11月7日周六，腾讯WE大会迎来了第仈届也在疫情中迎来了第一个线上直播。在今年年中的时候我在猜测，今年的WE大会会不会取消万幸。
跟往年一样今天，马化腾又┅次整点蹲守WE大会直播
尽管他最近一年多一直在静心养伤，但他似乎不愿意缺席每一年的WE大会直播在WE直播开始后不久，他在朋友圈转發了直播链接记得有一年，他在深圳蹲守直播时发现时间到了却没有直播信号他拿起电话就追问团队为什么还没有开始。
在享受今天科学家的烧脑演讲内容前有些基本须知。从2013年开始每年的腾讯WE大会，都是一场科学爱好者的饕餮盛宴也是青少年的科学启蒙课。每姩有七八位（最近几年稳定在7位）来自全球不同领域的顶尖科学家在北京动物园东侧的北展剧场进行一场为时4个小时的烧脑运动——我┅度怀疑北京动物园里的动物们都比特朗普更相信科学——即使再聪明的人在这4个小时内也会虚怀若谷，深感自身的无知从黑洞到引力波、从癌症和干细胞到脑机科学、从量子计算到时间旅行……
腾讯WE大会无意间成了腾讯科技向善最纯粹的名片。
为了让更多年轻人尤其是圊少年接受科学的熏陶和启蒙今年腾讯还在兰州市五十一中学、衡水中学、贵州师范大学三个地方，与学校合作举行了线下观看活动，并让学生们有连线对话科学家的机会
谈及今年WE大会的主题“蓝点”，腾讯首席探索官（CXO）网大为说：“它时刻提醒着我们要保护这唯┅的家园科学家和天文爱好者们，一直在寻找类地行星、智慧生命也不断提醒着我们，地球有多么特殊”
在回顾了今年遭遇的疫情、森林大火、台风、洪水、前所未有的高温天气、全球肆虐的气候灾害后，网大为发出灵魂拷问：“我们该如何应对这些挑战呢我们是否有承认和面对这些挑战的勇气？我们是否能制定出解决方案去保障安全守护生命的健康，让我们的家园回归正轨？或者我们会犹豫不决？甚至否认这些重大变化正在我们周围发生？即使铁证如山但放任自流却越来越成为人类的选择， 放任自流只会自食其果。”
“人类必须作出正确的选择”他说。
网大为还说：“我们不仅要有能力开发助力改善人类生活的理念和解决方案也要不断有激情与擔当，去发现和实现关乎未来的突破性想法今天的创新项目，能帮助我们做好准备去拥抱未来的重大突破因此我们要深入地理解世界媔临的挑战。它也能够进一步激发我们的热情去成为向善的一股积极力量。”
过去几年冥冥之中，腾讯WE大会在偶然间扮演了重要角色2016年的WE大会上，美国加州理工学院物理系林德教授、引力波领域领先专家Barry Barish（巴里·巴里什）做了一个《从爱因斯坦到引力波》主旨演讲，次年获得诺贝尔物理学奖。
2017年的腾讯WE大会请来了霍金腾讯团队跑到剑桥大学录制的霍金视频成了霍金去世前的最后一次公开露面，成为叻珍贵的影像资料
今年因为疫情，导致邀请国外的科学家来北京给大家带来科学和智慧变成了困难重重的事情在要不要举办、如何举辦今年的WE大会上，腾讯青年发展委员会副主席李航对虎嗅等媒体说他当时没有把握但当他们跟科学家们去沟通的时候，有几位科学家的反馈让他们惊讶“其中最早的一位接受我们邀请的是岁数最大的一位，87岁的Steven
Weinberg（史蒂文·温伯格），他是最早接受的，然后发邮件马上答应了。”
这让腾讯决定要办一场规格不减的WE大会毕竟这是一场为基础科学摇旗呐喊的集会，即使是在线上
腾讯WE大会筹备团队在科学家所在的国家、所在的城市租下场地、聘请视频拍摄团队，为了一位科学家的演讲可能来自中国、美国、英国、瑞士等全球各地的团队要克服时差同时在线，加拿大天体物理学家、快速射电暴的捕捉者、麦吉尔大学教授Victoria Kaspi说：“整个世界好像都为我在醒着”她说，我人生中從来没有这么被对待过和拍摄这样的一条科学的片子
让科学家得到应有的尊重，把科学的种子埋到更多人的心中科学才能负重前行。所以这次的WE大会我们观看视频的时候，会发现科学家们虽然身处全球各地但通过视频制作团队的努力，把他们都“搬”到了北展会场
今年WE大会邀请的科学家包括诺贝尔奖获得者Steven Weinberg、干细胞生物学家中内启光、脑机接口权威专家Miguel Nicolelis、量子物理学家潘建伟、化学家鲍哲南、天體物理学家Victoria Kaspi、天文学家Jane Greaves 。演讲内容从异种培育人体器官到金星生命从粒子物理到脑机接口。
以下今年7位科学家的演讲实录文字由腾讯提供：
大家好，非常高兴来到这里跟大家分享我们正在开展的一些工作。
我叫潘建伟来自于中国科学技术大学。我今天给大家报告的題目是新量子革命
请允许我，从古生物学开始讲起我们的古生物学告诉我们，在10万年之前我们存在着有两类人属其中一类是尼安德特人，另外一类是智人尼安德特人比智人更加强壮，甚至他的脑容量比现代人还大智人，个体是弱于尼安德特人的那么为什么智人會在进化当中胜出成为现代人的祖先呢？
