极限创新：35岁之前改变世界的全球科技精英.pdf
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2020年3月19日
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极限创新是关于全球科技创新的书籍，主要介绍了对于全球科技创新作出了杰出贡献的35岁以下的创新青年，包括计算机，医疗，新能源，材料等等领域。
内容提要
《麻省理工科技评论》“35位35岁以下科技创新青年”(MIT Technology Review35，简称TR35)是科技领域影响较大的青年人才榜。
自1999 年起，《麻省理工科技评论》每年在世界范围内评选35岁以下的科技创新领军人物，涵盖领域包括生物医疗、智能计算、新能源、新材料等新兴技术领域。这份*权威性榜单旨在寻找从事创新科技研发、科技应用和商业发展的青年人才，给予这些青年创新者足够关注，激励他们在专业领域上取得更大的成就。
榜单的目标是评选出被认为*有可能改变世界的全球范围内极有才华且极富创新精神的35位年轻技术研究创新者或企业家，所挖掘的新人及其项目都极富创新性，不少人后来都成为风云人物，包括谷歌的联合创始人拉里·佩奇和谢尔盖·布林、Facebook的创始人马克·扎克伯格、雅虎创始人杨致远、Linux之父林纳斯·托瓦兹、伊利诺伊大学的材料科学家约翰·罗杰斯、苹果公司的首席设计师乔纳森·艾维、iRobot公司的共同创始人海伦·格莱纳，以及PayPal创始人马克斯·列夫琴等，每个获奖者都在各自的领域中获得了卓越的成就，他们代表了商业与科技的创新精神。
《麻省理工科技评论》一直关注的是技术、突破、惊喜，以及那些可能改变我们生活的意外发现。每年评选全球35位35岁以下的科技创新青年，就是提醒我们，在所有那些创新背后是一群有梦想也有忧虑和野心的年轻人。有时他们纠结于不知道要寻找的解决方案是什么。本书从多年评出的榜单人物中筛选出较具代表性的全球青年科技创新者并挖掘他们成功背后的故事，让读者能看到TR35人物中所代表的科技与商业创新，不止是诠释他们创新的成果、背景，更能全方位梳理全球科技及商业的变化。希望对这43位科技创新者的描述，能让人感受技术的研究范畴有多广阔，以及未来有可能发生什么!
极限创新作者信息
《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)于1899 年在美国麻省理工学院创刊，是世界上历史zui悠久，也是影响力zui大的技术商业类杂志。内容覆盖广泛，涉及互联网、通信、计算机技术、能源、新材料、生物医学和商务科技几大领域。
如今，在全球范围内，每月有超过300万来自科技和商业领域的专业人士与ling袖，通过网站、手机应用、平面杂志以及各种活动组成的传播平台，分享前沿科技资讯。
目前，《麻省理工科技评论》拥有英文、中文、西班牙文、德文、意大利文等不同语言的9个国际版本，读者涵盖147个国家。
《麻省理工科技评论》重点关注新兴科技及其对商业和社会的巨大影响，为科技人士及商业ling袖提供前瞻性的资讯和独到深入的行业趋势研究分析。目前，《麻省理工科技评论》已经脱离了最初的杂志形态，已经成为以数字科技和线下活动驱动的全球ding尖的科技创新社区。
每年，《麻省理工科技评论》都推出3个榜单，分别为年度“10大全球突破性技术”，年度 “35位35岁以下科技创新青年”，以及年度“50大创新公司”。
DeepTech深科技是一家专注于新兴科技的内容、文化和服务独立品牌，同时也是《麻省理工科技评论》中国大陆地区官方合作伙伴。
章节目录
Inventors 发明家
用最简单的高科技解决最棘手的停电难题 塔努加·加努(Tanuja Ganu)
大数据时代的“先知” 吉拉·拉丁斯基(Kira Radinsky)
用胶水修复孩子的心脏 玛丽亚·佩雷拉(Maria Nunes Pereira)
用“电子皮肤”感受人生 鲍哲南(Zhenan Bao)
敲开人工智能大门的“早慧少年” 陈云霁(Yunji Chen)
为计算机安上“眼睛” 杰米·肖顿(Jamie Shotton)
下一场计算机交互革命 李镇河(Jinha Lee)
每个人都是自己的制药工厂 卢冠达(Timothy K. Lu)
汗水与梦想 高伟(Wei Gao)
在苹果和谷歌之间寻找设计的价值 马特·罗杰斯(Matt Rogers)
让人工智能走进国人的生活 吴恩达(Andrew Ng)
语音安防的守夜人 维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏(Vijay Balasubramaniyan)
光影记录的新方式 吴义仁(Ren Ng)
Entrepreneurs创业家
新机器人时代的缔造者 梅隆尼·怀斯(Melonee Wise)
车库里的亿万富翁 帕尔默·拉奇(Palmer Luckey)
增强现实增强你 梅龙·格里贝茨(Meron Gribetz)
野百合的春天 凯文·斯特罗姆(Kevin Systrom)
看不见的太阳能电池 迈尔斯·巴尔(Miles Barr)
一个颠覆性科技先锋的自我修养 巴拉吉·斯里尼瓦桑(Balaji S. Srinivasan)
打造基于搜索的商业生态 拉里·佩奇(Larry Page)
她的医疗生意 希瑟·鲍尔曼(Heather Bowerman)
让人更放心的在线支付 马克斯·列夫琴(Max Levchin)
Pioneers科技先锋
基因“刀客”的科研传奇 张锋(Feng Zhang)
新型核反应堆的艰难创业之路 莱斯利·迪万(Leslie Dewan)
纳米医学的伪装大师 张良方(Liangfang Zhang)
小贴片的大效果 顾臻(Zhen Gu)
将阳光变为燃料 杨培东(Peidong Yang)
让机器人学会学习 塞吉·莱文(Sergey Levine)
打破阿尔茨海默病的魔咒 伊丽莎白·莫尔米诺(Elizabeth Mormino)
“爱玩”的科技创新者 伍晖(Hui Wu)
“逃学”的基因天才 赵柏闻(Bowen Zhao)
新材料解决世界难题 朱嘉(Jia Zhu)
Visionaries远见者
优化世界最庞大的能源系统 陈启鑫(Qixin Chen)
更好的机器学习，更好的人工智能 伊利亚·苏特斯科夫(Ilya Sutskever)
为无人机打造最强大脑 乔纳森·唐尼(Jonathan Downey)
玩出来的新型社交网络 埃文·施皮格尔(Evan Spiegel)
站在城市大数据之巅 郑宇(Yu Zheng)
“神童”的能源梦想 丹妮尔·方(Danielle Fong)
他是如何发明智能手表的 埃里克·米基卡夫斯基(Eric Migicovsky)
像激光一样专注的远见者 西加尔·卡多赫(Cigall Kadoch)
Humanitarians 人文关怀者
献给创造力的廉价电脑 埃本·厄普顿(Eben Upton)
通信时代的“普罗米修斯” 柯蒂斯·海莫拉(Kurtis Heimerl)
皮肤上的“黑科技” 鲁南姝(Nanshu Lu)
极限创新:35岁之前改变世界的全球科技精英截图
