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150年后，人类预计会在科学领域取得哪些里程碑式的成就呢？汽车能飞了吗？我们还在使用计算机吗？我们能操控自己的基因吗？我们能最终阻止气候变化吗？人类之外，动物们的命运又会如何呢？……这不是科幻，也不是预言，而是一场宏大的“思想穿越”实验，你将在数位前沿科学家与科普作家的带领下，“穿越”到几十，甚至一百多年后的世界……
计算机超越人类？
今天的技术先知对未来计算机的看法。
预测明年（或下周）的iPad会是什么样就已经够难了，要想知道150年后计算机大概长什么样几乎是不可能的，150年对技术发展而言如永恒般漫长。不过，技术先知、计算机先驱和研究人员在有关未来的问题上向来以大胆奔放著称，就让我们问问他们最根本的问题：在遥远的将来还会有计算机存在吗？
丹尼·希利斯（Danny Hillis）是庞大的超级并行计算机“连接机”（Connection Machine）的发明人，他说：“我们还会有计算机，但它们也许不再由电子器件构成。这些计算机将更紧密地与我们的意识相连，比今天我们通过屏幕和键盘所形成的联系更为紧密。其中一部分可能直接植入我们的身体，届时人和计算机的分界线可能会变得模糊起来。”
内森·米尔沃尔德（Nathan Myhrvold）是微软公司前首席技术官，他对这个问题同样持肯定态度，“是的，150年后仍会有计算机，但它们将面目全非。如果你去问爱迪生或是特斯拉今天会不会有电机，他们多半也会回答是，他们猜对了，我们身边每样机械里都有上百个微型电机，偶尔你还会碰到一个能从外形上识别出来的大电机，但绝大多数都已‘溶解’在我们生活之中。150年后的计算机也将如此，个别情况下我们会看到与今天的计算机相似的机器，但大多数计算机都将隐身于我们周遭的事物之中。”
“到那时候，计算机的威力将更为巨大，它们将比人类更聪明，如若不然我才真感到吃惊。这会让某些人很不舒服，这些人认为我们理当是这个世界上最聪明的东西。曾几何时，这类人也自信人类的力量是最强大的，但如今在机器面前人类简直不堪一击，我们坦然接受了这一点。今天的计算机在某些狭窄的领域中已经比人要优秀，这些领域会慢慢拓宽，直到计算机全面超越人类。”
迈克尔·弗里德曼（Michael Freedman）是微软公司Q工作站（Station Q）的研究人员，Q工作站专注于研究拓扑量子计算（topological quantum computing），弗里德曼则认为，“植入器件不会那么普遍，未来的人体改造会与现在差不多，更注重美丽与外形，而不是计算能力。但是计算器件会变得更小，而且能直接与我们的大脑相连。通过与大脑语言中心的应答，特殊的眼镜或头上的帽子也许能帮助我们了解一门外语。”
不过，所有这些预言或许都有一个问题，那就是违背了计算不可化归性（computational irreducibility）原则，而该原则从认识论上阻碍着我们认识未来。按照史蒂芬·沃尔弗拉姆（Stephen Wolfram，著名数学软件Mathematica的发明者）在他的《一种新科学》（A New Kind of Knowledge）一书中的说法，一个系统被称作计算不可化归的，是指该系统“在实效上，无法通过比该系统自身演化更少的计算步数，来预测该系统未来的行为。”换句话说，“没有捷径，你得把所有杯子都翻开，才能知道哪些下面藏了乒乓球。”
通向未来计算机的技术之路似乎就构成了一个不可化归系统，它将集万众于一体，其中包括无数人类的判断、技术创新、市场驱动和消费者的选择，看上去没有任何方法能预先知晓，这些力量和判断将会以何种方式在相互应答之间塑造出技术的未来。这意味着我们无法知道未来的计算机究竟样貌如何，而只能静待150年的时光流逝，让后人一探究竟。（撰文 埃德·里吉斯 翻译 庞 玮）
作者简介：埃德·里吉斯（Ed Regis）是美国科普作家，名下有8本著作。
汽车飞起来？
飞行车实现大规模生产上市的唯一途径是使其能够自动飞行。
1956年，随着飞行车Aerocar取得了美国民用航空管理局颁发的适航证书，这类飞行车似乎即将进入千家万户，成为居住在大城市郊区的中产阶级家庭的必备交通工具。然而事实却并非如此。由于价格太高而不适于大规模生产，Aerocar国际公司只生产了6辆这样的飞行车。飞行车大行其道的愿景变成了泡影。