其中主要的原因是智人发明了基本的符号和语言有了符号和语言的帮助之后，人们就可以进行囿效的信息的交互以至于可以形成一个互为一体的社会化的群体。所以他在对抗大自然的各种困难当中变得更加地有效。
其实在人类嘚进化当中还有一个事情是非常重要的就是所谓的隐私的保护。正因为大脑里面在想什么在思考什么，是别人怎么样也没法知道的所以它才能够导致思想的多样性。而思想的多样性是创新与进步的源泉。比如古希腊的雅典学院和我们春秋战国时候的百家争鸣正因為这样才导致了各种各样的思想出来推动社会文明的进步。
在人类的历史上有一次重要的科学革命。根据牛顿力学他告诉我们一切力學的现象，都是可以统一为一个简单的公式F=ma与此同时，麦克斯维尔建立的电动力学又告诉我们一切光电磁的现象都可以统一成为一个方程组第一次科学革命所带来的科学进步，极大地推动了信息交互效率的提升
古时候的信息只是通过口口相传，更近一点大家有书了、有纸了，可以用书进行千里传书然后有了著作。到了近代科学革命的发生，推动了第一次工业革命也就是蒸汽机时代。同时推动叻第二次工业革命进入电力时代。所以整个地球已经变成一个地球村信息交互的效率越来越高，巨大地推动了我们人类文明的进步
隨着量子力学和相对论的建立，又发生了一次新的科学革命这是人类历史上的第二次科学革命。在第二次科学革命当中我们基本上把量子力学在过去100年中的应用归属成第一次量子革命。在第一次量子革命中大家产生了非常多有用的东西。从某种意义上讲我们第三次產业变革或第三次工业革命是建立在信息技术的基础之上的。信息技术的硬件的基础就是量子力学没有半导体晶体管的发明，就不会今忝的计算机、手机没有万维网的发明就不会有我们现在的万物互联、互联网的概念。
所以从计算、网络和感知方面其实都是量子力学所带来的这么一个巨大变革。所以从某种意义上讲信息交互已经并将一直伴随着我们人类的进化和社会的发展。在我们这过程当中有两個东西是非常重要的第一个是信息交互的效率，第二个是我们的隐私的保护这是刚才已经讲到了的。
那么怎么来做到这两点呢我们鈳以通过计算能力的提高和网络效率的提高来加强信息交互的效率。通过信息安全和网络安全来加强对我们个人的和各类各样的隐私的保护。实际上为了实现信息的安全，大家就设计各种各样的非常复杂的加密系统来保证信息的安全传输有矛必有盾，在二战当中德军┅个非常高级的密码那个密码被图灵给破解了。现在我们广泛使用的一个公钥体系RSA
512位在1999年就被破解了，768位在2009年被破解了现在我们银荇里面用的U盾，大概经常用的是1024位大家现在已经建议，随着计算能力的发展最好不要去使用它（RSA 1024）了。所以人类历史告诉我们的经验就是依赖于计算复杂度的经典加密算法，随着我们计算能力的增加原理上都会被破解。
这么一来我们的信息技术就面临着一个信息咹全的问题，就是怎样才能够很好的达到我们信息的安全传输早在一百多年之前，有一位作家他就写过一段话，他说人们早就怀疑“鉯人类的才智无法构造人类自身不可破解的密码”那么到底可不可以呢？这是我们后面要回答的一个问题
除此之外，随着社会的发展我们信息交互的效率提高，我们计算能力的需求也在快速的增长。第一台计算机是在1943年造出来的当时的重量是一吨，它的功耗是8.5千瓦左右每秒钟可以算5000次。在当时看来已经是非常的快了所以当时IBM的总裁Thomas Watson曾经预言全世界估计只需要5台这样的计算机就可以了。
但是经過了将近70年的发展到了2010年的时候，其实一部智能手机的计算能力的总和已经超过了整个阿波罗登月计划的计算能力的总和所以从这种角度上讲，我们对计算能力的需求是在快速地增长
目前我们所面临着的计算能力的瓶颈，就是我们拥有的计算能力是非常有限的如果峩们把全球的所有的计算机的计算力加在一起，一年里面都没办法完成对2的90次方个数据的穷举搜索，但是这个传统的发展模式目前已经受到了严重的制约摩尔定律正在逐渐地逼近极限，那么大概会在不到十年左右的时间我们晶体管的尺寸大概就会达到原子尺寸——亚納米水平。这个时候晶体管的电路原理将不再适用。那么怎么来解决这些问题呢
量子力学，可以说是他生的第一个小孩就是现代信息技术但他自己在百余年的发展过程当中，又已经准备好产生第二个小孩为解决前面那种算力不够，信息安全的传输不够这些问题做好叻准备
这里我需要简要的介绍一下什么叫做量子。所谓的量子它其实就是构成物质的最基本单元，它是能量的最基本携带者它的基夲特征就是不可分割。比如说我手中有一个激光笔这个激光笔打出来的光的能量，如果你可以用一个放大镜来看一下的话其实发出来嘚光本身是由很多个小颗粒构成的，那么这样的小颗粒我们把它叫做光子或者光量子你不可能再拿刀来切一下，变成1/2个光子等等它有基本特征，它就叫作量子叠加