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· 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?960 116
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
更多精彩尽在www.sxpdf.com青年科技创新与未来
序言
《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
001
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
002
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
003
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
004
更多精彩尽在www.sxpdf.com前言
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、005
更多精彩尽在www.sxpdf.com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，006
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
007
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[4]
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%。[5-6]
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。
008
更多精彩尽在www.sxpdf.com18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
009
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
010
更多精彩尽在www.sxpdf.comCivilisation 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。
011
更多精彩尽在www.sxpdf.com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、012
更多精彩尽在www.sxpdf.com[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] NEEDHAMJ.ScienceandCivilisationinChina[M].CambridgeUniversityPress,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] MADDISONA.ContoursoftheWorldEconomy,1–2030AD:EssaysinMacro-EconomicHistory[M].Oxford
UniversityPress,2007.
[6] 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.
参考文献
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。
013
更多精彩尽在www.sxpdf.comContents
目录
发明家
Inventors
用最简单的高科技解决最棘手的停电难题
塔努加·加努(Tanuja Ganu) 002
大数据时代的“先知”
吉拉·拉丁斯基(Kira Radinsky) 008
用胶水修复孩子的心脏
玛丽亚·佩雷拉(Maria Nunes Pereira) 012
用“ 电子皮 肤”感 受 人 生
鲍哲南(Zhenan Bao) 018
001
更多精彩尽在www.sxpdf.com敲开人工智能大门的“早慧少年”
陈云霁(Yunji Chen) 022
为计算机安上“眼睛”
杰米·肖顿(Jamie Shotton) 026
下一场计算机交互革命
李镇河(Jinha Lee) 032
每个人都是自己的制药工厂
卢冠达(Timothy K. Lu) 038
汗水与梦想
高伟(Wei Gao) 044
在苹果和谷歌之间寻找设计的价值
马特·罗杰斯(Matt Rogers) 050
让人工智能走进国人的生活
吴恩达(Andrew Ng) 056
语音安防的守夜人
维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏
(Vijay Balasubramaniyan) 062
光影记录的新方式
吴义仁(Ren Ng) 066
002
更多精彩尽在www.sxpdf.com创业家
entrepreneurs
新机器人时代的缔造者
梅隆尼·怀斯(Melonee Wise) 072
车库里的亿万富翁
帕尔默·拉奇(Palmer Luckey) 078
增强现实增强你
梅龙·格里贝茨(Meron Gribetz) 082
野百合的春天
凯文·斯特罗姆(Kevin Systrom) 086
看不见的太阳能电池
迈尔斯·巴尔(Miles Barr) 090
一个颠覆性科技先锋的自我修养
巴拉吉·斯里尼瓦桑(Balaji S. Srinivasan) 096
打造基于搜索的商业生态
拉里·佩奇(Larry Page) 102
她的医疗生意
希瑟·鲍尔曼(Heather Bowerman) 106
让人更放心的在线支付
马克斯·列夫琴(Max Levchin) 110
003
更多精彩尽在www.sxpdf.com科技先锋
pIoneers
基因“刀客”的 科 研 传 奇
张锋(Feng Zhang) 116
新型核反应堆的艰难创业之路
莱斯利·迪万(Leslie Dewan) 122
纳米医学的伪装大师
张良方(Liangfang Zhang) 128
小贴片的大效果
顾臻(Zhen Gu) 132
将阳光变为燃料
杨培东(Peidong Yang) 136
让机器人学会学习
塞吉·莱文(Sergey Levine) 142
004
更多精彩尽在www.sxpdf.com远见者
vIsIonarIes
打破阿尔茨海默病的魔咒
伊丽莎白·莫尔米诺(Elizabeth Mormino) 148
“爱 玩”的 科 技创新 者
伍晖(Hui Wu) 152
“逃学”的 基因天 才
赵柏闻(Bowen Zhao) 156
新材料解决世界难题
朱嘉(Jia Zhu) 160
优化世界最庞大的能源系统
陈启鑫(Qixin Chen) 168
更好的机器学习，更好的人工智能
伊利亚·苏特斯科夫(Ilya Sutskever) 172
为无人机打造最强大脑
乔纳森·唐尼(Jonathan Downey) 176
