第1章 科学

2016：科技复刻科幻

文/赵洋

行星防御办公室成立

在科幻小说《三体Ⅱ·黑暗森林》中，为抵御外星人的入侵，地球人成立了“行星防御理事会”以整合各国资源。在现实中，美国宇航局（NASA）也在2016年初成立了“行星防御协调办公室”——但不是为了应付外星人，而是为了确保任何近地天体不会进入地球的大气层之内，从而保护地球免遭毁灭性撞击。该办公室的负责人林德利·约翰逊有一个很科幻的头衔：行星防御官。

根据官方声明，这个行星防御协调办公室负责调用所有太空机构的力量来分类、监测和跟踪可能进入地球轨道的小行星、彗星和其他天体，协调各机构和政府间的工作，以应对任何存在潜在影响的威胁。这意味着，行星防御协调办公室可以与美国联邦紧急事务管理局、国防部和其他美国政府机构合作，提出应急计划。

一直以来，天文学界和各国航天部门都很重视探测、跟踪有潜在威胁的小天体。数据显示，已探测到地球和太阳之间有13500个近地天体，平均每年新发现1500个，其中90%的直径有3000英尺（约914米）或更大。2013年，俄罗斯车里雅宾斯克的陨石雨和不断出现的与地球擦身而过的小行星都提醒我们，要时刻保持警惕。

NASA现在希望监测那些较小（直径约450英尺），但同样存在潜在威胁的对象，这部分小天体中仍有75%未被发现。

行星防御协调办公室还将制定长期的行星防御目标，其中包括“行星重新定向”任务。行星重新定向并不是试图移动地球的“地球大炮”，而是将有威胁的小天体推离轨道，使之远离地球。欧洲空间局也对这一项目感兴趣。最近，美国宇航局与美国核安全管理局制定了一项使用核武器偏转小行星的计划。即使这种干预不可能实现，NASA表示，也将在小天体撞击时间、地点和预警应急操作等方面为联邦紧急事务管理局处理相关事务提供专家协助。

脑机接口的利与弊

2016年，最受瞩目的中国航天任务，非“神舟11号”与“天宫二号”对接任务莫属。这次长期在轨任务可谓亮点多多，其中世界首次太空脑机交互实验更是博得科幻迷的关注。

脑机接口、脑机交互、意念控制，都是科幻作品中常见的人机交互技术。在科幻影片《阿凡达》中，人的意识可以转移到“替身”阿凡达中。影片《超验骇客》里，生命垂危的科学家临终前，将自己的全部思维通过脑机接口传送到了互联网上。在现实中，由于看好这一技术在消费电子、工业、交通等领域的发展前景，2016年，许多国家都进行了大量的相关研究。

比如，美国斯坦福大学开发的一项技术让猴子能够用意念敲出《莎士比亚全集》。猴子的大脑皮层中被植入了一种电极，通过训练，它们学会把屏幕上的光标移动到指定位置。从猴子的大脑中收集数据，并转化成电脑可以识别的指令。当猴子观看屏幕的时候，它的脑电波通过电脑控制光标到达指定位置，然后它们将单点编成绿色的序列，就能读出莎士比亚经典作品《哈姆雷特》里的字句——全程无须接触鼠标或键盘，仅用脑电波就能完成。

2016年，荷兰一位渐冻症病人成为首个配备新型大脑植入体的人。这种植入传感器能让既不能说话也不能移动肢体的病人完全使用自己的思想与外界交流。该新型植入物是一套脑机接口的一部分，这套接口能够帮助这位病人拼写词语和句子。更重要的是，这套接口几乎可以随时随地使用，让她即使在户外也能够与朋友进行交谈，而不需要专家在一旁提供帮助。当病人注视屏幕时，她会看到虚拟键盘上有一个可移动的光标，当光标移动到她想选择的字母上时，她必须想象右手点击了那个字母。电极会收集这些信号，传递到发射器，然后传递到电脑和屏幕上。经过半年的训练，她已经可以正常使用这套系统，打字正确率提升至95%。开发人员的下个目标是，通过增加电极来加快病人与电脑的交流速度，甚至可以通过“想象”来拼写聋哑人的手语。