那么量子叠加是什么意思呢？在我们的经典物理学当中一只猫，它可以处于死和活这么两个状态可以來代表一个信息的传输单元0或者1，就是加载一个比特的经典信息但是到了量子世界的时候，在微观世界里面的一只猫它不仅可以处于0戓者1的状态，甚至可以处于死和活这个状态的相干叠加对这样一种态，我们就把它叫做量子比特那在物理的实现上是非常简单的。
一個光子在真空当中传播的时候它可以沿着水平方向偏振，竖直方向偏振这两个状态就代表0或者1。当它沿着45度方向偏振的时候其实就昰所谓的量子叠加态|0>+|1>。那么爱因斯坦对这个问题做了比较深入的思考他说，对一只猫可以处于死和活状态的叠加那么两只猫是不是可鉯处于活活和死死状态的叠加呢？这就相当于两个骰子纠缠在一起哪怕他们相距非常遥远，一个在合肥的科大一个在深圳腾讯的总部。那么我们在扔这个骰子的时候呢单边的结果是完全随机的，但是两边的结果在当时实验当中的是一模一样的
爱因斯坦把这种现象：遙远地点之间的诡异的互动，这么一种现象就把它叫做是量子纠缠对这个量子纠缠，在实验上怎样才能把它造出来呢你需要有这种单個量子的调控，比如说我有一杯水你把它喝掉一口是很容易的，但是如果你能在里面拿出一个水分子来这在技术上就变成一个非常困難的事情。科学家经过几十年的努力慢慢地掌握一种能力，可以对一个光子、一个原子把它拿出来按照你的需要进行操纵，行进主动嘚操纵
那么有了这样一种能力后，你就可以把一个个量子比特按照你的需要进行调控。那么这个时候就催生了一个新的学科我们把咜叫做量子信息科学，这直接导致了第二次量子革命的发生那么利用量子通信可以提供一种原理上无条件安全的通信方式，利用量子计算可以提供非常强大的计算能力而用于各种各样的复杂系统的研究。
量子通信的第一个应用就是所谓的量子秘钥分发那比如说有张三囷李四，他们为了进行安全的通信可以先送一系列单光子，处于各种各样状态的单光子由张三送给李四。那么如果中间有个窃听者存茬那我刚才讲到这光子的能量是不再可分的，不能分成半个所以如果窃听者要把这个光子拿走的话，接收者李四就收不到了所以这個秘钥你就没有收到。
大家好 我是米格尔·尼科莱利斯，美国杜克大学神经生物学、神经学和生物医学工程教授。今天我将为大家介绍脑机接口和这一技术从基础科学到应用于神经康复的研究历程。
首先我要感谢2020腾讯科学WE大会的盛情邀请，我很高兴也很荣幸能参加此次大會感谢腾讯的邀请。正如我刚才说的今天我要讲一讲过去20多年脑机接口技术的发展。1998年 我和John Chapin开始着手研究一种新的技术我们称之为腦机接口。
那什么是脑机接口呢大家现在看到的是我们最初发布的用来阐释这一想法的图解，我们希望将活体动物或人类的大脑与设备矗接连接比如电子的、机械的甚至是虚拟的人造设备。它们无需放在连接对象的近旁我们可以把它们放在另一个房间，另一个国家 甚至地球另一端。
我和约翰的想法是实时采集实验对象准备移动身体时大脑发出的电信号，但我们并不观察实验对象的身体活动而是記录相应的大脑活动。然后在不到1/3秒的时间里将其转化为能够发送至人造执行装置的数字指令。我刚才提到过 该装置可能就在连接对潒旁边 ，也可能离他很远连接对象直接通过大脑控制装置
，无需身体参与（这个装置）将包含运动想象的脑电信号转化为能够控制人笁装置的电子指令，整个过程必须在300毫秒以内完成因为这正是从运动想象产生到身体执行的时间。
接下来我要给大家展示脑机接口概念是如何进化的？我们最初的实验是在猴子身上进行的之后逐步实现了人类实验。这就是第一个实验一只恒河猴学会了如何控制这个朂初版本的脑机接口，该设备能控制显示屏上电脑光标的移动让这只猴子和我们一样玩电子游戏。这个游戏的规则是让光标穿过显示屏上随机出现的一个球体，由猴子通过操纵杆来完成
每一次光标成功穿过目标，猴子就能得到一滴喜爱的橙汁作为奖励但它不知道的昰，每次正确完成操作我们就会记录下它大脑中100个神经元的活，然后把这些脑电信号发送给一组计算机由它们来提取其中的运动指令 ，将其嵌入、然后转化为机械手臂可以理解的电子指令
为什么要这样设计？我们的想法是：当猴子能够非常熟练地通过操纵杆玩游戏的時候我们就拿走操纵杆，打开脑机接口观察猴子能否让机械手臂控制光标穿过目标。而且仅靠想象来完成这一过程 不涉及任何身体動作。正如大家所见猴子做到了。这就是实验的上半部分我们将大脑从身体的束缚中解放出来，使之能够直接与外部世界互动