玩出来的新型社交网络
埃文·施皮格尔(Evan Spiegel) 180
站在城市大数据之巅
郑宇(Yu Zheng) 186
“ 神童 ”的能 源 梦想
丹妮尔·方(Danielle Fong) 192
他是如何发明智能手表的
埃里克?米基卡夫斯基(Eric Migicovsky) 196
像激光一样专注的远见者
西加尔·卡多赫(Cigall Kadoch) 200
005
更多精彩尽在www.sxpdf.com人文关怀者
HumanItarIans
献给创造力的廉价电脑
埃本·厄普顿(Eben Upton) 206
通信时代的“普罗米修斯”
柯蒂斯·海莫拉(Kurtis Heimerl) 210
皮肤上的“黑科技”
南姝(Na nshu Lu)?214
2017 年 TR35 入选人物
006
更多精彩尽在www.sxpdf.com发明家
Inventors
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。
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。
更多精彩尽在www.sxpdf.comInventors 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。
更多精彩尽在www.sxpdf.com用最简单的高科技解
决最棘手的停电难题
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。
作者：杨立中
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
002
更多精彩尽在www.sxpdf.com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]。”
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
《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
003
更多精彩尽在www.sxpdf.comAuthority)[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
004
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
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。
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
005
更多精彩尽在www.sxpdf.com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]
，nPlug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
006
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] NILEKANIN.ImaginingIndia:TheIdeaofaRenewedNation[M].PenguinBooks,2010.
[2] Loadgenerationbalanceloadgenerationbalance[J].CentralElectricityAuthority,2014,73:125.
[3] GANUT,SEETHARAMDP,ARYAV,etal.NPlug:Anautonomouspeakloadcontroller[J].IEEE
JournalonSelectedAreasinCommunications,2013,31(7):1205–1218.
[4] LAMONICAM.TanujaGanu,31[EBOL].MITTechnologyReview,2014(2014).https:www.
technologyreview.comlistsinnovators-under-352014inventortanuja-ganu.
参考文献
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。
007
更多精彩尽在www.sxpdf.com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——SalesPredict，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，SalesPredict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[1]。这可以算得上是SalesPredict的
处女作，也令 SalesPredict 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——SalesPredict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
大数据时代的“先知”
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。
作者：杨一鸣
008
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[2]
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
009
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[3]
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。
010
更多精彩尽在www.sxpdf.com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”。
[1] KALMANM.Howgoodcancomputersgetatpredictingevents? [EBOL].https:www.
technologyreview.comlistsinnovators-under-352013inventorkira-radinsky.
[2] RadinskyK.Learningtopredictthefutureusingwebknowledgeanddynamics[J].AcmSigir
Forum,2012,46(2):114-115.
[3] RadinskyK,DavidovichS,MarkovitchS.Learningcausalityfornewseventsprediction[C].
InternationalConferenceonWorldWideWeb.ACM,2012:909-918.
