至2017财年，印度的电力供应不仅充足，还有着1%～3%的盈余。那为什么还会有电力短缺的现象发生呢？问题出在以下几个方面。①落后的电力设施：硬件设施落后使得供电部门难以提供稳定的供电电压和频率，用户实际接收到的电压很少是额定的230伏，而是在215～250伏剧烈波动。②严重的输电损耗：不稳定的电压和频率以及其他一些技术或非技术的原因，导致印度发出的电量中有30%损耗在了输电线路上，而世界的平均输变电损耗只有9%。③无比猖獗的盗电行为：由于停电频繁，更由于难以监管，印度的某些人喜欢从电线杆上为自己家偷偷拉一根线。曾有印度电视台统计，40%的用电户都不曾交费，这让电力公司连年亏损，无法通过增加投资改善电力设施。盗电行为造成的经济损失已高达印度GDP的1.5%，可每到选举时，地方政府却又总会为了选票而纵容盗电行为，从而让印度电力陷入资金、政策、规划、技术等多重因素交织的恶性循环。

面对如此复杂、严重的难题，从政府到供电企业一直都没有拿出很好的解决方案。于是，有钱人自备发电机，穷人只能逆来顺受。富起来的印度中产阶级已经买得起洗衣机和热水器了，但不稳定的电网让这些机器在来电时成为电网的新累赘，停电时彻底沦为摆设。一百多年前已经开始出现的电气化生活方式，至今都无法在印度的家庭普及。

塔努加·加努便是在这样的环境中长大的。2010年，作为久负盛名的印度理工学院（Indian Institute of Technology，IIT）的研究生，塔努加·加努进入位于班加罗尔的IBM（国际商业机器公司）印度研究院，在刚成立不久的智慧能源组（Smarter Energy Group）当一名实习生。那时的IBM印度研究院正在开发一种插入式的用电数据收集仪，试图找出印度家庭在不同时段使用家用电器的习惯和规律。熟知数据挖掘与机器学习知识的塔努加·加努很快就在项目中崭露头角，负责分析收集到的数据，并开发出一种可以控制家用电器在整体用电需求较低——也就是不容易停电的情况下工作的算法。如此一来，用户只需设定“在下午2点前洗完衣服”，设备就可以自动让洗衣机避开早上8点到10点的用电高峰，提前或推后完成工作，从而避免洗到一半突然停电的麻烦，提高了居民的生活质量。而对于电网来说，如果大量用户都使用这套设备，就可以把相当一部分高峰时的用电负荷分配到低谷时段，在很大程度上降低输电设备负荷，缓解供电压力，在无须面对基础设施建设、盗电监管、用电政策等一系列问题的前提下有效解决印度的停电难题。

然而，IBM的研究人员很快就发现，他们的想法只是一厢情愿。这种常规的物联网、大数据技术思路需要庞大的数据中心提供计算和数据存储，因此，安装在家里的设备需要连接互联网，才能将收集到的数据上传服务器，再下载控制家用电器工作的指令。然而，印度只有11%的家庭可以连上互联网，就更不用说物联网设备常用的Wi-Fi了。而且，对于普通的印度用户来说，高性能处理器和双向通信设备也实在太昂贵。塔努加·加努意识到，常规的物联网、需求侧管理、大数据等技术，根本无法应用于缺乏计算和通信基础设施的印度。这是一个与硅谷、柏林、中关村完全不同的地区，如果要应用这些技术，印度的科技创新者必须走全新的路径。

夏季炎热的天气给供电带来了严重的挑战，但只有使基础设施、物联网、大数据等科技手段印度化，才能改善印度的电力状况

2011年，硕士毕业之后的塔努加·加努正式加入IBM印度研究院，终于和同事一起成功研发出了一种科技含量丝毫不低又十分接地气的智能设备，堪称物联网、大数据的印度化解决方案——nPlug。

nPlug是一个尺寸只有几厘米见方的小盒子。无须联网、更无须对印度糟糕的电力基础设施进行任何改变，也无须忧虑任何政策风险 [3] ，n Plug可以直接插在墙上的插座里，使用最廉价的硬件进行本地监测并分析线路中的电压与频率。与常规的物联网设备不同，塔努加·加努开发出了一套简单但有效的数据挖掘算法，让nPlug不必上传服务器，单靠自己的简单的运算能力（仅有128KB程序存储量的16位处理器和只有4MB的用户习惯存储器），就能准确预测用电需求和停电时间，管理家用电器。整个硬件的量产成本价不超过15美元，却可以突破资金、技术、政策等层层障碍，在不依赖任何其他通信、运算等基础设施的条件下，完成调节用电高峰的作用，缓解印度的停电困局。

“如果你的解决方案需要运算和通信，那对于发展中国家来说就不现实 [4] 。”塔努加·加努说。通过自己的努力，她将物联网、大数据、人工智能等国际上最新的技术成果，与印度的实际发展情况结合起来，向世人诠释了科技的另一种魅力：不仅可以“高大上”地拓展人类能力的边界，还可以接地气地解决生存和生活的难题；当一部分人已经朝着未来迈进的时候，帮助另一部分人尽可能地跟上时代越来越快的脚步。

大数据时代的“先知”

作者：杨一鸣

吉拉·拉丁斯基（Kira Radinsky）

获奖年份：2013

获奖时年龄：27

获奖时职位：SalesPredict公司创始人及首席执行官

获奖理由：人类对未来的向往和恐惧都来自其未知的属性，预测未来从来都是一件十分神奇的事情，吉拉·拉丁斯基就掌握了预测的法则，她通过数据发现有些事情就像冥冥中注定会发生一样。

电影《黑客帝国》里有个十分重要的角色——先知，从人类的角度看几乎全能全知，引导着人类走向和平。影片中的先知只是一个经过特殊设计的电脑程序，她引导着“母体”（Matrix）的更新，引导着救世主能力的觉醒。当然，被称作先知的她也有着超前的预测能力，在初次与男主角尼奥（Neo）见面时就不显山不露水地预测了事物的走向。但是这样完美的预测能力似乎又和母体超强的引导能力混在一起，并不纯粹。而本篇的主角吉拉·拉丁斯基，也有着接近“神”一般的预测能力。她靠的不是超能力，也不是程序设定下完美的引导能力，她靠的是大数据和人工智能。吉拉·拉丁斯基在27岁时就开创了大数据公司——Sales Predict，这是一家位于以色列、面向客户购买和销售的转换分析公司，拥有超强的数据分析能力。在吉拉·拉丁斯基的领导下，Sales Predict于2013年提前几个月成功预测了在古巴百年难遇的霍乱疫情 [5] 。这可以算得上是Sales Predict的处女作，也令Sales Predict惊艳全球。这次预测疫情的准确程度非常高，靠的是吉拉·拉丁斯基领头开发的算法以及该公司对挖掘数据的坚持——Sales Predict团队挖掘了150年的文献资料，并发现了诸多历史事件之间的联系，最终成功预测了数月之后的古巴霍乱疫情。就是这样一种神奇的数据玄学，使吉拉·拉丁斯基得以冠名“先知”的称号，而大数据分析和人工智能都是顺应时代发展的重要科学技术，也不得不说是时势造英雄。

翻看吉拉·拉丁斯基的简历，不得不赞叹这是天才少年一步一步成长为“先知”的历程。吉拉·拉丁斯基8岁就开始学习编程，15岁就进入有着“以色列麻省理工学院”之称的以色列理工学院（Israel Institute of Technology），与已经服完兵役的学生一同就读本科，同时也成为该学院历史上最年轻的学生。在此期间，吉拉·拉丁斯基除了完成本科学业，还投身军旅，完成了两年的兵役，成为某绝密组织的一员。退伍之后的吉拉·拉丁斯基顺利毕业，并一口气完成了硕士学业。2007年，21岁的吉拉·拉丁斯基以优异的成绩进入美国麻省理工学院，成为一名博士研究生，就读数据挖掘方向。在攻读博士期间，她还收到了微软的邀请，成为微软的一名研究员，开发应用大数据预测重大事件的算法，例如政局变动和重大流行病；而用来预测古巴霍乱疫情的算法也是在此期间初具雏形的。除古巴之外，吉拉·拉丁斯基开发的算法还在阿拉伯地区得到了验证——吉拉·拉丁斯基和她的团队在2010年成功预测了发生在那里的政局变动。 [6]

也许是受到同学的感染，也许也是为了完成作为一名以色列公民应尽的义务，吉拉·拉丁斯基选择服了两年的兵役。在那里，吉拉·拉丁斯基没有参加任何一场战斗，却在另一片没有硝烟的战场奋斗着。曾是Firefox开发者的她继续着自己与网络之间的情缘——她被分配到高科技军用技术研究小组，利用Firefox这一平台，为以色列军方设计翻译和语义推荐系统。值得一提的是，此时才十几岁的她可以说是天才少年，与她共处一室的战友也都是同样优秀的少年。他们经常协同作战，攻克一些极难的科研项目，常常通宵达旦，但最开心的瞬间是攻克项目之后的庆祝活动以及莫大的荣誉感。两年的军旅生涯对于吉拉·拉丁斯基来说可以说是正确的选择，她完成了公民应尽的义务，还在军方提供的条件中做起了科研工作，而更重要的是她还结识了一群志同道合的战友。其实，几乎每年都会有她的战友在美国纳斯达克敲钟，宣布自己的产业上市。而吉拉·拉丁斯基也不例外，她在退伍之后进入麻省理工学院就读博士，同时还创立了SalesPredict公司，在发布世界上重大事件的预测之后名声大噪。

SalesPredict的公司名称取自“Sales”和“Predict”，顾名思义，就是与“商业活动”和“预测”有关。这其实是SalesPredict创立之初的宗旨——应用大数据来做一些商业应用层次的预测；而“拯救世界”的行为，诸如预测重大疫情等只是顺势为之。如今，SalesPredict已经被全球最大的国际贸易电子商务平台之一的eBay公司收购，收购资金约为4000万美元。作为SalesPredict原首席技术官（CTO）的吉拉·拉丁斯基的身价也因此暴涨，高达600万美元；她也将移步eBay，任职首席科学家。这在原本风起云涌的以色列初创公司收购潮中，也掀起了不小的波澜。SalesPredict作为eBay公司在大数据分析和人工智能方向的强化，将致力于分析客户需求及市场方向以帮助企业增加收入，也将在与对手（如亚马逊公司）的竞争中起到关键作用。

从开发团队的领头人、初创公司的创始人、某部队的老兵到今天的首席科学家，吉拉·拉丁斯基的这些身份都反射出她身上的一种新时代女性的独立精神。这需要感谢吉拉·拉丁斯基的母亲，她从未告诉吉拉·拉丁斯基什么是女生或者女人不能做的，她所做的就是鼓励和支持吉拉·拉丁斯基。更重要的是，母亲让年幼的吉拉·拉丁斯基在稳定的环境中接受了良好的教育。那是1990年，吉拉·拉丁斯基的母亲带着当时已经4岁的吉拉·拉丁斯基从乌克兰迁到以色列。这样的决定无疑给了吉拉·拉丁斯基当时最好、最稳定的学习环境。

古人曾经说过“Seeing is believing”——眼见为实，这是我们辨别真伪的重要标准；而从数据中看出事物的发展规律却是吉拉·拉丁斯基坚持的信条。也许我们看不出一些没有直接联系的事件之间的关系，但是数据是不会说谎的，任何一个契合度都是事件之间的联系。吉拉·拉丁斯基和她的同事就曾经开发过一种专门追踪和分析埃博拉病毒的软件。他们发现，在非洲的一些地区，人们为了寻找黄金或钻石就会大面积地毁坏森林。这会使一些动物的栖息地受到破坏，它们因此流离失所，其中就包括一些能携带埃博拉病毒的蝙蝠，而这将显著加大埃博拉病毒爆发的概率。 [7]

吉拉·拉丁斯基最终的梦想还是希望能够利用大数据分析改变人们的生活，让人们在生活中可以随时随地查看自己各方面的数据及其分析，像“2017年6月30日，星期五。今日的健康状况尚可，但是根据近期的工作压力评估，血压偏高的概率为9%”。不仅仅是健康状况，大数据分析还能让人们自由查看生活的方方面面，例如财务状况、工作状况等。那么数据的好处就显现出来了，它们是一种十分直观的表现，一方面能够以概率的方式给人们一种趋势提示，另一方面也能从量化的角度给人们一种数值评估。

除了创立SalesPresdict公司专门进行商业数据分析，吉拉·拉丁斯基还一直致力于将大数据分析软件和应用投入医疗领域，为世界卫生组织服务，为人类的健康做出贡献。她领导自己的团队积极与医院合作，对以色列所有的医疗记录进行大数据分析，开发算法评估每一位公民的健康状况，并最终得出每一位公民健康走向的预测。此举无疑将从另一方面延长人类的寿命，让我们对于自己的健康状况有十分直观的认识，真不愧心怀天下。对于吉拉·拉丁斯基和SalesPredict的未来，我们也许说不准，但是吉拉·拉丁斯基一定成竹在胸，毕竟她是当今互联网界最能预知未来的“先知”。

用胶水修复孩子的心脏

作者：杨立中

玛丽亚·佩雷拉（Maria Nunes Pereira）

获奖年份：2014

获奖时年龄：28

获奖时职位：Gecko Biomedical黏合剂部门负责人

获奖理由：用胶水粘住患病婴儿心脏上的漏洞。

2009年8月的一个晚上，波士顿儿童医院（Boston Children’s Hospital）的心脏外科手术专家佩德罗·德尼多（Pedro del Nido）医生给哈佛-麻省理工卫生科学与技术部（Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology, HST）教授杰弗里·卡普（Jefrey Karp）发了一封邮件 [8] 。在邮件中，佩德罗·德尼多希望杰弗里·卡普帮忙解决一个棘手的难题。几乎每100位新生儿中，就有1人患有致命的先天性心脏病 [9] 。当为患儿做开胸手术时，佩德罗·德尼多发现自己很难缝合儿童心脏上的漏洞。新生儿的心脏只有自己的拳头那么一点点大，心肌组织极其脆弱，任何缝合线或吻合器都可能导致漏洞和创口旁边的组织撕裂。而缝合线也无法随着年龄的增加和心脏的生长而伸长，为了修补而进行的进一步手术则会带来更多的损伤。

佩德罗·德尼多之所以找到杰弗里·卡普，是因为杰弗里·卡普曾经发明过一种可以取代缝合线的手术胶带，因此佩德罗·德尼多认为杰弗里·卡普很有可能解决自己的难题。杰弗里·卡普和他的同事是从壁虎的脚掌上获得灵感的，在胶带的表面上制造无数纳米结构的聚合物小柱体。这些柱体模仿壁虎脚掌上直径不到一纳米的刚毛的功能，可以牢牢粘住光滑、湿润的人体组织，还可以在创口愈合之后自行降解，不留下任何痕迹。这个颠覆性的学术发明使杰弗里·卡普被授予了“2008年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号 [10] 。

然而，杰弗里·卡普的胶带却无法满足佩德罗·德尼多的超高要求。与人体其他器官不同，心脏以不到1秒就跳动1次的极高频率剧烈地收缩和舒张，让血液能够以极快的速度流遍全身。杰弗里·卡普的胶带可以粘住静止的组织，却堵不住心脏上的漏洞。因此，如果要完成这个任务，用来堵住心脏漏洞的材料除了要有超强的黏性之外，还必须具有极高的强度和弹性，否则会在心脏剧烈的伸缩中，被像飓风一样的高压、高速血流轻松冲走。

杰弗里·卡普把这项艰巨的任务交给了一位通过麻省理工-葡萄牙 [11] 项目(MIT Portugal Program)进入自己实验室的年轻博士——玛丽亚·佩雷拉。做出这个决定的时候，可能杰弗里·卡普自己也没有想到玛丽亚·佩雷拉不仅很快就发明了一种手术胶水，成功地解决了这一难题，还把这项技术变成了商业化的产品，进而带入临床试验，更在2014年成为杰弗里·卡普实验室的第4个被授予“《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号的人。在玛丽亚·佩雷拉之前，杰弗里·卡普的实验室已经有3个人获此殊荣，分别为杰弗里·卡普本人（2008年）、他的博士后学生赵伟安（Wei’an Zhao，2012年）和布莱恩·劳力希（Bryan Laulicht，2012年），堪称传奇。

为搏动的心脏堵上漏洞。图中所示的漏洞位于左右心室之间，当心脏跳动的时候会有血液通过漏洞流向另一侧的心室，导致人体供血不足。为了堵住这个漏洞，传统的方法是使用缝合线或者吻合器，但对于极其脆弱的儿童心脏来说，这些方法很容易造成周围组织的撕裂。玛丽亚·佩雷拉发明的HLAA（疏水性光活化黏合剂）可以有效解决这一问题。首先，液态、疏水的黏合剂被涂抹在漏洞上，之后使用紫外线照射进行固化，就可以形成一层高弹性、不会被高压血液冲走、可降解、无毒性的黏合剂薄膜（图片来源于MIT EmTech）

玛丽亚·佩雷拉是在葡萄牙的莱里亚（Leiria） [12] 长大的。2008年，玛丽亚·佩雷拉在拥有数百年历史、久负盛名的科英布拉大学（Universidade de Coimbra）获得药学硕士学位之后，通过麻省理工-葡萄牙项目进入哈佛-麻省理工卫生科学与技术部杰弗里·卡普的实验室攻读博士。这个决定不仅改变了她的人生，更有可能改变人类进行手术的方式。

面对导师交给自己的这个棘手的问题，玛丽亚·佩雷拉首先列出了材料需要满足的条件。为了满足黏合心脏漏洞的特殊需求，这种黏合剂必须在湿润和动态的条件下维持足够的弹性与黏性，以随着心脏的跳动来收缩和舒张而不至于脱落；材料必须是疏水的，以防止血液附着在黏合剂的表面，影响黏合的效果甚至把黏合剂带走；其使用过程必须简单、方便、快捷，还得尽可能减少其他的附加损伤；此外，材料还必须是可生物降解且无毒的。

条件如此苛刻，使用手术胶带显然是不行的，需要全新的思路。如同之前发明胶带是受到了壁虎脚掌的启发一样，玛丽亚·佩雷拉和杰弗里·卡普再一次在大自然中寻找灵感。这回，给他们提供灵感的是蜗牛 [13] 。蜗牛在雨天也可以把自己黏附在树叶的表面，还在身后留下一串雨水冲刷不掉的尾迹。于是他们放弃了胶带，转向了一种全新的思路：液态且疏水的手术胶水。没有经过太久的等待，玛丽亚·佩雷拉便发明出一种胶水，满足了全部需求。

基于这项初步的研究成果，2013年，杰弗里·卡普在巴黎创办了一家科技公司Gecko Biomedical，继续开发手术用黏合剂。这家公司的4位创始人的光芒极其耀眼：除了年纪轻轻就成就颇高的杰弗里·卡普，另外三位主要创始人分别是麻省理工学院生物医学工程教授、摇滚明星一般的生物学家罗伯特·兰格（Robert Langer），众多生物科技公司的创始人伯纳德·吉利（Bernard Gilly）和克里斯托弗·班策尔（Christophe Bancel）。至于公司的名字Gecko，正是源于最早给他们提供了灵感的壁虎。

而此时的玛丽亚·佩雷拉已经在一家葡萄牙制药企业工作了近一年。Gecko Biomedical成立后，她搬到巴黎，担任黏合剂技术的负责人，继续负责手术胶水的开发。从麻省理工学院到Gecko Biomedical，玛丽亚·佩雷拉经过成千上万次试验，终于把一个天才的想法变成了商业化的产品。玛丽亚·佩雷拉通过将聚合物与光引发剂混合在一起，得到了一款修补心脏漏洞的完美解决方案：可降解、无毒性的疏水光活化黏合剂（Hydrophobic Light-Activated Adhesive， HLAA） [14] 。

黏合剂里的聚合物分子可以与人体组织表面的分子形成一种类似钥匙-锁 [15] 的连接，通过分子间的范德瓦耳斯力与氢键等附着力的作用，实现不同性质表面之间的强力黏合。而所谓的“光活化”，是指黏合剂的起效需要用光照来激活，这为黏合剂的操作提供了极大的便利。

使用时，手术人员无须对需要黏结的组织表面进行任何特殊的处理，直接将液态、黏度超高且不溶于水的黏合剂通过微创手术涂到需要黏合的漏洞或创口表面即可。这时的黏合剂里只有互相不连接的前聚合物 [16] ，还不具有太强的机械强度，可以随意延展与涂抹，让主刀医生能以适宜的厚度从容地涂满所有需要黏合的表面。涂抹完毕后，只需用紫外线照射一段很短的时间（5秒），就可以让液态黏合剂里的前聚合物互相连接，形成具有极强机械性能的微结构网络，把之前蜂蜜一般的黏合剂变成一块弹性、黏性俱佳的类似于固态的胶体薄膜。而如果照射30秒，则可以实现超强黏合。为了让这个过程变得更加方便，他们甚至设计出了一种类似于一支笔的手术设备，带有紫外线光源，可以方便地用于微创手术 [17] 。

在佩德罗·德尼多医生的帮助下，玛丽亚·佩雷拉和杰弗里·卡普在波士顿儿童医院进行了千百次动物实验 [18] 。2016年，创立仅3年的Gecko Biomedical就以比许多创业公司快得多的速度，让产品在欧洲进入了人体临床试验阶段，并希望在2017年拿到欧洲安全合格CE认证 [19] 。有如此颠覆性的技术，Gecko Biomedical融资自然不成问题。Gecko Biomedical在2016年完成A2轮2500万美元的融资之后 [20] ，总融资金额已经接近4000万美元。此外，它还得到了140万美元的无息贷款 [21] ，专门用来支持临床试验。一旦HLAA最终被成功推向市场，其前途将不可限量。

至此，玛丽亚·佩雷拉和杰弗里·卡普已经超额完成了佩德罗·德尼多交给的任务。这种黏合剂性能出众，除了可用于心脏手术外，还可以广泛应用于各种其他微创手术。但他们并不满足，其最终目标是用效果更好的黏合剂全面取代缝合线和吻合器，让这种自古埃及和古希腊时代就普遍使用的古老手术方法彻底告别手术台。

用“电子皮肤”感受人生

作者：许屹然

鲍哲南(Zhenan Bao)

获奖年份：2003

获奖时年龄：32

获奖时职位：贝尔实验室杰出研究员

获奖理由：她为制造灵敏度极高的人造电子皮肤提供柔软并有自愈能力的半导体材料。未来，即使是假肢也会像真正的人体皮肤那样敏感。

当一只蝴蝶停留在你手上，不经意间你也许都不会察觉。如今，你甚至都不敢想象，完全由人工打造的电子皮肤，就可以敏感到将停留在其上的蝴蝶感知出来。2017年，刚刚荣获2017年度“世界杰出女科学家奖”的华裔女科学家鲍哲南，正在带领她的研究团队完成这一世界领先水平的科研项目。“我叫鲍哲南，哲学的哲，因为我的父母希望我有智慧。而南是南京的南，因为我出生在南京 [22] 。”人如其名，这位出生在南京，曾在南京度过少年时光的女孩在做自我介绍的时候总是不忘来路。如今她用自己的智慧和努力，成为斯坦福大学（Stanford University）化学工程学院教授，并成功当选美国国家工程院院士。

47年前，鲍哲南出生在美丽的六朝古都南京，父亲鲍希茂、母亲陈慧兰分别是南京大学物理系和化学系的教授。也许是受家庭环境的熏陶，鲍哲南很小的时候就表现出对自然界的好奇，儿时的两件小事至今让她记忆犹新，也奠定了她对自然科学的浓厚兴趣。其中一件发生在上幼儿园时，当时邻居家的煤气罐着火，大家都去救火。只见妈妈拿起被子，往上面浇了很多水后捂了上去，煤气罐的火就灭了。这件事给鲍哲南留下了深刻的印象。她问爸爸：我们的家仙人掌里面也有水，能用仙人掌灭火吗？ [23] 父亲总是这样引导她：先自己去寻找答案，然后通过实践去证实。还有一件事发生在夏天父亲带着年幼的鲍哲南去玄武湖玩儿时，当时她在吃冰棍，父亲问她，冰棍落到水里是会浮起来还是沉下去？鲍哲南不假思索地回答：肯定会沉下去。父亲为了鼓励她自己验证一下，就让她将冰棍扔到水里，令她没有想到的是，扔到水里的冰棍竟然浮在了水面上！为什么呢？这让鲍哲南大惑不解。当她希望父亲能告诉她答案时，父亲却让她自己去研究。直到后来鲍哲南才明白，原来冰的密度比水小 [24] 。就这样，在父母的科学引导下，鲍哲南从小就养成了正确的科学思维：大胆假设，踏实求证。而这也让她终身受益。

带着这份对自然科学的浓厚热情和踏实的求真精神，1987年，刚刚年满17周岁的鲍哲南进入南京大学化学专业，在那里开启了她将要为之奋斗一生的事业。在南京大学的学习，也为鲍哲南日后的科研打下了扎实的基础，用她自己的话说，南京大学是她“梦开始的地方”。

在南京大学的求学时光里，鲍哲南凭借着在实验课上的出色表现，大二暑假就进入了薛奇教授的实验室。薛教授的配位化学实验室是国家重点实验室，重点研究高分子复合材料。在那里，鲍哲南第一次接触到正式的科研项目。据她自己回忆：“第一次接触到高分子的化学材料是在薛奇老师的实验室中，实验结果产生了一种黏稠的东西，这让最初对化学懵懂的我开始对它有了一个具体的认识，我可以想象它运用到橡胶或者生物工程上的前景。”

正如南京大学化学楼的牌匾上所镌刻的那样，“全面的化学教育要求既传授科学知识和技术，更训练科学思维和方法，还培养科学精神和品德”。这是我国配位化学的开拓者和奠基人戴安邦教授倡导的育人方法。也正是在这片肥沃的土壤中，鲍哲南如饥似渴地努力汲取着养分，为她以后的科研征程积蓄力量。

1990年，还在读大三的鲍哲南跟随姐姐一起移民到美国。当时还不到20岁的她一边在伊利诺伊大学芝加哥分校学习，一边还要打两份工维持生计。她用20天的时间复习了美国研究生入学考试（Graduate Record Examination，GRE），并考出了令人惊异的分数。加上本科三年在南京大学取得的优异成绩，学校研究生录取委员会决定不需要她本科毕业，破格录取她为研究生。为了能够了解化学交叉学科领域最前沿的学术动态，鲍哲南选择了师从华裔高分子化学家于鲁平，在国际最前沿的实验室开始了自己的科研之路。

1995年，芝加哥大学博士毕业的鲍哲南希望申请贝尔实验室的博士后。贝尔实验室在物理化学等基础学科领域闻名世界，至今已孕育出6个诺贝尔奖获得者。答辩的时候，鲍哲南充分表现了自己深厚的科研功底和在前沿科学领域的不懈探索，并将自己发表在国际顶级期刊《科学》（Science）上的文章做了精彩的分析。第二天她就收到了来自答辩委员会教授的答复。贝尔实验室同意接受她并免掉其读博士后的过程，直接聘请她做研究人员，这是贝尔实验室历史上罕见的事情。在贝尔实验室的8年，鲍哲南踏上了独立科研的道路，在这个高分子化学领域的最高殿堂，鲍哲南先后从普通研究人员成为首席研究员、杰出研究员，并在该领域创造了许多世界第一。

如今，在柔性电子器件领域，也就是本文开头提到的人造电子皮肤方面，鲍哲南和她的研究团队一直处于世界领先地位。就在2016年，鲍哲南团队在这一领域又取得了新进展，并在《自然》上发表了这一基于非共价键合机制的可拉伸可自愈的高性能有机半导体。这种材料可用于制造可拉伸的有机薄膜场效应晶体管（OTFT）；有了这种基本电子器件，科学家们就可以设计新一代的柔性电子器件，如可穿戴电子设备 [25] [26] 。

这只木手的每根手指上都安装了灵敏度极高的传感器，可以像人体皮肤那样拥有触觉，并将数据传输到中央控制系统 [5] 。

作为可穿戴柔性电子器件，其组成部分必须在保证优异的机械强度的基础上具备足够的柔韧性，以保证其性能满足人类的各种运动需求。科学界在该领域的创新大多从自然界寻找灵感。在自然界，构成生物体的软体物质赋予了生物体优异的伸展能力和自愈能力。鲍哲南正是从这一发现中获取了灵感，在聚合物制造过程中通过刚性共轭主链（保证体系的导电性和机械强度）和柔性侧链（保证体系的柔性和自愈合性）相结合的研究思路，设计并合成了具有可拉伸、自愈合性质的半导体。伊利诺伊大学材料科学家约翰·罗杰斯（John Rogers）这样评价这种半导体：“该半导体系完美地实现了高弹性的高效电荷传输的有效结合 [27] 。”《自然》杂志在发表鲍哲南文章的同期刊登评论文章，对这一成果做出高度评价，称其为“人工电子皮肤向真正的人体皮肤发展中的里程碑”。

“鲍哲南教授领导的团队开发出一种能够感知压力并与大脑沟通的柔性人造皮肤，也许有一天会帮助用假肢生活的人获得真实的触感。”这是鲍哲南不久前获得2017年度“世界杰出女科学家奖”时联合国教科文组织对她的评价。

如今，已在斯坦福大学任教13年的鲍哲南在事业上可以说是蒸蒸日上。同样，在家庭生活方面，她也绝对称得上是位优秀的母亲。父亲曾对鲍哲南说过，人生中完整的幸福包括两个方面：事业成功和家庭美满。这二者的平衡法则就是不能牺牲一个去换取另一个，两者都不可偏废。

在斯坦福大学，鲍哲南是小有名气的“走路英雄”。每天步行一小时上下班的她仍坚持早晨5点起床为家人做早餐，在她看来，有一个幸福美满的家庭是她事业成功的基础。而每天的30分钟走路不仅仅是她的体育锻炼，还能利用这段时间做平时没有时间做的事情，比如同朋友、父母交谈。每逢假期，即使工作再忙，她和丈夫都会放下手中的一切工作，带着孩子们去度假，带着他们去探索这个充满未知的世界。

敲开人工智能大门的“早慧少年”

作者：张玲莉

陈云霁（Yunji Chen）

获奖年份：2015

获奖时年龄：32

获奖时职位：中国科学院计算机技术研究所研究员

获奖理由：在深度神经网络处理器研究上取得了开创性进展。

2000年，一个有些懵懂却面带坚毅的少年，挨个敲着中国科学技术大学计算机系所有实验室的门，进去又出来，再进入下一个，又出来……如此数次，终于，当时讲授“计算机体系结构”课程的周学海教授同意接受这个刚近18岁的大三学生在其实验室参与研发工作。18岁，依照中国现行社会发展状态来看，多数人还在父母的庇护下撒娇求保护，也有不少人过着“少年不识愁滋味，为赋新词强说愁”的中学生活。可是，这位14岁就上大学的“早慧少年”，已开始学会去敲开真正属于自己的人生大门。从此以后，一切看起来都较为顺利，他不断在所属领域崭露头角，硕果连连。他的名字与他的人生完美地贴合在了一起，“云销雨霁，彩彻区明”——雨过天晴，云雾消散，阳光朗煦。他的父母当年为其取名“云霁”，是否正是有意借王勃《滕王阁序》中这一句子的美好寓意呢？但不管怎样，中国科学界多了一名干将——陈云霁，尤其是在国产处理器的研发工作上，他一直走在前列；龙芯3号、寒武纪、人工智能（Artifcial Intelligence, AI）、深度学习等一系列关键词，都与陈云霁这个名字紧密相关。

“自古英雄出少年”，对于年纪轻轻即跻身杰出青年科学家行列的陈云霁来说，这个说法毫不为过，而这样的人，其人生经历里总是带着些让人钦佩的光环。陈云霁，从他的个人经历来说：14岁上大学，24岁取得计算机博士学位，29岁即成为中国科学院计算技术研究所的研究员；从研究成果来说：在国内外学术会议及期刊上发表论文逾60篇，申请专利30项左右，对于2016年才34岁的他而言，这些成果还只是个开端；从荣获的奖项来说：首届国家自然科学基金“优秀青年基金”、首届中组部“青年拔尖人才计划”入选者、2014年度中国计算机学会（China Computer Federation, CCF）青年科学家奖、中科院青年科学家奖、“2015年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”入选者……这一系列的经历和成就，足以引来广泛的称赞。如果你毫不关注这个人物也没有关系，因为这并不妨碍他的研究成果影响你的生活，因为他曾说过：“5年或更久以后，我认为每一部手机都可以像谷歌大脑一样先进。”

那么，究竟是什么样的研究及成果让陈云霁获得如此众多的殊荣，且使他说出“让每一部手机都像谷歌大脑一样先进”这样让人振奋的话？谷歌阿尔法狗（AlphaGo）这款围棋人工智能程序，先后战胜了世界顶级围棋选手李世石和柯洁，夺人眼球，让我们在感慨人类在某些领域不敌机器人之余，也钦佩科学界在人工智能方面的进步速度。当然，如何发挥人工智能的作用，使之成为人们生活中的智能助理，应该成为重点课题之一。陈云霁及其团队就是一直在践行，他要打造一个人工智能机器人，使其成为未来手机的一部分。这个机器人的核心是一个芯片，而一旦将这个小小的芯片放入手机中，机器人就可以本地、实时地完成各种图像、语音、文本的理解和识别等，且这个机器人在获得实时训练的能力之后，可以通过观察人、社会和自然界的行为来提升自身能力。如果实现，那么每一部手机中都将有一个类似于阿尔法狗一样强大的机器人。

阿尔法狗之所以厉害，源于它在人工智能方面采用了更先进的深度学习，即人工神经网络技术。这是一种借鉴了生物的多层神经网络处理模式而发展起来的智能处理技术，它将生物神经元和突触抽象成一个个数字，而由这种数字组成的网络在一定程度上保留了人脑进行信息处理的能力。因此，深度学习被公认为目前最重要的智能处理技术。但是，我们要知道，阿尔法狗需要大量的机房设备、专家团队及高昂的成本，2016年那场赢了李世石的比赛就耗资几百万美元。是否可以设计一款专门芯片，使它可以在计算机中模拟神经元和突触计算，对信息进行智能处理，同时还可以专门存储结构和指令集，从而降低其功耗？答案是肯定的，陈云霁及其团队的宝贝——寒武纪恰恰解决了这一问题，这台世界上第一款模拟人类神经元和突触进行深度学习的处理器，每秒可以处理160亿个神经元和超过2万亿个突触，功耗却只有原来的1/10，未来甚至有希望把整个阿尔法狗的系统都装进手机。到现在，已有寒武纪1号和寒武纪2号。正如地质年代中寒武纪大爆炸后高等动物等大量生物出现的划时代意义一样，陈云霁也希望寒武纪芯片及其相关成果将在人工智能领域开辟一个新纪元。

对于“寒武纪”这个新纪元我们用简单几句话几乎就可以概括完毕，然而其背后所凝聚的知识、付出与辛劳，却未必是普通人所能具备和贡献的。首先，正如它的名字汲取了生物学、地质学的智慧一样，这款处理器本身也是跨界智慧的结晶——体系结构与人工智能交叉的成果。体系结构，通俗地讲，是研究如何运用晶体管的“砖石”搭出计算机的“大楼”。当年接收陈云霁的周学海教授的实验室，当时正从事着与计算机体系结构有关的研发工作，在这里的短暂研发经历，让陈云霁体会到对实际意义工程和国产化事业的喜爱。19岁时，陈云霁来到中国科学院计算技术研究所，跟随胡伟武研究员硕博连读，加入国产处理器龙芯的研发团队，继续为国产化贡献力量。毕业后，他留在中国科学院计算技术研究所并成为龙芯3号的总体设计师。对体系架构专业知识的掌握和处理器研发的实际操作经验，让陈云霁以较快的速度成长起来。同时成长着的还有陈天石——寒武纪的另一位灵魂人物。陈天石是陈云霁的弟弟，也是一位“早慧少年”，他16岁上大学，25岁取得博士学位后来到中国科学院计算技术研究所工作，其研究方向为人工智能，即用计算机模拟人脑，并生产出能与人类智能方式相似的智能机器。兄弟俩同在一个地方工作，讨论频繁，认识到人工神经网络受到传统通用处理器低效能、高功耗的限制，最终确定了研发专门的神经网络处理器这个目标。会议投稿被拒、没有立项、没有经费、可能失败的心理压力等，实践过程中的甘苦唯有自知。他们最终通过团队协作，取得成功。软硬结合，刚柔并济。如今，陈天石已成为寒武纪公司创始人和首席执行官，陈云霁为寒武纪公司首席科学家。兄弟俩的身份、角色有所变化，但依然不影响他们的跨界合作。他们于2016年7月提出了国际上首个稀疏深度学习处理器Cambricon-X，这款处理器能高效处理各种类型的稀疏深度神经网络，速度比主流高端图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）提升了10倍，能耗仅为其3.4%。

陈氏兄弟今日所取得的成就除了上天赋予的聪慧以外，还有很多原因。从他们的内在来说，还有几点较为关键。一是他们所强调的兴趣。学术和科学研究辛苦且较为枯燥、乏味，如果没有对研究领域的真切喜爱与关注，坚持下来和取得成就是有一定难度的，所谓“兴趣是最好的老师”。二是对成果实用性的坚守。陈云霁提出神经网络芯片的关键是效果，和其他机构研发工作的关系也“不是你追我赶，而是齐头并进，最终检验哪条路更好，需要看哪种芯片最终能真正用起来，发挥出智能”，即做有实际意义的工程，为国产化做贡献。三是由内而发的谦逊品质，否认自己是“神童”，顶多只能称为“早慧少年”。在龙芯研发中的成就被人称赞时，他永远会说胡伟武老师才是总师、灵魂，而自己带领的寒武纪团队在很大程度上继承着龙芯的精神。谦虚使人进步，我们看到陈云霁及其团队带着一股正能量不断朝前行进，他们以吃苦耐劳的精神，带着对社会贡献力量的美好愿望，在人工智能领域披荆斩棘。

参考文献

[1] 陈云霁:寻找人工智能新爆点[EB/OL].(2017).http://www.cas.cn/cm/201705/t20170525_4602784.shtml.

[2] 记陈云霁团队：让人工智能机器人住进手机里 [EB/OL].(2016).http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/8/353624.shtm.

为计算机安上“眼睛”

作者：周涵宁

杰米·肖顿（Jamie Shotton）

获奖年份：2015

获奖时年龄：34

获奖时职位：微软研究院计算机视觉专家

获奖理由：开发了从视频中识别人体姿势的算法，为计算机提供了像人类一样的视觉感知。

我们或许没有意识到，人类与生俱来的视觉感知能力是如此的强大：婴儿能够在出生后几个小时内认识母亲的脸；游客能够一眼认出明信片上的图片和自己眼前的地标是同一个物体；公司职员能从几十米远处人影的步态，辨别出是老板走过来了；足球守门员能够从对方前锋的微小动作和眼神，判断出射门的方向。让计算机具有像人类一样的视觉感知，是数十年来计算机科学家的梦想。但是直到几年前，从视频中自动识别人体运动，都停留在科幻电影的特效和观众的想象中。

微软剑桥研究院的杰米·肖顿博士和他的同事在人体动作识别领域的研究，让数百万Xbox用户真正体验到了这项神奇的黑科技 [28] 。本文讲述的是杰米·肖顿团队把科幻变成现实过程中经历的艰辛求索，看似偶然而又蕴含着必然的曲折历程。其中关于计算机视觉的技术细节，笔者尽量采用直观的图示来说明。

这段历程要从杰米·肖顿2003年在剑桥攻读博士时说起。他师从计算机视觉领域的著名专家奇波拉（Cipolla）教授，研究如何利用机器学习的方法将二维图像中的每个像素按照其所属的物体分类并着色。下图是杰米·肖顿研究的算法的输入和输出图像 [29] 。

这个问题在计算机视觉领域称为“物体分割”，是计算机视觉从20世纪60年代创立之初就试图解决的基本问题之一。

杰米·肖顿采用的方法，是用手工着色并标注出物体类别的图像作为训练集，训练出一个模型，让它可以自动对输入的图像中的每个像素做分类和着色。

由于出色的研究成果，杰米·肖顿在短短4年时间里就获得了剑桥大学的博士学位，并于2008年6月作为博士后研究员加入微软剑桥研究院的机器学习与感知研究组，他的直属上级——研究组组长，就是之后成为微软剑桥研究院院长的安德鲁·布莱克（Andrew Blake）。

大约在2008年年底，杰米·肖顿正在专注于这项研究的时候，接到一个来自微软Xbox产品部门的电话，对方说他读到了杰米·肖顿之前发表的论文，想与杰米·肖顿讨论一个“非常重要的机密项目”。对方详细介绍了这个机密项目的目标：实时人体运动追踪，这是一种类似于科幻电影《少数派报告》中的黑科技。之前杰米·肖顿的师兄，如比约恩·斯滕格（Bjorn Stenger）曾经把这个问题作为自己的博士论文课题。但是当时最顶尖的研究结果离真正的商业化产品至少也有5年的差距。而Xbox项目组想在2010年圣诞节的时候发布这个产品。想到这些，杰米·肖顿犹豫了。

似乎是看出了杰米·肖顿的疑虑，Xbox项目组的人亮出了他们的秘密武器：一种正在研制中的深度传感器原型。深度传感器看起来像普通摄像头，但是输出的图像上的每个像素的数值是物体的深度（即物体上的点与传感器镜头之间的距离），而不是传统相机中的物体的亮度。

杰米·肖顿以前见过的深度传感器，分辨率最高不超过10×10（像素）。而Xbox当时拿出的深度传感器的分辨率可以达到320×240（像素），并且能以每秒30帧的速度拍摄。最让杰米·肖顿兴奋地是，它的深度数值的精度达到厘米级，足以区分人脸上的鼻子和眼睛之间的深度差异。

以下是一张深度传感器的输出图像 [30] 。

有了深度图，人体运动跟踪就容易多了。首先，由于背景和前景的深度差别较大，可以很快地把它们与要识别的人体分割开；其次，由于不依赖于亮度，衣服颜色、肤色、头发颜色、光照明暗这些传统视觉图像中的干扰因素，都不会影响深度图像；最后，基于深度传感器的几何定标，可以计算出人体的真实尺寸。

深度传感器的输出图像

即使有了高精度深度传感器这一利器，接下来的研究也不是一帆风顺的。主要的挑战是来自变化多端的人体的形状和姿态。读者可以闭上眼睛想象一下，你有多少种弯曲自己右臂的方法，然后再乘上弯曲左臂的方法，再乘上弯曲双腿的方法，仅仅是这4个关节的运动方式的组合乘积，就有几十亿种，如果再加上头部、腰部、手腕、脚踝，将远远超过计算机的处理能力。这种由于多自由度带来的复杂性，称为“组合爆炸”。

为了解决组合爆炸问题，Xbox项目组采用了逐步跟踪的人体运动跟踪的算法。这个算法假设已知人体在前一秒的位置和姿态，并且知道人体在下一秒最多可以移动到哪些位置和有哪些姿态，用一个事先准备好的标准人体三维模型，绘制出在这些估计的姿态中深度传感器可能采集到的深度图，并且与实际采集到的深度图作比较。这类方法，统称为“基于合成绘制的分析”(Analysis by Synthesis)。这个算法的效果非常好，但是它有3个局限性：①使用者在每次开始运动之前，都必须从一个规定的姿态和动作起始；②如果两秒之间的运动过于剧烈，算法就会丢失目标，在试验中一般最多能够维持10秒的连续跟踪；③这个算法要求用户的体型必须很接近事先准备好的人体模型。这些局限性，让这个算法不足以直接用于产品化。

Xbox产品组找到微软剑桥研究院，就是为了解决这3个困扰他们的问题。杰米·肖顿和微软剑桥研究院的同事安德鲁·菲茨吉本（Andrew Fitzgibbon）以及安德鲁·布莱克一起来攻克这个难题。他们的第一个发现是，视觉可以基于一张静态照片，分辨出人体的四肢。如果能够训练机器做到这一点，就可以解决使用者必须从固定姿态初始化的问题，而每次丢失跟踪目标之后，也可以自动恢复跟踪。另一个想法是，使用概率模型替代确定性模型，让识别算法适用于更多的不同用户的体型。

杰米·肖顿在剑桥时的师兄比约恩·斯滕格在博士论文研究中，使用了倒角匹配（Chamfer Matching）的方法，可以把静态图中的人体姿态与训练集中的人体姿态大致匹配上。但是由于人体运动的多样性，需要非常大的训练集，这会延长匹配的时间，从而达不到实时性的要求。

于是杰米·肖顿重新设计算法。他们决定把人体的各个肢体部位分开来匹配和识别，以绕开组合爆炸的问题。那段时间，设计新的匹配算法这个问题一直在杰米·肖顿的脑海中萦绕，直到有一天他在浴室里洗澡时，突然灵感浮现：何不把自己的博士论文中采用的图像分割和物体识别算法应用到深度图上？此时只需把物体类别换成人体的各个肢体部位就可以了。于是他们把人体分割为31个部分，并训练了一个基于决策树的算法来判断每个像素点分别属于其中的哪个部分。右图显示了分割后的人体图像，其中每个像素的颜色表示它属于哪个部分。 [31]

这个算法取得了喜人的结果。当然它还需要很多的工程化努力，才能达到商业产品所需的精度和速度。为了让训练集的人体模型更为多样，他们找到好莱坞专业制作人体三维模型特效的公司，并结合了从演员的真实运动中捕捉到的轨迹，渲染出了不同体型的人体模型完成跑、跳、打斗、驾驶等各种运动的姿态。最后的训练集有数百万张用这种方法合成的深度图。

最后的一个难关，是如何快速地根据这有几百万张图片的训练集，得到物体识别模型。如果使用杰米·肖顿之前的算法在一台机器上训练，需要几个月的时间才能完成一次训练。由于需要反复训练来调整参数，用这种方法根本赶不上Xbox产品部门要求的发布时间。于是杰米·肖顿他们找到了微软硅谷研究院的同事，并基于微软硅谷研究院开发的名为Dryad的分布式计算系统，把算法并行化以缩短运行时间。并行化后的算法，可以同时在100台机器上训练，将训练时间缩短到了一天以内。

现在万事俱备，杰米·肖顿和Xbox团队一起，把身体部位识别算法和Xbox原有的跟踪算法整合为一套完整的人体运动骨架的跟踪系统。再加上语音识别、人脸识别等其他黑科技，Xbox产品部门终于按期完成了这个魔法般的平台，让游戏开发者可以在上面实现诸如Kinect Sports、足球、街舞这样酷炫的体感游戏。

体感游戏只是一个开始，杰米·肖顿希望这种技术能够运用在虚拟现实和远程会议等场景中。杰米·肖顿凭借他在Kinect 身体跟踪中的杰出贡献，被授予“2015年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”的称号。之后，他又把自己的算法运用在高精度手部运动跟踪中，其成果发表在2016年的顶级视觉会议上。手部，特别是手指的运动跟踪，在虚拟现实场景中有巨大的应用潜力。例如，用户戴上虚拟现实（VR）眼镜后，能看到自己的手在虚拟世界中运动，就可以让虚拟现实中的拿取和移动虚拟物体等操作更加自然。

杰米·肖顿的手势识别技术，在微软的增强现实（AR）眼镜Hololens上也有用武之地。例如，使用者可以用手指来缩放和控制应用程序窗口；还能在空中做敲击键盘的动作，控制增强现实眼镜中的虚拟键盘，更为自然地输入指令。

EmTech大会

获奖者演讲视频

下一场计算机交互革命

作者：许屹然

李镇河（Jinha Lee）

获奖年份：2014

获奖时年龄：27

获奖时职位：三星集团工程师，IV实验室主管

获奖理由：让用户与虚拟世界中的数字信息真正实现“零距离”接触。

如果有一天，手机、计算机屏幕后的世界变得触手可及，这将是一种怎样的体验呢？

纵观计算机的发展历史，我们与数字信息之间的距离，真实空间与呈现在屏幕之后的虚拟世界之间的距离，正在一点一点地缩短，所谓计算机的发展史，也正是这些距离的不断缩短史。

如今，我们与这些数字信息的距离“不到一毫米”，这个距离也正是触摸屏玻璃的厚度。那么试想，如果没有边界呢？十几年前，来自韩国的李镇河就在思考如何用双手触摸数字世界。今天，已经成为韩国三星集团首席工程师兼首席设计师的他在人机交互领域可谓名声大噪，由他开发的3D显示桌面将有可能引发继命令行界面到图形界面之后的又一次计算机革命。

你用任意一款搜索引擎搜索Jinha Lee，结果排名第一的一定是以他的名字命名的个人网站 [32] ，打开网页，一个极具美感与科幻色彩的小球随着蓝色背景映入眼帘，整个首页简洁而又不失典雅。如果你接着看完李镇河的个人简介和基本经历，用“华丽”二字来形容一点都不为过。2002年，初中毕业的李镇河来到韩国水原的电子科学高中，在那里，成绩优异的他提前完成了高中学业。随后，他又以第一名的成绩拿到韩日政府联合奖学金留学日本，就读于东京大学电子工程专业。在东京大学的本科学习阶段，李镇河就展现出了非凡的设计和编程能力。2008年，还在索尼公司实习的李镇河就在其导师的带领下开发出了基于云端数据库匹配识别的对象与建筑物感知移动应用程序。

2009年，即将大学毕业的李镇河与Takeshi Naemura教授合作，将Bloxels [33] 项目作为自己的学业论文，利用无线红外通信技术，将3D的块状半透明立方体当成计算机中的像素点进行人为操作。这一设计一经推出便大获成功，如今Bloxels已成为孩子们乐此不疲的益智游戏。而这是李镇河首次尝试将原先显示在屏幕背后的数字信息变成真实可触摸的物理实体。