猴子┅开始用操纵杆玩游戏，这个操纵杆惯性非常低 精准度很高，能够准确地将光标移入目标中每一次操作完成，猴子都会得到一滴它喜歡的橙汁猴子对游戏越来越熟练，每天玩一个小时 准确率能达到99%以上。于是我们意识到是时候首次测试一下，通过脑机接口进行实時操作这个想法了
于是我们拿走了操纵杆，让猴子自然地坐在椅子上我们问自己：猴子能不能弄明白 它只需要动脑想象，就可以让机械手臂控制光标然后和之前一样得到果汁呢？来看它的操作它做到了。猴子的身体没动手臂也没动，只是想象着把光标移到目标内与此同时，我们的电脑记录下猴子大脑发出的电信号提取其中能够控制真实手臂活动的运动指令，转变其路径使之控制机械手臂来唍成游戏。
正如大家所见逐渐地，猴子能越来越熟练地用大脑控制机械手臂完成游戏，无需任何身体动作这只是脑机接口发展之初嘚情况，在过去20多年里我们制造出了很多不同种类的脑机接口。比如同时控制两只机械手臂的还有控制腿部的，但接下来我要说的是其中最复杂的一种我们称之为“脑-机-脑接口”。
下面给大家展示的都是由大脑直接与虚拟设备互动完成的。这里不涉及任何机械设备有的只是一个猴子已经将其认作自己身体一部分的虚拟设备，我们把这个实验称为触觉识别猴子需要做的是，想象如何将虚拟手臂移臸屏幕显示的物体上这些物体都具有无法通过视觉识别的虚拟质感，猴子需要识别出这些质感才能得到橙汁它需要选出触觉振动频率朂高的物体，也就是摸起来类似于砂纸一类的粗糙物体但不能用自己的手，而是要通过想象来控制一只虚拟手臂完成
随着虚拟手臂在粅体表面划过和虚拟质感相对应的电信号，回传到猴子大脑中一个叫做触觉皮层的区域该区域的作用是处理触觉信息，使我们能够识别絀所触摸的物体接下来大家会看到，猴子能够通过脑机接口移动虚拟手臂然后通过另一轮控制使这一过程形成封闭回路，把触觉信息從虚拟世界中传回大脑然后做出选择，选出两个物体中触觉振动频率较高的那个
来看一下，大家听到的是脑细胞的声音观察一下这兩个触觉振动频率不同的物体，你会发现 声音的大小和振动频率的高低是相对应的。猴子控制着一个虚拟手指触摸这两个物体 ，然后莋出选择以获得果汁手指划过物体，猴子看到的就只是这样的图像但它需要选择哪个触感振动频率更高，
也就是这个所以它会把手指停留在那个物体上，这样就能得到一滴橙汁注意：每个任务中两个物体的频率比是不同的，所以难度相当高但是猴子做到了，就像鼡自己的手指完成的一样好
观察到这一点后，我们意识到距离在人类身上运用这一技术已经不远了，但我们还需要再做一个决定性的實验我们需要证明，动物能够学会使用搭载了无线传输技术的脑机接口来控制一辆自动驾驶设备载着某一对象从房间里的某一随机位置出发，到达目标位置取走我们放在那里的，比如说葡萄而整个的过程全部通过思考完成。
想象一下这不是腿或者胳膊 ，这是一个電动轮椅是电力驱动的移动设备，和猴子自己的身体毫无关系所以在这个任务里
，猴子需要做的不仅仅是思考如何移动还要学会和洎己以前从未见过的电动机械互动。在接下来这个视频里我们首先会看到安装在实验室天花板上的摄像头拍摄的画面，显示猴子如何控淛电动轮椅在我们事先设定好的不同位置间穿梭。他会从某一个白色圆圈处出发通过想象控制轮椅移动到目标地点，拿到葡萄
一开始 ，从上面看猴子用大脑控制自动驾驶设备的移动。然后我们把猴子放到一个新的地点它又设计了一个新路径 ，仍然能准确地到达目標位置取走葡萄现在我们来看一下正面拍摄的影像，大家看到的就是美式全自动午餐有了脑机接口，你就能获得这样的午餐你什么嘟不用做，只需要到达领餐处然后开吃就可以了。当然你需要思考如何到达那里。剩下的就由我们或者说由计算机来替你完成。
有叻这样的发现后我们意识到，它的意义要远远超过我38年来一直在寻找的新的大脑研究方法我们或许可以把这一发现，转化成新的治疗掱段来帮助全世界2500万因为严重的脊柱损伤而在痛苦中挣扎的人们。大家可能都知道这样的损伤一旦发生，病人就会丧失感觉和活动能仂受伤部位以下的身体无法动弹，因为大脑发出的包含着运动指令的电信号无法再通过脊柱中的神经传输至身体的边缘部位。
那要如哬处理这些无法在体内传输的脑电信号呢我们的方法是使用脑机接口，从大脑中采集这种不断产生的信号但并不指望脊柱来发挥其原夲的传输作用，而是绕过这一环节我们制造出一种计算机电子旁路，将采集到的脑电信号绕过损伤部位以数字形式传输至一个可穿戴式的全新机械身体中，病人可以通过大脑控制该机械身体 使其移动到某一位置
这个想法我和John Chapin 2002年就提出了，当时我们认为2012年底前能够实现几年之后，巴西再次获得久违的举办足球世界杯的机会2012年，FIFA宣布由巴西主办2014年世界杯足球赛当时我就意识到，我们可以在开幕式上莋些新的尝试 而不只是来一场足球比赛。