参考文献
011
更多精彩尽在www.sxpdf.com用胶水修复孩子的心脏
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。
作者：杨立中
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
(Jerey Karp)发了一封邮件[1]。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[2]。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 [3]。
012
更多精彩尽在www.sxpdf.com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 [4]
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
013
更多精彩尽在www.sxpdf.com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)
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。
玛丽亚·佩雷拉是在葡萄牙的莱里亚
(Leiria)[2]
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
014
更多精彩尽在www.sxpdf.com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[1]。
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)[5]。
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 [6]
的
015
更多精彩尽在www.sxpdf.com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 [5]
，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[1]。
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[7]。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[8]。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[9]
，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[8]
，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。
016
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] PARKERL.Inspiredbynature:thethrillingnewsciencethatcouldtransformmedicine[EBOL].
https:www.theguardian.comscience2016oct25bioinspiration-thrilling-new-science-could-
transform-medicine.
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[4] MORRISA.MariaNunesPereira,28Patchingholesintheheartsofsickinfants[EBOL].MIT
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[9] BIOMEDICALG,PARTNERSS,BPIFRANCE.GeckoBiomedicalraises � 22.5millionledby
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参考文献
017
更多精彩尽在www.sxpdf.com用“ 电 子 皮 肤 ”感 受 人 生
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。
作者：许屹然
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[1]。”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？[2]
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
018
更多精彩尽在www.sxpdf.com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[3]。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
019
更多精彩尽在www.sxpdf.com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]。
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[3-4]。
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
020
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] X-MOL. 鲍 哲南 团 队 柔 性 电 子 器 件 领 域 的 年 度 力 作 [EBOL].Nature.http:www.x-mol.com
news4596.
[2] Science,2000,290:2221-2225.DOI:10.1126science.290.5500.2221.
[3] 沈峥嵘 .女科学家鲍哲南：大美南京，是我起飞的地方 [EBOL].http:www.js.xinhuanet.com2017-
0427c_1120880177.htm.
[4] Nature,2016,539:365-367.DOI:10.1038539365a.
[5] KATHERINEB.Howtogivefakehandsrealfeeling[EBOL].https:www.technologyreview.com
s602092how-to-give-fake-hands-real-feeling.
参考文献
的有效结合[5]。”《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。
021
更多精彩尽在www.sxpdf.com敲开人工智能大门的
“早慧少年”
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。
作者：张玲莉
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(Articial 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
022
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
023
更多精彩尽在www.sxpdf.com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110，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%。
024
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] 陈云霁 : 寻找人工智能新爆点 [EBOL].(2017).http:www.cas.cncm201705t20170525_4602784.
shtml.
[2] 记陈云霁团队：让人工智能机器人住进手机里 [EBOL].(2016).http:news.sciencenet.cnhtmlnews
20168353624.shtm.
参考文献
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。
025
更多精彩尽在www.sxpdf.com为计算机安上“眼睛”
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。
作者：周涵宁
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[1]。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[2]。
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。
026
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
027
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
深度传感器的输出图像
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[3]。
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。
028
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
029
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[4]
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
030
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] MITTechnologyReview.https:www.technologyreview.comlistsinnovators-under-352015
inventorjamie-shotton.
[2] AlumnusDrJamieShottonandthedevelopmentofKinectforXbox360[JOL].剑桥大学新闻通讯，2011-01-20.http:www.eng.cam.ac.uknewsalumnus-dr-jamie-shotton-and-development-kinect-
xbox-360.
[3] JamieShotton’shomepageatCambridge.http:jamie.shotton.orgwork.
[4] JamieShotton’shomepageatMicrosoftResearch.https:www.microsoft.comen-usresearch
peoplejamiesho.
参考文献
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
031
更多精彩尽在www.sxpdf.com下一场计算机交互革命
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 。
作者：许屹然
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[1]
，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
032
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
[1]
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。”
033
更多精彩尽在www.sxpdf.com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TED①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ZeroN[1]
的悬浮小球受到广泛
关注。这次，ZeroN悬浮小球以及他最新
研发推出的3D桌面环境SpaceTop再次成
为展会上人机交互领域的焦点。ZeroN是
一个悬浮的3D小球，能记录并重现被用
户移动的轨迹。而SpaceTop[1]
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 ZeroN 悬浮小球[1]
①TED是Technology(科技)、Entertainment(娱乐)、Design(设计)的缩写。
034
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
在接受媒体采访时李镇河曾说，SpaceTop
有可能引领下一场计算机视觉革命的SpaceTop 3D显示桌面[1]
035
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
036
更多精彩尽在www.sxpdf.com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”。
[1] LeeJH.Aninteractiondesignerandinventorcreatingfutureuserexperience.[EBOL].http:www.
leejinha.com.