李镇河的个人网站封面 [1]

除了扎实的计算机功底以外，Bloxels所展示出来的美学理念也展现了李镇河极高的艺术天赋。对于Bloxels项目的成功，李镇河说：“当人们欣赏艺术作品时，他们无须刻意去思考，因为可以通过直觉将视觉形状展现出来。”

从东京大学毕业后，李镇河来到美国麻省理工学院（MIT）攻读硕士和博士学位，并在麻省理工学院的媒体实验室可触摸媒体研究小组从事研究工作。这期间，国际一流的科研环境和创造力让李镇河在人机交互领域完成了多项突破性研究，并获得多个国际性大奖。

2013年，一年一度的科技盛宴TED [34] 大会在美国加州长滩举行，此时正在微软应用科学部门实习的李镇河带着他的新作品参加了展览。就在2012年，由他设计并研发的一款名为Zero N [35] 的悬浮小球受到广泛关注。这次，Zero N悬浮小球以及他最新研发推出的3D桌面环境Space Top再次成为展会上人机交互领域的焦点。Zero N是一个悬浮的3D小球，能记录并重现被用户移动的轨迹。而Space Top [36] 则是李镇河最新推出的数字3D环境，它帮助用户“进入到”计算机屏幕的内部，以操纵现实世界物体的方式去操作网页、文档和视频，同时还能通过手势实现更复杂的功能。

极具科幻色彩的Zero N悬浮小球 [37]

在SpaceTop系统中，李镇河采用了全透明的LED显示屏，同时配备两个深度摄像头，其中一个摄像头用于追踪用户的手势，而另一个则用于跟踪用户面部的位置，根据用户的目光所在的位置调整投影角度。虽然目前SpaceTop 3D仍处于初级阶段，但该系统也是第一次实现了用户手势控制与3D界面的深度融合，它的推出在业界看来将标志着人机交互技术开始迈向“质的飞跃”。其实回过头来看，这种质的飞跃在人机交互领域也是屈指可数的。比尔·盖茨（Bill Gates）曾把我们从最原始的命令行界面带到可以看得到的Windows图形界面，乔布斯（Steve Jobs）则给我们带来了更好看的Macintosh，这当中也是好几代人努力的结果。比尔·盖茨和乔布斯都从施乐公司在这方面的研究中学到了很多。同样，我们从按键发展到触摸，又花了几十年的时间。如今，像李镇河这样的创新者们势必会更快地把我们带向下一次革命。

有可能引领下一场计算机视觉革命的Space Top 3D显示桌面 [38]

在接受媒体采访时李镇河曾说，SpaceTop和ZeroN代表了一种趋势，即我们可以用手抓住的界面。人们通常更喜欢通过实体界面来操作，如使用地图和白板；而且喜欢通过多种方式来互动，例如，在看书的时候做笔记或者标注重点。像SpaceTop和ZeroN这样的系统要想获得成功，细节非常重要，例如，用户的胳膊要伸多远，什么时候建议用户使用3D界面比较合适等。所以，这项技术值得一些善于“精炼”技术的公司关注，如微软，甚至是苹果。平板电脑曾经被人们冷落在一边，默默无闻，是苹果公司“精炼”并普及了平板电脑。现在，3D桌面似乎会有一个良好的开局 [2] 。

牛顿曾因为当时的数学手段无法解决其研究的问题，从而自己提出了微积分的概念。李镇河也是如此，为了更好地使用3D桌面环境，他还自己研发出了一款专门用于3D人机交互的收缩笔，这款神奇的收缩笔甚至可以插入计算机屏幕中，在笔收缩的过程中，其前端缩进去的部分会显示在屏幕内部，用户可以使用这款产品在屏幕中随意变化其收缩长度来制作三维图像。对于这些，李镇河表示，这些产品的共同之处在于能将现实世界和数字世界更紧密地结合起来，从而实现自动化的实体互动。为此他将其称作“编程整个世界”。

根据韩国宪法，年龄达到20～30岁的男性必须服兵役。2014年，在麻省理工学院已经小有一番成就的李镇河从媒体实验室请假，回国前往三星公司开发下一代计算界面，并以从事非军事性勤务的方式代替义务服兵役。而此时的韩国三星集团也正在多媒体领域寻找新的突破点。就在李镇河回国工作期间，一次小型家庭聚会给了他工作灵感，他的母亲在聚会上突然想起她的手机上有个视频，想要分享给大家，并让大家在电视上观看，结果找了半天也没有找到这项功能，最后只能通过通信软件才将视频传给亲友观看。看到这一幕的李镇河觉得，这样拿着手机传来传去，效率太低，而且流程也太不合理，于是决定改变这一切。

而这便成了日后三星推出的MediaSquare计划，这一计划希望让原本单一且毫无互动的电视，通过每个人手中的智能手机变得更有“人情味”。在李镇河看来，未来看电视的氛围将从呆滞变得更为活泼，人人手中的智能手机都能决定电视上何时投放出想要跟大家分享的照片、视频，甚至是餐厅信息等。目前可以肯定的是，未来在三星安卓（Android）手机以及三星电视上将会配备这一功能，电视社交将成为科技实现家庭团圆的一大亮点。

如今，作为三星集团首席工程师兼人机交互部门经理的李镇河，在他的个人网站上同样展示了他在摄影、绘画等领域的不凡成就。在他心中，艺术和科技从来就不应该被割裂开来。对于科技，“它不应该掌握在科学家的手里，而是应该掌握在普通人的手里，因为我们打算用它做的事情，是设计一个美丽的世界，所以记得这一点非常重要。当数字的力量超越屏幕的束缚时，它的发展会有各种各样的可能性，但是我们大家应该一起来设计这个美丽的世界，这是我们的责任”。

每个人都是自己的制药工厂

作者：许屹然

卢冠达（Timothy K.Lu）

获奖年份：2010

获奖时年龄：29

获奖时职位：麻省理工学院生物工程学院副教授

获奖理由：以“毒”攻“毒”，用自制噬菌体破坏生物膜，降低生物膜对抗生素的防御能力，真正让药效直达病灶。 [39]

如果现在说当我们每个人生病的时候，能够用上那些根据个人不同体质专门适用于自己身体状况的药物，你可能还觉得很遥远。

实际上，早在2015年，美国政府就已经提出“精准医疗”这一概念。未来，药物的适应证将会被划分得越来越细致，很多药物的使用群体都在迅速缩小。眉毛胡子一把抓的用药方式也将逐渐被一人一药的“个体化用药”方式所取代。 [40]

然而，在个体化用药时代，患者显然承担不起工厂私人定制药物所带来的成本。而这，正是卢冠达所想也正在着手解决的艰深问题。这位麻省理工学院的“80后”华裔科学家，正在试图利用合成生物学技术颠覆传统制药业。

一说起在麻省理工学院任职的华裔科学家，也许大家第一个想到的就是从事基因编辑研究的张锋。然而，在合成生物学领域，卢冠达也可以说是成果颇丰。自2010年加入麻省理工学院以来，如今这位年仅36岁的青年才俊已是麻省理工学院电气工程和计算机科学学院与生物工程学院的副教授，并已成为麻省理工学院合成生物学研究小组的负责人，他的成绩让业界的有些人称他是“合成生物学领域的思想家”。更令人不可思议的是，这位“80后”学术大牛，在学术上可以说是一位名副其实的跨界达人，纵观他的学术背景，横跨电气工程、计算机科学、合成生物学以及医学等多个领域，同时掌握着计算机技术、遗传学技能和临床知识。

童年时期的卢冠达一半时间在美国度过，另一半时间在中国台湾度过。他的父亲是中国台湾地区半导体产业的重量级人物、钰创集团董事长卢超群。1999年，卢冠达赴美求学。在麻省理工学院电子工程及计算机科学专业取得本科及硕士学位后，卢冠达来到波士顿大学，师从著名的合成生物学家吉姆·柯林斯(Jim Collins)，开始了他的博士学业。在那里，他再次过着一种跨界生活：他的导师实验室位于波士顿大学校内，然而他的学位授权机构却在哈佛大学（Harvard University）和麻省理工学院。这种多文化的交流和学习也让卢冠达能够最大限度地接受合成生物学领域最尖端、最前沿的科学进展。

早在2009年，还在读博士的卢冠达就开发了能够分解生物膜的生物工程噬菌体。通过与两名研究生合作，卢冠达依靠这项技术成立了他人生中的第一家生物技术公司Sample6，为人们提供检测食品是否被细菌污染的定制噬菌体。当食物中的细菌遇到这种噬菌体时就会发光，类似萤火虫。对于食品供应商来说，无须增加样本数量，只需安装一个成本约5000美元的现场照明箱，然后购买Sample6公司提供的装有特殊噬菌体的一次性塑料袋，用来与待检测样本充分结合。该技术易于操作，只接受过高中教育的人就能使用，食品加工商在6小时之内就能现场确定食物样本是否被污染。 [41] 目前，Sample6在全球有40多家客户，其中包括联合利华（Unilever）、Smithfeld和Saputo等。

卢冠达（右）和他的父亲卢超群（左）

在接受《麻省理工科技评论》独家专访时，卢冠达表示，生物医疗在美国是很特别的产业，公司不是一下子就能创造利润的，而且还有一个美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）的高门槛。“我们在美国经历过生物技术很热的时候，现在投资者也变得很专业化，生物医疗研究最重要的就是有数据，如果一家生物公司不把数据拿出来，那就是陷阱！”

其实早在Sample6成立之初，卢冠达就想用噬菌体来降低生物膜对抗生素的防御能力，从而对人类疾病进行治疗。然而，用卢冠达自己的话来说就是，“在实验室里做的研究是针对某一应用的，但是最适合这个技术的商业应用，可能跟你想象的完全不一样”。2009年时整个社会对新的抗菌技术缺乏兴趣，因为抗生素已经很便宜，因而人们对抗生素的前景不是很看好，这也让卢冠达在寻找资金来源方面碰了很多钉子。直到他将目光从治疗疾病转移到食品安全领域，才吸引到了资本的青睐。

2010年，卢冠达受聘进入麻省理工学院医学院，他也开始带领着实验室里的26名成员研究一系列合成生物学问题，内容涉及基础科研和实际应用中的各种问题。在这当中，他仍重点研究抗生素的抗性问题。近年来，全球出现了一些新的细菌菌株，这些菌株甚至能够抵抗最强效的抗生素。在美国，包括耐药结核菌和葡萄球菌在内的细菌每年都会造成200多万人感染，至少2.3万人死亡。尽管人们对新的治疗方法有着迫切的需求，但是在过去10年里科学家们只发现了极少的新型抗生素。

2014年，已经成为麻省理工学院合成生物学研究小组负责人的卢冠达，带领他的研究团队在自然科学顶级期刊《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）上发表了对抗这些超级细菌的强大武器。他利用基因编辑系统使得赋予这些超级细菌耐药性或致病能力的目的基因丧失功能，并且能够选择性杀死携带着有害基因的细菌。同时，在卢冠达的实验报告中，一种新型的对抗耐药菌的方法已经被研究出来。他们鉴别出了一些基因的组合协同作用可使得细菌对抗生素更为敏感。因此，他的这篇文章也为寻找新的方法来对抗抗生素耐药性提供了两种不同的策略。

除了在对抗当前抗生素耐药性方面的努力，卢冠达还在积极探寻如何使用合成生物学的方法来跟踪、监视并记录人体细胞如何从正常走向病变。也是在2014年，他将大肠杆菌的基因组改造成了长期记忆的储存设备。为了编程大肠杆菌来储存记忆，他和同事们改造细胞，生成了一种重组酶，可以将DNA或是特异的单链DNA序列插入到靶位点中，而且只有当存在一种预定分子或者其他类型的输入信号时才能激活这个DNA。当这个DNA生成以后，重组酶就会将这个DNA插入细胞基因组中的预编程位点。一旦这个过程被记录下来，这种记忆就可以在菌群中终生储存，并一代代向下传递。

未来，这一技术可以用来设计一些生活在人类消化道中的细菌，来检测人体的饮食摄入，如糖或脂肪的消耗量，还可以检测肠易激综合征引发的炎症。

如今，卢冠达和他的博士生导师Jim Collins联合创办了合成生物学公司Synlogic，它承载着卢冠达的梦想。文章开头提到的正在颠覆传统制药业的技术，也正是这家公司的核心竞争力。卢冠达利用合成生物学技术发明了一款微型生物反应器，通过这个反应器可以合成患者需要的蛋白类药物（如多肽、胰岛素、疫苗和抗体药物等）。

实际上，利用合成生物学方法制药已经不是什么新鲜事儿了，但是如何能够最安全、高效、便捷地满足极少数不同患者的药物需求，依旧是个大问题。计算机专业出身的卢冠达巧妙地把计算机思想带入合成生物学领域，给传统用来制药的工程酵母菌安装上了生物电路。这种生物电路可以随时随着周围环境物质的变化改变生产的药物，从而巧妙地解决了以往的一种制药工程菌只能用于生产一种药物的问题。截至目前，Synlogic已经有了10种在研药物。

就在前不久，Synlogic进行了FDA第一期人体治疗。对于一家生物医药公司来说，2014年成立、2017年就能开展临床试验，无论是从商业还是科研角度来评价，发展速度都是惊人的。

Synlogic在研的10款药物、适应证以及研究进展（图片来源于Synlogic官网）

一路走来，卢冠达不断突破自己，勇敢探索新的领域。在学者和创业家之间，在多个交叉学科当中，卢冠达始终知道自己在做什么、要做什么、对于基因研究的未来趋势，卢冠达认为，其将会与半导体领域的摩尔定律很相似，每一年可读取、编辑DNA的数量、效率都会翻倍，同时成本显著下降。

汗水与梦想

作者：孙振标

高伟（Wei Gao）

获奖年份：2016

获奖时年龄：31

获奖时职位：加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）博士后

获奖理由：这位年轻工程师发明的智能吸汗带可以实时监控身体机能。

2016年8月23日，《麻省理工科技评论》公布了第16届“35位35岁以下科技创新青年”榜单，31岁的加州大学伯克利分校博士后高伟入选“发明者”榜单。随后，清华大学和华中科技大学都向自己的校友表达了祝贺。曾经承载高伟儿时梦想的母校，如今成了他荣誉的见证者。高伟出生在江苏徐州的一个小村庄，山上走兔，林中睡狐。每个不甘平凡的孩子都会对外面的世界多一分好奇；每个怀有好奇心的孩子都会在头脑中多一分想象；每个充满想象力的孩子都会在心里萌生一颗梦想的种子。当那个心怀憧憬的少年走进医院，看到医院精密的医疗器械时，他并没有惊叹医疗技术之先进，相反，他有一些失望。他觉得简单才是美，而这些由导线连接的机器都太过复杂。或许，就是在那时，一颗种子已经在那个懵懂少年的心中埋下。后来，高伟目睹了周围的很多人因各种疾病而离世，他的外婆也因脑血栓去世。这一切来得如此突然，让人猝不及防。高伟开始思考：很多人对自己的身体状况一无所知，等到发现问题时，往往为时已晚。他开始意识到，现实并非如想象中那么无所不能，医学也没有发展到尽善尽美。或许，未来的人们能研发出实时监控人体健康的医疗设备；或许，他能为这个不太完美的世界尽点绵薄之力。

2003年，高伟进入华中科技大学机械学院学习机械设计。2007年，本科毕业的高伟又考入清华大学攻读硕士学位，研究方向为微机械谐振式传感器。在清华大学学习期间，高伟领导了一个课题小组，研究设计了基于微悬臂梁的谐振式气体传感器。牛刀小试，高伟从这次研究经历中积累了很多宝贵经验，也为他日后的课题奠定了基础。

2009年，高伟前往美国加州大学圣迭戈分校攻读化学工程博士学位，师从著名电化学专家约瑟夫·旺（Joseph Wang）教授。后来，他又进入加州大学伯克利分校，加入艾里·杰维（Ali Javey）的实验室进行博士后研究。在攻读博士学位期间，高伟主要从事纳米机器人方面的研究。由于在国内打下了良好的微纳米机电基础，高伟在国外的研究可谓顺风顺水。2012年，高伟由于在先进纳米机器和生物医学应用方面的杰出表现，获得了霍华德·休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute, HHMI）颁发的国际学生研究奖学金。该奖项旨在资助那些处于科研转折点、具有潜力的国际研究生，在他们攻读博士生涯的第3到5年，每年提供4.3万美元的资金支持 [42] 。有了这笔奖学金，高伟可以在未来3年内专注于自己的研究。同时，他也对自己颇具挑战性的研究项目更有信心。

2013年8月，受华盛顿大学之邀，高伟在“杰出青年学者夏季研讨会”上做了精彩报告。1966年，根据阿西莫夫同名科幻小说改编的电影《神奇的旅程》（Fantastic Voyage）在美国上映。《神奇的旅程》讲述了一名受重伤的苏联科学家逃到美国，5名医生缩小到微米尺度进入这位科学家的体内，最后拯救了他的生命的故事。这部电影激发了人们对未来医学的想象。高伟指出，在现实世界中，纳米尺度的物体由于缺乏惯性，很难在人体的血管内漂流。而如果利用合成纳米电机，将能量转化为动能和推动力，电影《神奇的旅程》中的伟大科学愿景就有可能实现 [43] 。人类活动可以上至九天，下临五海，但在人体细胞这样微小的空间内却无计可施。这个问题困扰了科学家很多年。最终，高伟团队从大自然中获得了灵感。他们模仿植物螺旋导水管结构，设计出了首个仿生磁驱动螺旋式“纳米鱼机器人”。这个“大自然的馈赠”不仅制作工艺简单，成本低廉，还在靶向给药方面有广泛的应用前景 [44] 。高伟团队的研究成果被选为意大利全国性大报《共和报》（La Repubblica）的封面文章， Green Biz网站还将其评为2013年10大最优生物仿生技术之一。随后，高伟不断在纳米机器人及其生物应用方面取得突破， Phys Org、Science Daily等知名科学网站多次对其研究成果大加赞赏。这也让他收获了很多荣誉，包括两次美国材料研究学会（MRS）研究生奖，在2013年美国化学工程师学会年会上获得生物纳米技术研究生奖第一名。国家留学基金委还在2013年授予高伟国家优秀自费留学生奖。

1959年，著名物理学家理查德·费恩曼（Richard Feynman）在物理年会上发表了经典演讲“物质底层大有空间”（Tere’s Plenty of Room at the Bottom），最早提出了纳米思想，即通过操控原子来实现化学合成。费恩曼点燃了科学家的想象力，其中著名的当数纳米技术之父埃里克·德雷克斯勒（K.Eric Drexler）。1986年，埃里克·德雷克斯勒发表著作《创造的发动机》，他提出用原子堆叠机创建微小装置，在人体毛细血管中穿行并修复受损细胞。在那个年代，这一大胆的想法近乎科幻。2015年，高伟在博士工作的基础上继续深入研究。团队研发了以体液为驱动燃料的新型微机械装置，并且利用锌基微电机在小鼠胃中进行首次体内实验。该研究不仅是纳米机器人技术的巨大进步，还为这一新兴领域在临床上的应用叩开了大门 [45] 。30年后，当初那些不可思议的科幻，正逐步变成触手可及的现实。

在科学界崭露头角的高伟并没有忘记儿时的梦想，心里的那颗种子也开始显示出愈加旺盛的生命力。随着知识的积累，儿时的憧憬也日益清晰，于是高伟开始研究个性化医疗装置。我们的身体无时无刻不在制造数据。目前市场上已经有小米手环、苹果手表等多种可穿戴设备，但它们大多数只能进行物理测量，即只能测量人体运动量和生命体征，而不能提供分子层次的信息。体液是人体信息的数据库，但如果要进行实时监控，汗液无疑是理想的检测对象。一方面，汗液的获取是无创的；另一方面，由于汗液的产生与组成非常复杂，如果能够设计一种全集成的可穿戴设备来检测汗液里的各种成分，将能够获取关于人体生理健康状态的很多信息。

最终，高伟团队研发了可穿戴汗液传感器：一条集传感器、微处理器、蓝牙通信模块于一体的柔性印制电路板。它可以实时且精准地检测人体表皮温度，并能详细解读汗液内的代谢物和电解质信息。由于某些化学传感器（如葡萄糖和乳酸传感器）的输出会受到温度变化的影响，因此高伟在系统里集成了皮肤温度传感器，可以用来实时校准其他传感器的读数。为了佩戴方便，高伟把它设计成防汗带样式，由小型可充锂电池供电，能耗很低。所获得的人体健康数据可以无线传输至用户手机的APP上。设备表面有一层涂覆材料以防止汗液的腐蚀。此外，高伟的可穿戴汗液传感器中柔性电路部分和传感器部分是可分离的，工作时可以非常方便地通过柔性印制电路连接器连接。他将传感器电极制作在不可拉伸的柔性塑料基底上，并且覆盖了一层吸水膜。塑料基底能够大幅度地减少汗液挥发带来的影响，而吸水膜则能吸收一定量的汗液用来维持稳定的电化学测量。防汗带在运动中会有弯曲形变，但是并不会被明显拉伸。高伟团队通过实验证实，运动中产生的弯曲形变并不会对传感器的表现带来显著的影响。

高伟发明的智能汗带

高伟戴着柔性印制电路板制成的智能汗带

这款汗液传感器在人们日常的生理健康监测和临床医学上都有广泛的应用前景。有医师指出，汗液可用于检测血糖（糖尿病）、尿素和肌酐（肾病）、甲状腺激素（甲状腺疾病）、性激素等。高伟将这项研究成果发表在《自然》期刊上，他也因此被授予“2016年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。

至此，昔日青葱少年心中的那颗种子终于结出了果实。如今已过而立之年的高伟，看上去仍旧是那个不甘平凡的孩子，那个心怀好奇的孩子，那个充满想象的孩子。因为，那颗种子始终在奋力生长。未来，它也许会长成参天大树，荫蔽一方人。

高伟的履历称不上传奇，他也算不上天才，但高伟绝对可以被称为榜样。他从一个小镇少年，逐步成长为清华才子、优秀留学生，再到世界杰出的青年创新者。一路走来，其中的酸甜苦辣，也只有他自己能够体会。电影《摔跤吧！爸爸》的结尾，吉塔获得了世界级金牌，父亲马哈维亚说出了那句女儿等了10年的话：“你是我的骄傲！”或许，每个人都能凭着一己之力，赢得心中期盼已久的那句话。

在苹果和谷歌之间寻找设计的价值

作者：杨立中

马特·罗杰斯（Matt Rogers）

获奖年份：2013

获奖时的年龄：30

获奖时的职位：Nest联合创始人

获奖理由：开发出智能恒温器等一系列产品，成为智能家居行业的开拓者和引领者。

一个人会有多想为一家公司工作？

多数人讲起自己的职业选择时，都是从求学阶段的某一时刻甚至是大学毕业以后才开始的。但是，马特·罗杰斯却声称，他在3岁时就想好了要为苹果公司工作。那年，他的父亲给他买了一台麦金塔（Macintosh）计算机，他像着了魔一样每天玩好几个小时，虽然时不时还得寻求父亲的帮助，但他自己基本可以独立操作这台苹果公司的早期作品。他惊讶于这项产品的设计之精妙，竟然让一个3岁小孩都可以熟练操作。当家人和朋友问他“你将来想做什么工作”的时候，他都会回答道：“我想为苹果工作。”对于这个天真的想法，大家总会说：“哦，这很好啊，马特·罗杰斯。”但没有人想到，他真的这么做了。 [46]

为了让这个童年的“梦想”成真，马特·罗杰斯付出了艰辛的努力。十几年后，已经在卡内基梅隆大学读大三的马特·罗杰斯申请成为苹果公司的实习生，并死死缠住苹果的员工，硬生生磨出一个职位。那个夏天，他用3个月的时间承担了一项异常繁重的工作——重写所有iPod的代码。为了完成这个任务，他每天工作20多个小时，一周工作7天，几乎不睡觉，让这三个月变得像一年一样漫长。他出色的工作为他赢得了一笔丰厚的奖金，而据iPod之父、马特·罗杰斯后来的上司，同时也是Nest的创业伙伴托尼·法德尔（Tony Fadell）后来的回忆，从没有过实习生能够做到这么厉害。

马特·罗杰斯和托尼·法德尔

毕业之后，马特·罗杰斯顺利留在了苹果公司，从iPod固件开发做起，直到设计了第一代iPhone的原型机。他和同事花了4个月构建初始模型，后来还经过两轮迭代。发布前4周，马特·罗杰斯和同事专门去中国，找人手工打造了最早的200台机器。团队分日夜两班，昼夜不停，这才有了乔布斯那次改变了世界的惊艳亮相。

有了iPhone的经验，20岁出头的马特·罗杰斯后来带领40人的团队，负责过nano、shufe、iPhone、iPad和Apple TV等一系列项目，彻底从一个坚定的逐梦者成长为业内顶级的软硬件专家。而苹果的坚韧封闭的工作作风和简洁易用但设计精美的风格也深深地融入他的血液里。他和乔布斯、沃兹尼亚克一样，设计着3岁的儿童都可以简单操作但又强大到可以重新定义整个行业的产品。

2009年，在苹果公司工作了4年半之后，马特·罗杰斯开始考虑创立一家自己的公司，做那时还没多少人听说过的智能家居。他与已于2008年离职的前上司托尼·法德尔交流了这个想法，但托尼·法德尔却表示，“你知道吗？一个智能的房子实在是太极客（Geek）了，没人会喜欢智能家居的，这是一个愚蠢的想法。你要聚焦到一件事情上，然后把它做到非常好。” [47] 不过，身为一个货真价实的极客，托尼·法德尔自己却置办了一整套智能家居设备，从太阳能电池板到地源热泵。可是，他发现自己没有找到足够好的自动恒温器。

那时，房屋的自动恒温器本质上还是一个卖给建筑商而不是普通消费者的工业产品。托尼·法德尔曾形容，它们就像iMac之前的计算机一样，手动、毫无设计感，而且几十年没有更新过。如果可以为全美家庭节约10%的能源消耗，这个市场就有几十亿美元。这让26岁就升到苹果高级经理的马特·罗杰斯心动不已。于是，2010年春天，马特·罗杰斯从苹果离职，和托尼·法德尔一起创办了一家苹果风格浓厚的软硬件结合的创业公司：Nest。而且，和苹果一样，他们的Nest也改变了智能家居行业的面貌。

创业初期，融资困难，马特·罗杰斯从苹果公司“挖来”10名老同事，让他们免费干了半年的活，而且是一周工作7天、每天工作超过12小时。后来，他又在人才争夺激烈的硅谷招募到一批有经验、有干劲的精英。不到30岁的马特·罗杰斯就这样带领着一支平均年龄40岁左右的超强团队，把恒温器做成了一个挂在墙上的iPhone。

与大多数都装在白色方盒子里、满是各种按键的传统恒温器不同，Nest恒温器不再需要“按15次按钮才只能调整一下日期”而且“永不更新”。Nest恒温器只有一个覆盖在玻璃面板下面的触控式液晶屏以及一个可以旋转的全金属环，来完成所有的复杂而强大的功能。只需非常简单的步骤，用户就可以完成恒温器的安装，之后大约经过两周，它就会通过学习适应用户的能源使用习惯，自动完成对暖气、通风、空调等设备的控制，让房屋始终处于用户最喜欢的恒温状态。当房子里的人全部外出时，恒温器还会通过探测器发现这件事并主动降低能耗，再在人们回来之前提前做好准备。此外，恒温器还通过Wi-Fi与互联网时刻相连，不仅可以根据当地的实时天气数据优化温度管理，还能随时进行固件的更新，如此一来，Nest恒温器便可以在第一时间将工程师们的最新节能算法付诸应用。强大的功能让Nest恒温器超越了托尼·法德尔设定的单一功能，成为控制整个智能房屋所有硬件的中枢。通过把“一件事做到非常好”，马特·罗杰斯实现了自己“打造一整套智能家居”的初衷。

事实上，在产品带有的浓浓的苹果风格的背后，马特·罗杰斯整合了最好的工业设计、最好的硬件与软件工程、最好的服务以及最好的市场营销，应该说，马特·罗杰斯把整个公司都打造得很像苹果。与大多数创业公司只能聚焦于软件开发不同，马特·罗杰斯和托尼·法德尔有着丰富且顶级的硬件设计开发经验。这两位前苹果工程师使Nest得以在难度极高的综合性消费电子产品的设计制造中取得巨大的成功，成为全行业注视和效仿的对象。

Nest与谷歌的结合并没有迎来期望中的爆发

作为智能家居行业的颠覆者与引领者，他们吸引了众多投资人的目光。从最早的无人投资，直到传言估值已达8亿美元。但是，谁都没有想到，与苹果公司风格迥异且一直是竞争对手的谷歌，在2014年突然宣布以高到令人咋舌的高价——32亿美元收购Nest，而且，在谷歌体系下，Nest还将保持独立运作。这是谷歌历史上仅次于摩托罗拉的第二大收购案。那时的Nest如日中天，谷歌也实力雄厚、雄心勃勃。人们相信，Nest会在谷歌的帮助下，依托后者各种强大的资源再上一个新台阶，引领真正智能家居的大爆发。

然而，完成了这一桩表面看上去非常完美的“联姻”之后，Nest却意外地放缓了前进的脚步，不仅销量增长远远低于预期，而且后续产品的推出也乏善可陈。Nest的工程师们多点开花，设计出了一系列用户体验极佳的产品，却都没有获得市场的认可。2016年，托尼·法德尔离开了Nest，留下马特·罗杰斯继续负责新产品的开发。有人认为，托尼·法德尔离开的原因是他引入了许多以前在苹果公司工作的员工，而苹果的风格与谷歌开放包容、富有试验精神的文化格格不入。也有人认为，是托尼·法德尔的管理方法不合适。但不论原因为何，可以肯定的是，和苹果同一经营理念的Nest与谷歌的整合远未达到完美的程度。文化的冲突甚至伴随了产品的冲突：Nest恒温器以及其他产品与谷歌母公司推出的Google Home有着明显的竞争关系，这让Nest很难完全享受到谷歌丰富的资源。尽管Nest的业绩依然非常出众，但远未达到所有人的预期却也是不争的事实。

Nest曾估计智能家居将显著增长，但其他机构估计的智能家居占全部家用设备的比例显然要小得多（图片来源于MIT Technology Review）

此外，智能家居市场显然也没有马特·罗杰斯估计得那么乐观。有机构研究发现，全美拥有智能设备的家庭只有6%，到2021年也不过15%，远低于行业爆发所需要的市场容量。

而且，许多购买智能设备的用户也主要考虑的是“好玩儿”，而不是“这是必需品”。另外，行业内最受关注的智能家居设备已悄然变成亚马逊的Echo；虽然Nest表示它们的产品并不冲突，但Echo是Nest最受欢迎的集成设备。

在经历了外界长期的质疑之后，Nest终于在2017年决定扩大恒温器以及后来开发的烟雾报警器、摄像机的销售范围，而上一次这么做还是在2014年。这个带着苹果基因的字母表（谷歌母公司）旗下公司，正经历着巨大的危机。一方面，马特·罗杰斯确实从一个想法开始，通过不懈的努力改变了整个行业的样貌；但另一方面，公司未来的发展甚至生死存亡，都还扑朔迷离。

让人工智能走进国人的生活

作者：杨一鸣

吴恩达（Andrew Ng）

获奖年份：2008

获奖时年龄：32

获奖时职位：美国斯坦福大学计算机科学系和电子工程系副教授

获奖理由：吴恩达在人工智能方面所取得的成果，正在改变人们的生活，并在可预见的未来促进人工智能产业的发展。

如今，只要一提到中国的人工智能产业，人们马上就会想起吴恩达。的确，这位能讲一口流利汉语的华裔科学家，最令国人所称道的，就是他在《最强大脑》节目中率领百度人工智能产品——小度击败一众高手的辉煌战绩。但事实上，吴恩达的成就远不止“百度人工智能部门的前掌门人”这个身份这么简单。在自己的整个科研生涯中，吴恩达使人类在深度学习、在线教育等领域的实践水平向前迈了一大步。而这也是他在而立之年就能成功入选“《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”榜单的关键原因。 [48]

1976年，吴恩达出生于英国伦敦，他的父亲是一名中国香港地区的医生。1992年，吴恩达进入新加坡莱佛士书院求学。1997年，吴恩达顺利完成了在卡内基梅隆大学的学习，并获得了计算机科学学士学位。紧接着，他又在1998年获得了麻省理工学院的硕士学位。2002年，吴恩达又获得了加州大学伯克利分校博士学位，并从这年起进入斯坦福大学工作。进入高校的首要任务就是教学。作为一名教师，吴恩达在斯坦福大学一直保持着这样一项纪录：在斯坦福大学2013年到2014年度秋季学期的机器学习课程中，由吴恩达讲授的课程一举吸引了超过800名学生选修。而吴恩达的课程也因此成为斯坦福大学建校以来，在同一时间内学生选修人数最多的课程。

对于一名身处象牙塔顶端的研究人员来说，教书育人还只是自己事业的一个方面，而判断自己的学术生涯成功与否的关键，还在于科研成果。那么，在科研方面吴恩达又有哪些成就呢？

2010年，已经在斯坦福大学执教8年之久的吴恩达正式加入了谷歌公司的科研团队XLab。XLab在吴恩达加盟之前已先后为谷歌公司开发出了无人驾驶汽车和谷歌眼镜两个著名的项目。在接下来的两年时间里，吴恩达和谷歌公司的一流工程师们开始合作，共同打造世界最大的神经网络，该神经网络可以通过与人类大脑学习新鲜事物时一模一样的方法，来认识现实生活中的事物。谷歌公司将吴恩达参与的这个项目定名为“谷歌大脑”。

2012年6月，吴恩达带领多名谷歌科学家，用16000台计算机成功地组建了一个模拟人类大脑的神经网络。随后，吴恩达的团队向该网络展现了1000万段无规律的、从YouTube上拣选的视频。最终，这个神经网络在没有外界影响的环境下，自主地习得了关于猫的各种动物特性，并成功地找出了猫的图片，实际识别率超过了81%。

这个让“网络大脑”认识猫的实验最后成了深度学习行业的经典案例，它被业界称为Google Cat。如今，彼时由吴恩达主导的这个谷歌大脑项目，其技术早已被应用到了安卓操作系统的语音识别功能上。而吴恩达本人也因为其一手打造并领导的谷歌深度学习研发团队，在业内享有“谷歌大脑之父”的美誉。

放眼今日的世界，中美两国是少数既有决心又有能力，还有相应的大市场发展人工智能产业的国家。美国的人工智能固然发展得如火如荼，而在中国，人工智能产业同样是一个各路资本竞逐的朝阳行业。身处人工智能研究前沿的吴恩达自然不会忽略这个市场规模是美国4倍之多的大市场。于是，在完成了谷歌的人工智能事业之后，前往中国开辟新的人工智能事业就成为吴恩达的必选之项。

2014年5月，吴恩达加盟百度，担任百度公司首席科学家一职，全权掌控百度研究院的研发工作，特别是百度大脑（Baidu Brain）计划。在吴恩达的领导下，百度公司在人工智能方面获得了长足的发展。

“作为百度公司人工智能战略的首席架构师，我很荣幸可以见证企业在人工智能方面的快速发展和崛起。”吴恩达曾在一封公开信中如此介绍自己在百度的工作。也是在他的带领下，百度公司的人工智能研发团队已扩张到了1300人，其中就包括300位百度研究院的成员。

在成功地设计出百度大脑之后，吴恩达便马不停蹄地启动了对该系统的测试工作，毕竟实践是检验真理的唯一标准。在2017年1月播放的《最强大脑》节目中，吴恩达所主导的百度人工智能系统在人脸识别、跨年龄识别等环节，以32的比分险胜《最强大脑》名人堂轮值主席、号称“国际记忆大师”的王峰。通过这次胜利，吴恩达不仅向世人证明了百度大脑的实力，同时也让中国人见证了人工智能在未来的应用潜力。

吴恩达认为，人工智能的首要意义在于能够将人类从很多重复性的工作中解脱出来，从而腾出更多时间来做有意义的事情。谷歌大脑和百度小度的面世，意味着人工智能已经发展到全新的层级。吴恩达相信，在不远的将来，人工智能将像一个多世纪前发明的交流电一样，给整个社会带来颠覆性的改变。

而具体到产品层面，吴恩达为百度公司所研发的人工智能系统——百度大脑则极大地提升了百度公司现有的语音识别水平。用吴恩达自己的话说就是：“在百度的语音识别体系中，我们所取得的突破之一，就是通过规模庞大的神经网络，将语音片段成功地映射到了相关的文本中。”这种在语音识别上的突破对于很多特殊用户来说无疑是一种福音——对于残疾人、儿童和老人来说，用打字的方法与外界进行交流有时并不是一件容易事情。但倘若让这些人使用由百度大脑所控制的语音处理系统，那么交流沟通对于他们来说就是一件非常方便的事情。而如果心智健全的普通人使用这种智能语音系统，那么无论是学习、工作还是娱乐，他们的生活效率同样可以成倍提高。

单从技术的角度来审视吴恩达的智能语音系统，人们同样可以看到他在相关技术上的突破——吴恩达将百度语音系统的识别率由95%提高到了99%。尽管百度智能语音系统的识别率仅仅增加了4个百分点，但就是这4个百分点的微小进步却足以改变语音识别领域的游戏规则。

受到准确性的限制，当前的语音交互系统只在少数人的手机上偶尔使用，但如果将吴恩达为百度打造的智能语音系统投入商业应用，那么语音交互就会像现在的手机一样，成为人们在日常生活中必不可少的一部分。2015年，使用百度智能语音助手的百度用户规模已经扩张到了该产品刚问世时的3倍。而随着语音识别技术的迭代和进化，其可靠性会越接近采用曲线（Adoption Curve）。在未来，人们不假思索地以语音的方式与计算机、手机等智能终端进行交流将变为常态。

如今，人工智能技术已经开始走进了我们的生活。每天，人工智能所支持的服务都会惠及百度公司上亿的用户。在搜索、广告、在线地图、外卖、安全以及消费金融等百度现有的业务中，人工智能技术已经占据主导地位。而在无人驾驶、语音交互、人脸识别等新业务方面，研究人工智能的团队也开始逐渐发力。预计到2020年，人工智能产业将成为我国国民经济的重要增长点，而人工智能产业的市场总规模也将超过1500亿元，由人工智能所带动的相关产业规模更会达到万亿元规模。

接连在谷歌和百度这两家公司取得了科研方面的突破性进展，吴恩达可以说就此奠定了自己在人工智能领域的学术地位。然而，他的人生还远远没有止步于科研方面，在教育领域，吴恩达的表现也可圈可点。其中最著名的要数其在2012年和达芙妮·科勒(Daphne Koller)教授联合建立的大型公开课网络教育平台——Coursera。有别于一般的网络教育平台，在Coursera上用户不仅可以找到来自斯坦福大学、普林斯顿大学、哥伦比亚大学等一流学府的200多门高品质的课程及讲师资源，还能根据固定的放送时间、课程周期来有序地安排自己的学业。

与此同时，用户在每一个周末都要向Coursera交作业，而这些上交的作业基本上都会在第一时间得到计算机的自动评分。当用户在学期内学习完全部的课程、完成了作业并获得了良好的成绩时，Coursera才会准许其毕业，并授予其相关的学位证书。

在Coursera的教学环境中，学生的听课环节只需在网络上即可实现，再也不用通过长途跋涉来完成。而教室的作用则更多地体现在其平台功能上，在教室中，学生可以直接和自己的好友共同讨论自己在线学习中产生的疑问。当好友也解答不了自己的疑问时，学生还可以向教授提问。

在这种情况下，教育资源能够以几何级数般的速度流通，而学生的学习时间和空间也能够获得解放。教授不需要再向学生讲解重复的课程内容，可以将更多的精力投入到和学生开展个性化的交流方面；学生也不再会受到时间和地域的限制，继而可以在最短的时间内享受最好的教育。

在吴恩达看来，全面教育的实现，在未来将不再是一个理想国式的幻想。未来，身处全世界任何角落的人都可以通过Coursera这样的平台免费接受一流的教育。届时，每一名个体都有机会通过学习最前沿的知识，为他们自己、他们的家庭以及他们所处的社会创造美好和价值。

语音安防的守夜人

作者：杨一鸣

维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏（Vijay Balasubramaniyan）

获奖年份：2013

获奖时年龄：33

获奖时职位：Pindrop安全公司联合创始人及首席执行官

获奖理由：语音交互系统以及变声科技的蓬勃发展都给电话及语音诈骗带来了新的“机遇”，能否正确及时地识别伪造的声音也成了信息安全的主题之一。

手机通话现在几乎成为我们日常通信的主要手段，不过我们有没有想过在手机另一端的那个人是否真的是我们所听见的那个人呢？从古时候的口技到如今的数字合成声音，声音的模仿似乎一直都不是难事。其实从理论上来说，我们的声音从频率的角度来看就是一段段频谱，是由不同频率的声音组成的，完全能够由电子技术合成，而如今的变声科技已经可以做到以假乱真的水平了。这也给电话诈骗带来了新的“生机”，一小段录音或者数字合成的声音就能成为威胁极大的电话诈骗。据统计，从2013年到2016年，诈骗电话的频率已经从每2900通中有1通极速增长为每937通中有1通，而每个月美国的消费者都能接到超过8500万通诈骗电话。电话诈骗已经对语音授权以及信息安全造成极大的威胁，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏创立的Pindrop安全公司正是在这样的背景下逐渐兴起，成为如今语音安全防护领域的先驱。

维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏出生于印度，和大多数印度人一样，他的天赋也是软件和编程。维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏如今已经37岁，是一位资深的软件工程师，本科就读于印度本土名校Rashtreeya Vidyalaya College of Engineering, Bangalore（RVCE），主修计算机科学。维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏2002年本科毕业后，在西门子等公司任职软件工程师。2005年，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏来到美国佐治亚理工大学攻读博士学位，选择的研究方向仍然是计算机科学。他十分明智地选择了信息安全，专注于解决通信系统中有用和无用信息的分流，并致力将此应用于解决实际问题。读博的6年，是理论和实践结合的6年，在此期间，他曾在IBM以及谷歌等公司实习，曾负责开发过滤推特（Twitter）中的非法消息的软件系统。2011年，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏终于博士毕业，他看准了时机，直接将自己的博士课题以及研究经验拓展到实际应用中，创立了Pindrop安全公司，旨在帮助企业和个人不受手机诈骗的侵害。维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏表示，现在的电话授权一般都是在银行或者企业与其客户之间的通话中完成的，这个通话过程就是一个人与人识别的过程，这显然会给不法分子可乘之机。“母亲的姓”一直是银行验证用户身份常用的个人信息问题，如果不法分子正好在几千次试验中答对了这道题，他获得的收益将是巨大的，而他们的犯罪成本也只是区区的几分钟时间和一部电话而已。维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏创立Pindrop的目的就是要改变这样的状况——在电话授权中加入非人的一方——利用数据处理和声音识别保障用户的信息安全。

Pindrop安全公司的核心技术就是声音指纹技术，即利用通话过程中的识别点对通话的安全等级进行评级。维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏指出，声音的频率或者音色并不是我们发出声音的全部，在电话通信中，也存在和指纹识别一样的识别点，它们可以是我们的说话方式、通话的地点等，甚至通话过程中的噪声都能帮助我们辨别诈骗电话。其实就和大多数识别技术一样， Pindrop的产品利用算法将通话过程中的识别点数字化，并同步进行分析。通话识别点的数量其实比最精确的虹膜识别的识别点还多，有147个。它们能定义通话人是谁、在什么地方以及是否是一段录音等识别技术中的问题。盛行的互联网通信工具，如Skype、微信电话以及谷歌语音等，其通话的过程都是将对话分解成一份一份的音频包，然后依次传输。Pindrop产品的算法在每个音频包传输的间隙对声音进行识别，处理时间往往在30毫秒以下，而这正是音频包的传输周期。通过识别147个识别点， Pindrop的产品能够采用计算算法为其客户生成每一通电话的警报等级，让客户很直观地看到通话是否可靠，并对有可能是诈骗电话的通话者小心提防。 [49]

值得一提的是，通话的地点也是电话通信的重要识别点之一，如果通话发生在通话人不经常出现的地点，那么此通话很有可能是一通诈骗电话。我们需要做的就是从电话的信号逆搜寻地址，找到手机附近的基站或者固定电话的线路，就能知道通话的地点。不过，这种方法对网络电话却是束手无策，网络电话的地址伪造起来十分轻松。但是，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏和Pindrop还有绝招，他们认为无论坏人采取什么样的手段隐藏自己的地址，通话的质量以及通话过程中的噪声都不会骗人。通话质量会受到通话网络以及传输线路的影响，都有着自己的特征，就像在Hi-Fi发烧友面前不同水电站发出来的电带动耳机发出来的声音是不同的。维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏和Pindrop通过分析成百上千的通话，建立了通话记录数据库，并以此来分辨电话的来源。他们如今能十分轻松地分辨出一通电话是来自印度还是来自美国。这使得公司可以在接到陌生特征的电话时提醒其客户，例如，注册到美国手机运营商的号码实际上可能是通过Skype或尼日利亚的网络拨电话。

除了保障电话端的安全，Pindrop的业务还拓展到了日益增多的语音接口端。如今我们生活中的语音接口越来越多，手机、智能手表、智能家居，还有像苹果Siri和Google Assistant这样的语音助手，它们都能识别用户的声音，有些还能与我们进行互动。在不久的将来，语音接口的应用和功能将越来越强大，能够处理复杂业务，诸如语音识别登录、语音授权交易等功能即将上线。而这就需要安全级别更高的语音识别，当人们故意变声或者播放他人录音以获得登录或者授权时，系统必须能识别出来。因此，Pindrop正在积极地和美国前十大银行中的八家以及前五大保险公司中的两家合作，共同开发高安全级别的语音识别系统。这样的系统一旦上线，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏和他的Pindrop就将改变物联网的支付形式和用户登录形式。 [50]

Pindrop根据识别出的诈骗电话建立了世界最大的语音欺诈者数据库，这里记录了试图进行电话诈骗犯罪的犯罪嫌疑人的声音。现在，Pindrop的系统每天收到大约9万次诈骗电话，通过对比数据库，Pindrop的系统能够将新数据吸收，并针对诈骗电话回复“我听不清楚”“再说一遍”等信息，以此来获得更长的通话时间以及识别电话诈骗犯罪嫌疑人的时间。和电影中警方试图在受害人与绑匪通话中定位绑匪的地点一样，多一秒的通话时间，Pindrop的系统就多一分可能将电话诈骗识别出来。 [51]

除了开发技术，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏的经营能力也有目共睹。博士刚毕业他就拉着课题组的同事、教授一起创立公司，并任首席执行官。开创的方向也十分正确，正好符合时代发展和少数人涉足的蓝海。Pindrop到今天已经走过了6年的时间，期间凭借自己的声音指纹技术获奖无数，也受到很多投资人的青睐，也不得不说维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏的吸金能力超群。虽然Pindrop在种子期仅仅获得100万美元的融资，但在2013年，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏将Pindrop带到了金融界，立即获得1100万美元融资，第二年又获得3500万美元融资，更在2016年获得7500万美元融资，总计1.22亿美元。有了这么多钱，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏也不闲着，除了瞄准语音接口方向的应用，他还把Pindrop带到了防范跨国电话诈骗的战场上。

如今，Pindrop实验室已经分析了超过3.6亿通电话，而这个数字还在以1个/秒的速度持续增长。“Pin”意为大头针，“Drop”意为掉落，这两个词连起来，就是“大头针掉地上的声音”。Pindrop正是将手机通话中的方方面面都考虑进来，作为手机通话的声音指纹，用来评判声音的真伪。选好方向，将技术做到极致就是成功，维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏的经历完美地诠释了这一点。在手机通信的夜幕中，我们并没有踽踽独行，还有维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏和他的Pindrop在为我们守望着。

光影记录的新方式

作者：杨一鸣

吴义仁（Ren Ng）

获奖年份：2012

获奖时年龄：32

获奖时职位：Lytro公司联合创始人及首席执行官

获奖理由：将计算机图形学和光场理论相结合，吴义仁博士发明了便携式的光场相机，能够实现先拍摄后对焦的神奇操作，这样的技术甚至能颠覆整个摄影行业。

大约200年前，世界上第一台银版照相机在法国诞生。那时，拍摄一张照片不仅昂贵，而且曝光、冲洗照片的流程冗长，几乎是贵族的特权。200年后的今天，摄影已经非常平民化，消费者能够使用卡片机、单反相机以及十分方便的手机，记录下我们生活中的点点滴滴。有些珍贵的场景总是稍纵即逝，而我们的反应总是慢半拍，只留下没有对好焦的照片和遗憾的叹息。难道就没有一种能够解决对焦难题的技术吗？2002年开始在斯坦福大学攻读博士学位的吴义仁，当时也在考虑这个问题。他的导师马克·拉夫依（Marc Levoy）教授给他指了一条明路——光场摄影技术。从此，吴博士就成了光场摄影技术最忠实的信徒，开始研究这种能够一次性捕捉整个场景光场信息的摄影技术。