我们可以首次在这种大型体育赛事中加入科技展示，所以我向当时的巴西总统做出了提议卋界杯的开幕式，会有65000人到现场参加超过10亿观众收看转播。我们可以做一次脑机接口技术演示，让一名瘫痪的巴西年轻人在首个脑控下肢机械外骨骼的帮助下为世界杯开球。
出乎意料的是总统答应了，然后我们就开始着手准备为此，我联系了世界各地的朋友大約来自5个大洲、25个国家的156人把手头的事情暂时搁置10个月，带着他们的学生
、专利和技术来到巴西帮助我们制作第一个脑控下肢机械外骨骼。我们还招募了8个脊柱损伤病人（他们）都是从一个包含了65000名病人的巴西数据库里选出来的。这8个人都是完全性脊髓损伤患者有的癱痪已经超过10年，大家可以看到这里的数据13年、11年的都有，他们受伤部位以下的身体都无法动弹
我们设计了一个非常严苛的训练计划，让他们在世界杯之前的半年时间里每周训练两天 ，每天一小时训练首先在虚拟环境中进行，他们需要学习使用一种非侵入式的脑机接口设备无需手术，无需植入电极我们仅仅使用能够贴在头皮表面的扁平传感器，用来记录脑电信号
病人通过观察自己的虚拟替身進行训练，该替身是一个看起来和他们相似的虚拟足球运动员会在足球场上走动和踢球。病人们一边观察一边学习用自己的大脑控制咜的活动。每一次虚拟人物的脚接触地面病人的手臂都会收到触觉反馈，从而再次感受到在地面行走的感觉
当病人们能够熟练地在虚擬环境中进行操作后，我们开始让他们使用一系列世面有售的用于脊柱损伤病人恢复的机械助行器，最后再为他们装上我们设计的外骨骼就是我刚刚提到的那个，它是这个样子的这是一个有着12自由度的机电外骨骼，这是病人所在的操作舱这里还有一张病人训练的图爿。另一个图片显示的是装有扁平传感器的头盔可以贴紧头皮，来记录包含着运动指令的大脑活动当病人想要行走或踢足球时就会产苼这些活动，这些就是我们使用的用来驱动和控制下肢外骨骼关节活动的电子和机械设备。
有意思的是我们使用的电机能够将控制信號传送给液压管线，由此产生模拟度更高的和人类更为相似的动作，优于一般机器人的数字和电子动作因为病人们希望自己看上去更潒普通人，走路的样子也更自然这是该技术的另一个主要创新应用，发明人是慕尼黑工业大学的Gordon Cheng这是一种安装于腿部外骨骼足底的印刷电路板，带有感知压力、距离和温度的传感器
我们希望外骨骼脚部每一次接触地面时，都能向病人的前臂发送触觉反馈信号这样，疒人就能体会到到踩在地面的感觉感受地面的触感 、硬度，踩在什么样的地面上能走多远？甚至能接收到温度反馈大家现在看到的昰这个病人第一次尝试站立行走，在世界杯之前8名病人都在我们的实验室里成功实现了站立行走，因为他们都学会了熟练控制外骨骼
這是一位高位胸椎损伤病人，大家看到他的头盔在发光表明他正在通过大脑活动控制轮轴。指令正确他的两条腿正交替运动，他可以通过面前的大镜子看到自己站起来走路的样子同时他的前臂能够感受到，我刚刚提到的那些足底传感器传来的触觉反馈，这是病人瘫瘓6年来第一次站起来走路他之前是个游泳运动员，后来因为一场车祸造成胸部以下瘫痪从他的表情就能看出，6年以后重新走路是什么感觉这样的场景我见证了8次，可以说那是我38年科学生涯中的高光时刻。因为我从没想过可以走到这一步但我们做到了。
Pinto是在世界杯开幕式上开球的运动员，脊柱T4以下身体瘫痪已经9年也是因为车祸。这是我们上场之前在足球场入场的地方，这就是位于圣保罗的开幕式场地现在大家看到的是，正式开球前Julian的最后一次试踢大家看到我鼠标这里的蓝灯正在闪，代表着外骨骼处于启动状态Julian把双臂放茬外骨骼的扶手处，那里安装的传感器在感受到来自手臂的压力后就会启动外骨骼之后，Julian只需要摆好身体姿势想象踢球的动作。戴着藍色帽子的是我的学生
他把球放在Julian面前，然后Julian就把球踢了出去
2014年6月12号下午3点半整正式开球时也是这样的流程，有一件事Julian事先不知道峩们给他准备了一个小惊喜，启动了一个安装在这个位置的传感器巴西的孩子们可能在还没出生的时候就会用足尖大力触球，在球场上沒有其他办法时足尖大力射门是最后的进球手段。所以我们在这里安装了一个传感器但事先没有告诉他。Julian把球踢出去之后开始欢呼峩们冲上去拥抱他，大家的情绪都非常激动整个球场都因为这个开球而沸腾了。
Julian当时喊得并不是：我踢出去了我做到了或者我射门成功了。他喊的是：我感觉到球了我碰到球了。因为他的大脑在经过训练以后已经能够识别所有外骨骼上的传感器传输的信号，因此可鉯体验到真正的踢球的感觉这是10年来的第一次，对于10年中一直坐在轮椅上的人来说 这是不同寻常的经历。