参考文献
037
更多精彩尽在www.sxpdf.com每个人都是自己
的制药工厂
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。 [1]
作者：许屹然
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。[2]
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
038
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[2]
目前，Sample6在全球有40多
家客户，其中包括联合利华(Unilever)、Smitheld 和 Saputo 等。
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
卢冠达(右)和他的父亲卢超群(左)
039
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
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
040
更多精彩尽在www.sxpdf.com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)。
041
更多精彩尽在www.sxpdf.com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)
042
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
[1] MITTechnologyReview.MITTechnologyReviewInnovatorsUnder35[EBOL].http:www2.
technologyreview.comtr35profile.aspx?trid=967.
[2] KERRYG.TimothyLu:NichePerfect[EBOL].http:www.the-scientist.com?articles.view
articleNo45873titleTimothy-Lu--Niche-Perfect.
参考文献
043
更多精彩尽在www.sxpdf.com汗水与梦想
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。
作者：孙振标
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
044
更多精彩尽在www.sxpdf.com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[1]。
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[2]。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[3]。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，GreenBiz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，PhysOrg、ScienceDaily 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
045
更多精彩尽在www.sxpdf.com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”( ere’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[4]。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
046
更多精彩尽在www.sxpdf.comAPP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
高伟发明的智能汗带
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
047
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
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
高伟戴着柔性印制电路
板制成的智能汗带
048
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] WeiGao[EBOL].http:www.weigaonano.com.
[2] GAOW.SyntheticMicroNanomachinesandTheirApplications:Towards'FantasticVoyage'[J].
2014.
[3] GAOW,FengX,PeiA,etal.Bioinspiredhelicalmicroswimmersbasedonvascularplants[J].Nano
letters,2013,14(1):305-310.
[4] GAOW,DONGR,THAMPHIWATANAS,etal.Artificialmicromotorsinthemouse’sstomach:A
steptowardinvivouseofsyntheticmotors[J].ACSnano,2015,9(1):117-123.
参考文献
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。
049
更多精彩尽在www.sxpdf.com在苹果和谷歌之间
寻找设计的价值
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。
作者：杨立中
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。[1]
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。
050
更多精彩尽在www.sxpdf.com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、shue、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。
马特·罗杰斯和托尼·法德尔
051
更多精彩尽在www.sxpdf.com2009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。”[2]
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
052
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
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
Nest与谷歌的结合并没有迎来期望中的爆发
053
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
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)
2010 2014 2018
互联家庭
电视、暖气等家用电器将会成为美国普通家庭网络接入设备的新成员。
家用电器
家用计算机及路由器
054
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] ROGERSM.FromiPod?tothermostat[EBOL].https:nest.comblog20111027from-ipod-to-
thermostat.
[2] BERGSTEINB.MattRogers,30ThecofounderofNest,whichinventedathermostatthatlearns
people’spreferences,explainswhat’snext.[EBOL].MITTechnologyReview,2013(2013).https:
www.technologyreview.comlistsinnovators-under-352013inventormatt-rogers.
参考文献
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。
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。
055
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[1]
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。
让人工智能走进国人的生活
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。
作者：杨一鸣
056
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
YouTub e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
057
更多精彩尽在www.sxpdf.com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32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
058
更多精彩尽在www.sxpdf.com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 ......
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序言
《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
001
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
002
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
003
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
004
更多精彩尽在www.sxpdf.com前言
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、005
更多精彩尽在www.sxpdf.com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，006
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
007
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[4]
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%。[5-6]
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。
008
更多精彩尽在www.sxpdf.com18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
009
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
010
更多精彩尽在www.sxpdf.comCivilisation 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。
011
更多精彩尽在www.sxpdf.com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、012
更多精彩尽在www.sxpdf.com[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] NEEDHAMJ.ScienceandCivilisationinChina[M].CambridgeUniversityPress,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] MADDISONA.ContoursoftheWorldEconomy,1–2030AD:EssaysinMacro-EconomicHistory[M].Oxford
UniversityPress,2007.
[6] 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.