吴博士于1979年出生在马来西亚，9岁时跟随父母移民到了澳大利亚。18岁以优异的成绩进入美国斯坦福大学学习，开启了他在斯坦福大学8年的求学时光。他在斯坦福大学先后获得学士、硕士和博士学位，博士课题就是研究“数字光场摄影技术”（Digital Light Field Photography），设计便携式光场摄影相机，并开发图像处理软件优化拍摄的照片。 [52] 他的博士论文还获得了2006年全美计算机学会最优博士论文奖，可谓出道即成名。毕业之后，吴义仁立即创立了Lytro公司，开始了消费型光场摄影相机的开发，并于2011年推出了公司的第一代产品，名噪一时。大家都对这种先拍照、后对焦的相机兴致勃勃，它也毫无疑问地得到了投资人的瞩目，首轮融资高达5000万美元，次轮融资也突破了4000万美元。凭借可以改变整个摄影市场以及人们拍照习惯的能力，光场摄影技术拿遍了大奖，还跻身“《麻省理工科技评论》2012年10大全球突破性技术”。

简单而言，光场摄影技术是一种能够先拍摄、后对焦的摄影技术，兴起于20世纪90年代。说起光场，其概念最早由意大利伟大的艺术家达·芬奇（Leonardo da Vinci）提出，他在自己的手稿上提到了“光场”这个模糊的概念。达·芬奇这样描述道：“空气中充满了物体辐射出来的无数个光的金字塔（Radiant Pyramids），它们相互交织在一起。”他认为“光的金字塔”承载了物体成像的所有信息。两个世纪之后的1846年，法拉第（Michael Faraday）在他给理查·菲力普斯（Richard Phillips）的信中再一次提起光场概念，认为光应该被理解为波和场，同时具有波动性和方向性。又过了一个世纪左右，即1936年，苏联科学家亚历山大·喆舜（Alexander Gershun）在他的论文中讨论了光在三维空间中的辐射轨迹，并正式提出了“光场”（原文为俄文световоеполе）这一名词，并做出了完整的解释。时间到了20世纪90年代，帕里·穆恩（Parry Moon）教授将光的辐射信息，例如色彩和亮度，描述成一个确定光线位置和方向的四维函数，即坐标点（x，y，z）和方向矢量，并把这个函数称为光场 [53] 。总的来说，光场承载了物体成像的所有信息，既包括光作为波的辐射信息，也包括光传播的方向信息。而捕捉了光场，就捕捉了整个取景框里所有的光线信息。

从原理上来说，在相机内部，无论是化学胶卷还是数字感应器，所有的消费型相机生成照片的方式都是利用一块平板（如胶片）记录穿过镜头的光线的位置、色彩和亮度，并最终生成照片。但是普通相机并不能记录整个光场的信息，方向矢量并没有被记录下来，只能记录一个平面的光线信息，而这就是焦点所对应的位置。光场摄影技术的核心就是要将整个光场记录下来，包括方向矢量。我们都知道，光线在没有阻挡物的时候是沿着直线传播的，那么我们只需要两个点就能确定光线的方向。最简单的光场摄影技术就是由两个图像传感器构成的，先拍摄两个焦点位置的图像，并由软件计算出两个焦点距离内的光场信息。但是，这样的计算只有在两个焦点平面距离很近的情况下才能十分准确。

吴义仁的导师马克教授就曾经采用128台相机阵列方案实现了光场摄影技术。而对于相机之间的图像信息处理，马克教授和他的搭档帕特·汉拉恩（Pat Hanrahan）教授采用计算机图形学，利用计算机的计算获得拍摄物体全方位的光场信息。没错，这样的方案就是从前景到后景都被对了一次焦，并拍摄了下来，最终的相片就是这些相片的集合。不过，由于多镜头相机的尺寸问题和图像处理过慢等问题，这样的方案显然不可能应用到家用型相机，甚至在工业上的应用也十分有限。这就轮到吴博士出马了。他首先开发了一种“傅里叶算法”，将图像处理过程简化，从而使得图像处理的速度提升 [54] 。然后，他采用微镜头阵列的方式复刻多相机阵列采光，能够获得拍摄物体的全部光场信息 [55] 。于是，这样一台i Pod nano大小的Lytro初代光场相机诞生了。它的形状就像一个单筒望远镜，能很方便地携带，一头是可触摸的屏幕，一头是摄像镜头。用户只需将镜头对准拍摄物体，就能得到图像。拍摄结束后，用户可以在触摸屏端进行操作，随意点击图像中的点就能放大、缩小以及进行对焦处理。而这些也都可以在后期制作的时候在计算机端完成。

即使有如此被看好的技术和产品，Lytro公司的日子也不是很好过。在烧掉9000万美元的投资之后，吴义仁和他的Lytro公司只推出了两代产品，而且这两代产品的销售量并不乐观。吴义仁也引咎辞去了首席执行官的职位，退下来专心思考光场相机的技术革新；Lytro公司的产品开发方向也从单纯的光场相机转为与时下火爆的VR应用相结合。吴义仁是一个纯粹的梦想家，他笃信的光场摄影技术没准儿真的是未来的技术，但如今的硬件和软件都不成熟，没有达到与之相称的程度。从硬件方面来说，Lytro初代光场相机的像素不是很高，与同时期的单反相机相比就很逊色，甚至比一些智能手机的相机还差。第二代光场相机Lytro Illum采用了4000万像素镜头和f/2.0大光圈来提升照片的质量。但是，Lytro Illum的画质并没有明显的改观，因为超过一半的有效像素都浪费在多次相片的拼接上了。而为了达到高速的图像处理能力，Lytro的光场相机选用的处理器都是时下最好的，这也造成Lytro光场相机的售价居高不下。Lytro初代光场相机售价为399美元，Lytro Illum售价为1599美元，一直都是有价无市，销售量十分惨淡。从软件方面来说，图像处理的速度也不够快，用户常常等不及快门按下后的时间。吴义仁和Lytro公司给我们好好上了一堂课，告诉我们好技术并不等于好产品，也不等于好发展。

如今的吴义仁是加州大学伯克利分校的一名助理教授。即便不再位居高位，即便公司的处境岌岌可危，吴义仁仍然没有放弃自己的梦想，没有放弃自己的光场摄影技术，他依旧在学校里从事光场摄影技术的研究。在他的眼中，光场摄影技术就是未来，就是正确的发展趋势，只是软件和硬件等因素制约了它的发展。今后的相机镜头、图像传感器只会越来越好，而图像处理软件的功能也会越来越好、处理速度也会越来越高，这无疑给光场摄影技术带来了新的活力。虽然现实是残酷的，但梦想还是存在的，光场摄影技术的黎明也许就在吴博士守望的不远处。

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创业家 ENTREPRENEURS

梅隆尼·怀斯

（Melonee Wise）

梅隆尼·怀斯参与设计了世界上第一台开源机器人PR2。今天，Fetch Robotics的两款产品Fetch+Freight正在重新定义仓储机器人的工作模式。

帕尔默·拉奇

（Palmer Luckey）

如果虚拟现实设备的价格不再让消费者望而却步，一切都会水到渠成。

迈尔斯·巴尔

（Miles Barr）

太阳能创业公司首席执行官，但他希望你永远也看不到他的产品。

巴拉吉·斯里尼瓦桑

（Balaji S.Srinivasan）

扫描准父母的基因以发现遗传性疾病，可能引爆遗传学的临床应用。

希瑟·鲍尔曼

（Heather Bowerman）

借助由希瑟·鲍尔曼所研发的廉价激素检测技术，医疗人员得以有效应对治疗过程中的性别差异。

马克斯·列夫琴

（Max Levchin）

由马克斯·列夫琴创立的PayPal平台，极大地方便了往来于世界各地的每一位个体，同时也推动了无现金社会的提前到来。

用新技术建立企业，让技术的商业价值最大化。他们试图把“颠覆式创新”变成“颠覆式公司”。

梅龙·格里贝茨

(Meron Gribetz)

一位增强现实梦想家正尝试着把自己的宏伟愿景打造成商业现实。

凯文·斯特罗姆

（Kevin Systrom）

Instagram联合创始人，专注于图片社交。

拉里·佩奇

（Larry Page）

基于谷歌这个搜索引擎，拉里·佩奇不仅成功地实现了不同地域、不同时点的信息联通，还创造了一个囊括物联网、硬件、虚拟现实乃至新兴产业投资的商业生态，为互联网的发展营造了更多的可能。从这个意义上讲，他显然是一位善于构建未来的青年发明家。

新机器人时代的缔造者

作者：许屹然

梅隆尼·怀斯（Melonee Wise）

获奖年份：2015

获奖时年龄：33

获奖时职位：家用机器人公司Fetch Robotics创始人

获奖理由：梅隆尼·怀斯参与设计了世界上第一台开源机器人PR2。今天，Fetch Robotics的两款产品Fetch+Freight正在重新定义仓储机器人的工作模式。

如果在你面前摆有两款功能相近的机器人，其中一款拥有两个机械臂，而另一款只有一个，前者的价格是40万美元，后者的价格却不到4万美元，作为消费者的你可能会选择后者。

究竟是何原因让仅有一臂之差的机器人的价格如此悬殊？又是何人让以前只出现在科幻作品中的智能机器人开始成为大众的新宠？

原来，那个售价高达40万美元的机器人名叫PR2 [1] （Personal Robot 2）。作为世界上第一台开源机器人，PR2拥有两只机械操作臂，可以像人类的两只手臂一样完成一些基本操作。PR2由美国著名的开源机器人公司Willow Garage于2010年研发推出。Willow Garage可以说非常具有传奇色彩，它的创始人斯科特·哈桑（Scott Hassan）是谷歌最初的代码编写者之一；除此之外，酒店管家机器人公司Savioke、Suitable Technologies等知名公司的创始人都曾在这家公司工作过。

为了不让价格成为个人机器人的推广瓶颈，作为前任Willow Garage技术高管的梅隆尼·怀斯下定决心要让机器人成为每个家庭的必备产品。前文提到的那个和PR2功能相近、价格却不到PR2的十分之一的独臂机器人，正是梅隆尼·怀斯带领她的团队研发推出的第一款产品。

如今，在梅隆尼·怀斯的个人网站首页上，她这样介绍自己：“在过去的17年中，我一直在设计、构建和开发机器人硬件。在过去的项目中，我曾为无人驾驶船舶、无人驾驶汽车、个人机器人平台、战斗机平台等开发算法、软件库和硬件。从这个经验来看，我对机器人技术有着广泛的了解，对复杂机器人系统的开发有着较为丰富的经验。” [2]

的确，梅隆尼·怀斯在机械领域的丰富经验完全是凭借自己一步一个脚印的努力获得的。从8岁时就独立拼成乐高绘图仪，到拿下伊利诺伊大学香槟分校（尼巴纳—尚佩思分校）机械工程博士学位，从暑期实习于戴姆勒-克莱斯勒等知名企业，到毕业后来到Willow Garage，从一名实习生慢慢成为机器人开发经理，在这20多年的学习和工作生涯中，机器人似乎已经成为梅隆尼·怀斯生命中不可或缺的一部分。

正在完成开门和插电工作的世界上第一台开源机器人PR2 [3]

2006年，博士毕业的梅隆尼·怀斯来到Willow Garage。作为Willow Garage招募的第二名员工，刚进公司的她从实习生做起。两年后，梅隆尼·怀斯已经成为公司的技术骨干，并开始着手为世界上第一款个人机器人PR2编写控制程序。起初，她仅仅是为机器人的头部和一些应用程序接口（API）编写云台控制代码。云台是承载机器人头部摄像机进行水平和垂直两个方向转动的工作台，用于摄像机与支撑物的联结。当时她的工作就是让机器人能够准确地到达指定位置。随着PR2更多功能的上线，梅隆尼·怀斯也开始为其编写越来越复杂的控制软件，并最终将其变为一款功能完备的工作机器人。随后，梅隆尼·怀斯在PR2的基础上又开发出PR2 Alpha版本。在该版本中，机器人实现了自主导航，并且可以连续开8扇门以及将9个插头插入墙上的电源插座。不过，当时的机器人在性能上仍存在极大的不稳定性，这些开门以及插电等操作在当时需要一个多小时才能完成，并且经常容易被突发情况所中断，甚至导致任务失败。据梅隆尼·怀斯回忆，当时有一件事情令她非常难忘，那就是每当工程师需要登录到机器人系统中来监视其运行状况时，就会占用大量的中央处理器（CPU）的工作空间，从而导致机器人本身的运行速度骤减。在此之后，梅隆尼·怀斯带人对PR2 Alpha进行了不断的改善，终于在8个月后，新版本的PR2 Betas全新上线。这一版本的机器人基本实现了稳定的任务操作，由梅隆尼·怀斯编写的改进的内部控制算法，让该机器人在识别墙上的电源插头时只需一次扫描就可完成。

然而，高昂的售价注定让PR2难以向市场大规模推广。直到2013年，年亏损额高达2000万美元的Willow Garage让创始人哈桑意识到，以家用生活机器人来支持日常生活的时代还很遥远，于是哈桑决定停止对其投资，并将业务集中到早年从Willow Garage衍生出来的专做远程通信机器人的新公司Suitable Technologies；而ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）也衍生成了一个非营利组织，以此来继续领导社区开发者的发展 [4] 。

在Willow Garage宣布倒闭之后，大批的员工离开。作为世界上最早的家用机器人研发企业，这里曾孕育了全世界最优秀的机器人研发专家。离开Willow Garage后的他们很快重整旗鼓，纷纷以早年在老东家那里学到的知识和经验创立了自己的机器人公司。湾区最大的机器人企业家团体也就此诞生，从旨在实现人机交互的计算机视觉、路径规划的基础技术到打造能够完成特定任务的服务机器人等，这背后都有着Willow Garage的影子。其中，作为Willow Garage老前辈的梅隆尼·怀斯，秉承老东家的研发理念和技术理想，执意要在个人机器人领域开创属于自己的一片天地。

2013年1月，梅隆尼·怀斯与其他3名Willow Garage前同事合伙成立了机器人公司Unbounded Robotics。与在Willow Garage工作时的主要目的是营造一个开源的机器人的开发氛围不同，此次组建团队，梅隆尼·怀斯希望将开源机器人尽快推向市场。有了在Willow Garage的多年工作经历的积累，8个月后，Unbounded Robotics发布了它的第一款产品UBR-1。这款产品与它的前辈PR2相比，少了一只机械臂，传感器也被尽可能地最小化，同时设计了更易于制造的零部件，从而使UBR-1基本版的售价被控制在35000美元；而拥有更好的激光导航以及更快的处理器的高级版，售价也只要4万美元 [5] 。

Unbounded Robotics 的 4名创始人。前排左为梅隆尼·怀斯, 中间为他们设计的第一款独臂个人机器人URB-1

凭借这个相对来说物美价廉的研发成果，梅隆尼·怀斯参加了第一届全美机器人创新大赛。在那里，她与其他15位同行同台竞技，台下的评委大多是来自硅谷的风险投资者。面对这些潜在投资人，梅隆尼·怀斯向他们详细介绍了公司未来的上市策略、入市壁垒以及对于终端客户的解决方案等。最后经过专家小组的讨论，Unbounded Robotics取得最终的胜利；同时，梅隆尼·怀斯也得到了机器人商业评论杂志的专栏采访以及行业知名人士的私人咨询服务。

然而不幸的是，由于与Willow Garage的版权纠纷，这款风靡一时的产品并没能让他们的新公司获得成功。梅隆尼·怀斯在自己的网站上写道：“与Willow Garage的分拆协议阻止了我们募集A轮资金。Unbounded Robotics随后决定不再出售UBR-1。”

2014年，经历了第一次创业挫折后的梅隆尼·怀斯选择东山再起，成立了Fetch Robotics。这一年正值Kiva大热，Kiva是亚马逊在2012年斥资7.75亿美元收购Kiva Systems公司后研发出来的仓储机器人项目。该项目专注于如何利用机器人在仓库里完成网上大量的订单派发工作。不过，在梅隆尼·怀斯心中，Fetch Robotics不仅仅是做能运货的小车，而是做一整套的智能仓储机器人。

在Fetch Robotics成立的第二年，也就是2015年4月，梅隆尼·怀斯就和她的团队公开发布了两款智能仓储机器人。与Kiva不同的是，这两款机器人是成套出现的。其中一款叫Fetch，另一款叫Freight。Fetch同样继承了UBR-1的风格，也是一名“独臂侠”，它内置的机器识别、图像处理以及自主导航技术让它可以轻松按照订单的要求将商品从货架上拿下来，并放在Freight上，由Freight负责货物的运输。这种“灵巧取物”+“快速运输”的操作模式重新定义了仓储机器人的工作模式，也迅速打破了业界对仓储机器人的传统印象。

很快，这种全新的操作模式也让梅隆尼·怀斯收获了资本抛来的橄榄枝。2015年5月，由软银（Sof Bank）领投、Shasta Ventures等多家机构跟投的投资机构为Fetch Robotics注资2300万美元，帮助这个只有18名核心研发人员的新公司扩大研发团队以及组建新的销售团队。

如今，在Fetch Robotics官网上，可以看到目前公司的主营业务板块主要由自主搬运机器人、自主数据收集平台以及开源机器人平台的进一步研究和开发这三大部分组成。在仓储货物搬运领域，Fetch Robotics现已推出Hmishelf系列和Freight系列载货机器人。其中Hmishelf系列为中小型机器人，其最大载货量为75千克至80.7千克，不同型号的产品有着不同的装载货物尺寸和载货量，以满足中小货物配送的需求。对于大质量货物，Freight系列可以达到1500千克 [6] 的有效装载能力，就像一个永不疲倦的大力士一般全年无休地工作。

据著名的市场研究与咨询机构Tractica预测，到2021年全球仓储和物流机器人的产量将从2016年的4万台激增至62万台。同时，该行业的市场收入将从2016年的19亿美元增长至224亿美元 [7] 。在梅隆尼·怀斯看来，“随着越来越多的人开始尝试我们的平台，我们也将在适合自己的领域取得新的进展。这是一个只能解决80%的问题的方案，一旦我们将这80%的问题解决了，你就会看到其他需求，然后人们就会看到如何修改平台来为这剩余的20%的需求提供更完善的解决方案 [8] ”。

也许就在不久的将来，假如你在高峰的节假日按期收到包裹，那么你需要感谢的除了辛苦的快递小哥，也许还有梅隆尼·怀斯。

参考文献

[4] WADE R.At unbounded robotics,smart compromises bring down costs[EB/OL].http://www.xconomy.com/san-francisco.

车库里的亿万富翁

作者：孙振标

帕尔默·拉奇（Palmer Luckey）

获奖年份：2014

获奖时年龄：21

获奖时职位：Oculus VR创始人

获奖理由：如果虚拟现实设备的价格不再让消费者望而却步，一切都会水到渠成。

阳春三月，莺飞燕舞。2014年春天，Facebook以20亿美元的天价收购了虚拟现实公司Oculus VR：一位“80后”传奇人物将一位“90后”新星推向神坛。这位“90后”在弱冠之年创立了自己的公司，在别人大学毕业的年纪跻身亿元富豪俱乐部。2016年，他入选《时代》杂志“世界最具影响力 100 人”榜单；在福布斯公布的美国40岁以下富豪榜单中，他以7.3亿美元的身价位列第22位，也是榜单中最年轻的一位。

车库、辍学、萌芽技术、少年极客，这是一碗典型的美式鸡汤，这是“90后”创业者帕尔默·拉奇的故事。

帕尔默·拉奇生于1992年，他的家乡在风景秀丽的加州长滩，在太平洋与阿拉米托斯湾(Alamitos Bay)之间的楔形半岛上 [9] 。那里蓝天丽日，惠风和畅；那里云蒸霞蔚，面朝大海。或许正是这方水土孕育了帕尔默·拉奇悠然自得、豁达开朗的性格。帕尔默·拉奇家境一般，父亲是汽车销售员，母亲是家庭主妇，家里还有3个妹妹。幼年的帕尔默·拉奇就展现出了极客的特质。5岁时，他用9伏的电池接触钢丝绒制造出了电火花。这星点火花犹如火种一般，点燃了他对技术的狂热。他沉迷于电子学期刊、科幻小说以及日本漫画。外面的世界很精彩，但对帕尔默·拉奇似乎没有什么吸引力。在妹妹眼中，哥哥是奇怪的“书呆子之王”。父母却很欣赏儿子的这份热忱。父亲腾出半个车库让帕尔默·拉奇“尽情游戏” [10] 。帕尔默·拉奇在这里燃烧着自己的激情：他拆装电子产品，制作线圈炮，摆弄特斯拉线圈，捣鼓高功率激光。他多次被电击，并在身上留下了疤痕。而这些疤痕，更像是他在探索新知途中所获得的勋章。

搞研究少不了经费。帕尔默·拉奇并没有向父母伸手要钱。他帮别人修计算机、修手机，在游艇俱乐部给其他人当帆船教练，做了几年帆船维护工，后来还在隶属于军方的南加州大学（USC）创新技术学院（ICT）找到一份工作 [11] 。据帕尔默·拉奇统计，他所有的研究花费了上万美元，但他在16岁时已经靠修i Phone挣了至少3.6万美元。

帕尔默·拉奇对电子游戏同样痴迷，《星际迷航》和《黑客帝国》中描绘的梦幻般的虚拟现实情景让他心驰神往。研究完高压电，他的下一个计划就是创造身临其境的家庭游戏体验。他曾以一个复杂的六显示器的设置组成了一部计算机，但远没有获得他期待的那种沉浸式的感觉 [12] 。帕尔默·拉奇开始通过各种渠道收集3D显示器。当时市面上的头显设备并不常见，很多都价格不菲。但此时的帕尔默·拉奇不缺资金。帕尔默·拉奇不是一个单纯的体验者。每次淘到新款头显，他都会把它拆开，研究透彻。后来，他得到一个拥有60度视野的V8。这是当时最好的VR设备，但还是不能满足他的需求 [13] [14] 。于是帕尔默·拉奇决定自己动手。为了专注于研究，他搬进拖车里住。

“这是我哥哥，他住在拖车里。”妹妹调侃道。

帕尔默·拉奇当然不会在意别人的看法，他沉浸在自己的热情里。两年间，他研发了5款头显，从90度视野的笨重PR1，到270度视野的无线PR5。他在3D游戏论坛Meant to Be Seen上定期发帖，分享自己的作品，并拥有了一批粉丝。在Meant to Be Seen论坛上，帕尔默·拉奇遇到了人生的第一个贵人——3D游戏之父约翰·卡马克（John Carmack） [15] [16] [17] 。约翰·卡马克从帕尔默·拉奇那里得到了一个原型头显，并把它带到了2012年的E3大会（电子娱乐展览会）上，引起了不少关注。帕尔默·拉奇的作品点燃了上千人对虚拟现实的热情，于是帕尔默·拉奇成立了自己的公司Oculus VR。公司成立时帕尔默·拉奇只是光杆司令，不过他很快吸引了Scaleform前首席执行官布兰登·艾里布(Brendan Iribe)和Scaleform前首席技术官迈克·安东诺夫（Mike Antonov）的加盟 [18] 。此时，帕尔默·拉奇决定退学，专心经营公司。随后，帕尔默·拉奇在论坛上宣布设计第6代VR产品Rif，并在Kickstarter网站发起众筹。由于有约翰·卡马克的宣传，他很快就获得了9522位支持者，并筹到240多万美元 [19] 。

Rif尚未成形便一鸣惊人，引起了很多投资界专家的关注。Oculus VR先是获得了1600万美元的A轮融资，又获得了由硅谷顶尖风投公司Andreessen Horowitz（A16Z）牵头的7500万美元的B轮融资。值得一提的是，作为A16Z创始人之一的马克·安德森（Marc Andreessen）正是Facebook董事会的成员 [20] 。Oculus VR不断发展壮大，产品性能也不断提升。2014年2月，马克·扎克伯格体验了最新款的Rif。2014年3月，Facebook以20亿美元收购了Oculus VR。这么大一笔交易，马克·扎克伯格在短短几天之内就敲定了。或许，马克·扎克伯格通过Rif看到了社交平台的未来。虽然目前的虚拟现实技术还有很多不足，但它已经有了足够的关注度。HTC、索尼、三星等巨头都推出了自己的虚拟现实头显。有竞争，就会有进步。最初，论坛上只有几十个技术发烧友，如今全世界已有千万人接触到虚拟现实设备。

星星之火，足以燎原。

“这是我哥哥，他发明了很酷的虚拟现实设备。”妹妹自豪地说。

但帕尔默·拉奇在Facebook过得并不如意。2017年3月，Oculus VR公布了帕尔默·拉奇离职的消息。直到2017年5月，帕尔默·拉奇才在日本德岛的动漫嘉年华上公开露面。人字拖，花衬衫，那个无拘无束少年极客又回来了 [21] 。

姑且不论帕尔默·拉奇是否会卷土重来，多少年后，当他回忆起自己的车库青春，他一定会想起Kickstarter网站上9522人给予他的支持。帕尔默·拉奇不是第二个乔布斯，也不是第二个马克·扎克伯格。用他自己的话来说：“我只是一个普通人 [22] 。”也许他只希望做一名快乐的极客：为寻所爱，倾尽所有。抛开政治，抛开技术，抛开财富，帕尔默·拉奇作为人的品质才是值得我们关注的：他的热情，他的纯粹，他的一往无前。

帕尔默·拉奇是高才生吗？他幼时接受母亲的家庭教育，其间在阿拉米托斯湾游艇俱乐部参加过帆船课程；少年时去社区大学上过课；18岁进入加州州立大学，专业却是新闻，而且中途退学。帕尔默·拉奇是天才吗？他为了研究高压电无数次被电击；他为了设计心仪的虚拟现实设备在拖车里住了两年；他收集了56个虚拟现实装置，拆解，研究，取长补短；他最初只是想玩得开心，却用一款产品点燃了千万人的热情。这一切，或许都源于他幼年时那星点火花。

20世纪80年代，计算机革命如火如荼地进行。《信息世界》杂志的两名记者见证了一个又一个激动人心的故事，然后写下了《硅谷之火》一书。18岁的雷军在武大图书馆里读到这本书，激动得彻夜难眠，并最终确立了创业的梦想。《硅谷之火》开篇是这样一句话：“我们今天正处于这样一个时代：充满幻想的人们发现他们获得了曾经梦寐以求的力量，并且可以利用这个力量来改造我们的世界。”

30年之后，这场革命仍在继续。

增强现实增强你

作者：孙振标

梅龙·格里贝茨(Meron Gribetz)

获奖年份：2016

获奖时年龄：30

获奖时职位：Meta创始人

获奖理由：一位增强现实梦想家正尝试着把自己的宏伟愿景打造成商业现实。

“现今的计算机如此神奇，我们甚至忽略了它们实际上有多糟糕 [23] 。”2016年2月，30岁的梅龙·格里贝茨登上TED演讲台，向台下的业界精英们展示公司的最新产品Meta2。

1976年，乔布斯和沃兹尼亚克在硅谷的中心地带洛思阿图斯（Los Altos）制造了第一台苹果电脑。40年后，洛思阿图斯的山顶庄园成了初创公司Meta的总部。这里正发生着不同寻常的事，它很可能引领计算机发展的未来，成为新一代苹果 [24] 。

Meta是一家致力于研究增强现实技术的公司。所谓“增强现实”，就是将数字信息投射到物理世界中，用户可以通过手势在无限大的虚拟界面上对悬浮于空中的3D图像进行操控，就如同电影《钢铁侠》里的场景一样。需要注意的是，增强现实与虚拟现实有很大的区别：虚拟现实是完全沉浸于虚拟世界之中，而增强现实则是虚拟世界与现实世界的融合。梅龙·格里贝茨是这家公司的创始人兼首席执行官，他正率领一群热情洋溢的极客开发酷炫的增强现实眼镜。在Meta的办公大楼内，地上随意摆放着床垫、线缆、外卖餐盒。这群极客中，很多人拥有博士学位，他们夜以继日地工作，却拿着和麦当劳员工一样的薪资 [25] [26] 。但他们并无怨言，因为这是他们的热情所在。“想赚钱的人在华尔街，聚集在这里的人是要改变世界的。”

梅龙·格里贝茨出生于以色列。他曾在以色列的一些初创公司和以色列国防部的尖端技术部门工作过一段时间。2009年，他进入哥伦比亚大学学习计算机科学与神经科学。之所以选择这两个专业，一部分原因是梅龙·格里贝茨有注意力缺陷多动障碍（ADHD），他想尝试找到解决的方法，并利用计算机来帮助有视觉障碍的人 [27] [28] 。2012年，梅龙·格里贝茨在即将获得学位之际，却选择退学创立Meta公司。他在宿舍里用一把烤箱加热过的刀具、一把热胶枪，以及他所能得到的最好组件，手工制作了一部Meta原型机 [29] [30] 。

2013年5月，梅龙·格里贝茨在Kickstarter网站上为Meta发起众筹。最终从500名支持者那里筹到近20万美元，超出梅龙·格里贝茨的预期 [31] 。随后，Meta被美国著名的企业孵化器Y-Combinator选中，获得了100万美元的种子基金，并得到了硅谷创业教父保罗·格雷厄姆（Paul Graham）和可穿戴计算之父史蒂夫·曼恩（Steve Mann）的大力支持。Meta在这笔种子基金的支持下以及两位教父级专家的指导下迅速成长。梅龙·格里贝茨还聘请了电影《钢铁侠》的设计师杰斯·汉森（Jayse Hanson）为Meta设计用户界面 [32] 。2014年，梅龙·格里贝茨入选《福布斯》杂志“30 Under 30”榜单。不久后，公司发布了面向开发者的工具包Meta 1，售价为667美元。Meta 1的横空出世也让投资者躁动起来。2015年年初，Meta获得了2300万美元的A轮融资。一年之后，性能更加优越的Meta 2在2016年的TED大会上亮相，梅龙·格里贝茨进行了现场演示。

在TED大会上，梅龙·格里贝茨首先谈到了自己创立Meta的初衷。时光回溯到2011年的一个寒夜，当时梅龙·格里贝茨在哥伦比亚大学旁边的酒吧与同学谈论全息图技术，他认为全息图未来会取代计算机。然而正当聊得兴起之时，同学的手机响了。当他们重新回到话题上时，梅龙·格里贝茨已经灵感全无。他对此感到很沮丧。与此同时，梅龙·格里贝茨注意到在酒吧的另一侧，一群孩子围着一个手机屏幕放声大笑。同样一种技术，却带来了截然不同的两种情感，这让梅龙·格里贝茨陷入沉思。最后他意识到，造成这种反差的不是电子信息本身，而是电子信息的展现方式。一块手机屏幕将梅龙·格里贝茨与朋友隔离开，却把一群孩子连接在一起。梅龙·格里贝茨得出结论，我们需要的是自然机器（Natural Machines）：能带我们深入到现实生活之中的设备，能利用神经科学原理延伸人体感官的设备。远古时期，人类祖先围绕着一堆篝火相互分享故事，并最终进化出了社会认知。自然机器应该成为现代社会的篝火 [33] [34] 。Meta2正是这样一种自然机器。它拥有90度视场(Fo V)，2560×1440（像素）的分辨率，720px前置摄像头，支持Windows应用（Mac应用仍在开发中） [35] 。它允许用户裸手抓取并解剖3D物体，不同的人可以对同一个虚拟物体进行控制。建筑师可以用它绘制楼层规划图，脑外科医生可以用它研究大脑结构。Meta 2还可以接听3D电话，在虚拟通话界面按下接听键后眼前会浮现通话者的3D人体图像，如同面对面交流一样。通话双方甚至能相互传送全息图。Meta2惊艳全场，有人甚至认为它是“自Mac机以来最重要的新产品”。 [36]

值得一提的是，梅龙·格里贝茨的增强现实之旅同样始于TED。2009年，麻省理工学院媒体实验室的博士后普拉纳夫·米斯特里（Pranav Mistry）在TED演讲台上向人们展示了他的“第六感系统”：用一部手机和一个微型投影仪将现实世界中的肢体动作映射为数字世界的命令。这段TED视频的观看量达1400万次，梅龙·格里贝茨看后大受启发，他开始有了用自然机器延伸人体感官的想法 [37] 。7年之后，梅龙·格里贝茨从观众变成了演讲者，他带着Meta 2站到了TED演讲台上。这正印证了TED大会的宗旨——值得传播的创意（Ideas worth spreading）。

TED大会后不久，梅龙·格里贝茨被授予“2016年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。Meta也获得了由腾讯、联想、京东方等中国企业领投的5000万美元的B轮融资。即便如此，Meta与其他竞争对手如微软和最近大火的初创公司Magic Leap相比，还是显得势单力薄。微软根深叶茂自不必说，Magic Leap也拿到了14亿美元的投资，估值达45亿美元，可谓财大气粗 [38] 。谈到公司的处境时，梅龙·格里贝茨引用了电影《教父》里的台词——“Gotothemattresses”（跟他们拼了） [39] 。梅龙·格里贝茨认为，智能手机等新型计算技术的成功将主要取决于界面，而非底层硬件。所以，Meta想优先发展用户界面，并将其打造成公司的业务优势。很多虚拟现实和增强现实公司都以游戏为跳板，Meta则关注于办公室和生产率。

目前Meta 2开发者工具包已经开始预订，949美元的售价还不及微软HoloLens的三分之一。美中不足的是，Meta 2需要和计算机连接才可以工作。这会给用户带来一定的限制。但是Meta的优势是有着更加广阔的视野，并且提供更灵活的手势控制。Meta的首批用户定位为设计师、机械工程师以及医生等职业人员，因为3D模型将给他们的工作带来极大便利。在获取更高的工作效率的基础上，那条不太方便的计算机连线或许会被他们忽略。

从Meta总部可以俯瞰整个硅谷。它的东边是谷歌公司，南边是苹果公司。20世纪80年代，苹果公司从IBM和微软两座大山的夹缝中崛起，梅龙·格里贝茨认为Meta也可以。Meta 2虽然给人带来不少惊喜，却还是显得笨重且不够美观。但不要忘了，从Apple 1到MacBook Air，苹果公司花了32年时间。因此，梅龙·格里贝茨信心满满，他预期在5年内，增强现实头戴设备将做得和雷朋眼镜一样酷炫轻薄。梅龙·格里贝茨的目标是开发基于大脑的iOS，他有三条设计指南：①用户是操作系统；②接触可见；③全息图篝火。他期望增强现实系统可以取代笔记本电脑、智能手机和平板电脑的位置。梅龙·格里贝茨已经要求公司的所有员工在2016年春天在办公中用Meta 2及配套的手势跟踪功能代替计算机显示器和鼠标。这需要一个适应过程，却值得一试。

“计算机的未来不是锁在屏幕里，而是在我们的身体内 [40] 。”在TED演讲的结尾梅龙·格里贝茨这样说道。

野百合的春天

作者：孙振标

凯文·斯特罗姆（Kevin Systrom）

获奖年份：2015

获奖时年龄：31

获奖时职位：Instagram联合创始人

获奖理由：Instagram联合创始人，专注于图片社交。

2016年5月3日，莱斯特城队提前两轮加冕2015/16赛季英超冠军，成为英超联赛的第6支冠军球队，这是俱乐部成立132年来获得的首个顶级联赛冠军。前一个赛季，莱斯特城还挣扎在英超保级线上；短短一年之后，这支没有明星、没有高薪、冠军赔率为1：5000的草根球队便力压英超各路豪强新贵，缔造了足球史上伟大的“蓝狐童话”。而在世界的另一端，在人才辈出、风云变幻的硅谷，同样上演着一个童话故事：13个名不见经传的年轻人在18个月内创建了一家估值10亿美元的公司——Instagram。

故事的主角是凯文·斯特罗姆。那是2010年，当时26岁的凯文·斯特罗姆正供职于旅游推荐服务公司Nextstop。他希望开发一款结合签到服务和社交游戏的产品，但是他的本科专业是管理科学与工程，于是他便利用工作之余自学编程。凯文·斯特罗姆还找到了自己大学时结识的朋友迈克·克里格（Mike Krieger）。他们开发了一款名为Burbn的APP，并得到了25万美元的种子基金。但由于Burbn的功能过于烦琐且不稳定，上线后用户的反馈并不理想。凯文·斯特罗姆曾将Burbn推荐给他的女友妮科尔·许茨(Nicole Schuetz)，而女友却拒绝用它上传照片，理由是她的iPhone 4拍出来的照片效果不够好。拥有丰富摄影经验的凯文·斯特罗姆意识到这是滤镜的问题，正如著名摄影师理查德·克西·赫纳德兹（Richard Koci Hernandez）所言：“对光线的理解是摄影师与普通人之间的重要区别。”于是凯文·斯特罗姆当天就开发了一款名为X-Pro II的滤镜，并上传了一幅女朋友妮科尔·许茨的脚和一只狗合影的照片。 [41] [42]

凯文·斯特罗姆开始重新定位自己的产品，他化繁为简，专注于照片分享服务。2010年10月，Instagram正式登陆iOS应用商店。在发布之前，凯文·斯特罗姆将这款应用推荐给一些有影响力的朋友，例如推特联合创始人杰克·多西（Jack Dorsey）；杰克·多西还把Instagram截图上传到了自己的社交媒体上。Instagram在上线24小时内其下载量就达到25000次，两个月后便拥有了100万名注册用户。很快，凯文·斯特罗姆便从多西等人那里获得了700万美元的A轮融资。2012年4月3日，Instagram发布了安卓版本，它的用户达到了3000万人，而为3000万人提供服务的仅仅是一个13人的团队。2012年4月10日，经过一系列的谈判之后，马克·扎克伯格宣布以10亿美元的天价收购Instagram，其中包括3亿美元现金和7亿美元Facebook股票。马克·扎克伯格还同意凯文·斯特罗姆保持对Instagram的独立经营权。一夜之间，凯文·斯特罗姆便拥有了4亿美元的资产，公司其他员工也都成了“百万美元先生”，一段硅谷创业童话就此书写。

Instagram童话般地在Facebook和推特两座大山的夹缝中崛起，犹如野百合在山花烂漫之中一枝独秀。很多人在问：“Why Instagram?”（为什么是Instagram）。人们首先会从这位联合创始人兼首席执行官身上寻找答案。1983年，凯文·斯特罗姆出生于马萨诸塞州富裕的霍利斯顿镇（Holliston）。他的父亲是东海岸家居用品公司的人力资源副总裁，他的母亲是技术公司的销售主管，且他的母亲在“创业公司”一词尚未兴起时就供职于创业公司了，可谓技术领域的先驱。凯文·斯特罗姆非常喜欢摄影，他是学校摄影俱乐部的主席。在斯坦福大学的第三年，凯文·斯特罗姆前往佛罗伦萨学习摄影。意大利的老师指导凯文·斯特罗姆用一种塑料Holga相机拍摄方形照片，它不仅培养了凯文·斯特罗姆独特的审美视角，也为日后Instagram的Logo设计提供了灵感。不久后，凯文·斯特罗姆被选入斯坦福大学的梅菲尔德研究员计划(Mayfeld Fellows Program)，并进入埃文·威廉姆斯（Evan Williams）创办的播客公司Odeo实习，而坐在凯文·斯特罗姆旁边的正是杰克·多西。凯文·斯特罗姆和杰克·多西在一起工作了三个月，但这段关系并没有让杰克·多西在收购Instagram的谈判中占据优势，因为凯文·斯特罗姆最终选择了出价是推特出价两倍的Facebook。 [43] [44]

在斯坦福大学学习期间，凯文·斯特罗姆便与马克·扎克伯格有过交集。当时，凯文·斯特罗姆还在一家咖啡馆做兼职，马克·扎克伯格的Facebook已经有5亿美元的市场估值。马克·扎克伯格找到凯文·斯特罗姆，希望他从斯坦福大学退学并加入Facebook，为Facebook开发图片业务。让人意想不到的是，凯文·斯特罗姆拒绝了这份诱人的邀请，他选择完成学业。从后来的发展来看，凯文·斯特罗姆的决定无疑是正确的。2006年，凯文·斯特罗姆毕业后进入谷歌，两年之后又跳槽到Nextstop。在短短几年内，凯文·斯特罗姆已经在硅谷最优秀的公司与业内最杰出的头脑共事过，他从中学到很多宝贵的东西。而人们对Instagram投资，看中的正是凯文·斯特罗姆的工作经历。

凯文·斯特罗姆将自己的成功解释为“幸运、机遇与努力的共同结果”。他的确是幸运的：Instagram诞生于iPhone 4发布后的几个月，iPhone4的摄影缺陷给了Instagram滤镜以发展契机。另外，凯文·斯特罗姆还迎上了数字革命的东风——在Instagram迅速崛起的同时，老牌相机公司柯达（Kodak）申请破产，这正是一个时代更迭的缩影。凯文·斯特罗姆的机遇则源于他敏锐的商业嗅觉。他看到推特文本社交的先天不足；Facebook虽家大业大，却难以面面俱到。图片社交的广阔前景就这样摆在他面前。凯文·斯特罗姆所付出的努力更是无需多言，13人为3000万人提供服务支持，其背后的艰辛可想而知。如凯文·斯特罗姆所言：“人们只知道技术界有很多23岁的创始人，但没人知道这些人在23岁时都做过些什么。”

Instagram的产品特性也奠定了它成功的基础。Instagram高质量的滤镜让它在同类软件中脱颖而出。这一点颇具吸引力，因为有了滤镜，不会拍照的人也有了分享照片的自信，它以最简单有效的方式满足了人们的爱美之心。这要得益于凯文·斯特罗姆大学期间的摄影经历。其次，“拍照-加滤镜-分享”这一线性使用逻辑深得人心。它不仅使产品容易上手，还能确保用户以最少的操作发布最心仪的照片。所谓天下大事必做于细，团队很重视提升产品的用户体验，例如Instagram的分享功能就做得非常好。

Instagram的用户很多，包括美国前总统奥巴马、足球运动员克·罗纳尔多（C罗）、知名设计师杰瑞米·斯科特 (Jeremy Scott)。Instagram也为普通用户创建了属于自己的空间：老师分享与学生相处的快乐，外卖小哥展示自己在城市穿梭的足迹，早餐店员在晨光中迎来新的一天。大千世界，方寸之间：从巴厘岛的落日，到光明顶的云海；从新生的喜悦，到别离的愁绪；从卡迪夫千年球场的呐喊，到伊比萨岛静谧海滩上的沉思。

有人将Instagram定性为照片分享APP，但凯文·斯特罗姆认为这样做就相当于将报纸定义为文字分享出版物。在他看来，Instagram不仅是一种媒体，更是一种网络。企业可以购买广告，推销产品；客户可以传图片、录视频，娱人娱己；艺术家可以获取灵感，征求意见。2015年6月，Instagram获得了美国时装设计师协会(CFDA)颁发的最佳媒体奖，为凯文·斯特罗姆颁奖的则是拥有上亿名粉丝的社交媒体女王金·卡戴珊（Kim Kardashian）。这也反映出Instagram在社交媒体方面所具有的影响力 [45] 。

“既然身处硅谷，又有斯坦福大学做后盾，为什么不做点什么呢？”凯文·斯特罗姆回到母校时，他这样鼓励自己的学弟学妹。很多人喜欢童话，因为它会提醒活在阴暗环境里的人不忘仰望星空。并非每个人都足够幸运能身处硅谷，但既然降临于世，为什么不做点什么呢？

野百合也会有春天。

看不见的太阳能电池

作者：杨立中

迈尔斯·巴尔（Miles Barr）

获奖年份：2014

获奖时年龄：30

获奖时职位：Ubiquitous Energy联合创始人与首席执行官

获奖理由：太阳能创业公司首席执行官，但他希望你永远也看不到他的产品。

我们对太阳能光伏电池板的样貌是十分熟悉的。它们的颜色通常是深蓝色，刻有金属色的细线，而形状则是非常平整的一块面板。太阳光线不仅无法透射光伏电池的身躯，就连从其表面上反射回我们眼睛里的光线都很少。这是光伏电池的设计要求：用平整的硅晶片拦住所有照射在其表面的光线，并尽可能地将其吸收，转换为电能。因此，我们会在街边的交通灯上看到一块这样的平板，也会在远郊的大片土地里看到它漫山遍野的蓝色身影。但如果想把光伏电池板用在建筑上，恐怕就只能把它们安装在屋顶或者挂在不遮挡窗体的墙面上了，而它独特的颜色与形状则很容易破坏建筑原有的美感。而如果想用太阳能电池给手机充电，要么放在手机的背面，在不使用手机并把手机屏幕朝下时才能进行充电；要么就需要像一些计算器一样，在屏幕旁边单独划出一块区域放置太阳能电池。

但是，有一位创新者却可能会打破光伏电池行业的游戏规则。他彻底改变了光伏电池的样貌，让其从一块引人注目的蓝色平板变得几乎“隐形”，从而可以悄无声息地融入我们的日常生活。

麻省理工学院化学工程专业的博士迈尔斯·巴尔带领其创立的科技创业公司Ubiquitous Energy开发出了一种全新的产品：透明太阳能光伏电池板。它也能发电，但几乎完全隐形。这种电池板乍看上去与一块普通的透明玻璃毫无差别，阳光可以随意透射，却能以10%的效率将太阳光以在用户的眼皮底下为这些终端充电 [46] 。谱中的能量转化为直流电。正如公司名字Ubiquitous Energy的字面意思——“无处不在的能源”一样，这种拥有全新外形的新型光伏电池可以有比普通深蓝色光伏电池板多得多的使用场景。例如，直接用来做建筑的窗玻璃，在丝毫不会改变建筑外表的前提下，把任何一幢有窗户的建筑甚至是一整座玻璃幕墙围成的摩天大楼变成功率巨大的清洁能源发电机组。而当安装在手机、平板电脑或电子阅读器的屏幕上时，用户甚至无法察觉到它的存在，在不影响正常使用的情况下，这块隐形的电池却可

（图片来源于MIT EmTech 2014）

你可能会想，硅晶光伏电池之所以能发电，是因为它深蓝色、不透明的躯体把光线都吸收了；但对于透明光伏电池来说，光线都透射过去了，光子似乎并没有留在电池内部，拿什么来发电呢？而这正是这种电池的精妙之处。所谓的“透明”光伏电池，只是针对人类的眼睛而言的。人眼可以吸收并识别的光线的波长范围很有限，大致是波长等于390纳米（蓝紫色）到700纳米（红色） [47] 之间的一个很窄的波段。常规的硅晶光伏电池之所以不透明，是因为其原子层面的结构决定了它吸收的是可见光波段的光线。而透明光伏电池通过特殊的结构设计，可以选择放过可见光波段的太阳光线，转而吸收波长短于人眼可见范围的紫外线和略长于人眼可见范围的近红外线（波长为650～850纳米）。由于可见光波段的光线几乎可以完全透射，因此，这种光伏电池对于人类的眼睛来说基本就是全透明的。但对于占太阳总能量超过一半的红外线和紫外线来说，“透明”光伏电池却不再透明，它将这两个波段的光子“截留”并用于发电，却可以不被人类用户所察觉。

透明光伏电池的光谱吸收波段。横坐标为光线的波长，黄色线为太阳光波长分布，彩色区域为可见光波段及人眼识别出的颜色，白色线为透明光伏电池所使用的波长范围。可以看出，其在可见光波段几乎不吸收，但紫外线波段（可见光波段左侧）和近红外波段（可见光波段右侧）的光子却被转化成了电能，而人眼却无法发现（图片来源于MIT EmTech 2014）

而透明光伏电池之所以具有区别于硅晶光伏电池的特殊功能，是因为透明光伏电池在基础结构的组成上就与硅晶光伏电池有所不同。尽管所有的光伏电池应用的基本原理都是光生伏打效应，但硅晶光伏电池依赖的是经过掺杂的无机硅晶体，属于无机光伏电池；而透明光伏电池使用的半导体却是由导电聚合物（即导电塑料）或小分子等有机材料组成的，属于有机光伏电池。与无机光伏漫长的研究历史（最早可以追溯到19世纪末）相比，有机光伏电池的真正起步要晚得多（20世纪70年代末）。到目前为止，有机光伏电池的效率只有无机光伏电池的几分之一（最高纪录只刚刚超过10% [48] ），寿命也更短。但有机光伏电池却拥有许多无机光伏电池所没有的明显优势：成本低、厚度薄、质量轻、制造工艺简单、可做成大面积的柔性器件……而且，使用禁带宽度不同的有机材料，可以控制电池吸收太阳光谱的范围。因此，通过使用一层极薄的有机光伏材料（厚度只有1/100毫米），迈尔斯·巴尔的透明光伏电池板能够在拥有90%的透明度的前提下（许多玻璃都没有如此高的透明度），避开可见光波段，实现10%的发电效率。Ubiquitous Energy还在进一步对产品进行改进，希望可以将这一数字提高到12%。凭借这项神奇的发明，30岁的迈尔斯·巴尔被授予“2014年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。不过，这并不是这位天才工程师的第一项发明。

许多人小时候都喜欢把身边的各种东西拆开，再组装回去，但很少有人会像迈尔斯·巴尔那样，按照自己的想法对零件进行重新组装，从而发明出什么新东西来。例如，他曾用一辆旧校车的雨刮器电机“发明”了一只会走路的机器猴子，还曾经把一台吸尘器和一张桌子改造成一艘气垫船 [49] 。但是，当地媒体采访他时，只有9岁的“天才儿童”迈尔斯·巴尔却说，科学“并不是我最喜欢的科目”[4]。他并没有撒谎。他不是不喜欢科学，而是喜欢的学科实在是太多了。这导致他在美国著名的私立研究型大学——范德堡大学（Vanderbilt University）读本科时，同时完成了3个截然不同的学位：属于工程学的化学工程、属于理学的数学和属于艺术的音乐。而迈尔斯·巴尔在本科期间对各种学科和社团活动的广泛涉猎，让他有着一般学生难以企及的宽知识面和复杂的交叉学科背景。之后，他进入麻省理工学院，在著名的有机与纳米结构电子实验室（Organic and Nanostructured Electronics Lab, ONE Lab）攻读化学工程博士学位。也正是他在攻读博士学位期间的重大研究突破，最终实现了透明光伏电池的发明和Ubiquitous Energy的创立。