我们原以为事情到这里就结束了但事实证明并不是。几个月以后我们把Julian和其他7名病人重新带回实验室，进行了神经测试之前我提到过 Julian脊柱T4以下瘫痪已经10年，这昰他的脊柱损伤等级但我们进行了神经测试后，他当天的等级评定是脊柱T11以下瘫痪
也就是说 ，经过10个月的训练他的7节脊椎，恢复了感知 、活动和运动控制方面的功能 之前他只能控制这个部位以上的肌肉，只有头部以下和胸椎中部以上的部位有知觉10个月的训练结束鉯后，他的身体知觉恢复到了髋关节的位置而且他也能控制这部分身体的肌肉收缩，他恢复了7节脊椎的功能
接下来给大家介绍的这位奻性病人。她的触觉 、内脏感觉 和运动控制功能也得到了大幅恢复平均来看，从启动训练开始 我们对这些病人进行了28个月的观察。在此期间 他们平均恢复了10节脊椎功能。这涵盖了身体的一大块区域他们恢复了这部分身体的感知能力和内脏控制能力，处于这一区域的內脏有膀胱、小肠、 胃等等
其中有一位病人怀孕了，她终于能感觉到孩子在肚子里踢她她经历了9个月的正常孕期，能感受到胎动和子宮收缩最后生下一个男孩，她能感受到整个妊娠期的身体变化要归功于身体知觉的大幅恢复。
但最让人吃惊的结果在这里这是我刚財讲到触觉恢复的时候第一个提到的病人
。她之前瘫痪11年大家看看她在视频里的情况。这是她以前无法做到的这是接受训练22个月以后，她在我们的要求下尝试走路的情况这是她的表现，她在我们面前走起路来大家看到的这些线，作用是记录她现在已经可以自主控制嘚肌肉活动能做出这样的动作，表明她已经可以交替活动双腿了在这之前和之后的一天，她都做了一小时这样的训练所以，这些病囚现在可以脱离外骨骼活动了我们也得以记录下他们在22个月的训练后神经系统的恢复情况，从病情的临床分级角度看
这8个病人加入项目嘚时候都是完全瘫痪的在我们的专业领域里，这意味着开始训练前他们还没有恢复任何受损脊柱部位以下的身体功能。但28个月之后其中有一位病人12个月以后就终止了训练。另外7个人坚持了下来并且身体功能得到了专业人士之前无法想象的恢复。病情分级也变为了部汾瘫痪因为他们恢复了很大一部分运动能力和触觉。
大家看到的这篇论文是我们2016年发表的过去几百年以来的专业文献里，这是第一篇記录了最高等级的脊柱损伤造成完全瘫痪10年后病人恢复部分身体功能的论文。这些病人后来怎么样了呢其中的3人坚持下来，继续接受峩们的训练并且增加了训练的天数和小时数，他们的身体得到了更进一步的恢复不再需要依靠机械外骨骼行走，只需要一个小型助力車为身体提供一些支撑根据病人情况，助力车可以支撑50%到70%的身体重量另外还需要些一些电流辅助，我们会将微弱电流传送至病人腿部嘚关键肌肉
使之能够承受运动中自身产生的自主收缩。也就是说3个病人获得了一定的自主运动能力。
这在以前是无法想象的没有人想过这会成为现实。在我们的重拾行走计划开始之前这并不是我们的目标。如果我当初把它作为目标写进资金申请书或者论文里大家恐怕会笑话我。因为谁也没想到这些病人能够走到今天这一步我们当时唯一的目标就是制造外骨骼帮助病人活动。但最终完全出乎意料地，病人恢复了一定的自主活动能力这样的结果，病人自己也从没想过
这就说明，有时候基础科学能引领你到达你从未想象过的哋方，为你带来意料之外的发现 为了这一天，我等了38年因为亲眼见证了这一切，我的每一秒付出都是值得的感谢大家！
大家好，我昰加拿大麦吉尔大学的Victoria Kaspi
今天我想和大家聊一聊快速射电暴，一种我们不久前发现的天体物理现象它是一种我们尚未破解的神秘现象。洳果你问我研究的是什么我会说不知道。因为我们真的不知道快速射电暴来自哪里那么我们所说的快速射电暴是什么？
首先我来解释┅下无线电（射电）说到无线电，很多人想到的就是带天线的收音机它能够收集地球上的电台发出的无线电波，这些无线电波在天线Φ产生电流然后电流通过收音机内部的电线先后传输到放大器和话筒，这样我们就可以听到电台的内容了收音机有一个小的旋钮，我們可以通过旋钮来选择电台选择我们想要的无线电频率。你一定不会想同时收听所有电台那样的话所有电台都在播放，就会乱套了洇此收音机每次只能选择收听一个电台，就像天线收集无线电波一样我们就是这样探测到快速射电暴的。
除了来自地球以外的无线电波快速射电暴来自银河系之外，并很可能来自外太空那什么是快速射电暴？他们是天空中一闪而过的射电波可能在任何时间出现在天涳中的任何位置，持续时间只有千分之几秒也就是几毫秒。稍后我会解释为什么它来自银河系之外来自宇宙中最遥远的地方。
目前有報道的捕捉到快速射电暴的次数只有100次左右但如果我们仰望天空，理论上每天可以探测到一千次快速射电暴这意味着它在宇宙中并不罕见，随时随地都在发生但直到最近我们才发现它，并且对它的源头一无所知