参考文献
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。
013
更多精彩尽在www.sxpdf.comContents
目录
发明家
Inventors
用最简单的高科技解决最棘手的停电难题
塔努加·加努(Tanuja Ganu) 002
大数据时代的“先知”
吉拉·拉丁斯基(Kira Radinsky) 008
用胶水修复孩子的心脏
玛丽亚·佩雷拉(Maria Nunes Pereira) 012
用“ 电子皮 肤”感 受 人 生
鲍哲南(Zhenan Bao) 018
001
更多精彩尽在www.sxpdf.com敲开人工智能大门的“早慧少年”
陈云霁(Yunji Chen) 022
为计算机安上“眼睛”
杰米·肖顿(Jamie Shotton) 026
下一场计算机交互革命
李镇河(Jinha Lee) 032
每个人都是自己的制药工厂
卢冠达(Timothy K. Lu) 038
汗水与梦想
高伟(Wei Gao) 044
在苹果和谷歌之间寻找设计的价值
马特·罗杰斯(Matt Rogers) 050
让人工智能走进国人的生活
吴恩达(Andrew Ng) 056
语音安防的守夜人
维杰·巴拉苏巴拉曼尼晏
(Vijay Balasubramaniyan) 062
光影记录的新方式
吴义仁(Ren Ng) 066
002
更多精彩尽在www.sxpdf.com创业家
entrepreneurs
新机器人时代的缔造者
梅隆尼·怀斯(Melonee Wise) 072
车库里的亿万富翁
帕尔默·拉奇(Palmer Luckey) 078
增强现实增强你
梅龙·格里贝茨(Meron Gribetz) 082
野百合的春天
凯文·斯特罗姆(Kevin Systrom) 086
看不见的太阳能电池
迈尔斯·巴尔(Miles Barr) 090
一个颠覆性科技先锋的自我修养
巴拉吉·斯里尼瓦桑(Balaji S. Srinivasan) 096
打造基于搜索的商业生态
拉里·佩奇(Larry Page) 102
她的医疗生意
希瑟·鲍尔曼(Heather Bowerman) 106
让人更放心的在线支付
马克斯·列夫琴(Max Levchin) 110
003
更多精彩尽在www.sxpdf.com科技先锋
pIoneers
基因“刀客”的 科 研 传 奇
张锋(Feng Zhang) 116
新型核反应堆的艰难创业之路
莱斯利·迪万(Leslie Dewan) 122
纳米医学的伪装大师
张良方(Liangfang Zhang) 128
小贴片的大效果
顾臻(Zhen Gu) 132
将阳光变为燃料
杨培东(Peidong Yang) 136
让机器人学会学习
塞吉·莱文(Sergey Levine) 142
004
更多精彩尽在www.sxpdf.com远见者
vIsIonarIes
打破阿尔茨海默病的魔咒
伊丽莎白·莫尔米诺(Elizabeth Mormino) 148
“爱 玩”的 科 技创新 者
伍晖(Hui Wu) 152
“逃学”的 基因天 才
赵柏闻(Bowen Zhao) 156
新材料解决世界难题
朱嘉(Jia Zhu) 160
优化世界最庞大的能源系统
陈启鑫(Qixin Chen) 168
更好的机器学习，更好的人工智能
伊利亚·苏特斯科夫(Ilya Sutskever) 172
为无人机打造最强大脑
乔纳森·唐尼(Jonathan Downey) 176
玩出来的新型社交网络
埃文·施皮格尔(Evan Spiegel) 180
站在城市大数据之巅
郑宇(Yu Zheng) 186
“ 神童 ”的能 源 梦想
丹妮尔·方(Danielle Fong) 192
他是如何发明智能手表的
埃里克?米基卡夫斯基(Eric Migicovsky) 196
像激光一样专注的远见者
西加尔·卡多赫(Cigall Kadoch) 200
005
更多精彩尽在www.sxpdf.com人文关怀者
HumanItarIans
献给创造力的廉价电脑
埃本·厄普顿(Eben Upton) 206
通信时代的“普罗米修斯”
柯蒂斯·海莫拉(Kurtis Heimerl) 210
皮肤上的“黑科技”
南姝(Na nshu Lu)?214
2017 年 TR35 入选人物
006
更多精彩尽在www.sxpdf.com发明家
Inventors
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。
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。
更多精彩尽在www.sxpdf.comInventors 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。
更多精彩尽在www.sxpdf.com用最简单的高科技解
决最棘手的停电难题
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。
作者：杨立中
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
002
更多精彩尽在www.sxpdf.com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]。”
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
《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
003
更多精彩尽在www.sxpdf.comAuthority)[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
004
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
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。
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
005
更多精彩尽在www.sxpdf.com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]
，nPlug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
006
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] NILEKANIN.ImaginingIndia:TheIdeaofaRenewedNation[M].PenguinBooks,2010.
[2] Loadgenerationbalanceloadgenerationbalance[J].CentralElectricityAuthority,2014,73:125.
[3] GANUT,SEETHARAMDP,ARYAV,etal.NPlug:Anautonomouspeakloadcontroller[J].IEEE
JournalonSelectedAreasinCommunications,2013,31(7):1205–1218.
[4] LAMONICAM.TanujaGanu,31[EBOL].MITTechnologyReview,2014(2014).https:www.
technologyreview.comlistsinnovators-under-352014inventortanuja-ganu.