在攻读博士学位期间，迈尔斯·巴尔发明了一种在较低的温度下，不依赖任何溶剂就可以把有机光伏材料的蒸气通过化学气相沉积的方法“打印”在各种日常生活中经常见到的物体表面的技术 [50] 。这里的各种表面，既包括玻璃、塑料，还包括皱皱巴巴的纸张——换句话说，他制造有机光伏电池的技术可以把一张纸片也变成一块太阳能电池。这项突破性的技术需要能源、化学、电子甚至工业设计等众多不同学科的知识，而这正是迈尔斯·巴尔的强项。2012年，他因此赢得了30000美元的Lemelson-MIT学生发明大奖 [51] 。

2011年，迈尔斯·巴尔和他在攻读博士学位期间的导师、ONE Lab负责人弗拉基米尔·布诺维奇（Vladimir Bulović）等人共同创立了Ubiquitous Energy；而透明光伏电池的秘诀，正是把透明的有机光伏涂层打印在玻璃上的技术。

透明光伏电池可以把一整座摩天大楼变成一个太阳能发电站，而不妨碍大楼里的人享受明媚的阳光（图片来源于MIT EmTech 2014）

因其在清洁能源领域中突出的创新贡献，Ubiquitous Energy除了获得了众多重量级奖项外，还得到了近千万美元的融资。尽管到目前为止，尚没有哪座大楼真正使用Ubiquitous Energy的透明光伏电池作为窗户上的玻璃，也还没有哪部量产的手机可以一边使用、一边用屏幕上的隐形涂层充电，但我们有理由期待这一天早日到来。

一个颠覆性科技先锋的自我修养

作者：杨立中

巴拉吉·斯里尼瓦桑（Balaji S.Srinivasan）

获奖年份：2013

获奖时年龄：33

获奖时职位：Counsyl联合创始人

获奖理由：扫描准父母的基因以发现遗传性疾病，可能引爆遗传学的临床应用。

如果搜索“巴拉吉·斯里尼瓦桑”这个名字，你会发现一名美国食品药品监督管理局（FDA）局长候选人和一个长久以来坚定地反对FDA的基因科技公司创始人 ，一个金融公司的首席执行官和一个著名投资公司的董事会合伙人，一位斯坦福大学电子工程博士和一位化学工程硕士，一位斯坦福大学的讲师和一位在线教育平台Coursera老师……然后你可能会有点震惊地发现，他们竟然是同一个人。

2017年1月12日，候任美国总统唐纳德·特朗普（Donald Trump）会见了他提名的两位FDA局长候选人，其中之一便是巴拉吉·斯里尼瓦桑 [52] 。提名两位来自硅谷而非医学界并且长期反对FDA的候选人做FDA的局长，消息一出，立即引发美国社会各界的热议，毕竟巴拉吉·斯里尼瓦桑曾声称许多病人正是死于FDA延缓药物的批准时间。获得提名后，巴拉吉·斯里尼瓦桑立即删除了自己之前发布的所有批评FDA的推特信息，比如“在FDA诞生之前，胰岛素从实验室到临床只需要两年时间”。最后，他并没有入主FDA这个以严谨和保守著称的机构，但这位典型的科技自由主义者却走入了公众的视野。

对于硅谷未来的发展方向，他认为应该是：“一个选择性加入的社会，彻底从美国分离出去，由技术来运作 [53] 。”

而对于他自己，他在其LinkedIn（领英）主页上是这样描述的：

“我对新技术有着广泛的兴趣，尤其是‘现实世界’里那些与物理原子和重大问题发生交互的应用，比如量化自我（医疗卫生）、慕课与教育科技（教育）、无人机以及3D打印。”

顺便说一句，巴拉吉·斯里尼瓦桑的颠覆性想法的颠覆对象甚至包括了他写下上面那段话的LinkedIn。他创立的公司21Inc的最新业务包括：如果你想联系某位暂时还不是好友的业界大佬，在LinkedIn上他可能会完全无视你，但在21Inc上，你可以通过向他付费的方式得到回复。巴拉吉·斯里尼瓦桑认为，这项服务“与LinkedIn类似，但是比LinkedIn更好”。

巴拉吉·斯里尼瓦桑是印度裔美国人。他的父母都是医生，于20世纪70年代从印度钦奈移民美国。但他们并不想让自己的孩子也从医，而是想让他们学计算机。巴拉吉·斯里尼瓦桑于是在斯坦福大学修读了电子工程，并一路从本科读到博士。其间，他还拿下了一个化学工程的硕士学位。在攻读博士学位期间，他的主要研究方向是基因电路、系统生物学、微生物基因组学和相互作用网络。博士毕业后，他和一个与他同姓但是没有血缘关系的斯坦福大学校友巴拉吉·K·斯里尼瓦桑（Balaji K.Srinivasan）、自己的弟弟——斯坦福在读MBA拉姆吉·K·斯里尼瓦桑（Ramji K.Srinivasan）等人一起，在宿舍里创办了扫描基因创业公司Counsyl，通过非侵入式的方法扫描准父母的DNA，以检测他们的孩子罹患100多种遗传性基因疾病的可能性。

美国食品药品监督管理局差一点就迎来了一位颠覆者做它的局长（图片来源于FDA）

那时的巴拉吉·斯里尼瓦桑已经在斯坦福大学教授计算生物学和统计学了。得知他的公司打算做基因分析，大学里的同事们都觉得他更应该检测一些常见病，比如心脏病和糖尿病。但巴拉吉·斯里尼瓦桑觉得，检测这些疾病的过程太复杂了。作为一项刚刚开始从实验室研发转向临床应用的新技术，如果要想获得成功，就必须从更直接的问题开始。因此，Counsyl只检测已经被研究得十分透彻的隐性遗传疾病。他表示：“任何问题，只要它还是一个研究课题，对于商业应用来讲就还不够成熟。 [54] ”

每年，美国有280个左右的婴儿生下来就患有囊性纤维化、尼曼-匹克病等严重的遗传疾病 [55] ，而大多数情况下，他们的父母对自己拥有这类基因缺陷毫不知情——如果父母双方都有基因缺陷，那么孩子就会有25%的概率患病。Counsyl开发出一种试剂盒，只需自己承担99美元费用（其余的500～600美元费用由医保承担），准父母就可以检测出自己的孩子出现某种隐性遗传疾病的概率，从而对是否继续生育做出决定：是带着风险继续怀孕呢，还是体外受精然后让医生剔除掉可能患病的胚胎。2013年，凭借其在诊断技术上的突出贡献，巴拉吉·斯里尼瓦桑被授予“2013年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。而Counsyl也因巴拉吉·斯里尼瓦桑天才般的技术和商业头脑而获得了巨大的成功。他们已经完成了对美国4% [56] 的准父母的基因检测，成为全世界最大的基因中心之一。Counsyl的营业额达到6000万～8000万美元，估值在2013年就超过10亿美元 [57] 。“诊断将被基因工程完全颠覆，”巴拉吉·斯里尼瓦桑说，“而我们将是最早实现这一目标的人。”

巴拉吉·斯里尼瓦桑在EmTech世界新兴技术峰会上介绍自己的公司Counsyl（图片来源于EmTech）

Counsyl的自动化基因分析程序（图片来源于EmTech）

Counsyl取得成功后，巴拉吉·斯里尼瓦桑转而开始颠覆另一个行业。2013年年初，巴拉吉·斯里尼瓦桑参与创立了21Inc公司。创立之初，该公司就得到了许多投资人的关注，其中就包括颇具传奇色彩的A16Z。

Counsyl的自动化基因分析程序（图片来源于EmTech）

A16Z由两位“超级天使投资人”创立，成立不到3年便因非常骄人的业绩跻身硅谷最顶尖的风投公司之一，有人甚至认为没有“之一”。他们只投资IT和互联网有关的公司，坚信“软件正在吃掉整个世界”，即互联网风格的技术可以颠覆所有的行业。他们一旦看上哪一家公司，就会不惜一切代价投资，然后全力支持创业公司的发展，帮助创始人和首席执行官迅速成长。2013年5月到10月，巴拉吉·斯里尼瓦桑向A16Z介绍了公司的情况，结果，双方都认为，最好的合作方式竟然是巴拉吉·斯里尼瓦桑自己加入A16Z并成为后者仅有的几名至关重要的董事会合伙人之一，而21 Inc则获得1.2亿美元的投资。

未来的世界一定与现在不一样，而作为一名技术先驱，巴拉吉·斯里尼瓦桑将继续领导一班人对未来进行探索。

EmTech大会

获奖者演讲视频

打造基于搜索的商业生态

拉里·佩奇（Larry Page）

获奖年份：2002

获奖时年龄：29

获奖时职位：谷歌公司联合创始人

获奖理由：基于谷歌这个搜索引擎，拉里·佩奇不仅成功地实现了不同地域、不同时点的信息联通，还创造了一个囊括物联网、硬件、虚拟现实乃至新兴产业投资的商业生态，为互联网的发展营造了更多的可能。从这个意义上讲，他显然是一位善于构建未来的青年发明家。

拉里·佩奇，1973年3月26日出生于美国密歇根州首府兰辛市（Lansing）。拉里·佩奇的父亲卡尔文森·佩奇是密歇根州立大学（Michigan State University，MSU）计算机系教授，拥有计算机科学博士学位，而拉里·佩奇的母亲葛洛丽亚·佩奇同样是密歇根州立大学计算机专业的教授。浓厚的IT文化家庭背景，让拉里·佩奇从小就热衷于研究家中的各类计算机杂志，而这种对计算机技术的先知先觉，也在某种程度上决定了拉里·佩奇的事业走向。

1992年，毕业于东兰辛高中的拉里·佩奇顺利地考入密歇根大学安娜堡分校(University of Michigan, Ann Arbor)。本科毕业后，拉里·佩奇又被斯坦福大学计算机研究所录取，继续开始攻读计算机科学博士学位。也正是在斯坦福大学，拉里·佩奇遇到了一位自己今后事业中的重要伙伴——谢尔盖·布林。

1995年，拉里·佩奇和谢尔盖·布林在斯坦福大学举办的一场校友会上结识。但在相识的初期，这两位计算机天才的理念却显得格格不入。曾经有一段时间，双方会因任何问题而争执。但最终两人还是在搜索引擎——这个当时计算机领域的最大挑战上达成了共识，那就是开发一款简单实用的搜索引擎。一开始，拉里·佩奇和谢尔盖·布林是在条件简陋的宿舍中进行研究的，不久之后，他们将研究场所搬到了一个车库。这种创业情景与美国历史上很多发明家的创业故事相差无几。

1996年年初，拉里·佩奇和谢尔盖·布林开发出了他们的第一款产品——BackRub搜索引擎。经过不断完善，到1998年上半年，BackRub已经具备了投入市场的条件。而在此时，拉里·佩奇和谢尔盖·布林也开始为自己的发明寻求合作。他们找到了雅虎（Yahoo）公司的联合创始人戴维·菲洛(David Filo)。戴维·菲洛认为他们二人的技术的确很靠谱，却建议他们先自己创建一家搜索引擎企业开展业务，等他们的企业成长起来后再和雅虎合作。

吃了闭门羹的拉里·佩奇和谢尔盖·布林决定自主创业，但此时他们手中少量的现金也因科学研究而花光了。关键时刻，他们的导师，同时也是密歇根州立大学微系统的联合创始人安迪·别赫托希姆向他们提供了帮助。在看完拉里·佩奇和谢尔盖·布林的项目演示之后，安迪·别赫托希姆立刻开出了一张金额达10万美元的支票，用于帮助这二人创业。之后，拉里·佩奇和谢尔盖·布林又从亲朋好友那里筹集了100万美元作为项目启动资金。

1998年9月4日，谷歌公司在美国加利福尼亚州圣克拉拉县山景市正式成立。之所以要为自己的公司取名谷歌（Google），主要还是来源于创始团队对“大”的向往——数学中有一个专业名词叫“古戈尔”（googol），该词代表10的一百次方，即在数字1之后再添加一百个0。自创业伊始便直指天量的经营规模，这明显是一个格局极大的创业梦想。而彼时的拉里·佩奇确实也是这么想的，他曾对媒体说：“谷歌的目标就是对全球的信息进行编组。”

相较于早先问世的其他搜索引擎，运行速度快是当时谷歌给用户的第一印象。但这家诞生于20世纪末21世纪初的企业，在创业期最令世人印象深刻的一点则是：尽管互联网泡沫已经破灭，但这家企业从未偏离其使命——“打造最完美的搜索工具，不作恶（Don’t be evil）”。而在“不作恶”方面，谷歌最为人称道的就是该公司对广告业务的态度。

在21世纪和谷歌一同崛起的互联网业态，还有电子商务。随着亚马逊、eBay等电商网站影响力的日渐强大，很多门户网站为了吸引用户流量，纷纷进行了全业务竞争。而这种围绕“注意力”所展开的竞争，最终导致的结果就是相关网站的页面变得愈加复杂，在原本只安置了邮件和新闻等内容的界面上，很多网站又添设了娱乐、社交、天气等服务项目。于是，很多原本活跃于线下的广告商们开始大举进入网络市场。由于在搜索结果中排位越靠前，相关企业的名气和销售额越能得到提升，于是竞价推广、付费排名等在业界颇具争议的营销手段开始在网络上大行其道。

正当同行业的其他公司不顾影响地进行广告投送时，谷歌却并未随潮流而动。在拉里·佩奇的坚持下，谷歌公司特意将广告内容单独列出，并以特殊的颜色加以显示。与此同时，谷歌的广告篇幅也比同行的小。谷歌通过增加企业链接的方式，规避了一切冗余的宣传内容。而谷歌公司这种对广告内容进行软性处理的方式，最终也受到了用户的欢迎。据相关数据统计，用户在雅虎的停留时间平均为10分钟，在“美国在线”（American Online）的停留时间平均为11分钟，而在谷歌的停留时间则高达平均24分钟。

诚然，谷歌之所以能在互联网市场攻城略地，拉里·佩奇等创始人的胆识功不可没，但决定谷歌能够异军突起的关键，则来源于他们对互联网的前瞻性理解。在谷歌问世之前，业界对网络搜索工具的理解是：某个关键字词在一篇文档中出现的次数越多，那么该文档在搜索结果中所占据的位置就应当越明显、越靠前。但拉里·佩奇和他的团队则有自己的认识。以平等、民主等价值观为基础，谷歌公司发明了一套名为页面序列等级(PageRank)的新型搜索方法。所谓页面序列等级，即让系统后台检测某个页面在互联网中和其他页面进行链接的频率和权重。拉里·佩奇认为，决定一篇文档在搜索结果中所占位置的标准，应当是该文档在用户群体中的知名度和口碑。事实证明，拉里·佩奇的这种思路确实更符合网络实际。

在对公司的经营管理方面，技术背景出身的拉里·佩奇将着眼点放在了最卓越的技术、最机智的员工以及具有前瞻性的思维3个方面。他和谢尔盖·布林为谷歌的员工确立了一条不成文的规则：工程师必须拿出25%的工作时间来研究新颖的概念，即使这些概念的运营前景可能并不明朗。虽然在初创期结束之后，拉里·佩奇与谢尔盖·布林将公司的大量股份转让给了风险投资商，但这两位创始人始终是谷歌企业文化的核心。拉里·佩奇还热衷于把员工召集在一起，开展头脑风暴式的业务研讨会。在为员工营造一个十分自由的工作环境的同时，拉里·佩奇也非常关注员工关怀方面的细节：谷歌的员工享有公司提供的免费午餐。 [58]

如今，拉里·佩奇正以字母表（Alpabet，谷歌经历重组之后的母公司）首席执行官的新身份，继续引领着谷歌的发展。在他的带领下，谷歌的业务已经脱离了搜索引擎的窠臼，开始向自动驾驶汽车、超轻飞行器和智能家居等线下领域进行多元化扩张。一些以往在科幻电影中才能见到的先进设备，正在经拉里·佩奇等一干“Google Guys”逐步变成现实。尽管拉里·佩奇已过不惑之年，但世人依旧能从这位企业家身上看到身为创业者所独有的激情。

她的医疗生意

希瑟·鲍尔曼（Heather Bowerman）

获奖年份：2016

获奖时年龄：31

获奖时职位：Dot Laboratories公司的首席执行官

获奖理由：借助由希瑟·鲍尔曼所研发的廉价激素检测技术，医疗人员得以有效应对治疗过程中的性别差异。

2009年，年轻靓丽的女青年希瑟·鲍尔曼走进了位于美国纽约的TANK Ventures公司的大门，TANK Ventures公司是一家私人股本基金。希瑟·鲍尔曼要加入的，正是该公司所投资的生物技术投资团队。尽管此时的她还是一名哈佛大学研究生，但她的内心已经产生了对医疗事业的兴趣。果不其然，就在一年之后，这位女青年带领自己的部门成功地实现了本公司对一家以便携式分子检测技术为卖点的企业的收购，后者的核心技术能够抑制H5N1与H1N1病毒的扩散。自从经历了这次收购之后，希瑟·鲍尔曼的事业就和最前沿的医疗技术绑定在了一起。2016年，她作为全球创业者中的翘楚，被授予“2016年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。 [59]

希瑟·鲍尔曼出生于1985年。2007年，她顺利完成了在美国加州大学伯克利分校的学业，并获得了生物工程学学士学位。在这之后，她又进入哈佛大学医学院进修，并于2009年获得硕士学位。在TANK Ventures公司工作了一年之后，希瑟·鲍尔曼成为奥巴马政府的雇员，她所担任的职务是白宫科学与技术政策办公室的合伙人。在白宫工作期间，希瑟·鲍尔曼将美国创新战略与美国发明法案当作了自己作的中心，也将这两个项目当作了自己事业的中心。也是在白宫工作期间，希瑟·鲍尔曼对于医学有了新的理解：

“对人体的生理机能进行量化，继而将得出的数据和既有的医学知识结合起来，接着继续统计和跟踪某些关键指标，这将为人们预防糖尿病等重大疾病带来极大的帮助。”

2011年，希瑟·鲍尔曼辞去了在美国联邦政府的公职，开始了自己在麦肯锡公司的职业生涯。作为一家有近90年历史的管理咨询企业，麦肯锡在对各行各业的认识方面具有独特的优势。而在麦肯锡担任经营顾问的希瑟·鲍尔曼自然也在前沿信息的耳濡目染中，对医疗行业的发展前景有了更加清晰的认识：

“未来，整个医疗行业的规则都将被颠覆，把目前流行的可穿戴设备、应用程序与医生的临床经验融合到一起，便能做到精准的营养投放。”

2014年，希瑟·鲍尔曼又一次跳槽。这次，她来到的是一家名为Enlitic的深度学习分析公司。该公司一直致力于通过人工智能和机器学习等先进技术，来帮助医生进行医疗诊断。而在Enlitic公司担任业务主管的希瑟·鲍尔曼在工作中也一次又一次地见识了这家公司通过深度学习技术，快速完成对医学影像等患者数据的分析，最终实现准确诊断的过人之处。

看着自己的设想变成了现实，希瑟·鲍尔曼萌生了创业的想法。“Jeremy Howard （Enlitic创始人）能做到的事情，我也能做到。”下定决心要在智能医疗行业有一番作为的希瑟·鲍尔曼开始一边工作，一边积累自己的创业资源。

2016年，31岁的希瑟·鲍尔曼离开了Enlitic公司，正式组建了属于自己的医疗保健技术企业Dot Laboratories，并出任该公司的首席执行官。Dot Laboratories公司目前的业务主要集中在激素水平检测领域。而希瑟·鲍尔曼之所以会选择这个领域进行创业，其初衷在于：男性与女性之间客观存在着激素种类、分泌水平的差异；正是基于这种差异，男女在身患某些疾病或服用某些药物时，身体的反应也会有差异。

例如，激素的不同会造成男女之间血小板特征的差异；但市面上的心血管病药物往往是针对男性的结缔组织特征而研发的，所以这些药物对男性的治疗作用常常要比女性显著。

在这种情况下，假如没有一种专门针对女性生理特点的治疗方法的话，那么相关女性就得被迫接受某些效果不足、优点有限的治疗方法。所以，系统缜密的激素水平数据能够帮助医生选择更符合女性生理特性的药品与治疗方法。

患者在Dot Laboratories公司进行激素水平检测并没有想象中的复杂，患者仅需在指定的时间内将自己的少许唾液保存在试管中，之后再将其邮寄到Dot Laboratories的实验室；过上3～5天，医生就能得出检查结果。目前，这一技术已经顺利通过了测试阶段，并按照希瑟·鲍尔曼的计划，于2017年年中发布了与检测方法有关的数据，进而推出了相关的诊断产品。

而在具体的应用层面，Dot Laboratries则将目前的研究方向聚焦在了女性的常见疾病——子宫内膜异位症上。

子宫内膜异位症，即子宫内膜的细胞在子宫的外部进行畸形生长，而不是按照正常的生理机能在子宫的内部进行生长的病症。因组织增生而引起的盆腔疼痛会让患者十分痛苦，同时该病及其引起的并发症，往往也是造成相关女性不孕、月经周期紊乱的罪魁祸首。作为一种在女性群体中比较多发的疼痛疾病，子宫内膜异位症在美国女性群体中的发病率常年维持在10%左右，而子宫内膜异位症在世界范围内的发病比例也与这个比例趋同。

面对这种复杂而又常见的女性疾病，人们通常所采用的诊断方法是侵入性的手术，而且这种通过手术的方法来对患者进行病情诊断的时间周期往往会很长。

但在位于美国旧金山的Dot Laboratories，对子宫内膜异位症的诊断已经不再是一件繁复的事情。希瑟·鲍尔曼带领她的研究团队研发了一种名为“血液测试”的检测方法。通过这种测试方法，医生只需一天的时间便可以完成对患者子宫内膜异位症的诊断，这个效率显然要远远高于传统的诊断方法。

对于希瑟·鲍尔曼提出的这种医疗诊断新方法，一位名叫Anula Jayasuriya的医生兼医疗行业的投资人曾这样评价：“毫无疑问，激素检测技术已经对女性医疗发挥了积极的影响。”事实上，希瑟·鲍尔曼以高科技手段进行精准病理检测的一系列成果，不仅震撼了医疗行业，还在整个科学界引起了广泛的关注。《麻省理工科技评论》曾直言不讳地表示：希瑟·鲍尔曼价格便宜的激素检测技术一旦被广泛使用，就可以有效解决疾病诊治过程中因性别差异而导致的一系列问题。

由希瑟·鲍尔曼所设计的这些方便、快捷的疾病筛查工具，正是美国在智能医疗领域的一个重要突破。实际上，智能医疗的范畴远远不止辅助诊疗这一个方面，语音识别、医学镜像和药物发掘等领域同样存在着智能医疗的身影。而智能医疗行业目前正处在方兴未艾、如火如荼的扩张阶段。根据专业机构的预测，最迟到2025年，全球智能医疗领域的市场总规模将一举突破250亿美元。

如今，由希瑟·鲍尔曼所领导的Dot Laboratories公司除了继续优化自己的激素检测技术外，还积极地进行着针对女性生理特点的药物研发工作。尽管距离新产品、新技术的问世可能还有一段时间，但凭借自己在女性医疗领域的开创性成就，希瑟·鲍尔曼已然找到了自己事业的立足点。

EmTech大会

获奖者演讲视频

让人更放心的在线支付

马克斯·列夫琴（Max Levchin）

获奖年份：2002

获奖时年龄：27

获奖时职位：PayPal公司联合创始人

获奖理由：由马克斯·列夫琴创立的PayPal平台，极大地方便了往来于世界各地的每一位个体，同时也推动了无现金社会的提前到来。

1991年，16岁的马克斯·列夫琴从东欧来到了芝加哥 [60] 。初次来到这座号称“摩天大楼的故乡”的城市，涌动在这位少年心中的是强烈的好奇心。“我要在这片土地上建立自己的事业。”望着都市的霓虹，他喃喃自语道。就在11年后，现任美国金融科技公司Afrm首席执行官的马克斯·列夫琴凭借着自己在网络支付方面的商业化应用，被授予“2002年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。他所创立的移动支付平台PayPal，已将美元、欧元、英镑等世界主要货币纳入了自己的体系，并将业务拓展到了全球200多个国家和地区，收获了超过2亿的活跃用户。

1975年，马克斯·列夫琴出生在乌克兰首都基辅。1991年，16岁的他随家人移民到美国中部城市芝加哥。1993年，马克斯·列夫琴考入伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois Urbana-Champaign) 计算机系，并于4年之后获得了该校授予的计算机科学学士学位。

1999年1月，马克斯·列夫琴联合彼得·蒂尔（Peter Tiel）、卢克·诺塞克（Luke Nosek）在加利福尼亚州帕洛阿尔托创立了PayPal，并担任该公司的首席技术官。在随后的两年时间里，PayPal很快就成了美国人普遍使用的个人支付处理平台。以eBay为例，在这个对于美国人来说家喻户晓的购物网站上，有超过25%的线上交易是通过PayPal系统来完成的。PayPal在这个平台不但负责支付环节，而且还扮演着信用记录者的角色。2002年2月，PayPal正式登陆美国资本市场，并获得了总额达7000万美元的融资。

从PayPal公司创立伊始，马克斯·列夫琴就确立了为需要跨国收付款的用户服务的经营理念。PayPal不仅可以为用户实现快速的外贸收付款及相应的提现、交易跟踪等工作，还能确保用户能在稳定、可靠的金融环境中进行国际采购与消费，而用户使用PayPal的体验也相对简便。

现在看来，PayPal公司创立的时间节点——20世纪末21世纪初，实在称不上是千载难逢的契机。就在2001年，延续了6年之久的美国互联网泡沫彻底破灭。在整个行业风声鹤唳之时，PayPal却能独善其身并发展壮大，这还得归功于马克斯·列夫琴的风险意识。

风险控制是金融行业永远的课题，一心要打造优秀支付平台的马克斯·列夫琴自然不会忽视这一点。在他的带领下，PayPal团队建立了周全的安全保障体系。在一系列防欺诈措施的保驾护航下，PayPal创造了同行业最低的风险损失率——0.27%。

当用户注册或登录PayPal平台时，由马克斯·列夫琴等人设计的系统后台会自动检验用户的浏览器中的安全套接层（Secure Sockets Layer，SSL）是否已经启动。当金融信息在收付款双方之间互相传递时，相关的信息更会受到加密密钥多达168位（这也是同行业最高级别）的安全套接层保护。

作为公司的首席技术官，马克斯·列夫琴不仅对1500万名用户的加密数据进行了有效的管理，而且还发起了一个名叫“伊戈尔”的反欺诈工程，该工程旨在协助政府逮捕诈骗分子。伊戈尔系统会实时监控支付伙伴的交易，以发现其中的犯罪行为。当发现非法交易行为之后，伊戈尔系统会自动提醒员工冻结相关的可疑账户，或在交付资金的过程中停止汇款。功能如此强大的伊戈尔系统对于美国联邦政府来说自然是一个好帮手，美国联邦调查局（FBI）曾多次使用伊戈尔系统来打击网络诈骗。到了2001年，金融诈骗活动在PayPal网站上已经受到了强力的遏制。2002年，PayPal公司被eBay以15亿美元的巨资收购。

任何创业过程都不可能一帆风顺，这对于马克斯·列夫琴的PayPal也一样。在平台上线一段时间后，自动虚假注册的问题便开始出现，该问题不仅浪费了平台的很多资源，还对PayPal的声誉造成了影响。为了防止情况恶化，马克斯·列夫琴的团队必须找出阻止自动虚假注册的办法。

有一天，马克斯·列夫琴对自己的工程师团队大声讲道：“难道在我们之中真的无人可以想出一个计算机难以完成，但对人类来说却易如反掌的事情吗？”这时，一位名叫Dave Gausebeck 的程序员马上回答道：“光学字符识别。”随后，马克斯·列夫琴带领自己的工程师团队进行了验证码程序的开发工作。三天后，PayPal的验证码注册系统终于成型。没有多想，马克斯·列夫琴立即将这一系统嵌入到既有的注册系统中。事实证明，验证码系统对解决虚假注册的问题非常有效。尽管在马克斯·列夫琴之前，美国卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)已经开始了有关光学字符识别的研究，但后者当时并未将该技术投入实践。从这个意义上讲，以马克斯·列夫琴为核心的PayPal团队可以说是世界上第一家使用验证码的企业。

正当PayPal在国际贸易支付领域异军突起之际，美国花旗银行、第一银行，包括PayPal的重要客户eBay本身，也相继推出了功能与PayPal类似的在线支付服务平台。但在这些林林总总的在线支付平台当中，始终没有一家能与PayPal的市场份额相抗衡。

PayPal的崛起，实际上是经济全球化逐渐深入的鲜明体现。随着跨境电商等新兴国际贸易业态的发展，全球移动支付的市场规模将持续扩大。截止到2017年，全球移动支付市场的总量将达到7800亿美元。其中，中国已经成为世界第一大移动支付市场，美国、印度、欧洲等市场紧随其后。而根据专业机构的预测，到2020年，全球消费者移动支付所占消费总额的比例将达到12%，使用现金支付的比例则会降至30%。一个人们理想中的无现金社会正在由PayPal、MasterCard等组织在世界范围内变为现实。

如今的马克斯·列夫琴，依旧延续着他从创业时就确立下来的生活安排：每日清晨5:30起床；随后在一小时内处置一些紧急的邮件；吃完早餐之后，再进行半小时左右的健身锻炼，这样能够确保自己以昂扬的身心状态投入到每日的工作中；上午8点至9点之间，他会到达公司，然后立即召开必不可少的晨会；在完成了每日的工作之后，马克斯·列夫琴会尽可能地在傍晚6点左右回到家中；在和妻子儿女共进晚餐之后，他会给孩子朗读睡前读物，直到孩子睡着；在这之后，马克斯·列夫琴会继续处理员工、合作伙伴发来的邮件；最终在午夜12点前睡觉。尽管这种生活方式看上去有些紧张，但就是在这种快节奏的状态中，马克斯·列夫琴已然找到了自己的事业所在。

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科技先锋 PIONEERS

张锋

（Feng Zhang）

基因研究最终可能会消除笼罩在多种精神疾病上的未知。

莱斯利·迪万

（Leslie Dewan）

发明全新核反应堆，可以降低一半成本、使用核废料发电且永不会熔毁。

杨培东

（Peidong Yang）

杨教授在纳米线及其延伸研究人工光合作用方面的突破性进展，使人类在清洁能源的生产方面又向前迈进了一步。

塞吉·莱文

（Sergey Levine)

塞吉·莱文在机器人研究方面所取得的进展，使机器人在拥有极强自学能力的同时，还提高了机器人执行实际任务的潜力，进一步拓展了机器人在现实社会中的应用范围。

赵柏闻

（Bowen Zhao）

基因与天才有必然联系吗？这是“逃学天才”赵柏闻传奇开始的地方。

朱嘉

（Jia Zhu）

朱嘉在纳米材料方面的研究成果，使海水淡化和高效率储能成为可能，这将极大地拓展人类的生活自由。

投身于引发未来创新活动的基础性研究工作。他们勇于挑战技术极限，不断拓宽科学的疆土。

张良方

（Liangfang Zhang）

想要打败癌细胞并且不被自己的免疫细胞消灭，最好方法就是穿上自己人的衣服。

顾臻（Zhen Gu）

治疗糖尿病还只能靠注射胰岛素，如果我们能够让药品自动释放出来，治疗就变得简单了。

伊丽莎白·莫尔米诺

（Elizabeth Mormino）

伊丽莎白·莫尔米诺所研发的β-淀粉样蛋白检测方法，有望让民众在18岁时就对罹患阿尔茨海默病的风险做出预测。

伍晖

（Hui Wu）

用更物美价廉的电池还中国的蓝天。

基因“刀客”的科研传奇

作者：杨立中

张锋（Feng Zhang）

获奖年份：2013

获奖时年龄：31

获奖时职位：麻省理工学院副教授

获奖理由：基因研究最终可能会消除笼罩在多种精神疾病上的未知。

2004年，一位年轻帅气的亚裔青年走进了斯坦福大学阳光明媚的校园。他刚刚从哈佛大学本科毕业，修读的是物理和化学。在就读哈佛大学期间，他曾师从著名的华人生物学家庄小威，他的聪明才智让庄小威赞不绝口。此次来到斯坦福大学，他本来是想找诺贝尔物理学奖得主，也是后来成为美国能源部长的朱棣文（Steven Chu）读研究生的，却意外偶遇了刚刚在斯坦福大学拥有自己的实验室的青年科学家卡尔·德斯塞罗特（Karl Deisseroth）。仅仅通过短暂的交流，这位想来这里读研究生的青年就对卡尔的研究项目产生了极大的兴趣，而卡尔也被他扎实的理化基础深深吸引，力劝他成为自己最早的研究生之一。就这样，当时还默默无闻的卡尔有了自己的大弟子。

不出几年，在卡尔的另一个研究生的帮助下，师徒三人联手开拓出了生命科学的全新领域：大名鼎鼎的光遗传技术（Optogenetics），即利用光对大脑中的神经细胞进行精密操控，使科学家们首次比较全面、清晰地对大脑产生意识与情感的活动一探究竟，让精神分裂症等许多精神疾病的治疗出现了可能。这一诺贝尔奖级别的重大技术突破让卡尔和张锋二人声名鹊起，他们的研究成果被《自然》杂志评为“2010年年度技术”（Method of the Year 2010） [1] 。师傅卡尔成为“光遗传之父”，而徒弟也在脑科学的发展史上深深刻下了自己的名字——张锋。

这并不是张锋第一次在科学界露脸。2000年的时候，年仅18岁的高中生张锋就在当年的英特尔科学人才选拔赛（Intel Science Talent Search）中勇夺第三名 [2] 。这项创办于1942年的赛事久负盛名，获奖者中有8人后来获得了诺贝尔奖，其中就包括钱学森的堂侄、加州大学圣迭戈分校的钱永健（Roger Yonchien Tsien）。钱永健在15岁时获得了1968年的大奖；而许多人相信，张锋很有可能将这个数字变成“9”。

值得一提的是，钱永健获得诺贝尔奖，是因其在绿色荧光蛋白（GFP）研究中做出的突出贡献，而绿色荧光蛋白正是张锋所研究的光遗传技术的重要基础之一。但是，在脑科学领域扬名立万后不久，张锋研究出了另一种甚至可能更值得诺贝尔奖肯定的技术：可以快速、简便且有效地对植物和动物的基因组进行精确编辑的CRISPR技术。这一技术的出现彻底改变了基因编辑的样貌，对生物科学的研究产生了重大影响，全世界使用CRISPR技术进行科学研究并取得重要成果的科学家数不胜数。2013年，张锋凭借他在神经生物学与基因编辑领域的出色成绩，被授予“2013年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。这一年他只有31岁，却已经有了竞争诺贝尔奖的双保险。

1982年，张锋出生于中国河北省省会石家庄。在那里度过童年之后，11岁的张锋随家人移民美国艾奥瓦州首府得梅因（Des Moines）。12岁时，张锋的人生被一节周六的分子生物学课改变了。为了让刚刚接触生物学的中学生们不被枯燥的解剖青蛙带走学习的兴趣，老师决定给他们播放刚刚上映不久的科幻大片《侏罗纪公园》 [3] 。父母都是程序员、打小就对编程有着浓厚兴趣的张锋忽然意识到一个重要的问题：既然电影里的科学家可以将恐龙和青蛙的DNA混合，进而复制出恐龙这种远古的动物，那么，是不是生物也和计算机软件一样，是可以编程的呢？

两年后，他得到了编程生物的机会。在老师的介绍下，他每天都去附近一家医院的实验室里做志愿者。他的第一个项目是用病毒把可以表达绿色荧光蛋白的水母基因植入人体的黑色素瘤细胞内。由于绿色荧光蛋白的存在，水母在黑暗的海洋里可以发出幽暗的光。而当人体细胞也发出暗暗的光时，张锋年轻的灵魂被点亮了。

之后，他对绿色荧光蛋白进行了许多年的研究。绿色荧光蛋白可以吸收紫外线，因此可以用于生产防晒霜。张锋意识到，既然它能保护人的皮肤，应该也可以用于保护DNA防止紫外线辐射，以及防止由紫外线辐射产生的癌变等不可逆损伤。他在DNA上涂了一层厚厚的绿色荧光蛋白，发现果然如此。他再接再厉，在同一个实验室里鼓捣出了让他获得英特尔科学人才选拔赛5万美元奖学金的项目，也得以顺利入读哈佛大学。

在哈佛大学庄小威的实验室，张锋在顶级科学期刊《自然·结构与分子生物学》（Nature Structural&Molecular Biology）上发表了关于流感病毒如何进入细胞的文章 [4] 。也是在哈佛大学，张锋曾花了大量的时间劝说一位患有深度抑郁症的朋友不要自杀。尽管劝说成功，但这位朋友还是从哈佛大学休学一年。这件事给了张锋很大的触动：或许我们应该寻找一些更有效的办法去干预精神疾病。

但是，了解精神疾病，首先要了解人的大脑。比较经典的了解脑部活动的办法，是用侵入性电极测量神经元的电信号。但这个方法的缺点在于一次只能检测出几个神经元的信号。大脑中的神经元数以亿万计，想通过几个神经元的信号就破译大脑的活动，就好比只根据几个相距甚远的像素点的颜色变化就猜出整个屏幕上播映的电视剧到底在上演什么剧情一样。因此，全方位解析大脑神经元的活动一直是脑科学前进道路上的一座堡垒。

而这个堡垒，正是由研究生时期的张锋和他的导师以及同学一起攻破的。除了细胞膜电位的变化，神经细胞的活动还有另一个指标，就是细胞内凝血因子IV的浓度。在斯坦福大学卡尔新建的实验室里，张锋他们将细胞内凝血因子IV浓度与绿色荧光蛋白是否发光联系了起来：表达有钙敏感荧光蛋白的神经细胞一旦作用，细胞外的凝血因子IV进入细胞内，细胞内的钙敏感荧光蛋白结合了流入的凝血因子IV之后，荧光强度就会提高，从而使细胞发光，观察者就知道这个细胞参与了此时此刻的神经信息处理过程。进而，他们使用光敏蛋白，通过光的照射实现了对神经细胞的精确控制，其时间上的精准程度可达到毫秒，而空间上则能达到单一细胞大小。物理学、化学、生物学在此融合，师徒三人将人类带入了光遗传学时代。如今，这一方法被全世界范围内的科学家们广泛应用于破解大脑回路神经活动的秘密，进而找到治愈精神疾病的方法。

博德研究所

诺贝尔奖级别的研究成果完成了，博士学位也到手了，张锋却开始思考另一个问题：怎么能让基因更容易地编辑进细胞里。此时，科学家们已经有了两种方法进行精确的DNA编辑，但都无比复杂烦琐。在导师卡尔的帮助下，拥有神经科学史上最强的论文发表列表的张锋，在哈佛-麻省理工学院博德研究所（Broad Institute of MIT and Harvard）建立了自己的实验室，并成为仅有的11位核心成员之一 [5] 。在这里，他听说了CRISPR。

CRISPR是一段神奇的基因序列，它诞生于病毒与细菌亿万年的持续斗争中。病毒通过将自己的基因整合进细菌，就可以利用细菌表达自己的基因。而细菌为了清除这些基因，进化出了CRISPR系统。CRISPR可以识别病毒的基因序列，然后派出一种特殊的酶将病毒切除。张锋意识到，这是一个完美的进行基因编辑的工具。在他和博德研究所同事的努力下，首次实现了使用CRISPR对包括动物、植物在内的几乎所有细胞内基因的精确编辑，其简易与准确程度就好比编辑文档时的查找、替换、剪切、复制功能一样。这项技术的开发彻底颠覆了生物学研究的游戏规则，有了CRISPR，科学家们可以对包括人类在内的动植物基因进行随心所欲的编辑，比如他们已经实现了对小鼠体内的一些致病基因的切除，修复了镰状细胞性贫血、肌肉萎缩症、白内障变异以及与囊性纤维化等基因缺陷。

现在，CRISPR已经成为最火爆的生物学研究工具，全世界有无数的科学家在使用这种工具编写着生物甚至是人类的命运。张锋实现了儿时的梦想——对生物进行编程。但是，这个21世纪最重磅生物技术的拥有者到底是谁，张锋却和其他几位为CRISPR技术做出了重大贡献的科学家陷入了专利纠纷。其局面之复杂、情节之扑朔，也让人叹为观止。但对于商业应用至关重要的专利归属，学术界却没有那么在乎。张锋表示，随着新的研究成果的不断出现，任何专利的重要性，包括他自己的专利在内，都越来越不清晰。他说：“虽然专利很重要，但是其实我真的不重视专利。能够改变人们的生活或许是这项技术的最终目的。”

2016年，作为华人科学界最有可能问鼎诺贝尔奖的人物之一，34岁的张锋晋升为麻省理工学院终身教授，打破了钱学森“麻省理工学院最年轻华人教授”的纪录。他的传奇似乎还远未停止。

知识延伸

CRISPR技术

新型核反应堆的艰难创业之路

作者：杨立中

莱斯利·迪万（Leslie Dewan）

获奖年份：2013

获奖时年龄：28

获奖时职位：Transatomic Power联合创始人与首席科学官

获奖理由：发明全新核反应堆，可以降低一半成本、使用核废料发电且永不会熔毁。

这是一个暂时还没有，在未来十几年内也很可能不会真正成功的创业故事。

2017年2月24日，《麻省理工科技评论》的网站披露 [6] ，由于计算失误，位于波士顿的明星创业公司、从事新一代核反应堆开发的Transatomic Power将其所宣称的“每吨铀燃料发电量达到轻水堆的75倍”的技术指标大幅修改为仅“高于2倍”，且不再承认其技术可以回收核废料。

超高效率、用核废料发电，这两项曾被认为具有颠覆性的技术指标正是Transatomic Power一直广受投资人青睐、吸引数百万美元的投资的主要原因之一。其创始人莱斯利·迪万也因此成为明星创始人，被授予“2013年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号等诸多奖项。赖以获取外界支持的重要计算结果被证伪，这个绝不应该发生的重大失误不仅给Transatomic Power公司自身的前途蒙上了一层厚厚的阴影，还损害了一直与其紧密合作的麻省理工学院的声誉。

尽管效率提高2倍依然是一项了不起的成就，但曾经耀眼的光环已褪色不少。莱斯利如何重整旗鼓，继续其先进的熔盐反应堆的研发，成为人们关注的焦点。也正因为这次事件，莱斯利·迪万的创业故事变得更值得讲述。

早在高中时，莱斯利·迪万就遇到了这样一位老师：麻省理工学院历史上第一位核能工程专业的女博士。莱斯利·迪万说，正是这位老师让她萌生了将来从事核能工程方面研究的想法 [7] 。后来，她也进入麻省理工学院，从本科读起，并在2013年拿到核能工程博士学位。但是，与她的老师进入学校教书不同，莱斯利·迪万决定自己在核能领域大干一场。

核能一直是备受人类关注的能源形式。一方面，它能量巨大，不需要太多的燃料就可以维持相当长时间的运转，而且不会排放二氧化碳，是清洁能源的绝佳选择。另一方面，它的安全性备受质疑，切尔诺贝利、三英里岛和福岛的事故让人类对核能充满恐惧。更让人头疼的是，与煤可以在充分燃烧并经过适当处理后变成危害有限的煤灰不一样，核燃料在短暂使用3～4年后即成为核废料，并在之后的100万年时间里依然具有放射性，对环境与人体造成极大的危害。因此，尽管优势明显，安全上的顾虑与核废料处理的难题一直困扰着核能的发展，让其难以在世界范围内取代化石燃料成为最主要的能源形式。

数据来源于世界核协会（World Nuclear Association）

攻读博士期间，莱斯利·迪万意识到自己发现了解决上述问题的办法。只要对发明于20世纪50年代的熔盐反应堆“进行一些相对较小的改变，就可以使它们的功率密度更高，因此更便宜 [8] ”。于是，2011年，莱斯利·迪万与其他几位麻省理工学院学生共同创立了Transatomic Power，依托麻省理工学院强大的研究能力，进行新型熔盐反应堆（第四代核反应堆的一种）的设计。他们认为，与目前应用最广泛的轻水反应堆相比，他们设计的熔盐反应堆有着出众的安全性、远高于第三代核反应堆的发电效率和更低的成本，以及不产生核废料的技术特征。这些技术指标极其引人注目，Transatomic Power甫一面世便获得广泛关注。

在第三代核反应堆的代表——轻水反应堆中，固体的低浓缩铀核燃料被放置在长长的薄壁金属壳内；当核反应进行时，产生的热量会加热高压下的水，而这个回路中的水同时也作为冷却剂，用来防止核燃料棒超温。水的温度升高到一定程度后，将热量再传给在另一回路中进行循环的水和蒸汽，最终将其加热到330℃左右，推动汽轮机进行发电。一旦发生故障，如果没有足够多的水对核燃料棒进行冷却，就很有可能导致燃料棒熔毁，造成危害巨大的核泄漏。但在熔盐反应堆中，燃料并不是固体的，而是与熔融状态下的盐混合而成的液体。发生故障时，核燃料会自己流入一个辅助容器，并脱离核反应发生的状态，直至在几小时后逐渐冷却凝固，不会造成任何危害。因此，熔盐反应堆具有与生俱来的安全性。

此外，与轻水反应堆相比，Transatomic Power熔盐反应堆的运行温度可以达到650℃ [9] ，从而令整个系统拥有更高的发电效率。通过使用新材料与新设计，莱斯利相信他们的熔盐反应堆的燃料利用率可以达到轻水反应堆的75倍，成本也因此只有轻水堆的一半。

莱斯利·迪万的团队宣称，他们的技术还能以核废料为燃料进行发电，或者说，他们的技术不仅不会产生核废料，还能对其他核电站产生的核废料进行回收再利用。

通过详细的计算机模拟，Transatomic Power完成了180页的技术报告，并申请了专利。怀着对他们满满的信心，包括风投专家雷·罗斯洛克（Ray Rothrock）在内的多位投资人砸下数百万美元，希望莱斯利·迪万真的可以大力推进核电的发展，带领人类走入安全、无碳的能源时代。

然而，2016年11月，Transatomic Power网站与技术报告上的75倍被悄悄改为了2倍多，而且还改变了之前的说法，宣称他们的技术并不能减少核废料库存，也不能用核废料做燃料。这无疑是一个重大的失误。发现这个问题的是麻省理工学院核科学与工程教授、反应堆物理专家科德·史密斯（Kord Smith）。他在2015年年末对Transatomic Power的反应堆进行了分析，“在基础物理上发现了明显的错误”。科德·史密斯要求Transatomic Power进行一次测试，结果表明公司之前的声明错得离谱：“将反应堆燃料的效率提高75倍，相当于有人说自己研发了一款汽车，只需3.8升汽油就能跑4000千米。”而且，反应堆以核废料为燃料时，链式反应只能维持较短的时间，让其回收核废料的承诺也变成一纸空谈。这一巨大的错误对投资人和公众都构成了严重的误导，Transatomic Power名不副实的言论一时间被传得沸沸扬扬，麻省理工学院核学院甚至担心这件事会对学院的声誉造成损害。

熔盐核电厂系统（图片来源于 EmTech）

熔盐核电厂示意图（图片来源于EmTech）

不过，这次的重新计算也并不是完全没有好消息。橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）证实了熔盐反应堆产生的废料量确实仅为轻水反应堆的53%。而投资人也似乎并没有对莱斯利·迪万失去希望，雷·罗斯洛克表示：“我仍将关注Transatomic Power的目标与计划。世界需要更多核能。虽然Transatomic Power仍处于发展初期，但我对目前的结果很满意。”发现错误的科德·史密斯也认为，莱斯利·迪万的初衷还是不错的，“他们并非有意为之……只是缺乏经验，或者对自己的能力过分自信，这才导致别人提出的质疑使他们不能虚心接受”。他指出，这家创业公司应该尽早接受同行的评议。

但是，没有及时接受同行评议并不能成为他们犯错的理由。这次失误暴露了其研发管理上的巨大漏洞，让外界对其真正的技术实力产生怀疑。有理由相信，Transatomic Power今后的融资之路将比以往更困难。

作为明星创始人，莱斯利·迪万拥有一切投资人喜欢的特点：高学历、出众的个人魅力、解决人类重大问题的高精尖技术、背靠拥有极高声誉的研究机构等。但是，在核电这样的高资本、高技术、长周期领域进行创业，实在是比互联网等领域困难得多。首先，这类研究需要大量的资金支持，Transatomic Power至少要做5次实验，每次花费都高达100万美元，而其融资总额也只有几百万美元；其次，项目的成功依赖庞大的顶尖技术团队长时间的技术积累，他们出现如此不应该的重大计算失误很有可能是因为缺乏经验；最后，投资回报周期较长，在十几年甚至更长的研发周期里，抛开显而易见的技术和政策风险不谈，即便研发最后取得成功，如果有其他技术方案捷足先登，依然会功亏一篑。而事实上，在与其他类型的第四代核反应堆的竞争中，熔盐反应堆的研发速度已经远远落后了。

“我们将继续沿着低成本、高安全的核能道路前行。”莱斯利·迪万说，“我们还有很长的路要走，包括技术、工程、供应链以及管理上的挑战。但我们会成功的。”我们祝愿莱斯利·迪万能够最后取得她想要实现的成功，但我们更希望其他的创业公司不要重蹈覆辙，犯和Transatomic Power一样的错误。在进行大张旗鼓的自信宣传之前，不妨先完成足够可靠的技术验证。否则，一旦技术被证明有问题，再多的融资与关注都会在顷刻间灰飞烟灭，而这些原本促进公司成长的动力，也可能转化为压垮公司的最后一根稻草。

