2012年看科技装点世界：盘点十大智慧理念

苏杏俄

　　2012年，注定是不平凡的一年：尽管玛雅日历预言2012将是世界末日，但人们的生活并没有受到多大影响。这一年，诸多大事仍将轮番上演，为人类历史增添浓墨重彩的一笔。

　　近日，英国《新科学家》网站列出了2012年我们应该了解的10大智慧新理念。包括：中微子超光速实验将接受新一轮的检验；美国总统选举将再掀网络大战；科学家们有可能证实希格斯玻色子并非空穴来风；里约热内卢地球峰会，人类将接过地球的指挥棒，更好地掌控地球；人工智能测试将迈上新台阶；个人隐私有望价值千亿美元；大脑图谱有望出炉，让我们更了解自身；人类或许只是一个混乱的“嵌合”物种；网络将进一步统治我们的世界。

　　中微子可能是超光速粒子

　　2011年9月，一条惊天大消息震动了整个物理学界。欧洲核子研究中心（CERN）的科学家们表示，亚原子中微子在从CERN到意大利格兰萨索国家实验室长达732公里的旅程中，速度竟然比光快。消息一经公布，在科学界引起轩然大波。科学家们众说纷纭，但是，仍然没有给出明确的答案。

　　2012年，美国费米国家实验室进行的中微子振荡搜寻（MINOS）高能物理实验和日本的超级神冈实验（T2K）将测试CERN的结果是否准确。如果实验结果被证实，中微子确实可以跑得比光快，那么，如何使这些“行为反常”的粒子与物理学的其他理论相融合，将是一件让物理学家们抓耳挠腮的事情。

　　一种选择是借助超光速粒子，这是一种假设天生就比光跑得快的粒子。事实已经证明，爱因斯坦在狭义相对论中提出的万物都不能超过光速这一理论并非一个固如金汤、无法动摇的坚固屏障，天生比光快的粒子只要一直呆在“快车道”上，就不会对狭义相对论构成任何威胁。

　　那么，中微子是超光速粒子吗？存在着这样一种可能性。如果宇宙中充满了一个场，能够在粒子通过其中时与粒子相互作用。如果光子在这个场中受到的阻力比中微子大，那么，中微子天生就能跑得比光快。这一想法听起来可能并不陌生：我们早就知道，光在玻璃中的行进速度就比在真空中慢。因此，如果宇宙中弥散着某些弥漫性的“玻璃”，那么，中微子就可能跑得比光快。

　　如果中微子确实被证明是超光速粒子，那么，正如欧洲大型强子对撞机（LHC）的奠基人之一、英国牛津大学能源研究部主任克里斯·卢埃林·史密斯说的那样，我们要重新思考所有已知的事物了。

　　追寻希格斯粒子全在于背景

　　科学界普遍认为，希格斯玻色子是否存在？这一问题的答案将在2012年揭晓。

　　现在看来，搜寻工作似乎已经完结。2011年12月13日，CERN参与LHC实验的两个实验小组报告称，它们发现了希格斯玻色子（科学家们认为其是宇宙万物的质量之源）的“线索”。2012年，LHC提供的庞大数据要么最终证实这些信号，证明希格斯玻色子真的存在，要么排除它存在的可能性。

　　但是，收集到庞大的数据仅仅是找到希格斯玻色子这一繁重任务的开始。希格斯玻色子并不会被直接探测到，而是要借助它衰变后的产物，比如一对光子或者一对被称为Z玻色子的粒子来探测，但是，其他没有那么奇异的粒子，比如夸克也会产生这样的衰变产物。因此，背景可能淹没希格斯玻色子的信号。“因此，背景变成了这项研究的‘阿喀琉斯之踵’（致命之痛）。如何排除背景干扰，将是我们要重点解决的问题。”LHC的研究人员、美国威斯康星大学麦迪逊分校的布鲁斯·梅拉多表示。

　　科学家们最近发现的信号表明，这是一个轻量的希格斯玻色发出的信号，这让搜寻工作变得更加困难。与重量级的希格斯粒子不同的是，轻量希格斯玻色子很少衰变为Z玻色子，而且，它更常见的衰变产物更容易在背景中烟消云散。

苏杏俄

　　里约热内卢地球峰会 人类开始接管地球

　　“地球”号宇宙飞船需要一位驾驶员。现在，到了人类进入驾驶舱并掌管控制权的时候了。这将成为明年6月在巴西里约热内卢举行的地球峰会的主题。自然灾难、食品和资源短缺以及生物多样性遭到破坏等等诸多事件表明，人类正在跨越地球的极限，让我们身处的世界岌岌可危。在里约热内卢，我们将不得不共同制定并推进一个全球“环境治理”系统。