不过，如今，飞行车又强势回归了，有两种型号的飞行车已经完成了至少一次飞行测试。其中，美国Terrafugia公司设计制造的“Transition”飞行车，是一部轻型运动航空器，具有可折叠机翼，可乘坐两人并有相应的行李舱。要想起飞，首先你要把它开到一座机场里（它需要普通的跑道来起飞）。另一种飞行车是荷兰PAL-V欧洲公司设计制造的个人空地两用车PAL-V（personal air and land vehicle）一号飞行车，起飞距离只有650英尺多（约200米）。这种飞行车看起来就像是三轮车与直升飞机的“杂交”产物：飞行的推进力来自安装于尾部的螺旋桨，顶部还有一个能够自由转动的旋翼来产生升力。这两种飞行车的巡航速度均不超过100节（约185千米/小时），满油航程都还不错。
不过，这两种型号都无法满足大规模生产上市的要求。就算生产商能将目前约30万美元的预期售价降低，它们的市场仍然很有限，而究其原因，恰恰是由于未来愿景中，大量个人飞行器在天空和道路之间穿梭往来的画面——目前，仅仅是协调引导数千架飞机的起降，各个机场已经忙成一团了。如果到时每辆汽车都能飞了，天空中只能是乱成一锅粥。
所以，为了实现飞机走进千家万户的交通革命，我们必须放弃对操控的渴望，让飞机带着我们自动飞向目的地。个人用或商用飞行器将必须类似无人驾驶飞行器。
今天的无人机智能化程度已经相当高了，它们不仅能够飞到为它们预先设定的地点，并且，一些研究还将赋予它们拟人化的推理分析能力，以在紧急情况下自主做出反应。然而，研制出一种能够投入市场的、经济便捷的载人无人驾驶飞机，仍面临着许多技术挑战。例如，必须建立起可靠安全的通信网络和稳妥的自动飞行控制系统，以在飞行车的航线上为其提供导航。（撰文 玛丽·康明斯 翻译 王 栋）
作者简介：玛丽·康明斯（Mary Cummings）是美国麻省理工学院航空航天系人类和自动化实验室主任。
生物大灭绝就在前方？
一个世纪后，狮子、老虎、猎豹等大部分猛兽都只会存在于动物园，或者面积极小、可看做“准动物园”的野外环境中了。
根据国际自然保护联盟提供的数据估计，13%的鸟类，25%的哺乳动物，41%的两栖类动物可能面临灭绝。现在，很多物种的状况，都可以用科学家口中的一个词来形容：“living dead”，即这些物种虽然还未灭绝，但已被判死刑——灭绝不可避免。
人类正在改变全球的氮循环。过去30年间，因为密集的工业和农业生产，自然循环里的生物活性氮一直在增多，影响到了水资源中的氧含量，威胁到鱼类和植物的生存。同样，碳循环也在发生变化，导致气候变暖和海洋酸化。
目前，在我们的眼皮底下，一场堪称“海啸”的大灭绝正在悄然发生，剧变即将到来。包括人类在内的所有物种已经适应了10000万年以来比较稳定的气候，而这种气候将无法持续下去。地球上各种各样的生物，适应能力也有着自身的局限。生存在较高地方的物种暂时可以继续向更高的地方搬迁，但最终将无处可搬；生活在岛上的物种更为脆弱，一来因为海平面的上升，二来它们再也无法适应生存环境的变化。
当全球气温比工业化之前的时代高出1.5℃时——现在看来，这已经是一个无法避免的结局，珊瑚礁将不复存在，而珊瑚生态系统的核心、珊瑚和藻类间的那种相互依存的关系也将崩溃。北美西部的原始森林可能正处于一场剧变的临界点上：暖和的冬天，更长的夏天将有助于树皮甲虫（bark beetle）的生长和繁殖，很多树木将因此死去、干枯，最后整个森林终结于一场森林野火。
野火、森林被毁、气候变化，这三种因素的协同作用，将会达到一个“引爆点”，危及亚马孙流域南部和东部的热带雨林——比起单独的气候变化，三种因素的协同作用会让这一天更快到来。实际上，在全球平均气温升高0.8～0.9℃的当下，我们已经能感受到那种可怕后果已处于风雨欲来之势。在某个时间点上，原本一体的生态系统将会分崩离析，各个物种将会独自行动，自己去适应气候变化。幸存下来的物种将会形成新的生态系统——这是一个很难提前预料的结果，对人类而言也是一个很难应对的局面。（撰文 托马斯·拉夫乔伊 翻译 褚 波）
作者简介：托马斯·拉夫乔伊（Thomas Lovejoy）是“生物多样性”（biological diversity）一词的提出者，他一直在唤醒人们保护热带雨林，让人们意识到雨林所受到的威胁。