纳米医学的伪装大师

作者：杨一鸣

张良方（Liangfang Zhang）

获奖年份：2013

获奖时年龄：32

获奖时职位：加州大学圣迭戈分校纳米工程系副教授

获奖理由：想要打败癌细胞并且不被自己的免疫细胞消灭，最好方法就是穿上自己人的衣服。

说起靶向药，我们首先想到的是癌症的特效药。但是大多数人可能都不知道，这样的特效药在患者身体内因为免疫系统的干扰，并不会发挥100%的作用。这是困扰学术圈几十年的难题。不过，自张良方教授将他的研究公之于世之后，这样的问题便迎刃而解了。他利用血小板的细胞膜包裹纳米尺寸的靶向药，能够“骗过”人体的免疫系统，并定向对癌细胞进行打击。这样的突破性研究将靶向药的药效提高了不止一个档次，也使得张良方教授声名鹊起。他在被授予“2013年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号之后，2016年又入选美国《大众科学》“2016年10大最聪明的人”（Te Brilliant Ten of 2016），是该榜单中唯一的华人科学家。

翻开张良方教授的个人简历，他的成长道路俨然就是一条真正学霸的求学及科研之路：1981年，张良方出生在安徽无为；1996年，年仅15岁的他考入清华大学，就读化学工程系高分子科学与工程专业，依次获得学士学位和硕士学位；2002年，张良方远赴美国伊利诺伊大学香槟分校（UIUC）攻读博士学位，并于2006年加入麻省理工学院，从事博士后研究工作；2008年7月，年仅27岁的张良方加入加州大学圣迭戈分校（UCSD）纳米工程系，任助理教授，2012年3月晋升为终身副教授，2014年7月晋升为终身正教授。

看似一帆风顺的学术道路，其实饱含用心。你也许会注意到张良方最开始在清华大学学习的是化学工程领域的课程，到后来怎么变成了从事纳米医学研究的教授呢？这其实并不冲突，科学之间都是相通的，更何况是交集还不少的医学和化学工程专业。张良方在就读清华大学化学工程学院时就表现出超强的学习和科研能力：他以优异成绩保研本校，加入于建教授的课题组，研究高分子复合材料，并在研究生阶段在国际知名学术期刊上发表多篇学术论文。其中有一项关于超硬橡胶的研究，实属当时的先进技术，已经能够申请专利并投入大规模生产了。但是，张良方不想一辈子都在化工厂和橡胶打交道，同时也觉得如果不继续学习新的知识，很快他的技术就会被新的技术所取代。于是，怀着这样的远见，张良方选择追求更高的学术目标，出国深造。

第一站就是美国伊利诺伊大学香槟分校，张良方开始攻读博士学位。他本想着顺利读完博士就归国，但当他发现自己对与细胞相关的分子及其性质十分感兴趣时，便铆起劲儿来继续研究，在毕业之前发表了12篇学术论文，其中大多都是探讨磷脂双分子层与纳米颗粒之间的相互作用。这也为他日后在纳米医学领域的研究奠定了坚实的基础。博士毕业之后，张良方选择加入麻省理工学院罗伯特·兰格（Robert Langer）教授旗下，任职博士后研究员，研究纳米颗粒与药物传递。

这是一个十分先进的科研领域，采用尺寸极小的纳米颗粒作为药物，能够十分精确地找到癌细胞。但是，无论何种纳米颗粒进入人体内部时，都要面临一个问题，那就是免疫系统的识别。我们的免疫系统会自动将这些纳米颗粒归类为外来物，识别后产生特殊抗体并开始消灭这些纳米颗粒。这其实也是纳米医学中最困扰科学家的难题之一。在过去的几十年中，科学界的做法还都是“躲”，即在纳米颗粒外部包裹上人工合成的生物材料，如高分子材料或糖蛋白等，以这样的方式躲过免疫系统的识别与攻击。但是躲的方法就像捉迷藏一样，迟早要被发现。合成材料的效果再好，时间久了，免疫系统也会逐步产生相应的抗体来应对。那么有没有一劳永逸的方法呢？于是，一种完美的生物材料呼之欲出，而这就是人体内部细胞的细胞膜。张良方教授没有像前人一样采用躲的方式，他直接采用血小板的细胞膜将纳米颗粒药物伪装了起来，成功地暗度陈仓，使药物在免疫系统面前就像是自己人一样。 [10]

以前，纳米颗粒药物可能在体内待十几个小时，但随着材料使用次数的增加，免疫系统对它的识别就会越来越快。就像躲猫猫的时候长期重复地躲在一个地方，免疫系统很容易找出规律并进行识别。但用细胞膜包裹之后，纳米颗粒药物在体内的停留时间就跃升到40个小时，极大地延长了药物的起效时间。同时在重复使用多次之后，纳米颗粒药物的效果也没有变得越来越差，因为它每次穿的都是和体内细胞一模一样的“衣服”，不容易被免疫系统识别 [11] 。这也是张良方教授的研究小组最核心的一个贡献，该项成果得到了全世界的关注。2015年，张良方教授将自己的研究以论文的形式发表在学术期刊《自然》上，著名的“四院院士”钱煦也在合作作者之列。论文中还介绍了另一个意外的发现：张良方教授发现血小板的细胞膜能用来制作小尺寸的纳米海绵，其超强的吸附能力能够将很多进入人体内部的毒素吸走，具有高效的解毒能力。例如，令人头疼的超级细菌以及一些蛇毒，都能一一被纳米海绵所化解。 [12]

不得不说，这是一种典型的解决问题的理工科思维。张良方教授对此也表示默认，他认为正是在清华大学化工学院接受了高分子材料应用和化工基础知识的交叉培养，再加上与之后从事的生物医学研究相结合，才有了这样的研究成果。而看似简单原理的背后也蕴藏着多个学科知识的有机结合。就拿细胞膜包裹纳米颗粒来说，并不是简简单单的磷脂双分子层包裹纳米颗粒。细胞膜是有正反两面的，若是将反面放到了外侧，就会被白细胞识别并吞噬，而这是医学理论所指导的方向。那么，如何正确包裹以及过程中需要的能量等问题，就需要运用流体力学、动力学等工程学的工具来解决。

除了理论研究，张良方教授也考虑了将该技术产业化的成本问题。首先，纳米颗粒是可以大规模生产的，这一部分的技术很成熟、成本很低，那么价格就直接取决于如何制造包裹纳米颗粒的外壳了。而且，这种外壳也是可以大规模生产的，直接利用血液中的血小板和红细胞就能制作。我们来简单计算一下，1毫升血液中大概有3亿个血小板和50亿个红细胞，纳米颗粒的尺寸在50～100纳米，血小板和红细胞的尺寸在7微米左右，每一个血小板或红细胞可以制造大约4000个纳米颗粒外壳，那么1毫升的血液就能做20万亿个左右的纳米颗粒外壳，可以说这方面的成本是很低的。由此我们可以看出，该技术的产业化前景还是很好的 [13] 。因此，张良方教授也在积极地将该技术产业化。他认为，纳米医学这方面的课题既可以是一个科学问题，也可以是以临床病人需求为导向的应用问题，应用于实际的科学研究才是实用的科学研究。

如今，张良方教授已经扛起了纳米医学研究的大旗，研究如何打造具有更多功能的纳米医药传递系统、纳米尺度的治疗方法以及纳米科技在疫苗中的应用。回顾他的经历，从化工到生物医学再到最终的仿生纳米医学，这看似大步伐的学科跨越，其实是一步一步地在将自己的研究延伸，一点一点地将自己的研究方向摆正。张良方教授也以亲身经历告诉我们，个人的研究兴趣在人的一生中是可以改变的，而你所做的只是学好现在的专业，做好当下的研究，再结合自身的兴趣慢慢地调整研究方向，因为你所学的对于之后的研究肯定会有所帮助。

小贴片的大效果

作者：杨一鸣

顾臻（Zhen Gu）

获奖年份：2015

获奖时年龄：34

获奖时职位：美国北卡大学教堂山分校医学院、药学院，北卡州立大学工学院联合生物医学工程系助理教授

获奖理由：治疗糖尿病还只能靠注射胰岛素，如果我们能够让药品自动释放出来，治疗就变得简单了。

顾臻身上有太多的故事，第一个关键词是“学霸”。1999年，顾臻进入南京大学化学化工学院化学系，成为一名本科生，并以优异的成绩于2003年被保送至高分子科学与工程系攻读硕士学位；2010年，在加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）化工与生物分子工程系获得博士学位；也是在同一年，获聘于麻省理工学院化工系/Koch癌症复合研究中心、哈佛大学医学院，师从药物传递、组织工程奠基人罗伯特·兰格（Robert Langer）教授，走上了自己“宿命般的抗癌”道路；2012年，同时获聘于北卡大学教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）和北卡州立大学（North Carolina State University），并在两所学校联合办学的生物医学工程系任助理教授一职，也因为课堂上的良好表现被学生爱戴，是最受学生欢迎的教授。2016年，顾臻博士升任副教授并通过终身教授的评定，成为学校近年来最快晋升终身教职的教师之一。

其实，说顾臻天资聪颖一点儿也不过分，但是他对科学研究一直保持着特有的勤奋和执着。本科毕业设计期间，顾臻有一项尝试了两个多月还没有成功的实验，那是一项合成一种水溶发光聚合物单体的实验。最后一次尝试的时候，“非典”爆发了，还没来得及停止实验，感冒发烧的他就被隔离了。一周以后，顾臻出院，竟然发现烧瓶里出现了他心心念念的乳白色聚合物单体。多次重复实验之后，顾臻发现这个实验需要60多小时才能产出大量产物。这也许是顾臻遇见的小幸运，却也是顾臻对于科研的坚守。

如今，顾臻博士的研究方向包括蛋白质递药系统、生物医用高分子材料、纳米制剂、再生医学工程等，近年来他在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，PNAS）、《自然·通讯》（Nature Communications）及《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）等刊物发表论文60余篇，申请专利近30项。坐拥如此多的科研成果，顾臻可谓一位多产的科研工作者。他的代表作应该是2015年横空出世的智能胰岛素贴片，这种贴片能够根据人体的内环境状态准确地释放胰岛素，堪称糖尿病患者的福音。 [14] 这是一种新型的治疗糖尿病的医疗产品，由顾臻的研究小组开发，研究成果发表在2015年6月的《美国国家科学院院刊》上。 [15] 文章对这种贴片的组成和原理进行了详细的描述。贴片使用起来十分方便，上面有一些十分细小的针，并有序地排列成阵列，可以无痛地贴在皮肤上，而在这些小针里就暗藏着自适应调节血糖的玄机。简单而言，贴片模拟了人体胰岛细胞内胰岛素的释放机制，血糖升高时能自动释放胰岛素。而胰岛素就藏在贴片的小针里，顾臻的研究小组用自组装双极型分子包裹将它们包裹起来。当处于较高浓度的葡萄糖环境时，双极型分子会与葡萄糖发生反应，发生形态上的变化，胰岛素就这样释放出来了。这样的释放机制与人体内部胰岛素的释放机制类似，巧妙地解决了糖尿病人适时适量使用胰岛素的难题。

除了成名作“胰岛素贴片"，顾臻还是一位抗癌战士，而这也是他的宿命。顾臻的生父在顾臻四个多月大时因癌症逝世，而他的继父在顾臻上小学时也不幸患癌。顾臻从小就立志报考医学院，但是高考的失利让他错过了就读医学院的机会。虽然之后的这些年，顾臻一直在化工和高分子材料相关的专业就读和做研究，但最终他还是绕了回来，决定研究如何有效治疗癌症的相关课题。2010年，顾臻在博士毕业之后来到麻省理工学院化工系/Koch癌症复合研究中心、哈佛大学医学院，任职博士后研究员，师从药物传递、组织工程奠基人罗伯特·兰格（Robert Langer）教授，走上了自己宿命般的抗癌道路。2017年，顾臻终于以自己的方式迈出了对抗癌症的第一步，他发现血小板细胞膜能够制作成为高效的智能递药系统，将药物精准地递送到需治疗的肿瘤处 [16] 。这样的智能递药系统将有效提高治疗癌症的特效药（例如PD-1/PD-L1抗体）的药效。因为，当类似PD-1/PD-L1抗体的靶向药进入人体时，免疫系统也会对它们进行识别和攻击，这就使得到达肿瘤处的靶向药的数量大打折扣。若是简单地采用合成材料对其进行包裹和保护，又会对靶向药顺利到达肿瘤处产生影响 [17] 。采用血小板的细胞膜可谓一大创新，不仅能将靶向药定向带到指定位置，也能保护靶向药不受人体免疫系统的攻击。这种药物将定向用于治疗肿瘤切除手术中未切除干净的微肿瘤，这些微肿瘤如果不加以治疗，有可能会造成癌细胞的转移，癌症也有可能再次发作。肿瘤切除的术后恢复也成为医学界研究的热点。血小板天生就能识别伤口，能够精准地到达肿瘤切除手术后的伤口处，参与伤口愈合。因此，采用血小板携带特效药定向打击这些微肿瘤无疑是最好的办法之一。

在严谨的学术圈外，顾臻也散发着创造的光辉。在本科四年的学霸生涯里，顾臻也是化工学院特别会玩的学生会主席——南京大学历史上第一个大型娱乐互动晚会、第一个以学院为单位的毕业典礼、跳舞机大赛以及其他很多活动都是顾臻一手操办的。“有想法”“鬼点子多”是对顾臻的评语中出现最多的词汇。他就这样游刃有余地在学业和学生工作中穿插，让人不得不佩服他的旺盛精力。在加利福尼亚大学洛杉矶分校读博期间，顾臻研究了一种可以在纳米尺度上进行生物分子排列的电磁纳米印刷术，同时他也收获了美丽的爱情——遇见了他现在的妻子。和大多数工科生一样，顾臻也是天天泡实验室，当时还是女朋友的妻子难免有些抱怨。但是他又是一位浪漫的工科男，他利用与课题相关的技术制作了一个比头发丝还细的芯片，作为礼物送给妻子，并且在上面呈现了“Cathy: I love you”的图案。这种极客的罗曼蒂克迅速打动了妻子。

现在，顾臻教授已经是纳米医学的领衔科学家，专注于研究有关癌症或糖尿病的生物递药研究。他走上这条路，对于医学界、对于我们来说都是一大福音。顾臻已经在纳米医学领域提出了很多有建设性的科学成果，这些成果也注定要影响癌症、糖尿病和其他一些疾病的治疗方法。而顾臻也是注定要改变世界的人，他也完美地诠释了 “改变世界，从想法和实践开始”。

将阳光变为燃料

杨培东（Peidong Yang）

获奖年份：2003

获奖时年龄：32

获奖时职位：美国加州大学伯克利分校化学系教授

获奖理由：杨教授在纳米线及其延伸研究人工光合作用方面的突破性进展，使人类在清洁能源的生产方面又向前迈进了一步。

1999年，一位戴着眼镜、看上去还有些学生气的华人青年走进了美国加州大学伯克利分校的校园，他的职业生涯随后将在这里度过。1998年5月，这位青年刚刚完成了为期18个月的博士后研究工作。此时的他虽已在大学担任教职，但从他的脸上还是能看出些许学生气。就是这样一位看上去还有些稚气未脱的学者，在随后不到6年的时间里，就升任加州大学伯克利分校的终身教授。在加州大学伯克利分校的历史中，化学系迄今为止只聘用过2名华人科学家作为终身教授，前一位是诺贝尔化学奖得主李远哲博士，而另一位正是日后在纳米材料领域做出突出贡献的杨培东。

1971年8月，杨培东出生在有“人间天堂”美誉的江苏省苏州市。杨培东的家庭背景平平，他的父亲是一位医生，母亲则是一名幼儿园教师。1988年，从木渎中学毕业的杨培东顺利考入了中国科学技术大学应用化学系。在中国科学技术大学就读期间，杨培东曾获得本科生群体的最高荣誉——郭沫若奖学金。1993年，杨培东进入美国哈佛大学求学，4年后获得了哈佛大学化学博士学位，随后进入加州大学伯克利分校工作。2003年，年仅32岁的杨培东被授予“2003年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。2016年5月，杨培东被推选为美国科学院院士。

如此光彩夺目的学术成就自然不可能唾手可得。瞄准一个正确的标的进行始创性的研究，这种思维一直是杨培东在开展科研工作时所坚持的理念。而就是在这种理念的指引下，杨培东最终在纳米材料领域实现了突破。

纳米领域的科研标的往往是纤细到只有头发丝直径的万分之一的晶体结构、金属丝，以及微小如一只蚂蚁般的神经环路，这是一个人类肉眼所不及的隐秘世界，而杨培东却一直致力于寻找这个“螺蛳壳”中的美。与此同时，纳米材料的市场前景也一直被人们看好。从2013年起，世界各主要工业国纷纷加码纳米研究，很多知名院校更是以自己在纳米科技方面的研究成果而自豪。在纳米科技研究领域，纳米线一直是所有纳米器件的关键，而制作纳米线正是杨培东开展研究的主攻方向。

为了制造出纳米线，杨培东利用了可以熔化金薄膜以及其他金属形态的特殊小室。在这种小室中，金属会被分解为纳米级别的微滴。在这些金属微滴的上方喷射一些化学蒸气硅烷，这些蒸气的分子结构就会被分解。在极短的时间内，这些蒸气分子会在已经熔化的金属微滴上达到超饱和的状态，继而形成纳米尺寸的晶体。随着更多的蒸气分子被金属微滴所分解，这些晶体会结合为树枝状的形态。

使用包括光谱仪在内的大型仪器验证细菌生成的是预期的产物

杨培东等人在几百万个金属微滴中同时进行了这项实验，最终成功获取了为数不少的纳米线。这些材料为氮化镓和氧化锌的纳米线共同形成了一个纳米“森林”。在专业的观测仪器下，这片纳米森林可以发出明显的紫外光。只要对这种导线稍加整合，形成较大的结构，那么研究人员就能够进一步制作出微型激光器、微型晶体管和微型存储器阵列，甚至类似于犬类鼻部的化学敏感结构。

在既有的纳米森林的基础上，杨培东通过引入不同类型的蒸气的方法，进一步调整了纳米线的化学成分，最终得到了一个由硅与半导体硅锗成分构成的界面，该界面可以实现对计算机芯片的快速冷却。

2003年4月，英国《自然》杂志发表了杨培东研究团队关于单晶体氮化镓纳米管的论文，这标志着杨培东在纳米线应用方面的又一个重大突破。杨培东所研发出的单晶体氮化镓纳米管的化学性质较为稳定，并具备一流的光电性能。

利用单晶体氮化镓纳米管，杨培东和他的团队不仅改变了原有电子器件（如计算机器件、激光器等）依赖二维半导体接口的局面，率先实现了电子器件接口的一维化，同时也大大减少了电子器件接口的接触面积。在杨培东看来，这种从二维到一维的转换，将形成可观的应用潜力。在不久的将来，一维化的电子器件接口在计算机、光电设备、生化传感器等领域都会占据一席之地。

在直径仅为人类头发丝千分之一的纳米线上，杨培东的研究团队研发出了全球最小的激光器——纳米线激光器。

杨培东利用金属小室制成了具有实用性的纳米线，这在国际上尚属首次。而杨培东也通过这个极具创造性的举动，将半导体纳米线这个概念在科学界成功地确立下来。杨培东在随后的几年中，研制出了人类历史上首件纳米线激光器。凭借这项成就，杨培东甚至跻身于2014年度诺贝尔物理学奖的热门人选之列。

在纳米线方面的巨大成就，不仅让杨培东一举踏进了世界纳米材料研究领域的最前沿，更为其后来在人工光合作用方面的技术突破打下了基础。 [18]

早在20世纪90年代初，人类就试图通过光敏色素建立人工光合作用模拟系统的方法实现初步的人工光合作用。而当时间来到了21世纪，人类更是加快了对人工光合作用的研究工作，美国前总统奥巴马更是多次提到要把阳光变为燃料。世界各国的学者们都试图从不同的领域切入，通过跨界融合的新思维来实现这一设想。而最终实现这一设想的，依然是杨培东。 [19]

杨培东利用纳米技术实现人工光合作用的基本原理为：通过把纳米线阵列和工程细菌互相结合，形成一个与自然界的植物具有相同功能的人造系统，进而在这个系统中复制光合作用的过程。 [20]

在该设备中，光将水和二氧化碳转化为燃料，转化生成的副产物——纯氧通过管道逸散

而在具体的操作层面，杨培东先是对厌氧环境中生成的乙酸的细菌Moorella thermoacetica（热醋穆尔氏菌）进行了改造。随后，他把溶液中的镉离子与半胱氨酸转变成了硫化镉（CdS）纳米粒子，硫化镉纳米粒子具有不溶性。接着，他又将该纳米粒子在细胞表面进行了析出操作。接下来，杨培东通过光线照射，使硫化镉纳米粒子释放出了电子。最后，他将这些电子送进了Moorella thermoacetica细菌体内，把二氧化碳还原成了乙酸。

Moorellathermoacetica作为一种非光合细菌，在硫化镉纳米粒子的作用下，通过自光敏化（Self-Photosensitization）制备乙酸的速度和产量，完全不逊于自然条件下的光合作用，在一定条件下甚至会超过后者。而杨培东所建立的这种细菌-无机物质相混合的人工光合作用系统，能够利用生物沉淀硫化镉纳米粒子的方式开展自我复制。这些纳米粒子能够作为光收集器，同时可以维持细菌的存活。 [21]

硫化镉作为一种学术界极为关注的带结构（Band Structure）半导体，在光合作用方面自然是极为适用的。而Moorelathermoacetica可以被看作是一台传真机（它能够实现电子在电极上的直接转移），或一个产乙酸菌（它能够以近90%的光合特异性直接生成乙酸）。所以，杨培东所设计的这种混合系统可以被视为业界目前最理想的人工光合作用系统模型。 [22]

系统中的部分细菌可以生成甲烷，直接当作燃料使用；其他细菌则会生成乙酸盐，供基因改造过的细菌使用，生成燃料和塑料。此处以乙酸盐为食的细菌是大肠杆菌

杨培东曾向外界描绘过“人工树叶”的发展前景：通过人工光合作用，人类可以将太阳能转化为甲醇、氢气等化学燃料，而这些燃料能够直接作为汽车等机械的动力来源。

目前，在全球的能源结构中，燃油占到了近90%。假如利用人工光合作用生产出相应的替代品，就能大大降低人类对石油等化石资源的消耗，有效扭转由二氧化碳过量排放所导致的全球气候变暖局面，促进社会可持续发展。只要人工光合作用在商业化应用方面实现了质的突破，那么交通产业、光伏产业甚至全球的能源市场都会发生颠覆性的变化。 [23]

杨培东既是这么想的，也是这么做的。事实上，除了学者的身份，杨培东也是美国纳米技术公司Nanosys 与Alphabet Energy的创立者之一。他在这两家公司担任科技顾问。这两家公司一直致力于将杨培东在纳米技术方面的研究成果进行商业化应用，目前正处于平稳发展的阶段。 [24]

现在，经常往来于中美两国的杨培东依然保持着自己的科研风格——每天至少工作13小时。他曾对慕名而来的青年学者说：“搞科研一定要追求原创，要赋予自己的项目以辨识度，杜绝脸谱化。”很显然，杨培东已在纳米技术研究领域确立了自己的个人风格。 [25]

让机器人学会学习

塞吉·莱文(Sergey Levine)

获奖年份：2016

获奖时年龄：29

获奖时职位：美国加州大学伯克利分校助理教授

获奖理由：塞吉·莱文在机器人研究方面所取得的进展，使机器人在拥有极强自学能力的同时，还提高了机器人执行实际任务的潜力，进一步拓展了机器人在现实社会的应用范围。

现如今，人工智能这个概念对于人们来说早已不再陌生。在各种专业领域，机器人正以其稳定的运行能力出色地完成人类交办的一项又一项任务。但是，工作的高效率并不能掩盖当前人工智能的重大缺陷：机器人无法通过经验的积累习得某件事情。正是这种僵化的技术能力，使得绝大多数机器人只能在环境相对简单的工厂中运行，而无法走进千家万户的日常生活。但这种局面很快就会被打破。一位美国的青年学者将多种功能强大的软件融合在了一起，并结合自己在机器人学习（Robotic Learning）方面的前沿技术，成功地使机器人在经验积累中学会了执行任务。他就是被授予“2016年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号的杰出的科学家塞吉·莱文。 [26]

塞吉·莱文出生于1987年，他在2005年考入美国斯坦福大学。在此后近10年的时间里，塞吉·莱文先后获得了斯坦福大学所授予的计算机科学学士、硕士以及博士学位。2015年6月，他加入谷歌公司，担任谷歌研究所的研究员。2016年秋季，塞吉·莱文又接受了加州大学伯克利分校的聘书，担任该校电气工程与计算机科学系的助理教授 [27] 。塞吉·莱文在人工智能领域的研究方向侧重于机器人的自我决策和控制，其中的关键点是深度学习和算法强化。

塞吉·莱文的算法可以帮助机械臂自学如何处理各种物体

2016年3月9日,人工智能系统中的代表阿尔法狗和世界一流围棋选手李世石进行了一场别具一格的人机大战。最终，阿尔法狗凭借强大的运算能力成功地打败了李世石。机器完胜人类高手，这使人们深刻地认识到了人工智能的强悍实力。就在阿尔法狗和李世石激战正酣之时，塞吉·莱文已入职谷歌公司近9个月。在这大半年的时间里，他见证了谷歌人工智能系统从问世到实战再到胜利的全过程。在对阿尔法狗在深度学习领域所获得的进步感到钦佩的同时，塞吉·莱文也察觉到了这个围棋游戏超级算法中所存在的一个明显短板——无法进行充分的学习。

“即便它们（阿尔法狗程序）可以击败世界最顶尖的围棋选手，但它们却不能亲自拿起哪怕一枚棋子。”在塞吉·莱文看来，机器人的能力既要包括运算能力，也要拥有强大的学习（或者说模仿）能力。在前者的层面，以阿尔法狗为代表的人工智能系统已经以远超人类大脑的运算速度证明了自己足够高效，可以胜任一些人类难以应对的工作。但在后者的层面，既有的人工智能系统却尚未达到炉火纯青的地步，有些在人类看来最容易、最寻常的动作（如擦桌子、拿水杯等行为），机器人要做起来却难如登天。而要使机器人也能顺利地具备这些行为能力，强大的学习能力显然十分重要。

而塞吉·莱文接下来要进行的研究，正是教会机器人怎样通过对经验的积累和处理，最终自学成才。

在谷歌研究所里，塞吉·莱文带领他的研究团队，将14只机器人手臂摆放在同一片区域，并让这些设备在连续几个月的时间里连续不断地拾起不同的物品。这些物品有重有轻、有扁有方、有大有小、有软有硬、有半透明的也有不透明的。日夜不停地拾起物品看上去是在做无用功，但塞吉·莱文却认为这种方法独一无二，具有非凡的意义。他认为，之所以要让这14只机械手臂一刻不停地拾起不同特性的物品，就是为了让这些机器人学习在捡拾不同物品时的各种经验，将工作经验内化为自己的工作方法。

按照传统的机器学习理论，人类要想使机器人学会某个动作，首先就得让机器人去认识、鉴别不同的物体，然后还要进行多次的训练，最后才能实现目标。这种传统的方法在教导机器人执行简易的任务（如拧紧瓶盖）时还可行，但基于这种方法的训练过程将十分漫长且乏味。长时间的适应周期与人们对机器人轻松便捷的工作要求背道而驰。而在面对稍微复杂一些的工作任务时，反复训练的方法却并不能取得明显的效果。

正是看到了传统方法在复杂行为方面的无力，塞吉·莱文和他的团队决定另辟蹊径，采用新的方法对机器人开展行为教学。新方法的特别之处在于，把当时技术条件已经十分成熟的图像判别分类算法植入机械手臂中，使机器人得以通过逆向工程从既有的成功经验中学习各种行为。

一方面，塞吉·莱文为机械手臂设置了一些行为上很容易实现的目标(如拧紧瓶盖)；当第一个目标实现之后，机械手臂中的相关视觉系统便会自动存储刚才的每一个步骤，并将其转化为自己的工作思路，为完成今后相同的任务提供现成的、量化的参考。另一方面，在机器人后续的工作过程中，控制系统会自行对机械手臂的电机信号进行监测，一旦发现电机信号与视觉系统中的既有数据相异，控制系统便会做出即时修正，继而确保机械手臂准确地完成任务。长此以往，相关的机械手臂就能变得越来越聪明。

事实上，要让机械手臂学会拾起不同种类的物体，对于塞吉·莱文等研究人员来说并不是一件容易的事情。由于传感器数据与实际动作之间并不存在明显的直接联系，特别是当来自不同方向的传感器数据猛然间涌入控制系统时，机械手臂更不可能在瞬间就对下一步的行为做出最佳选择。

为了克服这种延迟，塞吉·莱文的研究团队又对机械手臂进行了具有针对性的调教。他们让机械手臂漫无目的地使用单目视觉伺服系统和深度卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN），在机械手臂不断拾起水杯、胶带底座和海豚玩偶的过程中，让那些机器人持续地对抓取结果进行预先判断。与此同时，机械手臂的深度卷积神经网络也会持续地开展自我再训练。这种预判训练在刚开始的时候会遭到失败，但随着尝试次数的增加，其准确率会逐渐提高。

在开展预判训练的初期，塞吉·莱文的研究团队并未使用所有的机械手臂，但之后为了加快训练的进度，塞吉·莱文最终还是将14只机械手臂全部投入到训练中。值得注意的是，机械手臂在接受自我再训练时，其一系列行为完全是自主进行的，塞吉·莱文等研究人员所要做的仅仅是把盛放物品的箱子装满，并接通电源，坐等机械手臂自行完成任务。

经过塞吉·莱文为期一年的训练，谷歌研究所的那14只手臂已经可以自行抓取并拾起几乎任何小巧的物体。然而机械手臂中的编程信息，一般只具有识别物品并依照既定的程序做出反应的功能，并不具备像人类一样根据环境的变化而做出调整的能力。这时，新的问题又出现了：机械手臂能够轻松应对可预判的物品和环境，但当一个以前从未出现过的物品摆在面前时，那些机械手臂还能成功抓取这些陌生物品吗？

为了搞清楚这个问题，塞吉·莱文的研究团队引导机械手臂伸到装满无规则物品的箱子中，并让这些机器人随机抓取物品。24小时之后，塞吉·莱文对机械手臂抓取物品的数据进行了整理，并通过这些数据训练机械手臂的神经网络，以使其抓取物品的效果更为理想。在历经总数多达80万次（相当于3000小时的重复训练）的抓取行动之后，那些机械手臂便能够自行校正自己的行动。很快，这些机器人就学会了更加流畅地抓取物品；在某些情况下，它们还懂得采用一些策略，例如推开一个物品去抓取另外一个物品，或是去抓取柔软的物品并避开坚硬的物品。

当机械手臂完成所有这些难度稍高的任务时，并没有收到任何来自程序人员的系统指令或暗示，但它们依旧能够从既有的实践经验中学习。同时，这些机械手臂还可以通过对反馈环路的充分运用，把抓取物品的失败率降低到20%以下。

塞吉·莱文在计算机图形视觉、逆向强化学习、可扩展算法等方面所取得的进展，极大地促进了人工智能从弱人工智能向强人工智能的转变。伴随着自身的持续升级和市场推广，人工智能在可以预见的将来不仅会重新定义传统企业的发展模式，而且还会逐步演变为国民经济中的又一个生产要素。据权威机构预测，目前全世界人工智能市场的年化增长率将很快达到36%，而到了2025年，全球人工智能市场的总规模将升至3万亿美元。届时，医疗、汽车、金融、安防、芯片、通信等产业都会在人工智能浪潮的冲击下出现颠覆性的变革。

目前，在塞吉·莱文研究团队的调教下，谷歌研究所中的各类机器人早已练就了抓物神功。不过，要想让这些聪明的手臂走出实验室，进入真实世界，并从容应对复杂多变的光照环境、种类繁多的目标物，以及不同程度的机械磨损，显然还需要塞吉·莱文进行更长久、更细致的训练。而塞吉·莱文本人已经向外界宣布了自己要对机械手臂进行实用性研究的意愿。尽管相关的机器人学有所成尚需时日，但人类社会迎来更具智慧、更有灵魂的机器人已经不再是遥不可及的梦想。 [28]

知识延伸

机器人算法

打破阿尔茨海默病的魔咒

伊丽莎白·莫尔米诺（Elizabeth Mormino）

获奖年份：2015

获奖时年龄：33

获奖时职位：马萨诸塞州总医院与哈佛医学院讲师

获奖理由：伊丽莎白·莫尔米诺所研发的β-淀粉样蛋白检测方法，有望让民众在18岁时就对罹患阿尔茨海默病的风险做出预测。

2000年，一位活泼开朗的女青年来到了美国加州大学洛杉矶分校的校园。这位女青年即将在这里开始自己为期四年的对神经系统科学的学习。而她之所以要选择神经系统科学这个专业，很大程度上是因为她的祖父——多年以前，她的祖父罹患了阿尔茨海默病，从此以后再也不能和她亲切地交流了。在她看来，祖父之所以遭此不幸，主要是因为当时的医疗技术不足以对此病症做出提前预警，而她要做的，就是通过对相关专业的学习，找到一种针对阿尔茨海默病的有效诊断方法。在理想的指引下，这位女青年围绕着阿尔茨海默病进行了细致缜密的研究，并凭借自己研究出的阿尔茨海默病早期预测方法，被授予“2015年《麻省理工学院技术评论》35位35岁以下科技创新青年”称号，她就是如今在阿尔茨海默病研究领域具有一定国际影响力的伊丽莎白·莫尔米诺。

伊丽莎白·莫尔米诺生于1982年。2000年，她进入美国加州大学洛杉矶分校神经系统科学专业学习，4年后获得了该校授予的学士学位。2011年，她又完成了加州大学伯克利分校的研究生学业，并获得了神经系统科学博士的学位。2011年12月，急于找出阿尔茨海默病预测方法的伊丽莎白·莫尔米诺来到了位于美国东部的大都市——波士顿。在那里，她同时担任马萨诸塞州总医院与哈佛医学院的博士后研究员，后又升职为讲师。2017年1月，伊丽莎白·莫尔米诺来到了斯坦福大学，以助理教授的身份在该校医学院任职。

在马萨诸塞州总医院和哈佛医学院的研究经历，使伊丽莎白·莫尔米诺有机会接触到更多的阿尔茨海默病病例。而伊丽莎白·莫尔米诺本人也在这些充满实践氛围的环境中实现了医学界在阿尔茨海默病诊断方面的有效突破。

阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease，AD），又名“老年痴呆症”，是一种与人体神经系统有关的退行性疾病。患者如果在65岁之前发病，被称为“早老性痴呆”，而在65岁之后发病，则被称为“老年性痴呆”。阿尔茨海默病的临床特征一般表现为意识与记忆功能的不断退化，以及由此引发的生活自理能力的持续丧失。在伊丽莎白·莫尔米诺之前，医学家们已经通过大量的研究证实了这样一种理论：阿尔茨海默病并不是突发性的疾病，而是一种与生俱来的疾病，且在患者表现出病发症状之前，其脑部病变因素已经隐藏且对脑功能的破坏作用至少持续了10年。根据这种理论，“在患者发病之前便做出预警”就成了最直接，同时也是最有效的阿尔茨海默病的防治办法。

事实上，在伊丽莎白·莫尔米诺涉足阿尔茨海默病之前，相关的学者已经发现：阿尔茨海默病的发病机理与患者大脑中的某些遗传因素存在着较大的关联，而这些遗传因素是可以在易受其影响的青年（发病之前）中检测到的。但由于个体的差异以及人体脑组织的复杂性，科学家对阿尔茨海默病的预测并不是一件容易的事情。

为了找到这种对阿尔茨海默病具有标示作用的遗传因素，伊丽莎白·莫尔米诺带领她的团队选取了166位阿尔茨海默病患者和1026位健康的成年人（平均年龄为75岁）作为研究的对象。伊丽莎白·莫尔米诺检查了这些人群的基因组数据，仔细查找着在每一个研究对象身上都可能存在着的与阿尔茨海默病有关的特定基因变体，继而根据罹患该疾病的风险大小对这些研究对象进行打分。

此外，在开展这项针对阿尔茨海默病的研究活动中，伊丽莎白·莫尔米诺还创造性地将显像剂匹兹堡复合物B正电子发射断层扫描(PET-PIB)和磁共振成像(MRI)这两种技术结合在了一起，对研究对象进行了综合分析。其中就包括对认知功能、记忆能力、脑内海马体积等细分项目的研究。

经过研究，伊丽莎白·莫尔米诺在阿尔茨海默病患者的大脑中发现了一种名为“β-淀粉样蛋白”的特殊物质。一个人的大脑中一旦出现这种蛋白，则意味着其认知功能将逐步退化。同时，正是凭借着自己所采用的PET-PIB和MRI的综合分析技术，伊丽莎白·莫尔米诺得以直观地看清β-淀粉样蛋白的真面目。

在找到特定致病基因β-淀粉样蛋白的同时，伊丽莎白·莫尔米诺和她的研究团队在对海马体的研究方面也有了重要的进展。伊丽莎白·莫尔米诺发现：罹患阿尔茨海默病风险较大的成年人，其脑部的海马组织往往比较小。而海马（又称海马体、海马回或海马区）正是人体脑部组织中专门负责处理长期记忆的一种结构。

“除了特定的β-淀粉样蛋白，阿尔茨海默病的发病是不是也与较小的海马有关？”带着这样的疑问，伊丽莎白·莫尔米诺对那些尚未患病的成年人进行了后续的跟踪研究。结果证明了她的猜想：不管最终是否患病，对于老年人来说，基因风险评估得分越高，则意味着相关人员的记忆力越差、海马体积越小。在3年时间里，共有194位老人的认知功能达到了及格水平，15位老人产生了轻度的认知障碍。而在原本就患有轻度的认知障碍的332位老人中，有143位老人最终罹患了阿尔茨海默病。

至此，伊丽莎白·莫尔米诺得出了自己的研究结论：尽管阿尔茨海默病在患者年老时才会发病，但该病的祸根其实在患者年轻时就已经埋下了——较小的海马可能会导致青壮年脑部β-淀粉样蛋白的产生，而β-淀粉样蛋白会在几十年后直接诱发阿尔茨海默病的临床症状。

在该项研究结论的基础上，伊丽莎白·莫尔米诺又进一步做出了推导：阿尔茨海默病的罹患风险，可以在其临床表现出现之前就被外界检测到，即使是在相关人员年轻的时候。当然，伊丽莎白·莫尔米诺心里也很清楚，此次接受这个研究活动的对象数量有限，要想得出更加准确的结论，还有赖于更大规模的研究。

发现了阿尔茨海默病的致病机理，也就意味着相应的预防和诊断工作变为了可能。2016年6月6日，伊丽莎白·莫尔米诺的研究团队在《神经病学》（Neurology）期刊上正式发表了自己的研究成果。随后，伊丽莎白·莫尔米诺在既有成果的基础上又开始了应用性研究，她的最终目标是建立了一个基于β-淀粉样蛋白基因的阿尔茨海默病评估体系。尽管由伊丽莎白·莫尔米诺所创造的这项分析技术目前仍处在实验阶段，尚未进入商业应用领域，但伴随着世界人口整体走向老龄化，老年人的健康将受到全社会越来越多的关注，而伊丽莎白·莫尔米诺的研究成果也必然会在社会中发挥越来越重要的作用。

就在伊丽莎白·莫尔米诺探索出新型阿尔茨海默病检测方法的当年，全球的阿尔茨海默病患者的数量已突破4600万人。但根据相关机构的预测，到2030年，全球的阿尔茨海默病患者的数量会达到7500万人左右，而到了21世纪中叶，全世界的阿尔茨海默病患者的规模更将一举超过1.3亿人。数量巨大的患者群体会直接促生一个规模达6000亿美元的医疗细分市场。

作为一名科研工作者，伊丽莎白·莫尔米诺心里一直十分清楚，当病发的时候再去医治她那早已被诊断为阿尔茨海默病的祖父已不现实。但她并不能因此就止步不前，因为在世界范围内仍然有千千万万的老年人甚至中年人，正在遭受阿尔茨海默病的威胁。为了尽早消除这种威胁，伊丽莎白·莫尔米诺必须不断探索治疗这种疾病的途径。事实证明，伊丽莎白·莫尔米诺的确在阿尔茨海默病防治领域探索出了一条新的实现路径。

“爱玩”的科技创新者

伍晖（Hui Wu）

获奖年份：2014

获奖时年龄：31

获奖时职位：清华大学材料学院副教授

获奖理由：用更物美价廉的电池还中国的蓝天。

被授予“2014年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号的伍晖，在31岁时任清华大学副教授，那一年也是他留学归来的第二年。虽然回国时间不长，可他却觉得自己的任务很艰巨，“当我在加利福尼亚的时候，天空总是明亮的蓝色，但我很少在北京见到过那样的天空。”中国的环境污染程度使他不得不加快脚步，制作出更加物美价廉的电池，为中国的蓝天得以重现做出自己的努力。因为更持久耐用的电池有利于电动车辆的推广，这可能是北京雾霾天气得以解决的一个突破口，毕竟汽车排气排放物中排放出的细微颗粒物大约占到总量的三分之一。

伍晖出生于1983年，母亲是一位护士，父亲是一位中学的化学老师。在他八九岁时，父亲就带着他到学校去旁听。旁听的时候，伍晖经常能看一些瓶瓶罐罐以及一些材料与试剂发生的各种奇特的反应。这些现象无时无刻不吸引着他。在2000年时，17岁的伍晖考入了清华大学，从小就迷恋各种实验的他顺理成章地选择了化学工程系的高分子材料化学专业。自从大二可以进入实验室，他就开始了自己的幸福时光。自那以后，他就经常待在实验室里，在实验室的时间一点都不比一个研究生少。付出必然是有收获的，大量的实验操作使他的动手能力得到了增强，伍晖通过动手实验也做出了几个成果。虽然用他自己的话说，那都是小打小闹和好玩儿的成果而已。可就是其中的一个小打小闹使他成功地在大学生挑战杯的比赛中获奖。本科期间所做的各种实验更加坚定了伍晖要走学术道路的心。大学毕业以后，他被保送为本校（清华大学）的研究生。虽然他交叉到了材料科学与工程系，与他原来的专业有些许差距，专业方向的变动对学习也会有一定的影响，但伍晖却说：“当时我发现，清华的材料学院力量非常雄厚，如果把我们在化工或者有机化学方面的背景结合到材料学院，将发展出一个很前沿的学科。”

带着这样的心情，伍晖开始了他新的旅程。伍晖在材料系跟随潘伟教授，获得了硕士及博士学位。在读博期间，伍晖曾经负责过一个项目，就是将一个传统的高分子材料纳米纤维进行加工转型，并应用到无机纳米陶瓷纤维的制备和性能研究方面。“这个项目的收获很大，我们做了很多很有意思的东西，也自由拓展了很多好玩儿的东西，如各种陶瓷纤维，甚至还有一些金属纤维……”伍晖头头是道地说。攻读博士期间，伍晖不仅拥有了很强的动手实验能力，还将实验结果提升到了理论总结的层面，也就是论文层面。仅在读博期间他就发表了十几篇学术类论文，其中一些还被比较高端的刊物发表。伍晖在博士毕业时写的论文更是被评为北京市优秀博士论文，还被收录到全国优秀百篇博士论文之中。因为伍晖成绩优异、学习成果颇多，还被评为清华大学的学术新秀。从本科的只是动手实验，到博士时能够独立设计科研计划，再到后来可以做一些具有创新性的研究实验，最后自己总结成论文，这种全过程式的掌控训练过程，对伍晖以后的发展起到了很大的作用。

博士读完之后，伍晖又申请到了美国斯坦福大学博士后研究工作的资格，师从崔屹教授，开始了他为期5年的美国留学生涯。虽然斯坦福大学的材料系只有十几名教授，可它在学术界的地位却可以在美国排到前三。整个学院的学术氛围良好，出过很多优秀的科研人才，也出过不少科研成果。

跟随专业基础功底扎实的潘伟教授学习的伍晖，深受潘伟教授的影响，打下了很好的基础。而斯坦福大学教授崔屹是一位非常富有激情和闯劲的人。虽然伍晖师从的两位导师——潘伟教授和崔屹教授——风格各异，但中西合璧的思路让伍晖在学术的道路上走得越来越远。扎实的基础和对科研的热情，让伍晖在专业领域逐渐显露锋芒。伍晖尤其是在与清洁能源有关的无机功能材料和纳米纤维的结构、功能一体化领域，对锂离子电池电极材料和氧化物纳米材料进行了相当系统的研究。被授予“2014年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号，就是因为他在电池电极方面的研究取得了很大的进展。用硅作为锂离子电池的负极材料是一个非常理想的选择。可是在放电和充电的过程中，锂离子会嵌入硅中或从硅中脱落，这就使得硅的体积产生了很大的膨胀和收缩变化。这种变化不仅导致电池变形，还影响了电池的寿命。由于电池体积变化很大，导致电池无法固定在一个位置，更不用说加以利用了。在斯坦福大学进修期间，伍晖就已经开始了这方面的研究并取得了不错的成果，他弄清了如何使用多孔聚合物凝胶来包裹微小的硅粒子，使硅粒子可以进行无害的扩张。回国后，他依然继续这方面的研究，并通过采用水凝胶高分子与硅颗粒构架出一个三维网络结构，改善了这类化学材料的电化学性能，提高了复合电极的循环寿命。不仅如此，他还对高分子进行了新的选择和改性，制备出一种可以自我修复且循环寿命颇高的微米硅粉末基电极材料。除了硅这种材料本身的问题以外，在电极制作方面也同样存在着相当大的问题。一般的制备方法不仅工序复杂，成本也居高不下，并且很难与现在的电池工业相结合，根本无法大规模推广。因此，伍晖未来的研究开发项目将侧重于稳定的硅纳米电极的量化生产方法的研究。除了在这方面有了新的进展以外，他在二维材料的制备方面也取得了很大的进展。 [29]

之前也有很多研究者报告了不少制作二维材料的方法，但是大部分方法都不适合大规模运用，因为制备方法比较复杂，而且制作价格昂贵，还受到材料结构自身的限制等。因此，对这方面的研究也是一个很有前景的方向。大部分的金属和它们的金属衍生物都是非层状结构的，无法制备出能够做到自支撑的二维层状纳米材料大大限制了关于这方面材料的运用以及研究。而伍晖和他的学生们成功开发出了一种通过反复折叠和延展，并适时地进行选择性刻蚀过程，将一种双层金属片制备成二维金属纳米片的新方法。这种方法可以在特定的室温条件下通过简单的机械式滚压，将双层二维金属片压至5微米到几纳米之间；虽然厚度变薄了，但它们并没有发生合金现象。在进行选择性刻蚀之后，就获得了纯度很高的单一金属纳米片。就以银/铝叠层纳米结构为例，通过简单的反复折叠、滚压，就可以在金属片中构造出足有数万层但厚度却在毫米范围之内的银/铝纳米层叠结构。之后运用碱液就可以选择性地溶解层叠结构中的铝，从而得到单一的平均只有4纳米的可以进行自支撑的金属银纳米片。除此以外，这种二维银纳米片表面具有很好的亲水性，使它可以在水中形成较为稳定的分散液。这就非常有利于混合分散液、薄膜和复合材料的制作。这一研究成果为导电墨水、能源存储电极、光热转换和纳米催化剂等方面的研究打下了坚实的基础。 [30]

伍晖不仅在硅纳米电极方面和二维材料制备方面取得了新的进展，在纳米纤维网络的高性能透明电极方面也是成果颇多。用伍晖的话来说，他所研制出来的好玩儿的成果，不仅要在实验室中成功，还应该能够运用到各个领域中去。因此，在推进科学成果商业化方面他也颇有建树。毕竟，能够被人们所运用的成果才是更加有用的成果。 [31]

金属氧化物的剥离技术就是其中之一。大部分的金属氧化物是无法通过常用的剥离手段得到的。但是伍晖他们发现，尽管很多金属氧化物没有层状的晶体结构，却常存在着含有大量结晶水的对应的层状结构金属氯化物。因此，他们通过使用快速加热的方法，使大量气体得以快速逸出，这样就可以剥离氧化物的层状结构，同时还可以发生水解反应，使氯化物转化为氧化物。运用这种方法制备出的二维氧化铬纳米片，在锂离子电池的运用中也表现出比较优异的性能。相信在未来伍晖还会取得更多“好玩儿”的成果，这些成果也将会运用到更多好玩儿的领域，为人们的生活提供更大的便利。 [32]

“逃学”的基因天才

作者：杨一鸣

赵柏闻（Bowen Zhao）

获奖年份：2013

获奖时年龄：21

获奖时职位：深圳华大认知基因组学实验室主任

获奖理由：基因与天才有必然联系吗？这是“逃学天才”赵柏闻传奇开始的地方。

说起赵柏闻，“华大基因最年轻的研究员”“2013年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”“高中辍学的天才研究员”这些关键词大概会最先出现在你的眼前。没错，赵柏闻今年（2017年）才25岁，其人生就已经可以用“传奇”来形容了：他高二辍学，应邀加入华大基因，成为公司最年轻的研究员；一年之后升任华大基因人类认知能力基因组学分析项目负责人；2014年创立北京量化健康科技有限公司，任首席执行官至今。这样的履历，着实让人惊奇。但是在17岁前，他的生活与大多数初、高中生没什么区别，整天都是学习。1992年出生的他天资聪颖，在众多精英中脱颖而出，进入北京的人大附中学习。然而，赵柏闻也算是中国传统教育的“离经叛道者”。