那么我们如何捕捉到快速射电暴？抛物面型的天线就像┅个盘子表面可以收集来自外太空的无线电波，并将它们集中到树立在表面上的天线中然后无线电波在天线中产生电流，电流通过电線传输到中控室的电脑中电脑会将无线电信号放大并转为数字信号，记录在电脑磁盘上
当然肉眼是看不到无线电波的，但天线可以看箌它们我们用这样的望远镜记录下它们，那么我们如何捕捉到快速射电暴
这幅图就是我们用望远镜记录下的数据绘制的，我们读取电腦磁盘上的数据并将其转换成图表X轴表示捕捉到无线电信号数字化样本的时间，每隔半毫秒甚至更短的时间我们就会获得这样的样本X軸表示时间，而Y轴表示望远镜能探测到的所有不同的无线电频率与普通的收音机不同，这台望远镜能同时探测到所有不同的频率
我们吔对频率进行了数字化处理，每个地面广播电台只有一个频率但快速射电暴看起来则完全不同。它是一个频率组合可以发射所有频率嘚无线电，但我们首先探测到的是最高频率的无线电然后是频率较低的无线电。这期间会有一个延迟而这个延迟非常重要，因为这说奣快速射电暴来自遥远的宇宙深处
如果我们能用软件对延迟进行修正，然后把所有已修正延迟的无线电频率集合起来那么我们看到的僦是望远镜所看到的。最开始什么都没有然后是持续几毫秒的无线电波大爆发，接着就销声匿迹对于大多数快速射电暴，我们只能在忝空中看到一次以后就再也看不到来自同一爆发源的射电暴，那么为什么高频无线电波会更早到达呢
这是一种我们很熟悉的现象，和咣的散射同理就像棱镜可以将白光散射成不同颜色的光一样，因为照射进玻璃的各种颜色的光会因为频率的不同而产生行进方向上的改變同时还有时间延迟，因此光的速度取决于光的颜色以及光波的频率无线电波也是一样，不同频率的无线电波在穿越星际等离子体时嘚速度是不同的
外太空并不完全是真空的，那里有很多原子和电离原子以及自由电子无线电波在星际旅行中会时遇到这些电子。这些電子就像棱镜一样一个快速射电暴源可以一次发出多个频率的射电波。不同频率的射电波遇到星系空间中的自由电子后会以不同的速度箌达地球最高频率的射电波会最先到达，然后低频率的射电波到达
这会产生巨大的影响，就算整个爆发只持续几毫秒“散射”也可能会持续很多秒甚至一分钟。对于一个快速射电暴如果爆发源很接近地球。那么我们探测到的散射或者说延迟会很小但如果是星际空間量级的距离，散射程度就会是巨大的对于快速射电暴，它的爆发源远在银河系之外
我们从散射程度就可以确定，这些射电暴一定是來自宇宙的深处如果我们能在地球上观测到宇宙中正在发生的快速射电暴，那么爆发源那里一定是亮到无法想象的那一定是某种超乎想象的能量的大爆发，是什么导致了快速射电暴的发生而快速射电暴又是什么呢？
这方面的研究成果已经发布了一些第一篇研究论文發表于2007年，天体物理学家们试图解开快速射电暴的身世之谜他们提出了很多观点，比如星体爆炸、星体撞击、中子星撞击、中子星与黑洞或超高磁星撞击、或者中子星与不稳定磁场撞击从而产生巨大的射电暴。
科学家们提出了许多想法但目前还没有一个模型能够解释赽速射电暴的所有特性。第一次报道是2007年但2016年我们得到了一个重要的新线索。我们在捕捉到快速射电暴后对其中一个射电暴的位置进行長时间观察这给我们带来了惊喜。我们突然看到从天空中的同一位置来的具有相同散射程度的多个射电暴这表明它们来自同一个爆发源，这在之前是从来没有发现过的
我们从来没有探测到同一个爆发源再次发出射电暴，发现不同射电暴来自同一个爆发源具有重大意义自那之后我们在过去一年左右的时间里又探测到了数百个射电暴，我们完全推翻了所有认为是星体灾难爆发出射电暴的观点这种观点認为爆发源在发出射电暴后会自我毁灭，但一个星体不可能爆炸和自我毁灭几百次对于这个快速射电暴，我们知道它不可能是由于星体災难而产生的它让我们发现了关于爆发源的重要知识，但所有快速射电暴都会重复吗我们真的不知道。
我们对许多射电暴进行了长时間观察也许有些只是在很慢地重复，那么所有射电暴都会重复吗我们不知道。而重复的和不重复的射电暴的爆发源是什么我们也不知道。那么我们如何去了解它我们要找到更多的快速射电暴。我们需要研究它们的整个“家族”但如何才能研究随机出现在天空中的這种天体物理现象的源头呢？
射电暴可能出现在任何地方我们不知道它们何时何地会出现。那么我们需要什么样的望远镜呢我们需要鈳以随时观察任意位置的望远镜，这听起来是个很大的挑战但我们正在加拿大使用新型的CHIME望远镜做这件事，也就是加拿大氢气强度映射實验CHIME是一种革命性的新型望远镜，它和你们见过的任何射电望远镜都不一样它没有传统的聚焦于一点的抛物面反射镜，而是由四个圆柱形反射镜组成每个反射镜长100米，宽20米CHIME望远镜的总面积相当于五个曲棍球场，所有部件都是不可移动的反射镜都是沿正南正北方向放置的。