虽然脑机接口技术有这么多好处，但负面效应也不容忽视。华盛顿大学的科学家警告称，未来黑客有可能在应用软件中植入图片，通过脑机接口来记录用户的大脑反应，从而实现对用户大脑神经信号的监测与控制。未来脑机接口软件不仅能够获取有用的脑电波信息，还能够获取全部大脑信息，这些信息中包含了大量的个人隐私。并非只有黑客受益于此项技术，政府执法部门也可以通过这项技术获取信息，他们会乐于开发一种“远程测谎仪”。而对于广告商来说，“进入”客户的大脑将不再是个梦想，他们会精确知道客户的喜好，有针对性地投放广告。因此在脑机接口普及之前，需要先开发“脑机接口匿名登录”技术，预先对神经信号进行处理，删除一些个人隐私信息，然后才可以存储和传输。

万磁王=普通人？

在科幻影片《X战警》中，正派领袖X教授拥有感知并控制他人思维的能力，而大反派万磁王则可感知并控制磁场。在不久的将来，前者的超能力或可通过脑机接口技术实现。至于后者，2016年的一项研究表明，普通人有可能天生就具备这一能力。

美国加州理工学院的地球物理学家乔·克斯文科声称，他已经找到了人类第六感存在的证据——人类在潜意识下可以感知地球磁场。克斯文科使用法拉第笼和脑电波监测器，观察发现当人们对周围的磁场做出调整时，人类的α脑波也会重复变化。几十年来，科学家们一直在研究这一现象，这种感知地球磁场的能力已经在其他动物身上被印证，如鸟类、昆虫以及一些哺乳动物，它们会依靠这种能力进行迁徙或定位。就在2016年，科学家们还发现了狗、狐狸和熊的眼睛中也有感知磁场功能的隐花色素分子。所以克斯文科推测，磁场感应可能是动物的一种最原始的感官，是人类进化的一部分。

克斯文科共招募了24位志愿者参与实验，当志愿者们在法拉第笼中接触模拟地球磁场时，检测他们的大脑活动。研究小组发现，当磁场逆时针旋转时，α脑波出现了下降。这表明实验者对磁场变化是有反应的。此外他还发现，神经反应延迟了几百毫秒，这表示大脑在积极回应。这可能与磁场模仿脑电信号对脑电波造成影响有关。

克斯文科还发现，当放置法拉第笼的地面上的磁场出现扭曲时，受试者的大脑也会做出类似的反应，但当磁场向上弯曲或者按顺时针旋转时，就不会出现这种现象。这或许反映了人体内的“指南针”的极性。既然脑电波监测仪能够探测到脑部活动，并且过程中没有受到外部磁场的干扰，就说明这种能力最初的来源也许就是磁感应能力。这个实验结果能够反复验证。

就算人类真的具有感知磁场的能力，与鱼类、鸟类和昆虫相比，这种能力还是弱得多。动物可以通过磁场导航，包括确定位置、海拔和方向。对于人类来说，这还是可望而不可即的本领。

目前的智能手机已具有上述功能。如果将相应传感器植入体内，人也就获得了这种本领。在德尼斯·马卡洛夫的带领下，德国和日本的研究人员于2016年合作开发了一种轻薄柔韧的人体磁场传感器。这种传感器厚度不到2微米，每平方米重量仅为3克，不但能经受反复折叠，半径还可被压缩至3微米内。传感器还能够被拉长270%，就算重复拉伸1000次以上，也不会破裂。人类手部动作是非常频繁的，上述特性使它具备了植入手掌的潜力。

如果能将磁场电子设备和其他轻便实用的元件结合起来，如太阳能电池、发光二极管、晶体管，以及温度和触觉传感器，将会让相关设备具有多种“感官”，变得更加自主化和智能化。不仅是人类，机器人、安全和医疗监控设备、消费电子产品和电子皮肤设备，都可以拥有这种“磁场感官”。

研究人员希望这个发明能够衍生出更多的设备，使人类进一步从对磁场的“第六感”中获益。届时，磁场传感器就像是一层皮肤，使用者几乎察觉不到它的存在，却能通过它拥有感受磁场的能力，为人带来磁场导航以及对电子设备无触控操作的便利。

少数派报告

科幻电影《少数派报告》（改编自菲利普·迪克的小说）讲了这样一个故事：犯罪预防组织利用具有感知未来能力的超能力人——“先知”，预先探查出某些人的犯罪企图，可在其犯罪之前，就出动警察将其逮捕并判刑。