2009年，赵柏闻升入高二，就读于北京的人大附中。暑假期间，赵柏闻没有选择复习功课，以准备进入高三备战高考，而是选择到深圳华大基因参加基因科学夏令营。在那里他遇见了自己的贵人——华大基因创始人之一、基因学家汪建。几句简单的交谈后，汪建觉得面前这位轻狂的高中生很有意思，于是他将赵柏闻带到了当时华大基因的首席研究员李英睿的办公室。看着赵柏闻，李英睿并不觉得这个高中生有什么特别的，随手甩给他一本Perl编程语言的书和一个有关DNA统计的问题，认为足以打发他两周的夏令营时光了。几天之后，赵柏闻带着自己编写好的程序界面和有关DNA统计问题的答案找到了刚吃完消夜的李英睿。李英睿十分惊奇，因为他“甩”给赵柏闻的问题并不容易，那是华大基因一个课题组都感到十分棘手的问题。李英睿随后将赵柏闻带回汪建的面前，说：“这家伙是个天才，你得把他留下。”赵柏闻在权衡利弊之后，选择从人大附中退学，加入华大基因，自此赵柏闻正式开始了他的传奇之路。

聪明归聪明，加入华大基因后，赵柏闻还是体会到对社会的不适应，毕竟他只有17岁，比大多数同事都要小好几岁。薪酬低、没有同龄的朋友是当时最困扰他的问题。不过，这些问题都没有困扰他很久，因为进入华大基因一年以后，赵柏闻开创了一个研究课题：华大基因人类认知能力基因组学分析项目，由他担任负责人。当时，各种问题铺天盖地而来：科研项目立项、做项目负责人、协调组内外的工作以及自己的科研工作。很难想象这是一个当时只有20岁出头的男生能做好的事情，但是赵柏闻却应对自如。而该项目本身的研究内容就是探求哪些基因能够使人更加聪明，可以说，这就是一个“天才研究天才”的科研项目。赵柏闻认为，人类的智商有40%～80%是继承自父母的，所以基因在其中还是起到了关键的作用，就像人的高矮受基因调控一样 [33] 。但是，赵柏闻领导的研究团队并没有以某个特定基因片段为目标，或者说并没有定向地寻找高智商基因，而是寻找可能影响人类智商遗传的基因。这也就意味着，赵柏闻的研究团队需要大量的数据分析。不过好在华大基因是世界上最大的DNA测序机构，有着强大的数据计算和处理能力，他们接收并分析了2000多份DNA样品，总计6万亿对碱基对。而DNA的采样来自世界各地高智商人群的唾液样品，其中包括具有数学天赋的人以及美国和其他一些国家高智商个体的DNA样本，例如奥数或科学奥林匹克训练营的中国人、在美国学术能力评估测试（SAT）中获得高分的人，以及从精英大学获得物理学或数学博士学位的人。

华大基因人类认知能力基因组学分析项目就这样有条不紊地进行着，也受到了学界的广泛关注。项目伊始就有许多国内外的科学家、大学教授以及知名研究员联系赵柏闻，希望能够参与该项目的研究。此外，国内外的一些顶级专家，包括麻省理工学院的团队也都开始了类似的工作。而就在项目进行得火热的时候，赵柏闻选择了急流勇退——退出华大基因人类认知能力基因组学项目，甚至直接从华大基因离开。这也是赵柏闻仔细思考一年多作出的决定，理由很充分：一是考虑到该项目研究距离实用还很远；二是考虑到学界中关于该项目的争议。其实，涉及优生学的争议从项目一开始就没有断过，即使赵柏闻一再强调研究的重要性以及研究的真实意义，外界对他们的争议始终像是一片挥散不去的乌云。于是2014年，赵柏闻离开了工作5年的华大基因，回到北京，创立了北京量化健康科技有限公司，转向了一个离应用更近的方向——肠道微生物基因组检测。

简单来说，肠道微生物参与了我们日常的新陈代谢过程，并起到了十分关键的作用，它们的存在对人体内代谢能力以及人体免疫力有着举足轻重的作用。检测肠道微生物的基因组，能够让我们获知我们体内到底存在些什么类型的微生物，并以此了解我们自己的健康状况。例如，如果肠道微生物的基因组检测出你对碳水化合物的代谢能力比正常人强很多，那就意味着吃同样的食物，你也许会比其他人更加容易发胖。这样的转型似乎跨度很大，但是研究的意义也十分重大，也更加贴近我们的生活。比起知道自己的智商是如何遗传下去的，大多数人可能更加关注如何健康地活着。这也许是赵柏闻的另一处天才的体现——总能找到研究的突破口，总是能剑走偏锋地找到具有重要意义的研究方向。

2014年3月，赵柏闻正式注册成立了北京量化健康科技有限公司（以下简称“量化健康”），主要业务是提供肠道微生物检测报告以及微生态动态干预，应用方向主要包括2型糖尿病、肥胖症、肠炎、抑郁症等。赵柏闻的构想是先提供肠道微生物检测报告，再根据检测数据为用户提供定制化的微生态动态干预，也就是定向地调控用户体内的微生物群体，让用户更加健康。如今，产前基因检测以及肿瘤基因检测等已打开市场，都拥有为数不少的用户群体，然而肠道微生物基因检测的市场在国内外都是空白的。最先开始做肠道微生物基因检测可能会成为先驱，也可能会成为“先烈”。

面对机遇和挑战，赵柏闻再一次显示出了与其年龄不符的能力。在公司创立初期，赵柏闻一边打造网络合作平台，一边搭建专业的研发设备，还要分身出来拉风投，各项事宜亲力亲为。现在，量化健康已经拥有一套全功能生物医学检测试验综合体，能够通过网上预约接收用户提供的样品，并依次通过样品序列对比、基因丰度生成、功能性分析以及预测模型和报告，最后得出综合性报告。而在选择风投这件事情上，赵柏闻也有着自己的执拗。有些公司愿意出资，甚至合同都要签了，但赵柏闻还是回绝了他们。因为赵柏闻认为，如果不能和合作伙伴走得长久，拿了一点钱也不会起很大的作用。量化健康的第一笔业务来自一家糖尿病健康管理公司，量化健康获得了1000万元的天使轮投资。赵柏闻正是看中了他们手上的40万名糖尿病病人的样本，认为这足以成为个性化定制微生态动态干预产品的最好的数据支持，也将是开发定制微生态动态干预产品的好机会。

赵柏闻现在的工作已经不单单是做科研工作了，还肩负着一个初创企业兴亡的任务。但是他无论处于哪一个角色，都是出色的：他可以是天才的科研工作者，可以是有敏锐商业嗅觉的商人，也可以是纵观全局的领导者。而这些和那一次次作出的正确抉择分不开，不论是看似任性的辍学还是深思熟虑后的辞职创业，赵柏闻令人佩服的地方就在于他总能找到自己的方向并义无反顾地走下去。正如赵柏闻喜爱的美国诗人罗伯特·弗罗斯特《少有人走的路》中的一句话：“林中有两条路，而我选择了人迹罕至的一条，从此决定了我一生的道路。”

25岁的赵柏闻，他的传奇之路还将继续。

新材料解决世界难题

作者：杨一鸣

朱嘉（Jia Zhu）

获奖年份：2016

获奖时年龄：34

获奖时职位：南京大学教授

获奖理由：朱嘉在纳米材料方面的研究成果，使海水淡化和高效率储能成为可能，这将极大地拓展人类的生活自由。

2013年，一位华人青年走进了南京大学现代工程与应用科学学院草木葱郁的校园。他刚刚从美国加州大学伯克利分校博士研究生毕业，修读的是新能源专业。在此前的学习过程中，他曾师从著名的华人机械工程学家张翔，且张翔对他的评价颇高。此次回到南京大学，他原本只是听从自己恩师的建议进行一次例行的考察，却意外地发现了自己科研事业的新契机——南京大学即将改革现代工程与应用科学学院。 [34]

经过和南京大学校方短暂的交流，这位原本已经在美国扎下根来的青年科学家对南京大学现代工程与应用科学学院表现出了很大的兴趣，而南京大学校方也被他先进的研究理念深深吸引，并劝说他成为学校材料科学的领路人。就这样，彼时在国内材料研究领域还默默无闻的南京大学有了自己的材料科学领军者。 [35]

不过两年的时间，在校方的大力支持下，这位青年学者带领自己的科研团队一举取得了材料研究的突破性进展——业界皆知的三维铝颗粒等离激元材料海水淡化技术，即利用性能稳定、光热转化效率较高的新材料对海水水体进行表面加热，使得研究人员得以首次用低成本的方法实现海水淡化，这也为海水淡化技术的实用化提供了契机。而这位青年才俊也因为自己的突破性研究，在材料科学的发展史上写下了浓墨重彩的一笔，他就是国内顶尖的材料科学家——朱嘉。 [36]

这并不是朱嘉第一次在科学界闯出名堂。

2010年，尚在斯坦福大学攻读硕士学位的朱嘉就已获得了中国政府优秀自费留学生奖和美国化学学会无机化学青年科学家奖。很多人认为，朱嘉在未来的研究工作中必然会取得巨大的成功，直接冲击诺贝尔奖也不是无稽之谈。

2016年8月23日，朱嘉凭借他在新材料应用性研究领域的一流成果，被授予“2016年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。而这一年他刚满34岁，却已经拥有了国际级的学术影响力。

朱嘉1982年生于地处南北要冲的江苏省徐州市。在那里，他度过了自己的少年时光。19岁时，他凭借优异的成绩考入南京大学物理学系。2013年，在结束了近10年的海外深造之后，朱嘉回国任教。 [37]

在一次实验中，朱嘉带领的研究团队无意中合成了一种名为“三维铝颗粒等离激元材料”的材料。在对该材料进行性能研究的时候，朱嘉又进一步发现：凡是波段在400纳米到10微米之间的光线，三维铝颗粒等离激元材料都能做到几乎100%的吸收。从小就对材料有着强烈好奇心的朱嘉马上意识到了一个重要的问题：既然这种新型复合材料具备如此强悍的光线吸收能力，那么人们是不是也可以将该物质吸收光线所产生的热量利用起来，去解决一些实际问题呢？紧接着，朱嘉想到了海水淡化。

传统的海水淡化原理即通过增加海水温度，继而加速其蒸发速度，最终获得蒸馏水。这种方法虽然实现起来并不困难，但在实施过程中会造成大量的能量损耗。从经济学的角度来看，传统的海水淡化方法实际上是得不偿失的。但如果人们只对海水表面的分子进行加热，那么就可以实现整体水温恒定下的局部蒸发，这样就能使相关面积的海水淡化，一举两得，既保证了淡化的效率，又降低了淡化的能耗。 [38]

在朱嘉看来，那块黑色的金属刚好能够承担这样的工作——将该物体置于海水水体的表面，其在吸收光线的过程中，可以将太阳能转化为有限的热能，这样就能实现海水的局部加热。根据朱嘉的预测，一旦这种构想变为现实，那么海水的能量转化效率将飙升到90%以上。

紧接着，朱嘉和他的团队对那块黑色的金属进行了更加细致的研究。那块黑色金属实际上是一种三维铝颗粒等离激元材料，而这种材料正是实现高效率太阳能海水淡化的绝佳载体。当实验的结果证实了自己的预想时，朱嘉进取的激情被点燃了。

经过进一步的研究，朱嘉又进一步分析出了三维铝颗粒等离激元材料在海水淡化方面的三个优势：

首先，三维铝颗粒等离激元材料的原材料取自金属铝，原材料的成本并不高。而朱嘉的团队在合成三维铝颗粒等离激元材料的过程中也采取了简易、可大规模复制的自组装制备法，并且实验用的三维铝颗粒等离激元材料在淡化实验的过程中也表现出了出色的稳定性和耐用性。

其次，三维铝颗粒等离激元材料极高的光吸收效率能够保证海水淡化过程中光热转换工作的高速进行。

最后，三维铝颗粒等离激元材料自身可以产生局部等离激元光学共振效应。在该效应的作用下，漂浮于水面的、细密排列的铝材料附近的表面温度会急剧升高，其电磁场强度也会增强。在这两者的共同作用下，三维铝颗粒等离激元材料能够在极短的时间里生成大量的淡水蒸气。三维铝颗粒等离激元材料内部的疏松结构又可以为这些淡水蒸气提供高效的散逸通道。在随后的一段时间里，朱嘉又围绕着三维铝颗粒等离激元材料的光热转化性能进行了反复的研究和实验。

2016年4月，朱嘉将自己在海水淡化方面的研究成果发表在了世界顶级科学期刊《自然·光子学》（Nature Photonics）上。该文章一经发布，就立刻在学术界引起了广泛的讨论。在彼时的朱嘉看来，或许在未来很短的时间内，人们就可以实现低成本、大规模的海水淡化，而人类的水资源危机也会因此得到疏解。 [39]

同年，朱嘉和他的团队终于在高效率太阳能海水淡化领域取得了实质性进展。在朱嘉的带领下，南京大学现代工程与应用科学学院的相关研究人员完成了人类首次基于等离激元增强效应的海水淡化实验。经过事后测算，该实验的能量转化效率已达到了90%，海水淡化前后的盐度更是相差4个数量级。这项实验的成功意味着高效率太阳能海水淡化将走向实用化。而后，多家国内外企业向朱嘉表达了它们对相关研究成果的极大兴趣，并主动登门与其洽谈合作事宜。 [40]

毋庸置疑，淡水资源严重匮乏已经成为21世纪的国际性问题，全世界绝大多数的国家在未来都将受到水资源短缺的掣肘，而在各类相应的解决方案中，海水淡化已经成为一个比较有效的应对之策。目前，国际上通用的海水淡化方法主要是蒸馏法和膜法，前者方法简单，但单位能耗过大；后者虽然单位能耗较小，但材料成本较高，且会造成污染。而朱嘉团队三维铝纳米颗粒海水淡化方法的成功实验，无疑可以有效解决上述两种方法所带来的各种弊端，技术前景可期。

而我们如果站在整个国家的角度来看朱嘉在海水淡化方面的成就，则可以看到更大的商业前景。根据国家发改委2016年年底所印发的《全国海水利用“十三五”规划》，“十三五”末，国内海水淡化总规模将达到220万吨/日以上。而业界也普遍预计，随着海水淡化产能的逐渐提升，未来仅海水淡化设备制造环节所产生的市场就将达到百亿元级别 [41] 。在完成了世界级的研究成果之后，朱嘉又开始思考另一个问题：怎样才能提高蓄电池的储能效率？

在之前的研究过程中，朱嘉的研究团队通过对锂金属负极表面包覆金刚石样碳薄膜，以及中空碳纳米微球抑制锂枝晶等新型复合材料的应用，已经实现了锂电池负极的性能的提升。但这些覆盖性材料、纳米级结构的生产过程极其复杂，成本自然也居高不下。不过在那时的朱嘉看来，自己研究的大方向并没有错误，利用复合材料来解决蓄电池循环效率低下的问题依然是最可行的方案。

经过无数次的改良，2016年11月，朱嘉带领他的团队终于设计出了一种名为聚二甲基硅氧烷（PDMS）纳米孔薄膜的新型复合材料。聚二甲基硅氧烷纳米孔薄膜所特有的纳米孔薄膜结构，能够为锂离子提供高效的传输通道；在电化学物质循环的过程中，聚二甲基硅氧烷纳米孔薄膜可以保持优异的机械层面、化学层面的稳定性，继而可以高效地抑制锂枝晶的出现。

除此之外，聚二甲基硅氧烷纳米孔薄膜还可以与各类电极材料相互兼容。而从生产工艺上看，这种薄膜材料可以通过旋涂法、氢氟酸（HF）刻蚀法进行合成，生产过程较以往大大简化。

总体来讲，朱嘉团队将聚二甲基硅氧烷纳米孔薄膜材料应用到锂电池中的方法，成功地提高了锂电池的库伦效率，使其在经过长时间的循环之后，仍能维持95%以上的库伦效率。这种材料方面的改良对于目前锂电池循环寿命的延长具有十分重要的意义。

现在，聚二甲基硅氧烷纳米孔薄膜材料已经成为最先进的锂电池制作材料，全世界有无数的企业或个人正在利用这种材料改善工业和生活的品质。朱嘉利用自己的知识，再一次改变了世界。在朱嘉看来，随着生产工艺的优化和生产规模的持续扩大，未来聚二甲基硅氧烷纳米孔薄膜材料的制备成本将会越来越低，而传统的蓄电池材料也必将会被新型的复合材料所取代。

2017年五四青年节到来前夕，朱嘉和其他19名才俊一同获得了第十二届“江苏青年五四奖章”。在科研领域奋斗多年的朱嘉在此时获得这份荣誉可谓适逢当时，相信在可以预见的将来，朱嘉还会在材料科学领域带来更多的研究成果。 [42]

EmTech大会

获奖者演讲视频

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[35] .王莹.放弃名校职位“80后”奶爸朱嘉举家回国[J/OL].(2016-03-10)[2017-07-12].http://character.workercn.cn/447/201603/10/160310101116493.shtml.

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[39] .《Nature Photonics》刊登我校朱嘉教授课题组新型“高效太阳能海水淡化”工作[R/OL].(2016-04-26) [2017-07-12].http://news.nju.edu.cn/show_article_1_41890.

[40] .《Nature Photonics》刊登我校朱嘉教授课题组新型“高效太阳能海水淡化”工作[R/OL].(2016-04-26) [2017-07-12].http://news.nju.edu.cn/show_article_1_41890.

[41] .筱阳.逾百亿级产业站上风口 海水淡化迎规模化利用拐点[R/OL].(2017-07-07)[2017-07-12].http://www.hbzhan.com/news/detail/118420.html.

[42] .南京大学朱嘉教授获第十二届“江苏青年五四奖章”[R/OL].(2017-05-05)[2017-07-12].https://www.nju.edu.cn/ff/3f/c3814a196415/page.htm.

远见者 VISIONARIES

陈启鑫

（Qixin Chen）

优化世界最庞大的能源系统。

伊利亚·苏特斯科夫

（Ilya Sutskever）

发掘了深度学习的潜力，将其运用在图像识别领域。

郑宇（Yu Zheng）

通过研究可用的数据，让错综复杂的城市生活变得更美好。

丹妮尔·方

（Danielle Fong）

通过将能源储存在压缩空气中，让清洁能源变得廉价。

经典技术，全新应用。依靠与众不同的视角，他（她）们找到了经典技术的新应用。

乔纳森·唐尼

（Jonathan Downey）

交叉学科最奇妙的地方就是能够开发新产品和开创某个领域的新纪元，而乔纳森·唐尼作为最懂飞行的工程师，正在开创无人机的新时代。

埃文·施皮格尔

（Evan Spiegel）

Snapchat的联合创始人发现，人们需要与众不同的社交。

埃里克·米基卡夫斯基

（Eric Migicovsky）

现在人们平均每天要掏出手机120次，如果我们能在手表上完成一些简单操作，岂不是很方便？

西加尔·卡多赫

（Cigall Kadoch）

西加尔·卡多赫博士在癌症病理研究方面所取得的突破性进展，使癌症的致病机理开始变得越来越清晰，继而为人类最终治愈癌症创造了条件。

优化世界最庞大的能源系统

作者：杨立中

陈启鑫（Qixin Chen）

获奖年份：2012

获奖时年龄：30

获奖时职位：清华大学电机系助理研究员

上榜理由：优化世界最庞大的能源系统。

2017年4月28日，北京，“2017年《麻省理工科技评论》 35位35岁以下科技创新青年”中国区榜单评选的启动仪式现场。清华大学能源互联网研究院副院长、被授予“2012年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号的陈启鑫博士是当天的嘉宾之一。当被问到“被授予‘2012年《麻省理工科技评论》 35位35岁以下科技创新青年’称号是一种怎样的体验”时，他这样回答：“对我影响挺大的……比较切身的影响就是，我当时回到学校就评上了副教授。”如此的直率引得台上台下笑声一片。

睿智、幽默、健谈，是陈启鑫给大家留下的印象。但轻松的背后，他的研究对象是全世界最为庞大、复杂的能源系统：中国电力工业体系。2016年，中国全年发电量几乎已经达到美国的1.5倍、欧盟的2倍。作为关系国计民生的重要基础性行业和支撑国民经济发展的重要产业部门，有关电力体制改革的内容频见报端，是中国深化体制改革进程中著名的硬骨头。

如何优化这个复杂的系统，让它在安全可靠运行的基础上逐步走向低碳化、清洁化和市场化？电力行业的科学家、工程师们为此进行了不懈努力。他们不仅着眼于某一特定功能产品的开发或某一特殊设备的应用，更从整个电力系统的全局出发，对其中包括负荷预测、方式安排、调度控制、风险评估等不同环节进行了改进与优化，甚至对国家层面的战略选择、政策制定与规划发展提出意见和建议，力图自上而下地创造巨大的经济和社会效益。陈启鑫投身其中，是众多科学家、工程师中较年轻一代的代表之一。

2001年，陈启鑫以广东省高考数学状元的成绩考入清华大学电机系。2009年，他获得了电机系的工学博士学位。在陈启鑫看来，“清华的工程学科秉承着‘顶天立地’的思想，既追求学术上的钻研，又强调研究成果要‘经世济民’，为国家的发展做贡献，这个特质非常符合我的价值取向”。在清华，陈启鑫与众多工程科学学科的研究者一样，既强调研究工作的理论创新，又强调其应用价值的释放。通过多年的积累，陈启鑫和他的导师夏清教授与康重庆教授一起，提出了精准的电力预测技术、先进的发电调度技术、精细的电力规划技术和优化的电力系统运行技术，开发出了相应的软件系统，在国内多个电网得到广泛应用，在节煤、碳减排与提高经济效益等方面取得了巨大的成功。凭借这些研究成果及其良好的应用前景，他被授予了“2012年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。

该成果的技术背景是，为了及时应对随时可能激增的用电负荷，或平衡不稳定的风力和太阳能等新能源发电，需要燃煤的火力发电厂常常不得不在远低于额定发电量的情况下待命运行，以便对外界电网负荷的变化做出迅速响应，但这会导致发电效率的降低和燃料的浪费。因此，如果可以准确地对用电负荷进行预测，并优化电力系统的运行方式，就可以节约大量的燃煤。陈启鑫和他的同事们在技术层面上突破了大规模电力系统的高效建模问题，并提高了非线性复杂问题的计算速度。这一方面使得他们的数学模型与工程实际契合，令计算结果不失真；另一方面让计算和分析内嵌到了实际的工作里面，算得又快又准，让工程上敢于应用。该系统最后在中国超过10个省区近200座城市中投入使用，其中某省一年就节约了3000万美元和24万吨燃煤 [1] ，取得了显著的经济和社会效益。

然而以上只是陈启鑫研究的一部分。中国的电力工业在实现了长足发展的同时，依然存在着诸多问题。为了释放电力行业的运行红利，陈启鑫参与了新一轮中国电力体制改革的顶层设计与政策建议，力图为中国的能源格局开拓出一个全新的未来。

中国的电力工业肇始于晚清时期，历经民国的战乱和新中国的建设与摸索，到20世纪末，已经形成了政企合一、高度集中、垂直垄断的统一管理模式。从新中国成立初期的燃料工业部，到后来的水利电力部、电力工业部，全国统一的计划管理体制在成功避免了“一放就乱”问题的同时，也导致电力工业存在投资主体单一、运行机制僵化、投资不足、效率低下 [2] 等一系列问题。改革开放20年后，为了实现从计划经济向市场经济的转型，1997年，国家电力公司成立。双轨运行一年后，兼具行政管理、行业管理、经营管理三重职能的电力部走入历史，国家电力公司逐步从行政性公司转变为实体性公司，“有力地促进了中国电力工业的健康、稳定和可持续发展 [3] ”。

由于电网等设备的大规模建设需要巨大的成本，电力行业具有一定的天然垄断属性。然而，并不是电力行业的每一个环节都必须要实施垄断经营。按照从发电到用电的全过程，电力工业可以分为发电、输电、配电、售电四个环节。除了中间的输电、配电适宜垄断以外，一头一尾的发电和售电如果存在垄断，将导致价格扭曲、资源分配效率低下和巨大的垄断收益。因此，2002年中国启动了第一次电力体制改革，改革的内容包括将垄断了电力全行业的国家电力公司拆分，实现厂网分开，即成立多家相互竞争的发电公司，发出的电竞价上网；成立国家电网公司、南方电网公司，负责输电、配电、售电环节。

正是从第一次电力体制改革开始，陈启鑫的导师夏清教授和康重庆教授就开始带领清华大学的团队从事相关的研究工作，实现了该领域的从无到有。然而，由于某些原因，从2006年到2015年，电力体制改革的研究等了整整十年。第一次电力体制改革虽然在一定程度上促进了电力建设的发展、引入了适度的竞争机制，但总的来说这次改革并不完整。例如，由于种种原因，厂网分开并不彻底，并未形成公平的竞争环境；节能优先的可持续发展原则并未得到贯彻；电价、市场体系等关键环节的改革也未有实质性进展 [4] 。

2015年，《中共中央 国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》揭开了新一轮电力体制改革的序幕。新一轮改革以放开两头、管住中间为体制框架，涉及电价改革、电网独立、放开市场等一系列核心环节，被认为更具现实性、可操作性。随着改革任务的完成，电力系统将可以为经济社会的持续健康发展提供坚强有力的支撑。而在这背后，凝聚了清华大学师生十余年坚持不懈的努力，其研究又一次被广泛关注，陈启鑫形容这种感受是“如人饮水，冷暖自知”。

陈启鑫认为，中国电力市场的理想形态应该是以合理的、开放的竞争与价格机制为魂，用反映供需关系与资源配置效率的价格信号来引导电力系统的规划、运行、控制的全过程，促进新能源消纳和各种新型能源业态的发展，全方位提高电力系统的运行效率，为国家节约建设和运行成本，并促进节能减排。在他看来，现阶段的发展方向总体上是正确的，但过程中充满了反复。电力体制改革并不纯粹是一个技术问题，而是一项系统工程，有着广泛的利益牵扯和大量的博弈过程，既需要顶层设计，也需要从业人员具备充分的智慧、耐心和妥协的意愿。

下一阶段，电力改革将会走入深水区，触及行业内最核心的部分。虽然一直跌跌撞撞，却已不能回头。对于改革的成功，陈启鑫充满了信心。但在开启中国能源格局的大未来之前，还有大量的工作需要全情投入。

更好的机器学习，更好的人工智能

作者：周涵宁

伊利亚·苏特斯科夫（Ilya Sutskever）

获奖年份：2015

获奖时年龄：29

获奖时职位：谷歌大脑团队关键成员

获奖理由：发掘了深度学习的潜力，将其运用在图像识别领域。

2015年，在硅谷腹地门洛帕克的一次晚餐上，几位硅谷创投行业专家与一位年轻的博士研究员产生了创建公益性的人工智能研究机构的想法。这位研究员就是当时在谷歌从事深度学习研究的伊利亚·苏特斯科夫。而那几位专家，是特斯拉的创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）、著名孵化器Y Combinator的总裁山姆·阿尔特曼（Sam Altman）及在线支付公司Strip的前首席技术官格雷格·布罗克曼（Greg Brockman）。几个月后，他们共同募资十多亿美元建立了OpenAI；一个拥有60多名一流研究人员的独立非营利人工智能研究机构成立了，并由伊利亚·苏特斯科夫出任研究总监。

伊利亚·苏特斯科夫是大名鼎鼎的深度学习泰斗杰弗里·辛顿（Geoffrey Hinton）的弟子，他被授予“2015年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。

就在5年前，伊利亚·苏特斯科夫与自己的师弟亚历克斯·克里泽夫斯基（Alex Krizhevsky）在杰弗里·辛顿教授的指导下，合作开发了名为AlexNet的图像识别算法，大大超越了当时已知的算法。这个算法的核心，是一个基于100万张图片的数据集训练而成的深度神经网络。师徒三人不久后就成立了以“深度神经网络”缩写命名的公司DNN Research。公司在短短几个月内就被谷歌以重金收购。

亚历克斯·克里泽夫斯基和伊利亚·苏特斯科夫都成为谷歌的研究员，杰弗里·辛顿成为谷歌的工程副总裁。

伊利亚·苏特斯科夫于1986年出生在俄罗斯的一个犹太人家庭。在伊利亚·苏特斯科夫5岁的时候，全家移民以色列。随着伊利亚·苏特斯科夫的弟弟诺姆的出生，伊利亚·苏特斯科夫的父母为了让兄弟俩受到更好的教育，再次举家移民加拿大最大的城市多伦多。兄弟俩不负父母所望，都考上了多伦多大学。多伦多大学是加拿大最好的大学，那里的毕业生中有4位成为加拿大总理，历年来的教授中有10位诺贝尔奖获得者。 [5]

伊利亚·苏特斯科夫很小就学习编程。当他发现计算机不仅可以按照程序员的命令行事，还能够自己从数据中学习规则时，他就被深深地迷住了。幼年的他就认定人工智能是最令人兴奋的计算机科研领域。

2003年，伊利亚·苏特斯科夫读大学二年级时，来到多伦多大学本科教育副主任黛安·霍顿（Diane Horton）的办公室，询问是否有机会加入机器学习的研究。黛安·霍顿建议他去找杰弗里·辛顿。杰弗里·辛顿教授给了伊利亚·苏特斯科夫几篇论文，让他阅读。伊利亚·苏特斯科夫读后向杰弗里·辛顿教授讲了自己的心得。伊利亚·苏特斯科夫的天赋与努力打动了杰弗里·辛顿教授，他决定给这个年轻人一个机会，让他加入自己的研究小组，并指导他进行研究项目。伊利亚·苏特斯科夫的第一个项目是改进SNE (随机近邻嵌入)算法。几年以后，这项工作的成果作为学术论文而发表。

在杰弗里·辛顿的指导下，伊利亚·苏特斯科夫有机会接触到了当时最重要的机器学习问题，并探索了关于神经网络的研究课题。这些课题在当时并不被同行们普遍看好，如今却一跃成为深度学习的主流算法。在此过程中，伊利亚·苏特斯科夫取得了深度学习领域的重要成果。

2007年，伊利亚·苏特斯科夫凭借时序多层神经网络的研究获得了硕士学位。2011年，他做出了奠定自己在深度学习领域地位的出色工作：基于递归神经网络，学习英语语言模型。他在既有的递归神经网络的基础上，创新性地提出了如下改进：

1.以单个字符而不是单词为单位进行预测。

这增强了模型的普适性，让它可以被应用于任何以字符为单位的语言，而不受词库选择的限制。实验证明，模型可以自己学习到正确的单词拼写和词法变形规则。在传统的以单词为单位的模型中，拼写和词法变形都是需要语言学家根据所学习的语言来指定的。

2.以乘法单元(Multiplicative Factor)来建模，隐变量随时间变化的传递矩阵。

基于以上算法，采用维基百科中的文章作为训练集，伊利亚·苏特斯科夫训练了一个递归神经网络。为了检验这个递归神经网络学习的效果，他们利用这个神经网络，根据前面的字母序列预测下一个字母，并观察产生出的文本。其结果是读起来像句子的文本。例如以下句子就是在输入“Te meaning of life is ”（生命的意义是）这个序列之后自动产生的。

“The meaning of life is the tradition of the ancient human reproduction: it is less favorable to the good boy for when to remove her bigger.”（生命的意义是古代人类繁殖的传统：对于好男孩不利，因为有时会移除她的更大。）

虽然句子的语义有些似是而非，但是它确实学到了单词的概念，并且有一定的语法知识。这种语法知识类似于幼儿在没有上学之前，通过听成人对话学习的母语语法，是一种纯经验的知识。

通过与杰弗里·辛顿的合作，伊利亚·苏特斯科夫更加深刻地理解了机器学习的本质、应该如何进行机器学习的研究，以及它的能力和局限性。其中一个重要的灼见就是：足够多的训练数据和足够深的神经网络，任何模式识别问题都可以被解决。这一灼见，如今已经在语音识别、图像识别中获得印证。它也是2014年左右兴起的这一波人工智能大潮的主要推动力量 [6] 。

那么，机器学习与人工智能到底是什么关系呢？简单来说，机器学习是人工智能研究中的一个子领域，也是如今最大和最有影响力的一个子领域。主要原因是机器学习在许多商业应用中获得了很好的成绩，如广告领域的点击率预估、垃圾邮件识别，搜索和推荐领域的相关性排序。近几年，由于深度学习算法的进展，机器学习在语音和图像识别领域取得飞跃式突破，开拓出更多新的应用场景，如移动端和家具环境中的语音助手、自动翻译、自动安防监控和自动驾驶。正是这些新的应用场景，为机器学习研究提供了广阔的想象空间。

机器学习虽然在以上这些特定的模式识别问题上获得了非常好的效果，但仍有许多尚未解决的问题。例如，它只能从现有的标注数据中学习，不能从间接经验中学习。所谓间接经验的学习，就类似学生通过听老师讲解而非直接试验来学习一个抽象概念。

OpenAI现阶段的研究方向之一，是增强学习，即通过计算机与虚拟环境交互并获得反馈，自动学习解决问题的策略。例如，可以通过分析游戏画面和得分目标来自动学会玩一款计算机游戏。

在更宏大的层面上，伊利亚·苏特斯科夫带领下的OpenAI希望通过连接全世界的人工智能研究机构，促进人工智能研究的进展，并帮助人们发现新的研究方法和范式。

为无人机打造最强大脑

作者：杨一鸣

乔纳森·唐尼（Jonathan Downey）

获奖年份：2016

获奖时年龄：32

获奖时职位：Airware公司创始人及首席执行官

获奖理由：交叉学科最奇妙的地方就是能够开发新产品和开创某个领域的新纪元，而乔纳森·唐尼作为最懂飞行的工程师，正在开创无人机的新时代。

乔纳森·唐尼算是如今无人机行业最令人瞩目的明星之一了。他毕业于美国名校麻省理工学院，曾是飞行员、程序员、工程师，也是一名十分有远见的企业家。他于2011年创立了Airware公司并任第一任首席执行官，力图标准化无人机的操作系统。而他的创业奇遇其实就是他最喜欢的两项事物的结合——工程学和飞行。这两项事物就像两条交织在一起的线索，组成了他看似波澜不惊却又充满奇迹的创业之旅。

乔纳森·唐尼生于1983年，他的故乡是美国得克萨斯州休斯敦（Houston）近郊的Kingwood小镇。在出生前，乔纳森·唐尼与飞行的缘分就已经奠定，他的家庭是一个飞行世家，他的祖父、父亲以及叔叔都是经验老到的飞行员，都有着超过30年的飞龄；他的母亲也是在接受飞行培训时认识了乔纳森·唐尼的父亲——她当时的飞行指导。在这样的飞行家庭中成长，乔纳森·唐尼也喜欢上了飞行的感觉，想要和父母一样成为一名飞行员 [7] 。与此同时，乔纳森·唐尼也喜欢上了工程学，他在家乡读高中时迷上了机器人，并创立了学校历史上第一个机器人俱乐部。高中毕业后，乔纳森·唐尼进入麻省理工学院，成为一名本科生，并加入了从事无人机研究的小组。这是乔纳森·唐尼和无人机的首次碰面，而之后的日子乔纳森·唐尼的命运就和无人机绑在一起了。

乔纳森·唐尼本科毕业之后没有选择继续深造，转而加入了波音公司（Boeing），一干就是5年。而他也终于圆了梦，在波音公司他接受了飞行训练，成为一名飞行员。经过父亲的指点，乔纳森·唐尼曾一度担任美国大峡谷航空公司的飞行员。当然，乔纳森·唐尼也成为一名工程师——他加入了A160T Hummingbird型无人机的研究小组。这是一款军用无人机，其长达18.7小时的高空飞行停留时间以及20000英尺（1英尺≈0.31米）的飞行高度都是当时的世界纪录。乔纳森·唐尼在波音公司的5年是历练也是蛰伏。掌握了一些核心技术的乔纳森·唐尼对无人机的软件、硬件都了如指掌，再加上对飞行的热爱，乔纳森·唐尼简直就像为无人机而生的一样。在此之后，乔纳森·唐尼离开公司，单飞来到加州纽波特比奇，于2011年创立了Airware公司。

Airware公司一开始的定位就是做无人机操作系统及其开发平台。没错，乔纳森·唐尼就是想做无人机界的微软，因为他知道一个方便实用的无人机通用系统对于用户的操作体验来说是十分重要的。从当年DOS、Linux等操作系统的问世，到后来席卷全球的Windows视窗操作界面，操作系统以及其中包括的众多软件铸就了当今计算机行业和软件行业的繁荣。无人机从根本上来说也是一个硬件系统，是一个具有多功能的强大的硬件系统。那么相对应地，就必须存在一套同样强大的软件系统。乔纳森·唐尼希望以此为切入点，打造一款无人机专用的操作系统。

从2013年、2014年再到2016年，经过了三轮融资的Airware公司总计获得约7000万美元的资金，成为全球第二的无人机融资大户，仅次于大疆公司。也是在最近一轮的融资下，乔纳森·唐尼代表Airware宣布转型，其产品的方向将更贴近用户和应用。也许是因为软件和控制配件市场的饱和，也许是因为乔纳森·唐尼想剑指更广阔的星辰，乔纳森·唐尼又瞄准了“硬件+软件+云服务”的无人机全套解决方案。此举也将Airware推向了更广阔也更加具有挑战性的市场，不过这也是乔纳森·唐尼所有才华得以施展的地方。此前，Airware的软件开发和控制组件开发通常需要和无人机硬件厂商合作，而且还需要和最终用户接触并定制开发软件。这样的模式既被动又会拖长开发周期。转型后的Airware将更加主动地针对用户的需求开发他们所需要的产品。

于是Airware推出了耗时4年研制的AIP（Aerial Information Platform，航空信息平台）系统。这套系统既有硬件，又有与之对应的软件，力图解决无人机使用的标准化问题。该系统集成了控制两套无人机飞行的控制系统，能够使用户在地面上十分方便地操作。第一套称为Ground Control Station，这是基本的操作系统，能够让用户建立一些简单的飞行计划，你只需要设置飞行的地理围栏以及突发情况的应对方案等；第二套就是高级的操作系统Configuration Manager，它提供给用户更多的选项，能够让用户定制更加复杂的飞行任务。这样的两套操作系统就好像是“普通套餐”和“高级自助餐”一样，用户能够根据自己的需求以及自己对无人机的了解程度来选择对应的操作系统。

乔纳森·唐尼走的路就像是如今席卷全球的安卓系统走的路——先开发软件平台，再依托硬件走向更大的市场。另外，AIP面世的初期还允许广大用户以及第三方厂商定制开发应用软件，这一点也和安卓系统的发展不谋而合，更不用说同时期推出的云平台共享服务了。不过，相似之余还有变数，云平台共享服务的推出能够解决公司旗下多台商用无人机之间数据的汇总和分析，也能十分方便快捷地将这些信息在公司内部共享。这么一来，AIP才是一个完整的系统，能够定向满足用户需求并实现信息的实时共享。所谓“解决方案”就是这样的吧。 [8]

无人机虽然还没有达到全民广泛应用的阶段，但也掀起了一阵风潮，也许在不久的将来，我们会人手一架无人机。到那时候，无人机的操作系统必然也会像手机操作系统一样，有一些主流的操作系统存在于广大的市场中。而谁的用户多，也就决定了谁将会处于引领市场的地位，就像如今的iOS和安卓一样。Airware此举很明显意在未来的无人机市场中占得先机，如果真能成为将来无人机操作系统的主流，绝对会在很大程度上影响无人机的发展。也不得不赞叹乔纳森·唐尼的独具只眼——从软件的角度切入无人机的市场。

如今Airware的主要业务已经从单纯的无人机操作系统和控制组件开发中走出，开始向更加广阔的应用平台以及系统解决方案迈进。利用无人机强大的组件适配功能和灵活多变的控制系统，人类能够到达更远的地方。其中，Airware已有的无人机解决方案中，有着很多利用无人机来对人类无法到达的地方进行探测和测绘的案例，例如商业建筑精确测量就是一个成功的案例，能广泛应用于城市中众多在建或已建好的各式建筑，辅助设计、测绘并减少人工作业量，进而减少工伤事故；又如，利用无人机绘制矿井的路线图，能在矿井开发初期或是非常时期让矿井管理者了解矿井的详细情况。另外，Airware还尝试针对精确农业进行无人机的开发，希望能够开发适合农业生产的无人机。2013年，美国电信运营商Infnigy发生了13名员工在进行信号塔检修过程中不幸遇难身亡的事故。这一事件把无人机代替人工进行高空高危工种作业再一次推向公众视野。Airware的前景还是被广大投资人看好的。 [9]

也正是在2017年6月，乔纳森·唐尼辞去了其在Airware的首席执行官一职。而他的副手，曾任公司首席运营官的伊冯娜·瓦塞纳（Yvonne Wassenaar）在6月26日接替首席执行官一职。相比乔纳森·唐尼，伊冯娜的履历就更加适合公司的经营和管理——她曾先后在VMware公司任职副总裁、在New Relic公司任职首席信息官，还在管理咨询公司埃森哲工作了近10年。乔纳森·唐尼如今让自己从日理万机的首席执行官的位子上退下来，也许静静地开发新产品才真正适合这位飞行工程师。他曾经创造了无人机的神话，创立了公司，现在他需要的也许是一点时间，沉淀下来，找到新方向，开发新产品。

玩出来的新型社交网络

作者：孙振标

埃文·施皮格尔（Evan Spiegel）

获奖年份：2016

获奖时年龄：26

获奖时职位：Snapchat联合创始人

获奖理由：Snapchat的联合创始人发现，人们需要与众不同的社交。

2011年4月，埃文·施皮格尔在斯坦福大学的产品设计课程上展示了自己的项目——一款朋友间分享照片的手机APP。与众不同的是，这些照片会在数秒内自动消失。然而，埃文·施皮格尔从台下同学和风险投资人那里得到的反馈是：“这真是个糟糕的主意。”仅仅一年之后，这个不被人看好的想法就被称为Snapchat，登陆i OS应用商店，每天上传的照片有2000万张，A轮融资后就估值7000万美元。嗅觉敏锐的马克·扎克伯格感受到了一丝威胁，他给埃文·施皮格尔发邮件，要求埃文·施皮格尔到Facebook总部门洛帕克会谈，但他得到的回复却是：“很高兴与你见面，如果你能来见我的话。”马克·扎克伯格为Snapchat开出了30亿美元的报价，但埃文·施皮格尔却拒绝了。居然有人敢挑战Facebook，很多人都担心Snapchat究竟能走多远。如今，Snapchat拥有1.66亿名日活跃用户、330亿美元市场估值；27岁的埃文·施皮格尔也以40亿美元的净资产成为全球“90后”首富。 [10] [11] [12]

科技界有一个宝贵的信条：成功建立在天赋和勤奋的基础上。但埃文·施皮格尔却不以为然，他对成功有自己的看法——运气才是决定胜败的关键。

埃文·施皮格尔出身富庶。他的母亲梅丽莎（Melissa）是哈佛大学法学院毕业生，是一名税务律师。他的父亲约翰·施皮格尔（John W.Spiegel）拥有斯坦福大学经济学学位和耶鲁大学法学学位，是Munger, Tolles & Olson律师事务所的合伙人。

埃文·施皮格尔算不上纨绔子弟。他学习成绩优异，参与过很多课外活动和志愿者工作。六年级时他与计算机老师关系密切，并学会了组装计算机。埃文·施皮格尔高中时就读于一所私立预科学校——十字路艺术与科学学院（Crossroads Schoolfor Artsand Sciences），其间他还在洛杉矶奥蒂斯艺术与设计学院（Otis Collegeof Artand Design）参加了设计课程。在为校报工作期间，埃文·施皮格尔游走于当地社区，向人们进行广告宣传。埃文·施皮格尔对红牛这款功能饮料异常痴迷，在朋友的帮助下，他成为红牛营销实习生。这份实习工作没有任何报酬，但埃文·施皮格尔却干得热火朝天。他举办了多场派对，还将红牛和酒搭配起来销售。埃文·施皮格尔从这段经历中学会了营销，也明白了派对是怎样一回事。2008年，埃文·施皮格尔的父母为斯坦福大学慈善募捐。随后，埃文·施皮格尔在他的父亲的帮助下进入斯坦福大学，学习产品设计。 [13]

埃文·施皮格尔小时候，他的父亲约翰·施皮格尔会在圣诞节带着他和妹妹到Head Start中心分发食物，他们还会通过教会前往墨西哥为穷人盖房子。埃文·施皮格尔的过人之处在于，他能够充分利用自己的优势资源，并将其转化成自己的资本。在外人看来，埃文·施皮格尔是一位举止得体、和蔼可亲、富有野心的年轻人。

斯坦福大学有很浓的创业氛围，在斯坦福的产品设计项目上或许就有未来的亿万富翁。通过朋友介绍，埃文·施皮格尔被推荐给席拉创投（Sierra Ventures）的创始人彼得·温德尔（Peter Wendell）。埃文·施皮格尔获准参加了温德尔有关创业和风投的研究生课程，并坐在谷歌首席执行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）、YouTube创始人查德·赫利（Chad Hurley）等特邀嘉宾旁边。财捷集团（Intuit）的首席执行官斯科特·库克（Scott Cook）对埃文·施皮格尔在课堂上的表现印象深刻。课后，埃文·施皮格尔向斯科特·库克请求一份工作，并得到了一次机会。埃文·施皮格尔在工作中积累了宝贵经验，也是在那时他萌生了创业的想法。

大二时，埃文·施皮格尔加入Kappa Sigma兄弟会，后来又当选为兄弟会主席。他在兄弟会结识了鲍比·墨菲(Bobby Murphy)，也就是后来Snapchat的首席技术官。鲍比·墨菲生于1988年，2006年进入斯坦福大学学习数学与计算机科学。埃文·施皮格尔和鲍比·墨菲首先尝试创建了一个名为Future Freshmen的网站，用以帮助高中学生申请学校。但这是一次失败的创业。

“阅后即焚”的想法源于另一位兄弟会会员雷吉·布朗(Reggie Brown)。埃文·施皮格尔听到雷吉·布朗的提议后异常兴奋，他找到已经毕业的鲍比·墨菲，在父亲约翰·施皮格尔的客厅里准备大干一场。埃文·施皮格尔负责设计用户界面，鲍比·墨菲负责编写代码，而英语专业的雷吉·布朗则负责产品推广之类的附属工作。2011年7月，产品正式上线，当时叫Picaboo。Picaboo上线一个多月，雷吉·布朗因担心自己在公司的地位而提出占有30%的股份。埃文·施皮格尔和鲍比·墨菲大为恼火，一怒之下将雷吉·布朗扫地出局，Picaboo也更名为Snapchat。讽刺的是，兄弟会的口号恰好是“一生如兄弟”（Brothers in Heart Troughout Life）。

起初，Snapchat只有少量的用户。埃文·施皮格尔和鲍比·墨菲心灰意懒，各自专注于学业与工作。但2012年年初，Snapchat的下载量激增。很快，洛杉矶地区的高中生都在用Snapchat交流和传递笔记。埃文·施皮格尔认为，这与青少年开始接受iPhone前置摄像头有关。为了支付服务器的费用，鲍比·墨菲每个月拿出一半的薪水，埃文·施皮格尔则依靠家里资助。2012年5月，Snapchat收到了来自光速创投（Lightspeed Ventures）的48.5万美元的投资。此时，埃文·施皮格尔还有几周就毕业了，但他为了专心创业而选择退学。埃文·施皮格尔招募了两位工程师和一位社区经理，并于2012年10月推出了Snapchat安卓版本。

作为社交网络的独角兽，Facebook绝不允许自己的地位受到威胁。2012年9月，Facebook完成了对Instagram的收购，马克·扎克伯格开始将注意力转向Snapchat。Facebook在十几天内开发出了与Snapchat功能类似的产品Poke。2012年年底，马克·扎克伯格来到洛杉矶，向埃文·施皮格尔和鲍比·墨菲展示了Poke。马克·扎克伯格传达的意思很明确：要么为我所用，要么死路一条。但埃文·施皮格尔并没有屈服，他为公司员工每人购买了一本《孙子兵法》来研究对策。埃文·施皮格尔顶住了压力，事实证明Poke只是马克·扎克伯格的虚晃一枪。后来，埃文·施皮格尔又先后拒绝了Facebook和谷歌的报价，因为他想打造自己的商业帝国。 [14] [15] [16] [17]

Facebook成了现实人际关系在互联网上的映射，但这种映射多少有点畸变。人们处心积虑地打造自己的朋友圈：修图、卖萌、传递正能量，营造一种“我很幸福”的幻象。Snapchat则提供了一种更随性的交流方式，它的启动界面就是摄像功能：随拍随发，阅后即焚。另外，Facebook的用户群体也在老化，很多青少年为了摆脱父母的监控而逃离Facebook。Snapchat大部分用户的年龄都在13～24岁。很多年长的人不理解Snapchat究竟有何意义，但年轻人却玩得津津有味。或许正如马化腾所言：你什么都没错，只是老了。