　　2009年，瑞典斯德哥尔摩环境研究所所长约翰·罗克斯特伦与来自环境、地球系统领域的28位国际专家组成的一个研究小组确定了9个对人类生存至关重要的“地球生命支持系统”，并对目前人类的消耗水平和系统的“临界点”进行了量化和评估。对于人类的活动来说，这些支持系统拥有一定的弹性，但是，研究人员警告称，一旦9个临界点全部或者大部分被突破，人类生存环境将面临“不可逆转的变化”，此后，地球将不再像今天这样“和蔼可亲”。

　　罗克斯特伦称，由于认知水平有限和大量不确定因素的存在，这些“临界点”目前还只是一种“粗略的估计”。但相对警示而言，我们更应将其看作是一个喘息的时机、一个改变的机会。因此他更愿意将这些“临界点”定义为“人类生存发展的安全空间”。

　　目前，我们已经突破了其中的三个边界：我们让很多物种的消失速度达到了其自然灭绝速度的十倍。另外，我们让地球的温度调节器达到了其一百万年以来的最高温度，而且，全球变暖这一趋势可能会更加恶化。最后，我们对化肥的使用让自然的氮磷循环进入超速状态，污染生态系统和海洋。

　　而且，更加令人忧心的是，有三个零界点我们正在迅速接近。到本世纪中叶，人类新鲜的水资源系统可能处于安全边界或已经超越了安全边界；另外，为了确保全球的粮食供应，我们会让耕作更多土地以便种植农作物，这将对人类的土地生态系统造成巨大的影响；而海洋的酸化无疑也会让海洋生态系统饱受重创。

　　剩下三个目前还“表现尚可”的生命支持系统中，化学污染和气溶胶浓度这两个系统，由于人类认知水平所限还无法评估。最后，我们手里唯一剩下的一张底牌就只有臭氧层了：我们正在慢慢填满臭氧层中的空洞。

　　很多人呼吁进行地球工程来保护和修复我们的地球。但是，不管你是否关注地球的命运并打算为其贡献力量，有一点是毋庸置疑的：目前，人类对地球的生命支持系统的破坏和干扰太多，简单地修修补补或者稍稍收敛我们的行为可能都不是解决问题的好办法。地球已经不再能很好地驾驭它本身了，人类需要用自己的智慧和行动来弥补曾经犯下的错误。

　　图灵测试已过时 迷你测试或将取而代之

　　一年一度的洛伯纳（Loebner）人工智能竞赛每年都会吸引不少研究团队参加，哪支队伍研制出的机器人最能够说“人话”，就能赢得十万美元。这个比赛的基础就是图灵测试。图灵测试是迄今为止最著名的机器智能测试基准。不过，迄今为止，它的表现可谓是差强人意。

　　图灵测试（又称“图灵判断”）是英国数学家、逻辑学家、“人工智能之父”阿兰·图灵提出的测试机器是否具备人类智能的一种方法。1950年，图灵又发表了一篇题为《机器能思考吗？》的论文，成为划时代之作，也正是这篇文章，为图灵赢得了一顶桂冠—“人工智能之父”。图灵在这篇论文里第一次提出“机器思维“的概念并提出一个假想：即一个人在不接触对方的情况下，通过一种特殊的方式，和对方进行一系列的问答，如果在相当长时间内，他无法根据这些问题判断对方是人还是计算机，那么，就可以认为这个计算机具有同人相当的智力，即这台计算机是能思维的。这就是著名的“图灵测试”。

　　2012年是图灵诞生100周年，然而，令人遗憾的是，对于当今的人工智能来说，图灵测试这种手段已经不太适用了。首先，图灵测试要求人们研制出一个能捕捉人类语言的微妙之处（包括语音、语调等）的程序，而人们很难研发出这样的程序，这就使得测试工作难上加难；另外，图灵测试也很狭隘：既然机器人程序现在已经能影响股市、让飞机起落并开始驾驶汽车，那么，我们为什么要纠结于其语言智能呢？

　　一种替代方案是设计出一套迷你图灵测试，每个测试都旨在评测某个专门领域的机器的智能。例如，一种新创的视觉图灵测试能够评测机器相对于人的、对一幅图像中的物体间的空间关系的理解能力。

　　有些人则要求取消以人作为评估基准这一方式，而用一个通用的、智能化的数学定义取而代之，毫无偏见地快速地给人和机器打分。这样的通用测试应该可以测试比人更智能的机器。

苏杏俄

　　心理素质过硬更容易摘得奥林匹克的桂冠

　　据估计，大约有1.7万名顶级运动员将参加于2012年7月份在英国伦敦举办的奥运会。这些运动员们都拥有很好的基因，有助于他们在比赛中脱颖而出；他们也经过了多年的身体训练和技能训练；而且，他们的饮食也经过严格的计算并被严格控制。但是，最终能否获得奖牌的关键在于他们的心理素质。