随着科技的发展，今日社会或许正向菲利普·迪克描绘的未来迈进。有犯罪学家暗示，有朝一日，我们或许能够在人们出生时，就根据其生活环境和父母经历预测出他们成年后是否会犯罪。美国一些法官已经在使用计算机生成的风险分数帮助自己做出量刑和假释决定。这些评分报告把个人纪录与历史上的犯罪行为模式和基于人口结构数据的大量资料进行对照。理论上，这类评分可以比任何法官都更客观地预测个人对社会构成的风险。但是，计算机模型的预测质量，取决于它们所用数据的质量。美国一家新闻机构通过调查发现，有一个使用历史数据来预测未来犯罪行为的软件程序，对黑人构成了系统化的歧视。此前德国警方也利用收集的大数据来预测犯罪；英国神经学家则通过对被释放的罪犯进行大脑扫描，来预测他们是否有可能再次犯罪。

2016年，在全球知名论文预印本网站Arxiv上，出现了一篇来自上海交大的研究人员发表的论文，称可以根据人脸识别技术来预测犯罪分子。研究人员在计算机中输入了1856个真人的面部图像，然后根据一些明显的识别结构特征来预测犯罪，比如嘴唇弯曲度、内眼角的距离，以及鼻嘴角度等。研究人员研发了四种不同的面部分类器，不断对人脸进行自动诱导、推理犯罪行为的有效性，最终发现犯罪分子的面部变化更多。

该论文在国外网站上掀起一股讨论热潮，赞同者认为这样的识别有助于增加对犯罪者的预警，而反对者担心“以貌取人”是否会存在偏见。

人工智能学家凯特·克劳福德非常担心这种技术被执法部门滥用。克劳福德认为：我宁可觉得这篇论文是用来解释面相，它只是使用了机器学习这样的现代工具，而不是过去使用的卡尺，可一旦应用到犯罪识别领域，它就有可能变成非常危险的伪科学。如今，很多高科技已经用来支持警务工作，但机器学习技术一定要慎重评估，防止被不道德地使用。

宇宙中一定有过外星人

仅在2016年5月的一个月内，天文学家就通过开普勒太空望远镜在太阳系外发现了1284颗新行星。但是，发现新行星只是研究的开始。所有人都想知道，在那些世界上是否有外星人居住。我们新获得的行星知识是否有助于回答这个问题？

天文学家亚当·弗兰克和伍德拉夫·苏利文在《天体生物学》杂志2016年5月号上发表了一篇论文，认为我们虽然不知道银河系中目前是否存在先进的外星文明，但我们已经掌握了足够的信息，可以断言在宇宙历史的某个时点上肯定存在过外星文明。

科学家通常使用“德雷克公式”来描述掌握无线电技术的外星文明存在的概率。在这个于1961年提出的公式中，包含有先进外星文明的存在所需要的七个因素，通过把这七个因素相乘，可得到外星文明存在的概率。

在《天体生物学》杂志新发表的这篇论文中，作者转变了德雷克公式的重点。他们的问题不再拘泥于“现在到底存在多少个外星文明”，而是“迄今为止，地球是宇宙中唯一出现过的技术文明，这个可能性有多大”。通过这样的提问方式，可以把德雷克公式中“文明的平均寿命”这个不易推测的因素回避掉。这样一来就只有三个不确定因素了，研究者把它们整合为一个关于“生物技术”的可能性问题：生命的诞生、智慧生命的诞生与掌握技术能力，这些究竟有多大的可能性。

计算表明，就算这种可能性相当低，我们也很有可能不是宇宙中的第一个技术文明。具体来说，除非在一颗宜居行星上发展起一个文明的可能性小于1/1022，否则，地球不可能是宇宙中第一个技术文明。

在之前关于德雷克公式的讨论中，每100亿颗行星中能够诞生一个文明被认为是非常悲观的看法。根据最新的研究，即便以这个非常悲观的标准衡量，宇宙史上仍然有可能存在过一万亿个文明。换言之，鉴于我们现在已经知道了银河系中有多少行星以及它们的轨道位置，如果还要质疑先进外星文明存在过，那么这种悲观已经接近非理性的地步。至于宇宙目前是否还存在其他文明这个大问题，我们可能要等待相当长的一段时间才能获得相关数据。

2016年具有科幻色彩的科技进展，还有人工智能战胜人类围棋冠军、发现引力波这样的大事。2016年在科技史上也许算不上特殊的一年，但这一年的科技进展却有一种暗示：在科技的助推下，我们所能想到的一切，都将变为现实。想不到的事物，恐怕也一样。

【责任编辑：杨枫】