2013年10月，Snapchat推出Story功能，有点类似于24小时时限的朋友圈。2015年1月，Discover功能上线，显示出埃文·施皮格尔希望利用广告来增加营收的意图。2016年9月，Spectacles发布，这是一款能拍视频的智能眼镜。埃文·施皮格尔无疑是颇具野心的，但马克·扎克伯格也不会坐视不理。2016年8月，Facebook旗下的Instagram发布Story功能并大获成功。有人质疑Facebook抄袭，但在马克·扎克伯格看来，有效打压竞争对手才是最实际的。埃文·施皮格尔要面对的不仅仅是来自Facebook的压力。埃文·施皮格尔从小养尊处优，又年少成名，难免有些骄纵之气。埃文·施皮格尔的一些不当言论和行为，让其处于舆论的漩涡中，Snapchat的下载量也急剧下降。这也给了Instagram可乘之机。没错，生活是不公平的，但道义却不会有所偏倚，每个人心中都有一杆秤。虽然埃文·施皮格尔多次公开解释并道歉，但他依旧要为自己的行为付出代价。 [18]

2017年3月2日，Snapchat在纽约证券交易所上市，市场估值超过300亿美元。

站在城市大数据之巅

作者：杨立中

郑宇（Yu Zheng）

获奖年份：2013

获奖时年龄：34

获奖时职位：微软亚洲研究院研究员

获奖理由：通过研究可用的数据，让错综复杂的城市生活变得更美好。

生活在北京这样的城市里，除了可以享受到优质的教育与医疗资源、最好的工作机会之外，还总要面对一些让人头疼得要死的事情。开车上班，路上又堵了，导航也很迷茫，到底哪一条路才最快？还是放弃开车，选择骑行吧，今天的空气质量到底适不适合户外运动，毕竟偌大一个北京城，平均100多平方千米才有一个PM2.5测量站，根本不足以对北四环上拥堵区域的空气质量情况提供有效的参考！你在发愁的同时，这座人口超过2100万的超级大都市的管理者也很发愁。到底怎么优化城市规划才能真正解决拥堵？是新修一条高架路呢，还是在中央商务区（CBD）附近多规划一些住宅？这么大的一座城市，每天消耗着巨量的能源，有没有可能做到在不牺牲人们生活品质的同时，降低一点能耗，为后代留点碧水青山？

在19世纪初期，全世界只有3%的人口生活在城市里，而今天，这个比例已经超过50% [19] 。在北欧、北美以及日本、韩国等部分地区，城市人口比例更是超过80%。截至目前，全世界有超过10%的人口居住在37座人口1000万以上的“超级城市”中 [20] ，而预测显示，未来这一比例只会进一步提升。如能得到妥善规划，城市增长将可以改善人们获得教育、医疗保健、住房和其他服务的机会，扩大、提高经济生产力的机遇 [21] 。但并不是每一座城市都为如此快速的城市增长做好了准备。伴随着城市化的进程，空气污染、交通拥堵、能耗增加、规划落后 [22] 等一系列城市病凸显，如何可持续地为所有居民都提供足够的基本服务、维持良好的治理水平、更好地管理人对环境产生的影响，成为城市管理者面临的巨大挑战。

管理如此规模庞大、结构复杂、瞬息万变的城市，在过去是不可想象的。但近年来，随着感知技术和计算机技术的成熟，交通流、移动轨迹、社交媒体、兴趣点、气象等数据大量产生，城市成为一个天然的数据集中池。这让微软亚洲研究院主管研究员、上海交通大学讲座教授、西南交通大学兼职教授郑宇看到了解决城市问题、建设智慧城市的新希望，“如果使用得当，这些大数据不仅可以及时反映出城市中存在的问题，也可以用来解决城市所面临的挑战 [23] ”。为此，这位本硕博都毕业于西南交通大学的世界一流数据科学家在2012年 [24] 提出了一个全新的概念：城市计算。

在完整的概念定义里，城市计算依托计算机科学，综合与城市有关的规划、交通、能源、环境、社会学、经济学等诸多学科，对城市中各式各样、数量庞大的大数据不断地进行获取、整合和分析，从而完成改善城市规划、缓解交通拥堵、保护自然环境、减少能源消耗等城市发展的重要任务，为城市，尤其是超级城市提高治理水平、改善市民生活提供了一项前所未有的强大工具。2013年，郑宇因为在城市计算方面的杰出贡献，被授予“2013年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。

与自然语言处理、图形图像识别等单数据、单任务的人工智能应用相比，城市计算是多数据、多任务。以城市规划为例，需要参考道路结构、兴趣点分布、交通流、手机信号等多种数据源；而同一种数据（如交通流）则既可用于优化城市规划，也可用于解决交通拥堵、减少能源消耗、降低城市噪声、计算城市空气污染等其他任务。这些特点使得城市计算成为一个非常复杂、挑战巨大的系统。

在数据来源方面，城市计算依托的是在不干扰人们生活的前提下获得的城市现有数据资源，如手机、车辆、各种传感器、用户在社交网络上发表的与地理位置有关的信息等。这些数据虽然海量，但其产生却非常自由无序、间接隐晦——如手机信号不能直接反映交通拥堵情况；在时空上也不可预测、不可控制、分布不均——如无法预测哪里的人会在何时拨打投诉电话，抱怨路边的工地噪声太大；在样本的覆盖上也十分有限——如出租车的全球定位系统数据无法直接反映该路段的实际行车数量；数据的构成则五花八门，如气象是时序数据，兴趣点是空间点数据，道路是空间图数据，人的移动是轨迹数据（时间＋空间），交通流量是流数据……对这些海量的异构数据进行处理是十分复杂的事情。首先，需要从不同的数据源中获取相互增强的知识，对文本和图像进行单独处理并不能得到有效的结果；其次，对于实时性要求比较高的任务，需要在处理大量数据、保证学习深度的同时兼顾效率；最后，数据维度的增加进一步加剧了数据的稀疏性，如何从稀疏的数据中提取知识也是一件麻烦事。

为此，郑宇在云端搭建了一个城市大数据平台 [25] ，对多维度的海量、动态数据进行处理，同时为城市规划、交通拥堵、空气质量监测、突发事件管控等多种应用提供支持。

在城市路线导航推荐的应用上，郑宇及其团队利用了出租车的全球定位系统（GPS）信号。许多早期的导航系统计算的是路程的长短和路段的限速，但作为最熟悉城市道路的人，出租车司机有时候会稍微绕一点旁人从来没走过的路来更快地到达目的地。因此，出租车司机的历史选择对于其他人的导航推荐有着极大的参考价值。此外，虽然仅有出租车的全球定位系统信号并不足以用于分析当前的路面状况，但只要与兴趣点（如商场、路边摊等）和路网结构等地理特性相结合，就可以利用矩阵的联合分解和协同过滤机制来实时计算任意单个路段的通行时间，填补缺失的数据 [26] 。如此，通过出租车历史和实时的全球定位系统数据，郑宇团队实现了真正的最佳路线推荐。

郑宇的大数据平台记录着出租车的全球定位系统信号，以此分析此时的交通状况，并通过对出租车司机路线选择的分析，向用户推荐最优行车路线

利用天气情况、交通情况、兴趣点以及路网，依托仅有的14个监测站就可以预测全北京每一个地方的空气质量（图片来源于EmTech）

郑宇的大数据平台还实现了对全北京市的空气质量预测。空气质量指数一般依赖于地面监测站，但高昂的成本让地面监测站点的数量非常稀少，如北京市五环范围以内只有14个监测站。这样稀疏的监测数据反映整座城市的平均空气污染水平还可以，但空气质量受地表植被、交通流量、楼房密度等多方面因素的严重影响，相距不太远的距离就可能有很大的差距。郑宇的系统利用有限的地面监测站的实时和历史空气质量数据，通过结合交通流、兴趣点分布、气象条件等多种大数据，利用机器学习的方法建立起了数据和空气质量的关系 [27] ，从而实现了相当高精度的城市空气质量指标，甚至实现提前1～5小时对具体地点的空气质量进行预测。

对于城市管理来说，人流量的预测是另一个难题。传统的交通动力学模型无法对天气变化、节假日或大型活动等特殊情况进行有效预测，而传统的深度学习模型如果要用来做时空预测，必须输入包含过去很长一段时间的数据。郑宇的团队把整个城市划分成了一个个1千米乘以1千米的小格子，以出租车、手机信号、地铁刷卡等实时数据作为样本，基于云计算、大数据和人工智能，预测每一个格子未来的人流进出。为了提高深度学习的效率，他们开发出一种叫作“时空深度残差网络”的方法，只用几十个关键帧的输入，就可以体现出几个月里所包含的周期性和趋势性，使得网络结构大大简化，训练的质量和效果却大幅提高。在此基础上，经过一系列其他处理后，他们第一次把深度学习有效用在了时空数据上。

城市计算就是这样一个大城市、大挑战、大数据的命题。通过数据管理、数据挖掘和机器学习，城市计算努力实现着人、城市与环境的三赢。

“神童”的能源梦想

作者：杨立中

丹妮尔·方（Danielle Fong）

获奖年份：2012

获奖时年龄：24

获奖时职位：光帆能源（Lightsail Energy）联合创始人和首席科学家

获奖理由：通过将能源储存在压缩空气中，让清洁能源变得廉价。

总有那么一些人，成长与成功发生在他们身上的年纪会比普通人早那么一些。

1岁学会阅读和数数，3岁学会开平方，9岁做出气体激光模型参加科学展会，11岁时被父母接回家里自己教育——因为她的测试成绩超过了99%的高中毕业生，而学校老师却在拖她后腿和惩罚她进步。12岁时跳过中学阶段直接进入大学，攻读计算机科学和物理学双学位。17岁时以双荣誉学位本科毕业，成为久负盛名的美国普林斯顿等离子体物理国家实验室（Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL）全额奖学金录取的7名博士生之一，研究可控核聚变。19岁时，因为觉得可控核聚变并不能真正解决能源危机，从普林斯顿大学退学，搬家去了硅谷。

许多“神童”的故事都可以讲到这里，然后就变成了神话破灭、江郎才尽、泯然众人。但我们今天要讲述的这个故事的主人公，似乎并不喜欢这样的结局。在加州，她创立了一家让微软创始人比尔·盖茨、《从0到1》的作者彼得·蒂尔（Peter Theil）、法国能源巨头道达尔（Total）都投资的公司——光帆能源。该公司旨在利用压缩空气储存能源，让太阳能和风能发出的电力24小时都可以使用，最终实现重新发明电网 [28] 的目标。

丹妮尔·方，这位媒体口中的“‘85后’华裔天才少女科学家”在博客上这样描述自己：“一位来自未来的女孩 [29] 。”的确，在她飞速成长的过程中，过去和现在都被远远地甩在了身后。

1987年，丹妮尔·方出生于加拿大的新斯科舍省。在父母的描述中，她从小就是一个标准的“神童”。她的父亲是一位华裔发明家，同时经营着一个家族几代人传下来的中餐馆。母亲是一位喜欢研究生物学的作家和单口喜剧演员，正是丹妮尔·方的母亲一直支持她摆脱公共教育，提前进入大学——因为丹妮尔·方的母亲也是15岁就上了大学。

一路作为“神童”读到博士之后，丹妮尔·方决定开始一段全新的人生旅程。丹妮尔·方离开普林斯顿，没有固定住所的她辗转于湾区各地，一边在各种朋友家里做沙发客，一边在许多家创业公司打工，一边不停地尝试着各种新奇的创业想法，但屡战屡败。2008年4月，21岁的丹妮尔·方又被一家投资公司拒绝了。她把这次经历写进了自己的博客，却因此被博客的读者介绍给了著名游戏公司“动视”（Activision Publishing）的首席技术官、开发了X战警和绿巨人系列游戏的斯蒂夫·克莱恩（Steve Crane）。斯蒂夫·克莱恩安排丹妮尔·方进入一家游戏创业公司的高层，而没过多久，丹妮尔·方的一个创业点子就吸引了斯蒂夫的注意——压缩空气踏板车，即用压缩空气储存能量，驱动踏板车前进。这个想法让斯蒂夫·克莱恩眼前一亮，随即放下自己的其他工作，和丹妮尔·方一起创立了新公司，还为公司带来了10万美元的种子资金。他们给公司起名为“光帆”，一种只需要阳光和空气就可以前进的装置。

2009年，公司的另一位合伙人为公司找来了第一位风险投资人：创立了太阳计算机系统（Sun Microsystems）的维诺德·柯斯拉（Vinod Khosla）。维诺德·柯斯拉仅仅花了15分钟时间，就决定向丹妮尔·方投下1500万美元的A轮融资，但提出了一个非常有远见的要求：将光帆的压缩空气储能系统用于一个更重要的领域——电力储存。在这笔钱的帮助下，丹妮尔·方和她的伙伴们开足马力，开始设计可以用来储存电能的系统。

在这个被叫作压缩空气储能（Compressed Air Energy Storage, CAES）的系统里，来自太阳能光伏电池板或风力发电机的电力首先驱动电动机，压缩储存在巨大储罐里的空气；当需要电力时，高压空气被放出并做功，驱动发电机重新将机械能转化为电能。为了这个听上去并不复杂的过程，丹妮尔·方和她的同事们倾尽全力，解决了一个又一个复杂的技术难题。比如，在压缩过程中，空气的温度将接近1000℃。这意味着常规的钢材难以耐受这样的高温，而即便可以，能量也会以热量的形式耗散。对此，丹妮尔·方想到了这样的方法：在压缩空气的同时将水喷入空气中，使空气保持凉爽；再利用一种将加热的水从压缩空气中分离并将水再转移到罐中的技术，实现重新捕获热量，以使能量的损失最小化。此外，他们使用了更坚固、更保温的碳纤维材料来制作罐体，并对其进行了超过6000次测试。经过数年的研发，整个储能过程的效率可以与最好的电池媲美：达到70% [30] ，即对于进入系统的每10千瓦时的能量，有7千瓦时可以在需要时放出。电池是目前存储过量风能和太阳能的最先进技术。但丹妮尔·方表示，光帆的系统成本可能只有电池的十分之一，而且寿命可以长达10年。

尽管真正能够投产的产品发布从2012年起就一再推迟，到现在都还没有真正完成产品的最终研制，尽管光帆的融资计划一波三折，而且一度面临极大的困境，但是，到2016年，他们还是完成了7000万美元的融资，而投资人更是包括大名鼎鼎的比尔·盖茨、彼得·蒂尔、硅谷银行和道达尔公司，最初的投资人维诺德·柯斯拉也追加了投资。丹妮尔·方本人也因在光帆的出色成就，获得了包括“2013年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号在内的众多奖项。

同样是压缩空气，为什么从推动踏板车变成能源储存就能持续吸引这么多投资？这是因为，许多人相信，电网级别的储能技术是新能源技术发展，也是人类未来能源体系的关键所在。工业革命后的300多年里，对化石能源的依赖造成了人类无法回避的全球气候变暖问题。科学家估计，如果不改变现有的依赖化石能源的能源结构，21世纪末地球温度将达到200万年来的高位，对全球生态系统造成不可逆的损害。为了解决这个问题，自20世纪后期，人类开始大力发展以太阳能光伏电池和风力发电机为代表的清洁能源技术。与传统的化石能源相比，清洁能源无污染、零排放，是人类摆脱全球气候变暖与环境污染的不二之选。

然而，梦想是美好的，想取代化石能源却是一件非常困难的事情，因为与化石燃料相比，清洁能源实在是太不稳定了。现有的电力传输系统的安全严重依赖于发电与用电的精准匹配，即此时此刻需要多少电力就生产多少电力。这需要电力的生产对实时的消耗做出精准、快速的响应。在这方面，燃烧化石能源的电厂没有任何问题——只要改变此时此刻投入燃料的多少就可以了。但是，太阳能和风能的生产不仅无法满足精确调控的需求，天气变化、昼夜更替甚至一朵白云的飘过都会对其发电量造成严重的影响。这意味着，可以接入电网的太阳能和风能比例非常低，天气稍微一多变就会弃风、弃光，就更不要说取代化石能源了。而解决这个问题的关键思路就是能源储存技术：如果生产出来的电力可以先储存起来，需要用电时再按照用电需求释放，电力就可以像其他商品一样，先生产，后库存，再销售。这样一来，电网对清洁能源发电量的束缚就可以被彻底解除，在阳光充足、风力强劲的时候多发电，然后储存起来，供给夜晚、阴雨天、无风天使用。而丹妮尔·方相信，自己的系统是唯一可以担此大任的储能解决方案。

2015年，全球新能源投资已经超过2800亿美元 [31] 。丹妮尔·方认为，这意味着自己的公司有着非常光明的前途，“它可以彻底改变可再生能源的经济性 [32] ”。但是，在这之前，她需要尽快完成产品的研发。毕竟，如果真要决定新能源的未来，储能系统必须做到足够高效、可靠、廉价并可快速响应，而丹妮尔·方的光帆能源离完全达到这样的要求似乎还有一段路要走。

他是如何发明智能手表的

作者：杨一鸣

埃里克·米基卡夫斯基（Eric Migicovsky）

获奖年份：2013

获奖时年龄：27

获奖时职位：Peddle公司联合创始人及首席执行官

获奖理由：现在人们平均每天要掏出手机120次，如果我们能在手表上完成一些简单操作，岂不是很方便？

2011年，在国际消费电子展览会（Consumer Electrics Show，CES）上，大家都在谈论智能手机，各大消费电子厂商纷纷推出自己的智能手机；2012年，平板电脑成为国际消费电子展览会的主题，Ultrabook的概念被炒热；到了2013年，国际消费电子展览会的焦点都放在了可穿戴智能设备上，其中不乏明星公司的恢宏巨制，例如谷歌公司的Google Glass，也有接近普通消费者消费水平的智能手表。而埃里克·米基卡夫斯基的智能手表Peddle在那几年可以说是风光无限。先是2012年，埃里克·米基卡夫斯基在美国众筹平台Kickstarter发起众筹，不到2小时就获得10万美元的融资，一天过后这个数字涨到了100万美元；而最终埃里克·米基卡夫斯基从85000多名支持者手中拿到了超过1000万美元的融资。这个成绩是很多在Kickstarter上发起众筹的公司只能望其项背的。这样的成绩在很大程度要源于投资人以及消费者对智能手表产品的好感，他们或许认为这个产品的概念很新、很好，或许认为它的前景不错。不过，埃里克·米基卡夫斯基早在2008年就已经开始了Peddle原型机的研发，那是一个手机市场还是以诺基亚为主导的时代，是一个手机操作系统以塞班系统为主的时代。

埃里克·米基卡夫斯基是一个典型的工科生，最高学历停留在学士学位，不过这并不妨碍埃里克·米基卡夫斯基创造奇迹。他首先在加拿大名校滑铁卢大学（University of Waterloo）度过了5年时光，就读于系统工程专业，其中第四年前往有着“欧洲大陆麻省理工学院”之称的荷兰代尔夫特理工大学（Technische Universiteit Delft）进行工业设计的交流学习。这两个专业的交互学习让埃里克·米基卡夫斯基具备了开发产品的能力，可以说，他一个人就是一个产品开发团队。交流期间，他还参与了一个嵌入式系统的开发项目，并学习了移动产品的开发课程，而此时的Peddle原型机已经呼之欲出了。埃里克·米基卡夫斯基在自己的寝室完成了Peddle原型机的开发。原型机由一块功能电路板、一片Arduino微控制芯片以及一些从诺基亚3310上拆卸下来的内存和模块组成，十分富有时代烙印，也极具工科生的DIY风格。这款原型机具备的功能初具智能手表的雏形，原型机能够通过与手机建立无线连接，实现显示电子邮件和信息，显示信息推送和显示时间。在那个无线网络还不是很发达的年代，智能手机也才刚刚面世，埃里克·米基卡夫斯基的Peddle原型机就像是穿越一样来到了人们的视线里。 [33]

开发Peddle原型机最初的想法其实源自埃里克·米基卡夫斯基在荷兰的生活。代尔夫特小镇的生活舒适而恬静，埃里克·米基卡夫斯基每天都骑着自行车穿梭在代尔夫特小镇与学校之间。时而响起的手机铃声对于正骑着自行车的埃里克·米基卡夫斯基来说很是困扰，他不得不每次停下来查看手机的信息。埃里克·米基卡夫斯基想：如果将一些简单的功能转移到更加方便的地方就好了。他想到了手表。2008年，埃里克·米基卡夫斯基回到加拿大，他等不及毕业就成立了Peddle公司。他召集了一些好友，在出租屋的车库里开始了第一代产品的开发。2009年，埃里克·米基卡夫斯基顺利地从滑铁卢大学毕业，全身心地投入到公司的产品开发中。2011年，Peddle被美国著名创业孵化器YCombinator看中，其向埃里克·米基卡夫斯基提供了创业种子资金和建议，还帮助Peddle与技术专家连线。就这样，埃里克·米基卡夫斯基把公司搬到了加州，也在这片创业的土壤中创造了Kickstarter创业公司众筹的佳绩——1000万美元，这也是当时的最高纪录。 [34]

融资给埃里克·米基卡夫斯基及其Peddle带来的不只是研发的资本，还有工作的干劲。团队立即在2012年4月推出了Peddle创立以来的第一代产品，采用和Kindle类似的电子纸屏幕，续航能力超强，并且适合在日光下阅读。Peddle首次预售的数量就达到了27万块，每块售价为150美元。除了能采用蓝牙与智能手机相连、实现查看邮件等基本功能，Peddle还开放了应用程序以及第三方开发应用程序的许可，这就使得Peddle智能手表的功能变得更加丰富。其实，相比资金和硬件开发，埃里克·米基卡夫斯基更加看重的是Peddle智能手表应用程序平台的搭建，他认为Peddle作为一个初创的硬件开发公司，软件开发的能力有限，投入大量资源可能得不到相应的回报。但如果能够创造一个应用程序开发平台甚至社区，求助于众多软件开发者，不仅能够盘活整个应用程序的开发状态，还能吸引更多的人来关注Peddle。这样的开发模式似乎已经成为如今电子消费产品开发的定式，手机制造商小米的发展之路也很类似。

如今，Peddle的销售量要超过200万块了，但埃里克·米基卡夫斯基却在2016年12月宣布将Peddle公司售与可穿戴电子制造商Fitbit公司。这期间是资金链出了问题还是经营理念的问题？其实他们遭遇的是智能手表市场的内忧外患。建立了应用程序和电子产品的联系，埃里克·米基卡夫斯基也开启了智能手表的新时代，他们在国际消费电子展览会上风光无限，这自然也吸引了消费电子巨头的目光，诸如苹果、谷歌公司都纷纷开始做起了智能手表，Android Wear和Apple Watch相继面世。应用程序平台尚未完善的Peddle受到腹背夹击，智能手表的市场份额遭到严重压缩。败下阵来的Peddle只能采取降价战术，但也没有支撑多久，Peddle甚至推出了不止一种折扣方式，其盈利状况依旧没有得到改善。 [35]

不过从根本上来说，Peddle的速亡还是与智能手表的定位有关，其误以为功能齐全的智能手表能席卷全球，并达到与手机争锋的局面。可是人们对于手表功能的需求远没有达到他们的预期，反而那些具有简单功能的健身主题手表倒是大受欢迎。埃里克·米基卡夫斯基错了，Peddle错了，甚至苹果公司也错了。Peddle侧重效率工具和第三方的应用程序开发，苹果公司想把Apple Watch创造成手腕上的iPhone，但大多数消费者却只想用它们来测心率和步数。

效率工具或健身应用程序的核心其实都是消息推送和提醒，那么从使用频率来说，为什么智能手表上的健身应用程序更受欢迎呢？这其实是一个度的问题。健身应用程序基本都在健身的时候起作用，并不会对我们除健身以外的生活造成影响。另外，这时候我们用轻便的智能手表比智能手机更方便，需要的功能也不多，用智能手表就能实现。但是智能手表上的效率工具和消息推送，有时候真的很干扰我们的生活。举个最简单的例子，Peddle能够允许用户将手机上的所有信息提醒转移到智能手表上，这可以算是Peddle最基础的应用，但是这种看似傻瓜般的辅助功能却会变得十分烦人——无时无刻不在提醒你，你的好友又赞了你的微博、领英上又发布了新职位等。特别是在深夜时或者开会时，我们不希望出现消息的推送。手机很好操作，将它们调整到勿扰模式即可，而Peddle一直在显示消息推送。可以说，如果你想买一块让你很省心的智能手表，那你也许找不到，因为如今的智能手表还并不成熟；不过，如果你想买一款具有健身功能的智能手表，那么市面上的智能手表基本都能满足这样的需求。

智能手表的发展其实比我们想象的要早，在1972年，美国手表厂商汉密尔顿钟表推出了Pulsar Time。这是第一款具有智能手表概念的产品，显示屏是一块具有自动调节亮度功能的LED屏幕，并且还设计了大量数字按键和计算器功能。之后的产品，开发者的理念大都是将处理器或者电脑操作系统植入手表中，例如精工（Seiko）在1985年与爱普生联合开发的电子手表RC-20，以及2000年出现的IBM WatchPad 1.5。但因为当时没有出现匹配的存储技术和电池技术，这些手表实现的功能都很有限。或者说这种手表一开始的定位就错了，我们并不需要在手腕上戴一台功能齐全的电脑，大多数人甚至现在都不需要。2004年，微软总裁比尔·盖茨瞥见了可穿戴式电子设备的未来，推出了SPOT手表，使用户能在手腕处使用MSN通信、查看新闻以及使用收音机等功能，续航能力也比较不错。但讽刺的是软件出身的微软居然推出了一款缺乏软件支持的电子产品，SPOT手表也于2008年停产。

这些都是埃里克·米基卡夫斯基的前车之鉴。他将智能手表的应用和扩展功能变得更加丰富，并且依靠风靡起来的智能手机将Peddle推到了历史的高度，开创了智能手表的新时代。埃里克·米基卡夫斯基成功的地方在于他的设计思路来源于生活，当然也高于生活；也在于他瞄准的客户群体是普通消费者，设计并制造出来的平民化的智能手表自然大受欢迎。虽说他创立的Peddle已经被收购了，自己也前途未卜，不过我们仍然相信他作为创造智能手表时代的先驱，依然能够自信，依然能够发现智能时代的方向，依然能如水银泻地般创造自己的辉煌。

像激光一样专注的远见者

作者：杨一鸣

西加尔·卡多赫（Cigall Kadoch）

获奖年份：2015

获奖时年龄：30

获奖时职位：Dana-Farber癌症研究所和哈佛医学院儿科学及肿瘤学助理教授

获奖理由：西加尔·卡多赫博士在癌症病理研究方面所取得的突破性进展，使癌症的致病机理开始变得越来越清晰，继而为人类最终治愈癌症创造了条件。

一提到癌症，人们总会立即色变，似乎在普罗大众的眼中，癌症就等同于死亡。的确，作为一种具备无限增生、可转化、可转移三重特性的急性病症，癌症在相当长的一段时间里一直被人类视为不治之症。但这种局面并不会持续下去。就在21世纪的第二个十年中，一位“专注得像激光一样”的学者，成功地从染色体中找到了癌症的部分致病机理，为人类与癌症的斗争带来了一线曙光。她就是被授予“2015年《麻省理工科技评论》科技创新青年”称号的杰出女科学家西加尔·卡多赫。

1985年，西加尔·卡多赫生于美国的旧金山。她的父亲来自摩洛哥，母亲则来自美国的密歇根州。在上高中期间，西加尔·卡多赫的家庭看护人因罹患乳腺癌而去世，这给当时尚未成年的她带来了极大的痛苦，同时也激发了她对医学的探索兴趣 [36] 。2003年，西加尔·卡多赫进入美国加州大学伯克利分校学习分子细胞生物学，并于4年后获得了该校的荣誉学士学位。2009年9月，西加尔·卡多赫来到斯坦福大学医学院深造，攻读癌症生物学。 [37]

在斯坦福大学学习期间，西加尔·卡多赫还获得了由“A.P.Giannini基金会”提供的博士后奖学金。2013年12月，她进入美国布罗德研究所（Broad Institute）工作，其间，她曾多次来往于该研究机构设在马萨诸塞州和剑桥的实验室。2014年，西加尔·卡多赫加盟Dana-Farber癌症研究所和哈佛医学院，成为一名儿科肿瘤学助理教授。纵观西加尔·卡多赫的求学生涯，她对医学始终存在着某种执念，而这种执念在某种程度上也成就了西加尔·卡多赫的学术水平。 [38] 人类关于癌症的记述最早能够追溯到两千多年前的古埃及，而在对其漫长的研究过程中，人类也逐渐发现了癌症的本质——基因病。尽管找到了祸首，但这并不意味着人类就能准确锁定病灶，因为人体共有多达30亿个碱基对。除了遗传因素外，病毒和细菌的感染、化学物质的影响等多重环境因素，只要影响到这30亿个碱基对中的任意一个或若干个，都有可能引发基因突变，最终引起癌症的发生 [39] 。笼统地找到病因对于应对癌症这种系统性的疾病并没有实际意义，唯有彻底搞清楚具体是哪个基因出现了问题，研究人员才有可能对癌症釜底抽薪。但时至今日，医学界对许多癌症的发病机理尚没有彻底搞清楚，这给相关疾病的预防和治疗带来了很大的困难。 [40]

在斯坦福大学的实验室中，西加尔·卡多赫对一种罕见的癌症——滑膜肉瘤（Synovial sarcoma）进行了专门的研究。她发现负责调整基因表达的BAF蛋白复合物与这种疾病的发生存在着某种联系：BAF蛋白复合物在细胞中的工作是负责打开和关闭基因，并引导DNA在正确的时点下表达，其本身可以在多种组织环境中抑制肿瘤的发展。严格地讲，BAF蛋白复合物属于染色质调控复合体中的一种，其内部的蛋白质在极度压缩基因序列的同时，也允许相关的基因进行复制和表达。同时，BAF蛋白复合物中的转换亚基还能把人体的纤维细胞转化为神经元。而当BAF蛋白复合物发生突变时，该物质就会无事找事，开启那些原本不该受其控制的基因，最终导致癌症的发生。

在随后的研究过程中，西加尔·卡多赫和她的团队又进一步发现：至少有20%的滑膜肉瘤患者体内存在着突变的BAF基因，这表明该复合物对恶性肿瘤的生长具有关键作用。在这之后，西加尔·卡多赫将自己的这项研究成果发表在了《自然·遗传学》（Nature Genetics）杂志上。

通过更为广泛的实验，西加尔·卡多赫进一步发现，正常BAF蛋白复合物中特定的亚单位（也叫亚基）能在特定的环境中预防癌症。而BAF蛋白复合物中的特定的亚基(或特定的亚基组合)发生突变，则预示着相应癌症的病发。在某些情况下，某个亚基发生一次突变就足以导致机体的癌变。“尽管我们已经初步查明BAF蛋白复合物可能具有潜在的抗癌功效，但我们起初并未意识到它的适用范围是如此广泛。”西加尔·卡多赫曾对采访自己的资深作家杰拉德·克拉布里（Gerald Crabtree）如此描述自己的研究进展。 [41]

例如，西加尔·卡多赫在实验过程中发现了新亚基——SS18。在这个亚基中，编码基因中的染色体一旦产生易位突变，那就预示着滑膜肉瘤的发生。 [42]

对于不同种类的细胞，其内部BAF蛋白复合物的组成成分也存在着差异。西加尔·卡多赫曾试着通过一个能够鉴别BAF中心成分的抗体，在不同种类的细胞中对BAF蛋白复合物进行整体纯化，其纯化的对象涵盖了皮肤细胞、神经细胞、胚胎干细胞等人体内的多种细胞。在得到分离蛋白之后，西加尔·卡多赫对这些蛋白进行了分析，结果发现存在于BAF蛋白复合物上的突变现象是十分普遍的。随后，西加尔·卡多赫又通过抗体纯化法，陆续对7种新发现的BAF蛋白复合物进行了鉴定，结果同样如此。 [43]

她通过关注BAF蛋白复合物的一个特殊的子单元来学习。这部分蛋白质有一个畸形的尾巴，例如滑膜肉瘤患者的这部分蛋白质就有一个畸形的尾巴。当西加尔·卡多赫将多出一条尾巴的畸形BAF蛋白复合物放入健康的细胞中时，她发现畸形的子细胞开始恶性增生——这正是癌症的发病过程。很显然，畸形的BAF蛋白复合物就是正常人罹患癌症的罪魁祸首。但同时这个过程也是可逆的：当西加尔·卡多赫在培养皿里加入数量较多的正常BAF蛋白复合物时，正常BAF蛋白复合物就会取代突变的BAF蛋白复合物，并杀死癌细胞。西加尔·卡多赫的这项重大发现，直接开启了医学界针对BAF蛋白复合物的靶标药物研发工作。现在，一种能够抑制遗传蛋白BRD4病变表观的药物已经进入了研发阶段，这种药物一旦研制成功，将对横纹肌肉瘤、白血病等许多由融合蛋白质突变所引发的癌症起到良好的治疗作用 [44] 。西加尔·卡多赫的研究成果，无疑为当前的医学界增加了一分攻克癌症的希望。如今，以免疫治疗为主的治疗方法已经成为癌症研究领域的热点。根据相关机构的统计，只要医学界保持这样的研究趋势，那么最晚到2020年，全世界的抗癌医药市场规模将达到1500亿美元。届时，与肿瘤治疗相关的领域必将发生颠覆性的变革，医药监管机构、治疗机构以及医疗保险机构又会迎来新的一波市场机会。

“如果发现自己对于眼前发生的事情一无所知，那我将感到非常生气。”如今，已过而立之年的西加尔·卡多赫回忆起自己的职业生涯时，常常会如此表述自己当初开展科研工作的初衷。现在，这位从小就喜欢研究脑筋急转弯的女科学家，依然在自己的实验室中紧锣密鼓地进行着针对癌症的逆向工程研究。尽管目前人类离实现彻底击败癌症的理想还有一段距离，但在西加尔·卡多赫等学者的努力下，这段距离正在逐渐缩小。 [45]

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人文关怀者 HUMANITARIANS

埃本·厄普顿

（Eben Upton）

树莓派的诞生，让所有学习计算机的学生从硬件和软件全方面认识计算机，而这正是一派宗师埃本·厄普顿开创的模式。

利用技术拓展机遇或宣传公共政策。他们另辟蹊径，给我们带来了一个更健康、更清洁和更适合人类居住的世界。

柯蒂斯·海莫拉

（Kurtis Heimerl）

柯蒂斯·海莫拉和他创立的Endaga公司正致力于将通信网络分布到世界的每一个角落，特别是那些偏远地区，这既是挑战又是商机。

鲁南姝

（Nanshu Lu）

鲁南姝所发明的电子纹身，使柔软、灵活的电子设备与人类的皮肤、器官等组织的相互融合成为可能，这将极大地提升既有的健康监测和精准医疗水平。

献给创造力的廉价电脑

作者：杨一鸣

[1]

埃本·厄普顿（Eben Upton）

获奖年份：2012

获奖时年龄：34

获奖时职位：树莓派基金联合创始人及博通公司欧洲技术总监

获奖理由：树莓派的诞生，让所有学习计算机的学生从硬件和软件全方面认识计算机，而这正是一派宗师埃本·厄普顿开创的模式。

大概已经没有人记得第一台电子计算机是什么样子了，那是一个由电子管组成的庞然大物，重量高达30吨，占地150平方米。它有个响当当的名字——埃尼阿克（ENIAC），诞生于第二次世界大战中后期，由美国宾夕法尼亚大学电工系开发。用户则是美国陆军军械部阿伯丁弹道研究实验室，研究人员希望能用这台计算机计算炮弹弹道的轨迹。

然而埃尼阿克不仅体积庞大，所包含的电子元件也众多，包括18000多只电子管、6000多个开关、7000多只电阻、10000多只电容，还有50多万条线。它的耗电量也惊人，但运算速度不过5000次/秒。现在世界上最快的超级计算机是由中国开发制造的“天河二号”，峰值运行速度为每秒5.49亿亿次！但埃尼阿克的计算速度比当时已有的计算装置的计算速度要快1000倍，而且还有按事先编好的程序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的功能。埃尼阿克宣告了一个新时代的开始。从此，科学计算的大门被打开了。 [2]

如今的计算机和埃尼阿克简直没有半点相似之处，无论是从形貌还是从用途上都不可同日而语。除了处理器的运算速度提高了几个数量级，外设硬件也有了长足的进步。现在的计算机已经能够使用高清的屏幕，还有先进的多媒体输入输出系统。除此之外，便捷的图形操作界面让我们能十分方便地操作计算机，进行日常工作和媒体娱乐。层出不穷的软件也让我们的办公效率、工作方式以及娱乐方式得到质的改变。

总的来说，如今的计算机技术发展很快，不管是硬件还是软件，更新换代的周期都很短，这也使得各大高校的计算机专业成为热门专业之一。不过，在2006年，一位刚刚在剑桥大学拿到博士学位的年轻人——埃本·厄普顿——却发现了计算机技术教育的弊端。博士毕业的埃本·厄普顿决定留在剑桥，帮助学校挑选录取的学生。在挑选学生的过程中，他发现2006年报考剑桥大学计算机专业的学生数量没有10年前多了，而且新生的编程能力、计算机技能也远不如从前。于是，埃本·厄普顿开始对整个计算机技术的教育进行了探究。 [3]

首先，他发现当时的学生虽然喜欢玩计算机，但并不关心计算机的硬件，也不喜欢编程，他们只沉醉于计算机游戏和线上交友。毕竟那是电子游戏爆发的年代，“星际争霸”“魔兽争霸”都已上市了好几年，游戏魔兽世界正是火爆的时候；而Facebook当时也刚刚上线。对比自己的经历，埃本·厄普顿觉得现在学习计算机的条件实在是太好了，人手都能有一台计算机。当年，埃本·厄普顿还需要通过测试才成为全班唯一能接受计算机技术教学的学生。其次，埃本·厄普顿发现学生们的编程水平很差，接受的计算机教育也只限于Ofce等办公软件，并且对于硬件的知识也是捉襟见肘。他们早已遗忘了先辈们是如何通过电子管、一条代码将一台计算机打造出来的。

于是埃本·厄普顿决定开发一个推广计算机教学的平台，希望既能让学生学到软件、硬件知识，也能从中获得快乐。2007年，他将这个想法具体化，提出了新设备的四点要求。首先，新设备必须支持编程，并能支持多种语言；其次，埃本·厄普顿认为兴趣是最好的老师，他希望新设备能具备影音甚至游戏的功能，并以此引起学生的兴趣；再次，新设备的大小要便于携带；最后，价格要便宜，便于推广。带着这样的想法，埃本·厄普顿离开了剑桥大学，因为打造新设备就必须前往第一线的生产现场。2008年，埃本·厄普顿来到了位于伦敦的博通公司（Broadcom），他觉得这里的多媒体芯片能对自己的想法有所帮助。同年，埃本·厄普顿联合另外5位合伙人成立了树莓派基金会（Raspberry Pi Foundation），开始了树莓派（Raspberry Pi）的研发。而上述的四点要求就成为树莓派的灵魂，也将树莓派推向了全世界。值得一提的是，在公司名字的选取上，埃本·厄普顿听从了一位教授的建议，选择以蔬果派命名的方式，希望能够像其他“蔬果派”公司那样创造辉煌，如著名的苹果公司。

在开发初期，埃本·厄普顿还不确定树莓派能否获得成功。埃本·厄普顿接受了英国广播公司（BBC）记者罗里·凯兰-琼斯（Rory Cellan-Jones）的采访。罗里·凯兰-琼斯将埃本·厄普顿的树莓派视频放在自己的博客中，获得了60万次的点击量 [4] 。这让埃本·厄普顿信心大增，决心一定要做廉价且功能强大的树莓派。埃本·厄普顿奔波于世界各地，寻找适合生产树莓派的生产厂家。最终，在中国的深圳和台湾地区的厂商中，埃本·厄普顿选择了深圳，做出了首批走向市场的产品。2012年2月29日，树莓派正式开始发售，仅第一天的订购量就达到10万台。这远远超过埃本·厄普顿的预期，因为他只为首批销售准备了1万台。为此，整个团队在2012年都很忙，都在尝试提高树莓派的产量。

到今天，树莓派的销量已经突破300万台，在工程师群体中掀起了阵阵风潮，为工程师的开发设计工作提供了更多的便利途径，也为学生群体的编程教育创造了更好的渠道。从总体上来说，树莓派是基于ARM芯片的微型计算机主板，以SD/MicroSD卡为存储器。主板周围设有USB接口、以太网接口、视频模拟信号输出接口和HDMI接口，能够和计算机一样连接键盘、鼠标、网线以及屏幕等。所有的部件都集成在一张信用卡大小的主板上，非常便于携带。树莓派的硬件兼容性相当好，学生能够通过选择不同功能和性能的外设来达到不同的功能，如处理电子表格和文字、玩游戏、播放高清视频等。如此看来，我们可以将树莓派看成一台微型计算机，但是离开了外设它什么都不是。而这正是埃本·厄普顿设计的精妙之处，此举将引导学生连接计算机主板和外设，在以实现功能为导向的过程中认识、选择并最终学会使用计算机的硬件。在软件方面，树莓派的编程语言也能做到与时俱进。树莓派最开始研发的时候，采用的是Python语言，之后团队觉得硬件层面完全撑得起一个操作系统，于是就开始采用Linux系统。但是之前的Python语言因其简单实用的特点，也没有被落下。总的来说，树莓派的操作系统现在大都采用Linux系统，最新发布的版本也能够支持Windows操作系统。编程语言除了Python语言外，C、C++、Java、Perl、Php、Shell等编程语言都能用，连go语言也可以，可谓包罗万象。更重要的是，树莓派的价格低得惊人，只有区区25美元。这在创客（Maker）之间掀起了不小的风潮，大家纷纷选择树莓派作为开发产品的平台。 [5]

如今，树莓派经历了“一派难求”，经历了创客带来的辉煌。但这些与埃本·厄普顿最初的愿景似乎有点偏差。在他眼中，树莓派从来都不是打着赚钱的旗号来运营的，初衷还是为了推广计算机科学与技术的教育。不过，埃本·厄普顿极力在教育事业上让树莓派有所作为。如今，树莓派基金已和很多慈善性质的教育机构展开合作，在英国本土也获得了资金支持。即使现在的树莓派在教育方面的推广还只限于英国本土，但今后一定会推向世界各地。不过，埃本·厄普顿应该感到骄傲，因为他和他的树莓派成功改变了英国政府对于计算机教育的态度：自2014年9月起，英国政府规定，5岁以上的学生都必须修读计算机编程课程。这样的政策也体现了英国对于计算机编程的足够重视，也一定会对计算机产业产生深远的影响。而埃本·厄普顿改变了计算机技术的教育，也开创了树莓派的时代。

通信时代的“普罗米修斯”

作者：杨一鸣

柯蒂斯·海莫拉（Kurtis Heimerl）

获奖年份：2014

获奖时年龄：30

获奖时职位：Endaga公司联合创始人及首席执行官

获奖理由：柯蒂斯·海莫拉和他创立的Endaga公司正致力于将通信网络分布到世界的每一个角落，特别是那些偏远地区，这既是挑战又是商机。

从最开始贝尔发明电话，到20世纪80年代末期出现第一台手机——价值4000美元的摩托罗拉DynaTAC 8000X砖块式“大哥大”，再到如今无线网络爆棚的时代，我们实现远程通信的手段越来越多样化，也越来越便捷。然而，世界上仍然有很大一部分人处在没有网络通信的地区，其数量约占全球人口总数的五分之一，约14亿人。原因很简单：用于覆盖网络信号的基站或设备成本及其维护成本颇高，而市场中占据主导地位的大公司的业务都集中在城市范围，对于偏远地区的通信系统建设往往不够重视。确实，在这些地区建立完备的通信系统是一块难啃的骨头，而且利润也不多，可谓吃力不讨好。但是，柯蒂斯·海莫拉为什么会选择从事这样一种行业呢？原因之一也许是柯蒂斯·海莫拉的经历——他出生在美国阿拉斯加州的偏远山区，寒冷和闭塞是那里的主题。他是从大山中走出来的孩子，深知偏远地区人民的疾苦。这也许是他的宿命，也许是他走出山区的意义之所在。

2002年，柯蒂斯·海莫拉高中毕业，来到西雅图的华盛顿大学，选择了与网络相关的课程，希望能在当时爆发的网络淘金热中捞到自己的第一桶金。柯蒂斯·海莫拉应该算是有天赋的，他学习编程得心应手，将编程应用于通信网络也游刃有余。这些在常人看来十分复杂的通信代码，在柯蒂斯·海莫拉看来却是稀松平常的事物，他觉得这一行行代码就像泡沫一般，自然而然地涌现在自己的眼前。他知道自己的天赋在什么地方会发出光芒，所以他如此笃定地选择从事通信专业。他以优异的成绩完成学业，从华盛顿大学毕业，来到加州大学伯克利分校继续攻读硕士和博士学位。2013年博士毕业后，他毅然前往印度微软研究院，决定作为一名工程师到研发前线去开发新的业务——从事偏远地区通信的研究。在那里，柯蒂斯·海莫拉积累了第一线的研发经验，也再一次深刻体会了偏远地区的艰苦。他也坚定了建立偏远地区完备的网络系统的信念。经过几年的历练之后，他重返美国，来到加州大学伯克利分校，任职博士后研究员，从事网络通信代码的开发，力图将网络电话与移动电话蜂窝网络结合在一起。值得一提的是，柯蒂斯·海莫拉加入的是一个名为“新兴地区的技术和基础设施”（Technology and Infrastructure for Emerging Regions）的研究小组，这也是打造Endaga公司的原班人马。

就这样，Endaga公司在柯蒂斯·海莫拉的带领下，正式向解决偏远地区的通信网络问题进发了。他们的解决方案是利用自己开发的设备在当地建立居民专用的通信网络。这样做的好处是：第一，绕过通信巨头公司的烦琐流程，在短时间内十分方便地建立实用的通信网络；第二，以这样的方式管理和运营比较方便。而Endaga公司的解决方案的核心就是一个微波炉大小的设备——CCN1，我们可以将它看成一个迷你的基站，它能够支撑起方圆10千米内的通信网络，能让350名用户正常使用手机网络，提供语音、短信、数据服务，而每个月能够给地区运营商带来1000美元的利润 [6] 。可别小瞧这种设备，它可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，功能强大。除了建立完备的地区手机网络系统之外，它还能对手机网络进行实时监控以及计价收费。可以说，有了这样一台设备，你就能在一个小村庄里开展自己的手机网络业务了。此外，CCN1还集成了太阳能系统，能够利用太阳光发电，有着超常的工作时长，能做到全天候在线。

的确，Endaga公司的解决方案是十分便捷的，但是法律仍然是绕不过去的坎。手机通信网络的根本就是无线电信号，我们必须依靠无线电信号来传播信息，例如打电话、发短信以及使用Wi-Fi。然而，无线电信号是有频率属性的，能够传递信息的商用无线电信号的频率波段是受到政府严格控制的，且几乎只配给通信公司使用。而作为非主流通信公司的Endaga无法与主流的移动网络运营商抗衡，后者早已把手机信号的主要频段占满了，正所谓巧妇难为无米之炊。不过这也难不倒柯蒂斯·海莫拉，他协助开发了一种“空白空间”（White Space）的方案。具体而言，空白空间方案就是允许CCN1将暂时空闲的手机网络信号频率利用起来，直到另一网络占用了这些频率为止。不得不说柯蒂斯·海莫拉的想法十分新奇，这完完全全就是闲散资源利用最大化的典型案例，不仅解决了Endaga公司自身的问题，还将手机网络信号频率的利用率提高了。凭借这样的核心技术和解决方案，柯蒂斯·海莫拉和他的Endaga公司成功入驻了第三世界的许多国家和地区，其中包括阿富汗、印度尼西亚、巴基斯坦、菲律宾等。并且成功地在当地建起了地区范围的手机网络运营机制，十分便捷。用户只需要GSM制式的手机就能联网通信，资费体系和收费体系都十分完备。

其实，柯蒂斯·海莫拉的Endaga公司给这些偏远地区带去的不仅仅是手机网络信号，他还建立了偏远地区和世界其他地区的联系，带去了开放的思想。正如马克·扎克伯格所说：“建立世界范围内的联结是当今世界的一大挑战。当人们建立了与网络之间的连接，他们不仅能与朋友、家人以及社会建立联系，还能接触到很多社会资源，如医疗、教育以及金融服务。”可以说，小小的一台CCN1就是一座与世界连通的桥梁。如今，在印度尼西亚等国家的偏远地区，那里的居民已经能够使用手机，方便地进行通信。虽然现在CCN1承载的网络还停留在2G，但不久的将来，更好更快的网络必然将以更快的步伐来到偏远地区，而网络电商的进入也只是时间问题。 [7]

马斯洛需求层次理论阐述了一种类似阶梯状的需求层次，它们依次是：最初的生理需求（Physiological Needs）、安全需求（Safety Needs）、爱和归属感（Love and Belonging）、尊重（Esteem）和最后的自我实现（Self-Actualization）。然而，身处这样一个数据的时代，我们对于通信和网络的需求也变得越来越强烈。人们甚至将Wi-Fi和通信列在生理需求之前，使其成为我们最基础的需求。且不论如此略带戏谑的分类正确与否，我们不能否认通信和网络在我们如今的生活中占据了一个十分重要的地位。可以说，有人的地方就有需求，柯蒂斯·海莫拉也正是抓住了这一点，剑走偏锋，将眼光放在了基础设施建设相对薄弱的偏远地区。这貌似是一条艰难的道路，但是有可能成就“农村包围城市”的宏伟逆袭。

2014年，Endaga凭着CCN1横空出世，获得了1亿美元的创业基金，它旨在将手机网络带到全球各地。如今，Endaga公司在柯蒂斯·海莫拉的带领下加入Facebook，好像是有着相同愿景的一群人走到了一起。柯蒂斯·海莫拉也于2016年9月重返华盛顿大学，成为计算机系的助理教授。一切都向着好的方向发展。不过，无论是天赋异禀的研究员、初创公司Endaga的联合创始人还是现在的大学教授，柯蒂斯·海莫拉还是那个阿拉斯加大山里的孩子，有着将网络通信带到全世界的坚定信念。