自然的末路？
应对全球变暖问题上的新技术都充满了不确定性。为了说明这个问题是多么复杂，下文设想了一个关于气候变化的未来幻想场景。
21世纪20年代的机器人技术革命催生了持续的经济繁荣，人口变得比以往任何时候都更集中于富裕的特大型城市，培养缸里生产出的转基因食品已经成为常态。大多数人与大自然之间失去了任何具有实际意义的联系：当你拥有计算机生成的感官模拟，并且配有设计药物，可以带来完美的体验时，谁还会需要真实的东西？
2047年，美国和欧洲共和国决定支持77国集团的计划，实施太阳地球工程，即在大气层中喷洒颗粒物，使得部分太阳辐射发生偏离，从而降低气温。这项决策具有划时代的意义，被认为是人类和自然的第三次大分离。
巨大的气球升空，在平流层播撒下硫酸盐微粒，形成了包裹着整个星球的反射薄雾。城市居民开始享受到经济上的巨大好处，例如农业生产力提高、食品价格降低。虽然农业和其他形式的生物生产力上升了，但生物多样性却锐减。
21世纪末，全球气候委员会开始作出调整，降低极地和赤道的温度差异，从而在温暖气候影响下的地区培育新的经济活动。最终，气候协商变成了细枝末节的小事，环境问题也从头条上撤了下来。因为各国都开始上演智能机器人的暴力叛乱，而且愈发严重。至于最佳气候问题，也就仅限于在几个沉闷的专家委员会里辩一辩了。
2092年，里约+100环境纪念大会召开了。会址选在亚马孙河流域南部的军事基地。当年，第一批喷洒硫酸盐的太阳辐射管理气球就有部分是从这里升空的。现在，在这个具有象征意义的地方，早已废弃的巨大建筑是周围原始风景上仅存的纪念物，就像雪莱诗篇中的奥西曼提斯（Ozymandias）一样，缓慢倒塌消失，“唯余黄沙莽莽，寂寞荒凉，伸展四方”。（撰文 戴维·W·基思 安迪·帕克 翻译 高瑞雪）
作者简介：戴维·W·基思（David W.Keith）是哈佛大学的教授，安迪·帕克（Andy Parker）也是哈佛大学的研究人员。二人的研究方向都是关于通过大型工程改变地球气候，应对全球气候变暖的公共政策。
基因疗法走进现实
50年后，基因疗法的成功将从根本上改变医学，人类在医疗上的支出将会锐减，很多人都会健康而长寿。
2063年，你走进一家诊所，护士从你身上取了点儿唾液、血液或胎儿细胞作样品，然后放入一枚微芯片中进行检测。微芯片只有这页纸上的一个字那么大，被装在一部手持设备上。微芯片发出的各色荧光表示，在你的DNA里，存在着一些基因序列，它们会导致、或者影响某些单基因疾病——这样的疾病有1200多种。幸运的是，监管部门已经批准了一种疗法，用来对付所有这些疾病——它就是基因疗法。
基因疗法的具体机制是，利用一种病毒天生就有的“生物机器”，将健康的基因载入细胞核内，替换掉导致疾病的突变基因。但科学家一直在为应该以何种病毒为载体，才能安全地把治疗性基因转入细胞而争论不休。
直到未来的一天，我们能够控制人体对病毒载体的免疫反应，才意味着最大的技术障碍已经克服：注射到病人体内的“药物包”不仅能提供替代基因，也能在一定程度上促进人体对癌细胞和病原体感染的免疫反应，还能减弱人体对病毒载体的某些排斥反应。
然后，基因疗法的大门终于敞开了：由于视网膜是与免疫系统隔开的，因此针对100多种失明症状的基因疗法会首先进入临床；接下来是脊髓损伤、脊髓性肌萎缩，将纷纷被基因疗法所攻克。另外，通过静脉注射，携带着治疗性基因的腺相关病毒可以穿越血脑屏障，阻止帕金森病等脑部疾病的发生，治疗此类疾病再也不用像21世纪初那样，要在头部“打洞”了。
基因疗法的不断成功，会给这类技术开拓更大的施展空间。到21世纪中期，新的疗法将不止针对罕见的单基因疾病，还可治疗更常见的、与遗传和环境因素都有关的疾病，比如精神疾病、糖尿病以及大部分心脏病。
到2060年，人类在基因测试（结合遗传干预）、预测未来健康风险上，将达到前所未有的准确度，产生极大的社会意义。当疾病还在萌芽阶段就可以把它们消灭时，人类在医疗上的支出将会锐减，很多人都会健康而长寿。（撰文 里奇·路易斯 翻译 褚 波）
作者简介：里奇·路易斯（Ricki Lewis）是美国科普作家，遗传学博士。
本文由《环球科学》杂志社供稿
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