参考文献
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。
007
更多精彩尽在www.sxpdf.com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——SalesPredict，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，SalesPredict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[1]。这可以算得上是SalesPredict的
处女作，也令 SalesPredict 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——SalesPredict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
大数据时代的“先知”
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。
作者：杨一鸣
008
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[2]
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
009
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[3]
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。
010
更多精彩尽在www.sxpdf.com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”。
[1] KALMANM.Howgoodcancomputersgetatpredictingevents? [EBOL].https:www.
technologyreview.comlistsinnovators-under-352013inventorkira-radinsky.
[2] RadinskyK.Learningtopredictthefutureusingwebknowledgeanddynamics[J].AcmSigir
Forum,2012,46(2):114-115.
[3] RadinskyK,DavidovichS,MarkovitchS.Learningcausalityfornewseventsprediction[C].
InternationalConferenceonWorldWideWeb.ACM,2012:909-918.
参考文献
011
更多精彩尽在www.sxpdf.com用胶水修复孩子的心脏
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。
作者：杨立中
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
(Jerey Karp)发了一封邮件[1]。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[2]。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 [3]。
012
更多精彩尽在www.sxpdf.com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 [4]
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
013
更多精彩尽在www.sxpdf.com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)
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。
玛丽亚·佩雷拉是在葡萄牙的莱里亚
(Leiria)[2]
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
014
更多精彩尽在www.sxpdf.com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[1]。
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)[5]。
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 [6]
的
015
更多精彩尽在www.sxpdf.com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 [5]
，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[1]。
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[7]。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[8]。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[9]
，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[8]
，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。
016
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] PARKERL.Inspiredbynature:thethrillingnewsciencethatcouldtransformmedicine[EBOL].
https:www.theguardian.comscience2016oct25bioinspiration-thrilling-new-science-could-
transform-medicine.
[2] BAJEKALN.Shemaysolveoneoftheoldestproblems insurgery[EBOL].http:time.com
collection-post4037531maria-pereira.
[3] BOURZACK.JeffreyKarp,32[EBOL].MITTechnologyReview,2008(2008).http:www2.
technologyreview.comTR35Profile.aspx?TRID=722_ga=2.106854147.1434714037.1497287780-
385837746.1489290409.
[4] MORRISA.MariaNunesPereira,28Patchingholesintheheartsofsickinfants[EBOL].MIT
TechnologyReview,2014(2014).https:www.technologyreview.comlistsinnovators-under-352014
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[9] BIOMEDICALG,PARTNERSS,BPIFRANCE.GeckoBiomedicalraises � 22.5millionledby
SofinnovaPartners[R].2016.
参考文献
017
更多精彩尽在www.sxpdf.com用“ 电 子 皮 肤 ”感 受 人 生
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。
作者：许屹然
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[1]。”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？[2]
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
018
更多精彩尽在www.sxpdf.com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[3]。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
019
更多精彩尽在www.sxpdf.com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]。
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[3-4]。
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
020
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] X-MOL. 鲍 哲南 团 队 柔 性 电 子 器 件 领 域 的 年 度 力 作 [EBOL].Nature.http:www.x-mol.com
news4596.
[2] Science,2000,290:2221-2225.DOI:10.1126science.290.5500.2221.
[3] 沈峥嵘 .女科学家鲍哲南：大美南京，是我起飞的地方 [EBOL].http:www.js.xinhuanet.com2017-
0427c_1120880177.htm.
[4] Nature,2016,539:365-367.DOI:10.1038539365a.
[5] KATHERINEB.Howtogivefakehandsrealfeeling[EBOL].https:www.technologyreview.com
s602092how-to-give-fake-hands-real-feeling.
参考文献
的有效结合[5]。”《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。
021
更多精彩尽在www.sxpdf.com敲开人工智能大门的
“早慧少年”
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。
作者：张玲莉
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(Articial 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
022
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
023
更多精彩尽在www.sxpdf.com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110，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%。
024
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] 陈云霁 : 寻找人工智能新爆点 [EBOL].(2017).http:www.cas.cncm201705t20170525_4602784.
shtml.
[2] 记陈云霁团队：让人工智能机器人住进手机里 [EBOL].(2016).http:news.sciencenet.cnhtmlnews
20168353624.shtm.
参考文献
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。
025
更多精彩尽在www.sxpdf.com为计算机安上“眼睛”
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。
作者：周涵宁
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[1]。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[2]。
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。
026
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
027
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
深度传感器的输出图像
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[3]。
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。
028
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
029
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[4]
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
030
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] MITTechnologyReview.https:www.technologyreview.comlistsinnovators-under-352015
inventorjamie-shotton.
[2] AlumnusDrJamieShottonandthedevelopmentofKinectforXbox360[JOL].剑桥大学新闻通讯，2011-01-20.http:www.eng.cam.ac.uknewsalumnus-dr-jamie-shotton-and-development-kinect-
xbox-360.