皮肤上的“黑科技”

作者：杨一鸣

鲁南姝（Nanshu Lu）

获奖年份：2012

获奖时年龄：29

获奖时职位：美国得克萨斯大学奥斯汀分校助理教授

获奖理由：鲁南姝所发明的电子纹身，使柔软、灵活的电子设备与人类的皮肤、器官等组织的相互融合成为可能，这将极大地提升既有的健康监测和精准医疗水平。

电子纹身（Electronic Tattoo，E-Tattoo），实际上就是一个能够直接贴在人体皮肤表面的柔性传感器。通过一片看上去与纹身类似的超薄电路，用户可以把自己的心电、肌电、脑电等各种生理信息直接传输到手机等电子终端上，以便医疗人员实时掌握相关人员的疾病或损伤状况。面对用户体内所发生的一些简单情况，电子纹身甚至可以自行判断并处置。

鉴于电子纹身与人类身体无缝贴合的特性，这种技术也被业界视作可穿戴设备的最终形态。但由于材料的限制，科学界对于电子纹身的研究长期停留在理论层面，在应用中并无实质性进展。这种纸上谈兵的僵局在21世纪的第二个十年便被一位川妹子打破了，她就是被授予“2012年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号的科学家鲁南姝。

1983年，鲁南姝出生于四川成都。2001年,在树德中学度过了6年中学时光之后，鲁南姝考入了清华大学工程力学系。4年后，荣获“清华大学优良毕业生”称号的她又开始了海外深造 [8] 。2006年，鲁南姝获得了美国哈佛大学工程与应用科学学院所授予的应用物理学硕士学位。2009年，鲁南姝又获得了该校授予的材料力学博士学位。2011年8月，鲁南姝完成了其在伊利诺伊大学香槟分校的博士后研究工作。随后，鲁南姝进入得克萨斯大学奥斯汀分校(Universityof Texasat Austin)工作，担任该校的助理教授。

为了能够彻底地将电子器件与人体组织结合在一起，而不是将相关的传感器简单地戴在身上，从而更便捷、更精确地监测佩戴者的生命体征，鲁南姝决定研发一种经久耐用的电子纹身。她首先解决了在生物组织中嵌入电子设备的一个大问题——材料。传统意义上的芯片，一般都采用硅半导体制成。而硅半导体本身所具有的扁平性、刚性、易碎性等特征使它们无法与柔软的人体组织相匹配，直接使用硅半导体材料制作柔性传感器显然并不现实。鲁南姝所采用的柔性传感器材料，则是对硅半导体进行改造之后的新物质。

鲁南姝先是合成了一块小巧的聚合物基板，在这块聚合物基板上，可以存放微小的硅岛。这种技术曾被其他研究人员采用过，但效果并不理想，因为用普通的金属线来连接硅岛，往往会引起基质的过度拉伸或扭曲，最后会导致材料撕裂。鲁南姝创造性地用一种蛇形网格将这些硅岛转换为一种蛇形的网络，从而避免了线路断裂的隐患。最终，鲁南姝研发了一种厚度仅为30微米的极软、透明的硅树脂材料。 [9]

在找到了合适的载体材料之后，鲁南姝便将传感器的电路印在了硅树脂材料上；在电路和硅树脂之间，有一层较为坚硬的水溶性聚合物作为支撑。当用户将制成的电子纹身贴片放在干燥的皮肤上，然后再滴上清水，这层聚合物层便会溶解。接下来，存在于硅树脂和皮肤中的分子便会在吸力的作用下紧密地黏合在一起，而柔性传感器中的电路会顺势与人体完成融合。在先期的测试过程中，鲁南姝所发明的电子纹身显示出了其与人体之间强大的相容性——在硅树脂贴片植入实验对象皮肤一个星期之后，志愿者就能随心所欲地洗澡或锻炼。而在进行剧烈运动时，硅树脂贴片也不会像日用黏合剂那样对皮肤造成刺激。 [10]

在制造出不会引起人体排异反应的电子纹身之后，鲁南姝又带领她的研究团队在一些应用程序中对自己的柔性传感器进行了一系列的功能测试。例如，鲁南姝曾将电子纹身植入实验对象的脖子上，以使后者通过简单的语音就能控制推箱子（Sokoban）游戏的进程。而在演讲过程中，紧贴实验对象颈部的电子纹身也能通过对喉咙肌肉电活动的分析，精确地判断出左（Left）、右（Right）、上（Up）、下（Down）、前（Front）、后（Behind）等描绘不同方向的词。这也就意味着演讲者可以通过语音直接控制幻灯片的放映。 [11]

2016年，鲁南姝创立了自己的企业Rotex。此举旨在将柔性传感器投入商业化应用，并利用规模效应把电子纹身的单位价格降至百元左右。Rotex公司在美国的研究所主要负责研发工作，而产品生产的职责则交给了其在中国设立的工厂。根据公司员工的说法，Rotex现在已经成功地开发出了一套生产线，而生产效率也非常可观。后期，Rotex通过加装全自动生产设备，就能够具备彻底无人化的生产能力。届时，公司柔性传感器的生产速度将增加到每小时1000片。

的确，研发出具有实用价值的电子纹身固然是一大成功，但要想将这种成功延续下去而不是昙花一现，那就必须将技术转化为产品。对于电子纹身这项技术而言，实现量产的最大难题便是对生物科技、纳米材料科技、传感器软硬件研发科技、自动化生产线设计技术的综合把握。为了实现这个目标，鲁南姝在Rotex公司内部组建了一支规模达20多人的跨学科研究团队。在这个团队中，不仅包括在生产、市场方面有多年从业经历的人才，还汇集了很多来自中美两国的材料学专家。例如，获得“青年成就奖”（由美国前总统奥巴马亲自颁发）的得克萨斯大学奥斯汀分校教授德基·阿金旺德（Deji Akinwande）博士，以及来自伊利诺伊大学香槟分校的王普霖博士。在具体的分工方面，德基·阿金旺德主要负责石墨烯电子纹身的研发工作，而王普霖则主攻功能性电子纹身领域。

作为柔性电子领域的重要产品，鲁南姝所发明的电子纹身在未来医疗领域的应用空间十分可观，但实际上，柔性电子的应用领域远不止医疗这一个行业。在未来，人机交互、物联网、航空航天、深海探测，乃至军事、国防等领域，柔性电子技术都将得到充分的普及和应用。根据相关机构的预测，全球柔性电子产业的总规模在2018年将达到460亿美元，而到2028年，这个数字将攀升至3000亿美元。 [12]

如今，由鲁南姝主导研发的电子纹身产品，其材料来源早已不再限于硅树脂，石墨烯正在成为制作柔性传感器的最佳材料。而鲁南姝对电子纹身的应用也产生了更多的想法：将电子纹身贴在前额上，用户便可以直接监测自己大脑皮层的电活动；将电子纹身应用到整形手术中，贴片上的应变仪便可以实时告知外科医生病人相关部位的变化，以防止外科医生在手术过程中过度伸展皮肤；将电子纹身应用到康复治疗中，医生便可以根据病人心率和肌肉在运动过程中的变化，感知伤口愈合的进展情况；将电子纹身贴在患者的心脏肌肉上，医生就可以在第一时间发现血流量减少等心脏病发作的早期迹象……尽管鲁南姝的这些构想离大规模实现尚存在一定的差距，但在鲁南姝和她的研究成果持续地成为新闻焦点的背后，我们已经可以看到一个可穿戴设备与智能医疗相互融合的时代正在加速到来。 [13]

[1] .图片来源于Jim Killock，http://www.fickr.com/photos/jimkillock/7862804896/，CC BY-SA 2.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20857329.

[2] .KILLOCK J.http://www.flickr.com/photos/jimkillock/7862804896/, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20857329.

[3] .孔令德.大学计算机基础[M].电子工业出版社, 2015.

[4] .孔令德.大学计算机基础[M].电子工业出版社, 2015.

[5] .Charles C.Mann: His ultracheap computer is perfect for tinkering[EB/OL].http://www2.technologyreview.com/tr35/profile.aspx?trid=1307.

[6] .Greenwald T.Kurtis Heimerl[J].Technology Review, 2014.

[7] .GANNES L.Endaga Brings Rural Villages Online With a Cell Network in a Box[EB/OL].https://www.recode.net/2014/12/1/11633382/endaga-brings-rural-villages-online-with-a-cell-network-in-a-box.

[8] .田阳.三位校友获得世界杰出青年创新奖[R/OL].(2012-08-24 )[2017-08-21].http://news.tsinghua.edu.cn/publish/thunews/10303/2012/20120830104813338508794/20120830104813338508794_.html.

[9] .Innovator Under 35: Nanshu Lu[J/OL].[2017-08-21].http://www2.technologyreview.com/tr35/profile.aspx?trid=1326.

[10] .Innovator Under 35: Nanshu Lu[J/OL].[2017-08-21].http://www2.technologyreview.com/tr35/profile.aspx?trid=1326.

[11] .Innovator Under 35: Nanshu Lu[J/OL].[2017-08-21].http://www2.technologyreview.com/tr35/profile.aspx?trid=1326.

[12] .俞俭.中科院院士黄维：柔性电子技术将带动万亿元市场[R/OL].(2016-11-09)[2017-08-21].http://news.xinhuanet.com/tech/2016-11/10/c_1119883780.htm.

[13] .Innovator Under 35: Nanshu Lu[J/OL].[2017-08-21].http://www2.technologyreview.com/tr35/profile.aspx?trid=1326.

附录 2017年TR35入选人物

INVENTORS

发明家

在各个领域实现突破，从心脏瓣膜到人工智能再到太阳能，让技术成为实用的必需品。

斯文亚·因德雷尔（Svenja Hinderer），32岁

她发明了可生物降解的心脏瓣膜——可能会彻底消除重复手术的必要性。

目前，美国有超过8.5万人在使用人造心脏瓣膜，但是这些瓣膜并不是永远有效的，替换它们需要进行代价较大的侵入式手术。在孩子体内的瓣膜必须反复更换。

针对这个现象，德国斯图加特弗劳霍恩夫协会的斯文亚·因德雷尔领导的一个研究小组发明了一种可生物降解的心脏瓣膜。研究表明，这种瓣膜假以时日将会被病人自己的细胞所替换。

为了实现这个目标，斯文亚·因德雷尔发明了一种由可生物降解纤维制成的支架，模拟了健康组织的弹性特质。她把蛋白质附着其上，用来吸引血液中自然循环的干细胞。这项发明的理念是，一旦将心脏瓣膜植入体内，它将会在两到三年内被病人自身的细胞占据并替换。

拉达·博亚（Radha Boya），32岁

世界上最窄的流体通道，将改变水和气体的过滤方式。

在拉达·博亚实验室的显微镜下，放着一张薄薄的碳片，碳片的中心被切割出了一个几乎无法发觉的细微通道，深度与一个水分子相当。“我想创造出世界上最小的流体通道。”拉达·博亚解释道。她的解决方法如下：找到可靠且可重复的最佳“积木”，用它们搭建一个结构（体），其中包含细小到难以想象的通道。她选择了石墨烯，一种厚度只相当于一个碳原子的材料。

她把两层石墨烯（单层厚度仅有0.3纳米）摆放在一起，之间留出窄小的间隙。像制作三明治一样，在两层石墨烯的两侧放置石墨层（由多层石墨烯堆叠而成）。最终成品是一个穿过石墨块的通道，通道仅有0.3纳米深、100纳米宽。通过增加石墨烯层数，能以0.3纳米为单位来调整通道的尺寸。

然而什么才能通过如此窄小的通道呢？一个直径约0.3纳米的水分子在没有施加压力时是无法通过的，但是如果把两层石墨烯之间的间隔调整为0.6纳米，水就能够以每秒1米的速度通过通道。“石墨烯的表面是轻微疏水的，因此水分子不会沾在通道壁上。”拉达·博亚解释道。这种特质能够帮助液体畅通无阻。

由于层与层之间的间隔大小十分统一，因此，它们可以用来打造高精度的过滤系统。博亚通过实验展示了她的通道可以从水中过滤盐离子，或者把易挥发的较大的有机组织与较小的气体分子分离开来。统一的间隔也使得这个过滤系统更为高效。

拉达·博亚目前就职于英国曼彻斯特大学的石墨烯研究所，该研究所位于一栋建成于2015年的巨大黑色建筑中，致力于石墨烯基础研究的工业化。它的“石墨烯之家”的称号并非浪得虚名，因为在同一个走廊里不仅有拉达·博亚的办公室，还有安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Kostya Novoselov）的办公室，后两人都曾因发现石墨烯而获得诺贝尔奖。

洛伦茨·迈耶（Lorenz Meier），32岁

一种无人机的开源自动驾驶技术。

洛伦茨·迈耶曾经对能够让机器人自主移动的技术感到十分好奇，然而当他在2008年开始研究的时候，发现当时的技术平淡无奇——大部分系统甚至都没有采用连智能手机中都有的平价运动传感器。

所以，洛伦茨·迈耶——如今的瑞士苏黎世联邦理工学院的博士后，打造了一款开源的无人机自动驾驶控制系统：PX4。重要的是，洛伦茨·迈耶的系统致力于通过廉价的相机和计算机逻辑，让无人机操控自己躲避障碍物，找出最佳路线，以及在很少或没有人为干预的情况下掌控整个飞行过程。这项技术已经被英特尔、高通、索尼和 GoPro 等公司所采用。

吉恩·别尔季切夫斯基（Gene Berdichevsky），34岁

为锂离子电池的制作探索更好的新材料。

作为工号为7的特斯拉员工，吉恩·别尔季切夫斯基曾助力解决公司的早期挑战之一：特斯拉意欲在旗下的电动汽车上装载的上千块锂电池，比电池生产商声称的更加易燃。他的解决办法是：发明一套结合了热导材料、冷却通道和电池排布的方案，确保任何火苗都能被隔离开来。

如今，吉恩·别尔季切夫斯基是Sila Nanotechnologies公司的联合创始人，致力于研发更好的锂电池。该公司已经研发了一种可以制成大容量阳极的硅基纳米颗粒。硅的理论容量是其他锂电池常用材料的10倍，但是它在充电后容易膨胀并可能造成破坏。Sila Nanotechnologies公司研发的颗粒在足够结实的同时，兼顾了疏松性，以适应充电后的膨胀，这预示着续航更持久的电池即将面世。

奥尔加·鲁萨科夫斯基（Olga Russakovsky），31岁

她采用众包方式大大提升了计算机的视觉系统。

“如果不能很好地辨识人类的环境，那么机器将很难发挥它们的作用。”普林斯顿大学助理教授奥尔加·鲁萨科夫斯基说道。而她正致力于开发更好的人工智能识别系统。

几年前，机器只能识别出大约20种物体，如人类、飞机和椅子等。奥尔加·鲁萨科夫斯基通过训练机器对照片上的物体进行识别，人工智能已经能够辨别出200种物体，甚至包括手风琴和松饼机。

奥尔加·鲁萨科夫斯基希望人工智能最终能够操控机器人或智能相机，这样就能让老年人放心地独自留在家中；或是让自动驾驶车辆能够更好地检测到道路上的行人或垃圾桶等障碍物。“我们多多少少还差那么一截，”她说，“而关键原因之一就是视觉技术还没能达到那一步。”

在这个以男性为主的工作领域中，身为女性的奥尔加·鲁萨科夫斯基成立了AI4ALL——一个在人工智能领域中推动多元化的组织。她不仅想让种族和性别更加多元化，也想让思维更加多样多元。她说：“我们一再地把同一类人带入这个领域，但我觉得这会给我们带来非常严重的危害。”

她认为，如果将来机器人可能在各方面融入我们的生活，为什么不能让不同专业背景的人去创造它们，并帮助它们适应需要它们的人呢？

奥尔加·鲁萨科夫斯基选择了相对传统的道路，首先是从斯坦福大学获得数学学士学位，然后又获得了计算机硕士和博士学位。但她建议说：“我们还需要各领域的人才。例如生物学家可能不太擅长编程，但我们需要他们在生物方面的专业知识；我们还需要心理学家。将更多样化的想法和创意带到这片领域，就能更广泛地去思考我们应该做的以及我们应该解决什么样的问题，而不是单从一个特定的角度出发。”

格雷格·韦恩（Greg Wayne），34岁

运用对大脑的了解来打造更聪明的机器。

格雷格·韦恩是DeepMind公司的研究员，他设计了一个从自己的错误中吸取教训、可以像人类一样进步的软件。2016 年，格雷格·韦恩与人合著的一篇论文发表在《自然》杂志上，展示了这个软件能够解决人工智能领域常用的传统神经网络无法解决的问题，如图像问题、逻辑难题和树状结构。

格雷格·韦恩对计算领域的洞察源于他对人脑神经元之间连接的兴趣——为什么某些结构会引起特定的感觉、情绪或导致做出某种决定。如今在设计机器时，他经常参考人脑结构背后蕴藏的原理。

伊恩·古德费洛（Ian Goodfellow），32岁

发明了让神经网络合作并提升性能的新方法。

几年前，在蒙特利尔的一个酒吧里的激烈辩论之后，伊恩·古德费洛想到了人工智能中最吸引人的想法之一。他应用对策论设计了一种方法，可以让机器学习系统高效地自学理解世界的运作方式。这种方法可以让我们无须费力地给计算机提供标记好的训练数据，可以让计算机变得更聪明。

伊恩·古德费洛研究的是如何让神经网络在无人监督的情况下学习。通常，神经网络需要有标记好的示例才能有效地学习。虽然它们也可以从没有标记的数据中学习，但效果常常不尽如人意。伊恩·古德费洛是谷歌大脑的研究科学家，他想知道两个神经网络是否可以一起工作——第一个神经网络去学习数据集并生成示例；第二个则试着判断真伪，允许第一个神经网络调整参数并做出改进。

伊恩·古德费洛从酒吧回来后，写出了第一个案例的代码。他把这种方法命名为“生成式对抗网络”（GAN）。这个互相对抗的神经网络方法，大大提高了对未标记数据的学习能力。生成式对抗网络已经可以执行一些令人眼花缭乱的技巧，例如，通过内部化一组照片的特征，生成式对抗网络就可以提高像素化图片的清晰度，还能想象出真实的假照片，或将图片变成特定的艺术风格。伊恩·古德费洛说：“你可以认为这种生成模式为人工智能带来了某种形式的想象力。”

迈克尔·萨利巴（Michael Saliba），34岁

他找到切实可行的方法来制作钙钛矿基太阳能电池。

90% 的现役太阳能光电板都是由昂贵的晶体硅板制成的，而且它们的光电能量转换效率已经接近极限。因此在几年前，瑞士洛桑联邦理工学院的研究员迈克尔·萨利巴开始研究一种基于钙钛矿系列材料的新型太阳能电池。第一款所谓的钙钛矿太阳能电池在 2009年就出现了，据称是一项便宜且易操作的技术，然而这些早期钙钛矿电池的光电转换效率仅有4%。

迈克尔·萨利巴通过向现有的钙钛矿中增添正电荷离子的方法提高了电池的性能，将此类太阳能电池的光电转换效率提高到了21%以上，他同时也向人们展示了获得更高效率的新方法。

弗兰齐斯卡·勒斯纳（Franziska Roesner），31岁

为增强现实将带来的安全和隐私隐患做好准备。

如果增强现实系统被入侵了将会是什么样子？想象一下：车载增强现实显示系统正在辅助你导航，然后一名黑客在增强现实系统中添加了虚拟的狗或行人的影像……

31 岁的弗兰齐斯卡·勒斯纳早早地意识到了这个挑战，并且正在领导着关于“增强现实设备和人类需要什么样的安全和隐私规定来保护自身”的研究。她在华盛顿大学的研究小组创造了一个增强现实平台原型，它能够在汽车行驶过程中阻止一个挡风玻璃应用程序企图隐藏现实世界中的标识和人的举动。

她说道：“我一直在问这样一个问题：‘一个有缺陷的或者恶意的应用程序能够有多坏？’”

ENTREPRENEURS

创业家

看看这些青年才俊，他们将诸如CRISPR和柔性电子元件的创新转化为生意。

肖健雄（Jianxiong Xiao），33岁

他的公司AutoX致力于让每个人都可以用上自动驾驶汽车。

AutoX的创始人兼首席执行官肖健雄曾经表示，他想让自动驾驶可以和计算机一样普及到寻常百姓家。最近，AutoX展示了最新的自动驾驶汽车，这款车并未采用昂贵的激光传感器，转而使用了普通的网络摄像头和精妙的计算机视觉算法。令人惊叹的是，这种自动驾驶汽车可以在夜间和天气恶劣的情况下行驶。AutoX并未透露自动驾驶的软件细节，但我们知道，肖建雄是深度学习专家，而这项人工智能技术可以让机器学习执行各种困难的任务，如在不同的角度下和不同的亮度中识别行人。

这位声音温和的企业家，同时也是普林斯顿大学的助理教授。他让大家叫他“Professor X”（X教授），免得有人不会拼他的名字。他曾经发表过数十篇关于以精妙的方式教机器理解世界、与世界互动的论文。2016年，他还向大众展示了自动驾驶汽车可以通过对比谷歌地图中显示的道路与谷歌街景视图中的图像，识别真实的路况。

塔利斯·戈梅斯（Tallis Gomes），30岁

“美容优步”。

塔利斯·戈梅斯在“巴西优步”EasyTaxi担任首席执行官已经4年。2015年，他打算将这一概念扩展到新领域——美容行业。

他的按需分配美容服务的平台叫作Singu，能够让客户可以在家里或办公室预约一名按摩师、美甲师或美容师。系统根据Singu和第三方的数据（包括天气和位置）来分配适合顾客要求的服务人员。塔利斯·戈梅斯称，算法让每个美容师每月可以有110名顾客，收入可达2000美元——这个收入水平在巴西已经和律师、初级工程师的工资相差无几。

龚晓思（Kathy Gong），30岁

在中国发展新的创业模式。

龚晓思 13 岁就成为国际象棋大师，17 岁时便被哥伦比亚大学录取，只身一人飞到纽约市开始留学生涯。刚到纽约时，她还不太会说英语，但她勤勉练习，4年后顺利毕业并回国发展。之后，龚晓思在青年科技创业者中脱颖而出。她在多个行业推出了数个公司，其中之一就是 Law.ai。Law.ai 是一家机器学习公司，该公司制造了一个名叫 Lily 的离婚律师机器人和一个名叫 Mike 的签证和移民律师机器人。现在，龚晓思和她的团队成立了一家名为 Wafa Games 的新公司，意图试水中东游戏市场。她表示，中东市场一直以来都被其他游戏公司忽略了。

刘自鸿（Bill Liu），34岁

他的曲面元件可能会改变人们使用电子产品的方式。

刘自鸿想做到三星、LG和联想公司做不到的事：制造价格合理的可以弯曲、折叠甚至卷起来的电子产品。

学术界的许多研究人员也有类似的想法，但刘自鸿已经快人一步，开始商业化他的设想了。 2012 年，他创立了一家叫作柔宇（Royole）的公司。2014 年，该公司推出了世界上最轻薄的可弯曲显示屏：像洋葱皮一样薄，可以绕着钢笔卷成一卷。而其他公司的显示屏目前只能弯曲成固定形状，但并不能完全折叠。

蕾切尔·赫尔维茨（Rachel Haurwitz），32岁

负责监管基因组编辑技术CRISPR的商业化。

蕾切尔·赫尔维茨本来是一名普通的实验室工作者，而由于CRISPR技术出现的巨大突破，她变身为科技公司的首席执行官。2012年CRISPR技术取得重大突破时，她正在加利福尼亚大学伯克利分校的詹妮弗·杜德纳（Jenifer Doudna）实验室工作。几周之后，她离开了可以看到旧金山湾的顶楼实验室，来到了一个没有天花板、只有一张桌子的地下室。就在这里，她成为Caribou Biosciences公司的首席执行官。这家衍生公司负责授权伯克利的CRISPR专利，并已经与制药企业、研究公司和农业巨头（如杜邦）达成协议。她手下目前有44名员工，致力于改进基因组编辑的核心技术。最近这个团队又有了最新的进展，他们开发了一种叫作SITE-Seq的工具，可以用于发现CRISPR所犯的错误。

PIONEERS

科技先锋

从癌症治疗到互联网安全再到自动驾驶汽车，他们为各个领域带来新鲜而意外的解决方案。

奥斯汀·拉塞尔（Austin Russell），22岁

更好的传感器，更安全的自动驾驶。

绝大多数自动驾驶汽车使用激光雷达来侦测周围的障碍物，并将其绘制成地图存储在系统内。但是部分造价低廉的新传感器并不能胜任高速行驶下的精确测量。“这些传感器只适合用在扫地机器人上。” 从斯坦福大学辍学并创办激光雷达公司Luminar的奥斯汀·拉塞尔如此评价道，“最可怕的莫过于让技术还不成熟也不安全的自动驾驶汽车上路。”

Luminar 生产的设备使用了波长更长的激光，让传感器可以探测到原本探测距离2倍之外的物体。假设汽车行驶的速度是70英里（1英里≈1609.3米）每小时，预警时间可以提前3秒。

詹纳·维恩斯（Jenna Wiens），31岁

她的计算模型可识别出最有可能受到致命感染的病人。

不少病人在住院后都会被医院内的病毒所感染，其中最为致命的莫过于难辨梭状芽孢杆菌（Clostridium Diffcile）。2015 年美国疾病控制和预防中心（CDC）的调查结果显示，这种很容易在医院等卫生机构内传播的细菌，每年仅在美国就会感染超过 50 万名病人，而它的病原虫更是与超过15000名病人的死亡息息相关。

来自密歇根大学计算机科学与工程专业的助理教授詹纳·维恩斯认为，现有的医疗系统可以通过对已知感染和死亡病例数据的进一步挖掘来预防感染。“我觉得为了能够挖掘出现有数据的价值，我们需要利用机器学习和数据挖掘技术。”她说。

詹纳·维恩斯设计了一个计算模型，通过算法对医院内部病人医疗记录（病人吃的药、病理分析以及他们动过的手术等）的检索，来归纳出可能造成感染的重要因素。“传统的检索方式是通过对一小部分数据的整理来人工判断可能会引发感染的因素，再在已知因素的基础上搭建模型。而在我们的方法里基本上可以把所有的信息加进去。”詹纳·维恩斯说。算法可以轻易地适应不同类型的数据。

詹纳·维恩斯说，她的计算模型不仅能够有效地帮助病人进行预防和治疗，还可以在新型治疗方式（如新型抗生素）的研究上起到一定的助推作用。由于难辨梭状芽孢杆菌的感染过程十分快，对于这种在医院感染的病例过去通常难以研究，来不及让病人参加试验。不过通过詹纳·维恩斯的算法就可以找出最容易被感染的患者，并根据风险水平制订预订计划。

在医疗成本指数级增长的时代，很难想象会有医院对机器学习等新兴的治疗手段进行更多的投资。但是詹纳·维恩斯持乐观态度，她相信医院会看到其中的价值，聘请更多的数据科学家来开展相关的工作。“我认为对数据置之不理会导致更大的代价，”詹纳·维恩斯说，“来接受治疗的病人被感染，是有可能致命的。如果我们能防止这个过程，将会挽救更多宝贵的生命。”

菲利帕·吉尔（Phillipa Gill），32岁

她发明了用经验衡量网络审查制度的方法。

5年前，当菲利帕·吉尔开始在多伦多大学公民实验室（University of Toronto's Citizen Lab）任职研究员时，她惊讶地发现，通过经验衡量的审查制度并不被广泛接受。于是，现任马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts, Amherst）计算机科学助理教授的菲利帕·吉尔，建立了一套新的测量工具来检测和量化这些案例。她的技术可自动检测拦截页面，并能告知用户某个站点是否被政府或其他实体所拦截。

法比安·门杰斯（Fabian Menges），32岁

一种纳米尺度下的温度测量方法。

诸如自动驾驶汽车和人工智能设备核心的复杂微处理器，往往都有因过热而宕机的风险。其原因通常都是处理器中的纳米级部件失效。但是在过去的十几年里，还没有人想出可以在纳米级芯片上进行温度测量的方法。

然而，IBM瑞士苏黎世研究院的研究员法比安·门杰斯就发明了一种扫描探测法，来监测热变电阻的变化和热量经过表面的变化率。通过扫描得出的数据可以测量出一个尺寸小于10纳米的物件的温度。这将允许芯片制造商设计出散热性能更好的芯片。

约书亚·布劳德（Joshua Browder），20岁

利用聊天机器人来帮助人们节省律师费。

约书亚·布劳德下定决心要用聊天机器人颠覆价值2000亿美元的法律服务市场。他认为，很多需要在律师那里支付高昂费用得到的服务，聊天机器人就能提供。

“法律仲裁的过程不应该给人们的生活增添不必要的麻烦，也不应该是一个谁能用得起的问题。”约书亚·布劳德说，“在司法公正领域，它应该是一个关于正确结果的问题。”

2015 年，约书亚·布劳德小试身手，创造了一个简单的应用 DoNotPay来帮助人们应对不合理的停车罚单。他从自己驳回罚单的经历中得到了启发，同时受朋友们的鼓励，他创建了一个应用来让更多的人通过他的方式获益。

约书亚·布劳德的基础款机器人律师需要一些简单的信息，通过对罚单日期和地点的分析，自动生成一封请求法院撤回指控的打印信。约书亚·布劳德说，到目前为止，已有37.5万人成功免除了约970万美元的罚款。

2017年7 月初，DoNotPay进一步推出了1000多项各类法律咨询服务，包括工作场所歧视投诉等。不久后，其又推出了开源的工具，来帮助那些没有编程经验的律师创建自己的聊天机器人。波士顿学院法律系副教授沃伦·阿金（Warren Agin）就通过该工具创建了属于自己的聊天机器人，来帮助已经宣布破产的债务人挡开债权人。“债务人其实有很多可以保护自己的法律工具，只是他们不知道而已。”沃伦·阿金说。

约书亚·布劳德还有更宏大的计划，他想将被诟病已久的法律程序自动化，或至少大幅简化（如寻求政治庇护或办理离婚手续），但依然存在巨大的挑战。约书亚·布劳德的做法显然会受到按小时收费的律师们的阻挠，而且还有相当多的客户并不愿意将希望完全寄托在计算机算法上。

杰西卡·布里尔哈特（Jessica Brillhart），33岁

虚拟现实电影制作人先锋。

传统的电影制作技术往往并不能直接迁移到虚拟现实的场景中。过去的几年中，前任谷歌首席虚拟现实电影制作人、现独立制作人杰西卡·布里尔哈特尝试找出虚拟现实电影制作的核心。

杰西卡·布里尔哈特早早就意识到，在虚拟现实电影里，导演的意志不再是电影的主心骨，观众的关注点不会总在导演想要突出的东西上。她接纳了这些与导演想法相悖的观众的行为，并认为它们推动着她尝试“前所未有的大胆与创新方式”。杰西卡·布里尔哈特说：“单个画面不再是我工作的核心概念，我可以创造一个世界，我很喜欢这样。”

吴翰清（Hanqing Wu），32岁

成本更低的黑客攻击应对方案。

在分布式拒绝服务攻击（Distributed Denial of Service, DDoS）中,黑客可以通过流量过载的方式使域名服务器崩溃。而抵抗这种攻击的传统方式是增加服务器的带宽来应对黑客所释放的数据，但随着黑客攻击所释放的数据量日益增大，这种方法也变得不再可行。

鉴于这种攻击的目标是网站的某个IP地址，阿里云首席安全科学家吴翰清研究出一种新的防御机制，它可以在受到攻击时，将原本收到的数据导向数千个IP地址。这种被称为弹性安全网络的技术可以瞬间化解黑客在一个IP地址上所倾注的巨大数据量。不再需要大量带宽后，这一技术大大减少了维护网络安全的成本。

弗拉基米尔·明（Volodymyr Mnih），34岁

他研发了足以媲美人类的游戏人工智能。

DeepMind的研究员弗拉基米尔·明创造了第一个可以在近2600款 Atari 电子游戏（包括《乓》和《太空侵略者》）中轻松通关的计算机系统。明的系统首次结合了深度学习的严谨和强化学习的游戏性特征，模拟了人脑的信息处理方式（即通过真实案例学习）。他的软件学习游戏的过程和人相似，以得分作为衡量技能水平的标准，通过多次游戏和试错来逐渐完善自己的技能。

安吉拉·舍里格（Angela Schoellig），34岁

她的算法帮助自动驾驶和自动飞行变得更加安全。

安全问题从来不是机器学习系统首先要考虑的重点。在日常的图像和声音识别中，出现问题顶多有点烦人，并不会导致生命危险；但在自动驾驶、无人机和工业机器人领域，风险大大增加。

多伦多大学动态系统实验室的负责人安吉拉·舍里格就编写了一套可用于让机器之间互相学习的算法来确保安全，例如无人机依据导航在未知的区域也不会撞墙，无人车在一个陌生的城市里也不会离开车道等。她的工作成果还进一步拓展了现有机器人的能力，并确保自动驾驶的交通工具可以有效排除风、变化的载荷或未知路况等不稳定因素，按照预先编好的路线行驶。

安吉拉·舍里格在瑞士苏黎世联邦理工学院读博士时，曾与同事们一起建造了一个飞行器竞技场：一个用于训练无人机飞行的 10 立方米的密闭空间。2010年，她让一组无人机跟着音乐跳舞表演。在这个被称为舞蹈四旋翼（dancing quadrocopter）的项目中，她应用了一种全自动算法，无须研究人员手动设置路径，就可以让无人机跟着音乐同步飞行，通过协同还能避免相撞。在场地中央一个200帧/秒动态的捕捉系统的帮助下，安吉拉·舍里格解耦了自动化系统中通常交错在一起的两个重要组成部分——感知和运动。这个外部系统也使得研究小组更专注于无人机的控制算法。

VISIONARIES

远见者

这些远见者不满足于现状，他们在寻找让事物大幅提升的方法。

王刚（Gang Wang），34岁

他走在将人工智能变成消费级产品的最前沿。

“人工智能已经来到了一个‘关键点’。”王刚说。这项技术已经走出实验室，现在准备带来可以进入大众消费市场的产品。2017年3月加入阿里巴巴人工智能实验室的王刚，走在推进人工智能成为实用的消费者产品的前沿。众所周知，阿里巴巴是全球规模庞大的消费者市场中最具野心和实力的公司之一。他也是阿里巴巴7月推出的首款人工智能产品——天猫精灵的幕后科研人员。类似于亚马逊的Echo，这种设备可以在阿里巴巴的网站上进行购物并执行其他任务，包括通过语音指令播放音乐以及查看日历。

“人工智能神经网络的设计需要与现实世界的应用相互联系，”王刚说，“只有这样我们才能创造出商业场景下有用的产品。”

阿卜迪加尼·迪里耶（Abdigani Diriy)，33岁

成立了索马里首个初创公司孵化器和加速器的计算机科学家。

与许多索马里人一样，阿卜迪加尼·迪里耶在20世纪80年代因为内战而逃离了他的祖国。他在5岁那年来到了英国，因为当地有亲人可以提供庇护。他在伦敦一个较好的社区里长大，并在伦敦大学学院获得了计算机博士学位。

大学时阿卜迪加尼·迪里耶开始对世界有了更多的了解，并意识到他可以获得这样的机会是多么的幸运，所以，2012年阿卜迪加尼·迪里耶协助创办了一个名为Innovate Ventures的机构，以培训和支援索马里的编程人员。Innovate Ventures的首个项目是在索马里举办了一个为期两周的编程训练营，共有约15个人参加。虽然当时的影响不大，但对于那15个人来说意义重大。此外，那也是阿卜迪加尼·迪里耶20多年来首次回到那里。

之后，阿卜迪加尼·迪里耶开始思考如何扩大Innovate Ventures的影响力。2015年，Innovate Ventures与2个为索马里青年举办工作培训的慈善组织进行了合作，为一些极富潜力的初创公司提供了营销、财务以及产品设计的培训。这个为期5个月的孵化器最终有5个初创公司成功毕业。他们也为其中的一家公司提供了约2500美元的种子资金，帮助这家公司的事业起飞。

接下来的一年，Innovate Ventures与乐施会、VC4Africa（一个专注非洲的线上风投社区）以及Telesom（索马里最大的电信公司）进行了合作，举办了一个为期10周的初创公司加速器。他们当时期待有40到50组申请者就可以了，但他们却收到了180组的申请。从这180组里，他们选出了12个初创公司进行了为期 2周的集训，10个初创公司参加了整个10周的培训和指导项目。最后，其中最优秀的4组获得了合计15000美元的投资。

2017年，加速器项目将会持续12周，而Innovate Ventures已经收到了400多份申请。索马里的部分大公司表示对投资初创公司感兴趣，所以阿卜迪加尼·迪里耶希望领它们入场，催化整个创业环境。阿卜迪加尼·迪里耶还希望能够说服全球各地的索马里人，包括阿卜迪加尼·迪里耶在IBM的一些同事，把他们的技能捐献出来，投资当地的科技圈。

卢旺达和肯尼亚等国家已有将自己的国家转变为非洲科技和创新中心的计划，而索马里却正在面临着来自医疗、教育以及农业等基础领域的挑战。但是，创新、科技以及初创公司有着令这里快速发展的潜力。阿卜迪加尼·迪里耶认为通过他们举办的各种项目，他们已经在朝着那个方向前进了。而他们也在慢慢地转变人们对索马里的看法。

维克托·阿达尔斯泰因松（Viktor Adalsteinsson），29岁

致力于改良癌症的诊断和治疗。

在维克托·阿达尔斯泰因松位于博德研究所的实验室中，有一套自动系统，可以通过扫描血样探测癌细胞DNA，一种所谓的液体活检系统。从晚期癌细胞里提取的遗传信息很有可能让我们得知这种疾病在晚期时的机理，以及什么药物会起效。维克托·阿达尔斯泰因松的母亲在他读博士的时候因为乳腺癌去世了。他在数个项目中都试图改良癌症的治疗方式，其中一个项目就是向美国正在抵抗乳腺癌的女性提供采血样的设备。“医生和患者们都会祈祷，然后就是长时间的观望和等待。如今，我们可以密切监控患者们对疗程的反应，并找出到底是什么导致了疗程的失败。”维克托·阿达尔斯泰因松说道。

妮哈·纳赫德（Neha Narkhede），32岁

帮助企业理解数据。

全世界正在被数据淹没，而妮哈·纳赫德则想教企业如何“游泳”。作为领英的一名工程师，妮哈·纳赫德曾与人联手发明了一款开源软件平台，以帮助领英迅速处理来自用户的海量数据，这就是Apache Kafka。她敏感地发现了其中的商机，继而在2014年创办了Confluent，一个帮助企业开发Apache Kafka工具的初创公司。

从那时起，妮哈·纳赫德就在持续推广该平台：高盛用它向交易员提供实时信息，Netflix用它为节目推荐收集数据，优步用它为高峰定价分析数据。Confluent的产品让企业可以通过平台进行大量的数据操作，例如在多个数据中心中进行同步，以及通过中央控制台监视所有行为。

“我们将我们的技术视为企业的中央神经系统，可以大量收集数据并在毫秒内进行分析，”妮哈·纳赫德说，“我们认为，几乎所有企业都可以从中受益，我们则将为它们服务。”

周怡君（Tracy Chou），29岁

把科技产业不佳的员工多元化数据公之于世。

硅谷钟爱数据。但是直到最近，科技公司仍对这个数据缺乏兴趣：员工多元化。关于员工多元化的数据不是得不到重视，而是根本不存在。

现在，大部分的科技公司都公布了员工多元化的报告，来自GitHub的独立众包数据库也在收集关于科技公司员工的信息。而这一切的发生都与周怡君有关：2013年秋天，身为Pinterest的软件工程师的她在Medium上发表了一篇名为《数字在哪里？》的文章。

周怡君之所以写这篇文章，还与Facebook的首席运营官雪莉·桑德伯格（Sheryl Sandberg）有关。在一次会议上，雪莉称，科技产业中女性员工人数正在下降。“我觉得她说对了，”周怡君说，“但我也在想：‘她是怎么知道的呢？根本没有这个数据。’然后，我意识到，这就是问题的所在。”

周怡君发表在 Medium 上的文章在网上疯狂传开。很快，她关心的那些数据出现了：先是通过推特，然后输入到她设立的GitHub数据库。几周之内，周怡君就拥有了超过50个公司的数据。相关的数据库现在已经有了成百上千个公司的数据。到2014年夏天，硅谷最有影响力的公司们大都发布了员工的人口报告。报告的数字非常惨淡：在科技岗位工作的女性只占总人数的 10%～20%。而且，一项研究发现，45%的硅谷公司没有女性主管。情况或许没有得到改善，但至少这些数据现身了。

当这一切发生的时候，周怡君还仍继续她在Pinterest的编程工作，而她也发现，自己成了一个受欢迎的演讲者和讨论小组的参与者。2016 年春天，她与包括风险投资家鲍康如（Ellen Pao）和 Slack 的工程师埃里卡·乔伊·贝克（Erica Joy Baker）在内的其他7位女性，创立了Project Include组织，旨在帮助总裁们在公司内落实多元化和融合战略。

不过，周怡君并不是，也不想成为一位职业的活动家。“做这些事情我很有成就感，而且我也在其中发挥了一定的作用。”她说，“我的本职工作是开发并生产产品，我把这些看作是对我本职工作的一种补充。”

阿曼达·兰德尔斯（Amanda Randles），34岁

她的软件可以模拟人体内部血液的流动。

杜克大学生物医疗工程系助理教授阿曼达·兰德尔斯正在开发一款可以通过个人医疗成像来模拟其体内血液流动的软件。这款软件叫HARVEY，是用 17 世纪医生威廉·哈维（William Harvey，历史上首个研究血液循环系统的医生）的名字命名的。它需要一台超级计算机来计算血管中数百万个细胞流动的流体力学。阿曼达·兰德尔斯对她的血液循环系统模型有着更大的计划，接下来，她将扫描患有心血管疾病的新生儿以辅助手术，以及预测癌细胞在人体内的流动方式。

艾德丽安·波特·费尔特（Adrienne Porter Felt），30岁

引领推进更安全的网络。

下次当你打开谷歌Chrome浏览器浏览安全网页的时候，注意一下在地址栏左边出现的绿色小图标。它是一个锁的样子，如果是绿色的，那就说明你所在的网站正将你和网页上的数据加密。但并不是所有的人都知道这个操作是什么或者这代表什么，这就需要艾德丽安·波特·费尔特出场了。

作为谷歌Chrome的软件工程师，艾德丽安·波特·费尔特承担着使互联网更安全的任务，并帮助这个世界上最受欢迎的浏览器的用户在上网的安全和隐私方面做出明智且知情的选择。这个过程就包括花费长达一年的时间说服全球各类网站，推动它们从使用传统的未加密的 HTTP 转变到更为安全的 HTTPS。

格雷格·布罗克曼（Greg Brockman），28岁

致力于确保人工智能对人类有利。

尽管要实现拟人化的人工智能还有些遥远，但格雷格·布罗克曼认为，考虑其安全性问题宜早不宜迟。所以，在成功创办线上支付公司Stripe之后，他又与伊隆·马斯克等人联合创办了社会企业 OpenAI。作为一个非营利研究型企业，OpenAI 的目标就是保障人工智能在急速发展的同时，不会产生对人类不利的情况。而格雷格·布罗克曼本人在公司里则是一个“万金油”——从招聘人才到帮助研究人员测试新的学习算法，无一不能。他认为，未来的通用人工智能系统需要一种类似于“羞耻”的感觉来预防失误。“这将是人类创造出来的最重要的技术，”他说，“所以把它‘做对’十分重要。”

安卡·德拉甘（Anca Dragan），30岁

确保机器人与人类可以和谐地共同工作和生活。

加州大学伯克利分校的电子工程与计算机科学助理教授安卡·德拉甘，正在试图将复杂或模糊的人类行为转化为机器人能理解的简易数学模型。她表示，当人们试图与机器人共事时，许多冲突都来自双方对彼此的不了解。如果机器人能够理解它可能对人类情绪造成的影响，就有望解决这一问题。此研究短期之内最重要的应用莫过于帮助自动驾驶汽车与传统汽车预判对方可能的行为。

HUMANITARIANS

人文关怀者

通过技术方案，直接提高人们的生活水平或拯救生命。

伊雅德·詹纳（Eyad Janneh），31岁

就地取材的发明，解救陷于危难之中的叙利亚公民。

两个大热水袋的扁黑色袋子正在缓缓撑起一面倒塌的钢筋混凝土墙，并在墙和下面的石头之间制造出空隙。这是在测试伊雅德·詹纳和他的非营利组织Field Ready团队的一项设计。目前该产品已经在叙利亚投入使用，用于在遭受炸弹袭击后支撑沉重的建筑物残骸，方便搜寻工作。

伊雅德·詹纳自小在叙利亚长大，2010年离开了叙利亚，目前在伊斯坦布尔工作。他和他的团队进行设计和测试的工具可以就地取材。例如，他们的安全气囊是由聚酯织物和一些捆绑附件制成的，而这些都是可回收再利用的材料——货车顶上的布罩。2017年4月，这种安全气囊就在叙利亚拯救了两名被困在瓦砾中的人。

凯瑟琳·泰勒（Katherine Taylor），28岁

她的简易抽水机可以改变数以百万计印度农民的生活。

位于印度东部的恒河盆地拥有丰沛的水资源，对于生活在那里的3000万农民来说，灌溉水源应该不成问题。但是现在他们却要作出一个艰难的抉择：只在每年的雨季时种植一种单一谷物，或者花费他们90%的收益引进柴油或煤油抽水机来抽取充沛的浅层地下水，以确保农田在旱季也可以被灌溉。

于是大片的田地在旱季都处于撂荒的状态；为了养家糊口，农民们被迫在外地的钻石矿或者制衣厂里做危险而又卑微的工作，好几个月才可以回一次家。

这引起了工程师凯瑟琳·泰勒的关注，她放弃了美国优渥的生活，漂洋过海来到印度，创办了一家名叫Khethworks的公司，为印度农民们提供一种经济实惠的以太阳能为动力的浇灌系统，使他们能够常年耕种。

“有时候人们会问我是否想去一家高科技公司工作。但我觉得，创办Khethworks对我来说并不是一个损失，恰恰相反，这一直是我追求的目标。”凯瑟琳·泰勒说，“帮助家庭团聚、帮助人们从事一份令他们感到有尊严的工作，这些才是我们一直希望实现的。”

凯瑟琳·泰勒在麻省理工学院攻读机械工程硕士学位时就把低压滴灌系统作为研究方向。但她在游览印度时，当地的农民帮助她发现了真正的市场空白。“他们告诉我，滴灌系统的确非常好，可是我们真正需要的是一个我们买得起的抽水机，”她说，“当他们甚至无法常年灌溉时，又有谁会去选择使用滴灌系统呢？”

于是，她和Khethworks的联合创始人维克托·列什涅夫斯基（Victor Lesniewski）及凯文·西蒙（Kevin Simon）设计了一个比同尺寸抽水机效率高三倍的离心泵。也就是说，这个离心泵只需要平时所需的太阳能板的三分之一就能运行——而太阳能板正是抽水机最昂贵的部件。这个设计不仅大大降低了成本，移动起来也更加方便。这样，农民还可以轻易地把设备租赁给别人。

2016年，凯瑟琳·泰勒和维克托·列什涅夫斯基搬到了浦那（印度西部城市），并在2017年春天交付了他们的第一批产品。

苏奇·萨里亚（Suchi Saria），34岁

用现有的医疗数据预测败血症的风险。

有时，对病症快速准确的诊断或许就是决定生死的关键。而对于败血症来说，感染后只要病情一发作就有可能置人于死地，但时至今日却仍然没有一个测试能让医生准确地诊断病情。

约翰·霍普金斯大学的助理教授苏奇·萨里亚曾想：现有的医疗信息可否用于预测哪些病人患败血症的风险最大？ 随后，她创建的患者数据分析算法正确预测了85%的感染性休克案例，平均在发病前一天内就能预测出来，比现有的筛选测试提升了60%。

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用最简单的高科技解决最棘手的停电难题

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大数据时代的“先知”

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用胶水修复孩子的心脏

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敲开人工智能大门的“早慧少年”

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为计算机安上“眼睛”

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下一场计算机交互革命

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每个人都是自己的制药工厂

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汗水与梦想

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在苹果和谷歌之间寻找设计的价值

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语音安防的守夜人

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光影记录的新方式

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新机器人时代的缔造者

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车库里的亿万富翁

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增强现实增强你

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野百合的春天

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看不见的太阳能电池

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一个颠覆性科技先锋的自我修养

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打造基于搜索的商业生态

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她的医疗生意

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让人更放心的在线支付

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基因“刀客”的科研传奇

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新型核反应堆的艰难创业之路

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纳米医学的伪装大师

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小贴片的大效果

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将阳光变为燃料

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让机器人学会学习

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打破阿尔茨海默病的魔咒

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“爱玩”的科技创新者

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“逃学”的基因天才

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新材料解决世界难题

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优化世界最庞大的能源系统

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更好的机器学习，更好的人工智能

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为无人机打造最强大脑

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玩出来的新型社交网络

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站在城市大数据之巅

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“神童”的能源梦想

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他是如何发明智能手表的

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像激光一样专注的远见者

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献给创造力的廉价电脑

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通信时代的“普罗米修斯”

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皮肤上的“黑科技”

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