　　直到最近十年左右，人们才承认，心理训练对于在比赛中获胜有着与身体训练同样重要的作用。因此，在最后一年的准备中，前往伦敦奥运会的心理学家们每月将为运动员举办两次座谈会，以让运动员们更好地调整自己的心理状态。以色列的一组科学家更夸张，迄今为止，他们已经为运动员进行了一个为期四年的训练项目，这一项目在上次奥运会结束后就开始进行了。

　　奥林匹克运动会的奖牌获得者将是那些最能控制自己的情绪以及最能集中自己注意力的人，这些人充满自信，富有干劲且态度积极乐观。心理训练的目的是通过设定目标、想象实现目标、模拟竞争环境甚至自言自语等方式来帮助运动员调整好自己的心态。

　　当然，顶级运动员的基因也非常出色。一名短跑运动员或者跳远运动员拥有特定类型的ACTN3基因，因为这类基因会导致肌肉快速收缩，而这一点对强度和速度的突然爆发都必不可少。耐力运动员则一般拥有特定类型的能让最大摄氧量达到最优化的NRF2基因。

　　因此，要想在奥运会上脱颖而出，摘得奖牌，不仅需要正确的基因表达；花费数年时间进行艰苦卓绝的身体训练，而且，磨练意志力也同样重要。但是，即使做到这些，也不代表你一定能赢。因此，有些运动员可能还需要心理学家来帮助他们走出失败带来的失落感和挫败感。

　　人类是一个混乱的“嵌合”物种

　　如果你认为我们是东非类人猿的直系后代，那么，就此打住吧。随着越来越多证据的出现，人类的起源不断遭到质疑，而种种质疑也对人类认同感的根源发起了挑战。

　　首先，我们或许并非来自东非。科学家们在南非发现的两具极其完整、197万年前的古人类化石表明，现代人类可能源自东非大裂谷以外的地区，这表明，类人猿可能是在非洲各地同时进化而成。我们发现的与类人猿有关的事物越多，我们对其现代化道路的了解就越多：类人猿什么时候失去体毛？什么时候开始使用工具？等诸多问题，我们现在已经知道答案了。

　　其次，可能没有什么标准版的人类。所有的非非洲裔人都拥有尼安德特人2.5%的基因，这是6万年前尼安德特人与智人（现代人的学名）交配的结果。并且，美拉尼西亚人拥有另外一个古人类“丹尼索瓦人”（Denisovans）5%的基因，而且，我们中的有些人也可能携带有古人类同其他已经灭绝的人类杂交留下的基因。因此，人类是一个混乱的“嵌合”物种。

　　随着更多的化石被发现而且其DNA被测序出来，我们应该可以获得这些已经灭绝的人类物种生物学上的直接证据以及我们和他们之间的真正区别。尽管很多人一直认为我们是独一无二的人类，但是现在，我们可能发现，情况并非如此。

　　美国选举再掀网络大战

　　如果你生活在美国俄亥俄州，而且，你会将所在地区教堂的信息发到推特（twitter）网站上与他人共享，那么，共和党人可能会同你“私聊”，争取你的支持；如果你生活在加利福利亚州而且将你的丰田普瑞斯电动汽车的照片粘贴在推特网上，那么，奥巴马会非常希望你访问他的竞选资助网页并有所表示。

　　将于2012年11月进行的美国总统选举很可能是美国有史以来数据量最庞大的竞选。理由何在呢？人们正在分享更多与自己（包括我们的兴趣爱好、社会关系以及上网习惯等）有关的信息。精明的候选人可能会越来越多地使用这些数据来预测人们会把票投给谁、该争取哪些人来投他们的票以及如何最好地赢得支持。

　　2008年，奥巴马的竞选团队不仅使用在线社交网站发布与竞选有关的消息，而且也追踪到了投票团队对哪个议题最感兴趣。他们建立了选举计算机模型以帮助他们确定在现场选举中，需要把资金和志愿者放入哪些地方以确保获胜。

　　2012年，选举大战会让这类数据辅助做决定系统到达选民个人层面。竞选团队的竞选战略将同选举登记数据、消费者数据库和人口普查信息结合在一起以构建出选民的详细资料，这些资料中包括数千个变量，例如包括房子大小以及阅读的杂志等。现在，竞选团队可以利用这些分析并结合推特和博客内容提供的信息来了解选民的政治倾向。

　　竞选团队获得了个人选民的兴趣爱好和关键的政治议题等详细信息后，也能巧妙地向目标选民提供有针对性的内容。因此，如果有选民在推特上说自己喜欢电视连续剧《太空堡垒卡拉狄加》（又名《银河战星》），那么，他在网上通过横幅式网络广告或赞助链接看到某个候选人热爱科学或者太空探索就毫不吃惊了。