[3] JamieShotton’shomepageatCambridge.http:jamie.shotton.orgwork.
[4] JamieShotton’shomepageatMicrosoftResearch.https:www.microsoft.comen-usresearch
peoplejamiesho.
参考文献
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
031
更多精彩尽在www.sxpdf.com下一场计算机交互革命
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 。
作者：许屹然
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[1]
，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
032
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
[1]
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。”
033
更多精彩尽在www.sxpdf.com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TED①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ZeroN[1]
的悬浮小球受到广泛
关注。这次，ZeroN悬浮小球以及他最新
研发推出的3D桌面环境SpaceTop再次成
为展会上人机交互领域的焦点。ZeroN是
一个悬浮的3D小球，能记录并重现被用
户移动的轨迹。而SpaceTop[1]
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 ZeroN 悬浮小球[1]
①TED是Technology(科技)、Entertainment(娱乐)、Design(设计)的缩写。
034
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
在接受媒体采访时李镇河曾说，SpaceTop
有可能引领下一场计算机视觉革命的SpaceTop 3D显示桌面[1]
035
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
036
更多精彩尽在www.sxpdf.com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”。
[1] LeeJH.Aninteractiondesignerandinventorcreatingfutureuserexperience.[EBOL].http:www.
leejinha.com.
参考文献
037
更多精彩尽在www.sxpdf.com每个人都是自己
的制药工厂
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。 [1]
作者：许屹然
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。[2]
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
038
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[2]
目前，Sample6在全球有40多
家客户，其中包括联合利华(Unilever)、Smitheld 和 Saputo 等。
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
卢冠达(右)和他的父亲卢超群(左)
039
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
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
040
更多精彩尽在www.sxpdf.com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)。
041
更多精彩尽在www.sxpdf.com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)
042
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
[1] MITTechnologyReview.MITTechnologyReviewInnovatorsUnder35[EBOL].http:www2.
technologyreview.comtr35profile.aspx?trid=967.
[2] KERRYG.TimothyLu:NichePerfect[EBOL].http:www.the-scientist.com?articles.view
articleNo45873titleTimothy-Lu--Niche-Perfect.
参考文献
043
更多精彩尽在www.sxpdf.com汗水与梦想
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。
作者：孙振标
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
044
更多精彩尽在www.sxpdf.com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[1]。
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[2]。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[3]。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，GreenBiz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，PhysOrg、ScienceDaily 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
045
更多精彩尽在www.sxpdf.com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”( ere’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[4]。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
046
更多精彩尽在www.sxpdf.comAPP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
高伟发明的智能汗带
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
047
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
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
高伟戴着柔性印制电路
板制成的智能汗带
048
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] WeiGao[EBOL].http:www.weigaonano.com.
[2] GAOW.SyntheticMicroNanomachinesandTheirApplications:Towards'FantasticVoyage'[J].
2014.
[3] GAOW,FengX,PeiA,etal.Bioinspiredhelicalmicroswimmersbasedonvascularplants[J].Nano
letters,2013,14(1):305-310.
[4] GAOW,DONGR,THAMPHIWATANAS,etal.Artificialmicromotorsinthemouse’sstomach:A
steptowardinvivouseofsyntheticmotors[J].ACSnano,2015,9(1):117-123.
参考文献
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。
049
更多精彩尽在www.sxpdf.com在苹果和谷歌之间
寻找设计的价值
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。
作者：杨立中
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。[1]
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。
050
更多精彩尽在www.sxpdf.com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、shue、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。
马特·罗杰斯和托尼·法德尔
051
更多精彩尽在www.sxpdf.com2009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。”[2]
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
052
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。
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
Nest与谷歌的结合并没有迎来期望中的爆发
053
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
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)
2010 2014 2018
互联家庭
电视、暖气等家用电器将会成为美国普通家庭网络接入设备的新成员。
家用电器
家用计算机及路由器
054
更多精彩尽在www.sxpdf.com[1] ROGERSM.FromiPod?tothermostat[EBOL].https:nest.comblog20111027from-ipod-to-
thermostat.
[2] BERGSTEINB.MattRogers,30ThecofounderofNest,whichinventedathermostatthatlearns
people’spreferences,explainswhat’snext.[EBOL].MITTechnologyReview,2013(2013).https:
www.technologyreview.comlistsinnovators-under-352013inventormatt-rogers.
参考文献
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。
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。
055
更多精彩尽在www.sxpdf.com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。[1]
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。
让人工智能走进国人的生活
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。
作者：杨一鸣
056
更多精彩尽在www.sxpdf.com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
YouTub e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
057
更多精彩尽在www.sxpdf.com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32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
058
更多精彩尽在www.sxpdf.com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 ......
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