　　这类定制好的竞选活动以令人愉悦的方式还是令人不舒服的方式出现目前还是个未知数。但是，鉴于现在约有一半美国人使用Facebook（脸谱）网站，选民将不得不习惯这样使用信息的竞选方式。2012年，将这些庞大的数据同复杂的预测算法紧密结合的终极政治机器将横空出世。

苏杏俄

　　个人隐私价值千亿美元

　　有传言称，我们的个人信息将价值1000亿美元。因为，脸谱网站有望于2012年上市，其首次公开募股（IPO）将价值上千亿美元，所有这一切都要归功于你我。

　　按照这一市价，脸谱网站8亿左右用户的人均价值约为125美元。但是，为什么脸谱网站能够将你的私人信息等类似内容卖给广告商，难道你不能从中分一杯羹吗？

　　遗憾的是，我们不能。我们的信息只有在成为一个庞大群体的一部分时才有价值，只知道你一个人更喜欢番茄酱还是芥末酱对企业来说毫无价值，但是，从数百万人身上收集到的同样信息，对麦当劳来说就不啻为一笔财富了。

　　当然，如果你决定独自出售你的私人信息，那么，你需要知道它的价值。一种找到价值的方式是发现其微分隐私，这个数学框架等于信息的价值除以没有这条信息可能会带来的伤害。伤害可能包括接到市场推销电话的机会、被保险机构拒绝的风险或者仅仅是朋友很少想起你。

　　不过，只有当你知道你的隐私数据如何被处理时，微分隐私才起作用，而社交网络对如何处理你的隐私信息并不透明。因此，只有脸谱用户非常愿意免费透露他们的数据，我们才能将私人数据真正变成实实在在的钞票。

苏杏俄

　　人脑图谱将绘制完成

　　自从19世纪开始，人们就认为，人类的身份实质上存储在我们的神经元之间的连接中，今天，我们拥有的技术有望检测出这一理论设想是否正确。

　　迄今为止，我们所知道的大多数关于大脑的知识，都是基于我们对于当大脑内不同区域被损害时会发生什么事情的观察，或者基于功能性核磁共振成像等成像技术，这项技术能显示出大脑内的哪个区域很活跃，但是，很少能告诉我们这些区域之间的相互关联。不知道这些不同的区域之间如何相互联系就正如不知道所有的线路就要搞明白电话网络是如何工作的一样。

　　“如果你不知道某个区域同其他区域之间的关联，你就会错失大量信息。”英国牛津大学的心理学家提姆·伯纳斯说。伯纳斯是人类连接组项目（HCP）的成员之一。人类连接组项目旨在绘制出1200个人类大脑大规模连接的图谱，该图谱有望于2012年年底完成。

　　人类的大脑拥有1000亿个神经元，每个神经元又有约1万条连接，绘制出人类的大脑图谱并非一项简单的壮举，因为绘制出每条连接可能都需要数十年的时间。因此，人类连接组项目计划先完成最容易实现的目标：首先绘制出不同大脑区域之间的主线路图，并揭示这些连接在不同个体之间的差异。为此，他们将用以绘制大脑白质（神经传导的“绝缘体”）结构的扩散磁共振成像技术、用以测量作为共享连接结果的大脑区域间如何一致震荡的功能性磁共振成像技术等几种成像技术结合起来。

　　不过，即便这会产生一个前所未有的、更复杂的大脑结构解剖图谱，但也无法完全回答个性、记忆甚至意识如何形成等问题。

　　网络统治世界

　　按照目前的趋势，2012年的某个时候，脸谱网站的活跃用户量将有望高达10亿。通过研究什么将这些人联系在一起，我们能了解这个庞大的网络如何改变了我们的社会生态。

　　从全球经济到人类大脑，对于任何复杂的系统来说，理解各个要素之间的相互关联至关重要。为了理解这个世界，我们必须懂得网络理论，这个数学分支可以给我们提供答案。随着复杂系统的数据量日益庞大，再加上能够对这些数据进行分析的计算机的能力越来越强，网络分析正在慢慢兴起。一个“小荷才露尖尖角”的理论是：从某种意义上来说，生物网络能够对抗干扰。如果受到足够多的干扰，系统就会出现混乱，就如人会生病一样。

　　因为网络被人的活动创造出来，自然选择并不会改变其形态，那么，如果这一网络受到干扰，它们可能会崩溃。这就是为什么网络理论学家们正在忙于研究大公司之间相互关联的理由。“大而不倒”这一说法并非完全正确，网络理论告诉我们，“联系太多而不倒”才正确。

　　社交网络就是如此，正如脸谱掌门人马克·扎克伯格说的那样，脸谱很复杂，但是，我们因此而联系得更加密切。