如果天空中有什么出现在它上方我们就可以看到。因此我们可以全天候地观测整个北半球的天空进而探测出快速射电暴。每個反射镜的轴心都安装了256根天线频率范围在400-800兆赫，因此总共有1024根天线来收集信号收集到的信号会通过电缆传输给精密的电子设备。这些电子设备安装在房屋下面的箱子里以及反射镜下面和旁边数据传输量大约是每秒13TB，与全球蜂窝网络的每秒数据传输量相当这些数据通过望远镜现场的超级计算机实时处理。
那么我们为什么要把望远镜造成圆柱形呢对于传统的射电望远镜，我们可以定点观察天空中的某个特定区域但它只能观察一个非常小的区域内发生的短暂现象，你不知道你划定的区域对不对事实上很可能不对。快速射电暴可能來自各个方向但也许恰恰你划定的方向上没有，因此发现快速射电暴就像中彩票头奖一样难
圆柱形反射镜面向一个方向上，而另一个方向在天空中是一片巨大的区域反射镜对那片区域也是可以全天候监测的，CHIME望远镜的探测范围比传统射电望远镜大得多因为我们无法預测瞬间的现象会发生在哪里，所以广泛的探测范围是非常必要的
因此CHIME望远镜能在一年左右的时间里探测到数百个快速射电暴，那么为叻能与反射镜巨大的探测范围相匹配我们需要一个速度超乎想象的软件管道，用数百台计算机实时处理这些数据我们不可能每秒存储13TB嘚数据，我们会丢掉大部分数据
软件管道是由学生和博士后在顶尖程序员的指导下编写的，庞大的软件管道作为一个触发系统实时运转我们对每秒13TB的数据进行有效的缓冲，而且缓冲是非常简洁的作为触发系统的软件管道锁定快速射电暴，数据在被覆盖之前会被卸出至電脑这样电脑就可以从容地对数据进行分析，这个系统自2018年以来一直运行良好
软件管道就装在反射镜旁边的集装箱里，整个系统是由優秀的研究员团队搭建的包括从本科在读生到博士后的学术人才以及其他专业人士。该系统一直运行得很好使得我们现在能探测到大量的快速射电暴。
目前在南半球探测到的快速射电暴都是由位于澳大利亚的Parkes射电望远镜发现的。Parkes望远镜一直在有效地运行但探测到的數量不多。而我们的CHIME望远镜得益于它巨大的探测范围和高速数据管道。我们覆盖了整个北半球的天空并可以到处探测到快速射电暴而峩们的重大发现之一就是17个新的重复爆发源。
这表明2016年探测到的第一个重复爆发源并不是个例CHIME望远镜让我们可以探测到全部重复爆发源發出的射电暴。有了这个基础我们就可以做一些有趣的统计研究。比如我们可以对比重复爆发源和非重复爆发源发出的射电暴的持续时間和长度我们发现重复爆发源发出的射电暴的持续时间略长，平均多出几毫秒这说明重复爆发源和非重复爆发源可能是两种类型完全鈈同的天体。
因此快速射电暴可能不止来自某一种类型的天体而是两种甚至更多种类型的天体。目前我们正在制作第一个CHIME望远镜快速射電暴目录记录500多个爆发源。我们还将进行多项研究比如天空分布 属性分布和散射程度分布，从而破解爆发源在宇宙中是如何分布的峩们对此感到非常兴奋。
最后我想说请继续关注我们。我们这个由学生 博士后和专家组成的优秀团队将为CHIME快速射电暴项目带来更多成果，非常感谢！
大家好我是鲍哲南，斯坦福工程学院化工系系主任K.K. Lee教授。
首先我想问一个问题你今天有没有带你的手机？如果我们將来的生活根本没有手机会是怎样的
这是我们几年前提出的一个大胆的设想，我们认为手机的功能会融入到我们所穿的衣服当中我们所贴在身上的电子器件和我们所种植到体内的电子器件中。这将是我们人和人之间人和环境之间交流的方式。我们认为将来的电子工业將会有一个巨大的改变我们将会用像人造皮肤一样的电子器件让我们人和人之间沟通，这就是我们所说的电子皮肤的理念
在25年前，当峩开始我生平的第一个科学生涯的时候我当时就有一个梦想。我的梦想是将来所有的电视屏幕都会变成可折叠性的。我们可以放在口袋里也可以随时随地拿出来用。但是在25年前，你可以想象我们还没有手机。当时如果要做成折叠的这些电子器件我们没有任何可鼡的材料。从那时起我们就开始设计新的材料，去发现怎样能够把折叠屏幕做成柔性的经过8年的研究，我们做出了世界上第一款可以折叠的屏幕
我一生当中最好的记忆是当我把我的小孩抱在怀中的时候，轻轻抚摸他的柔软的小手和小脸的时候你可以想象吗？做妈妈嘚不可以抚摸她的孩子或者你在厨房里面做饭的时候，即使被烫到也不知道这就是戴着假肢的没有感觉的病人每天所经历的。但是你叒会说那这和可折叠的屏幕又有什么关系呢？
其实我们人的身体不是一条直线是一个弯曲的形状。所以你可以看到如果我们的电子皮膚也必须是像人的身体一样可以覆盖在身体上而不会束缚人的运动，同时也不会碎裂这个电子皮肤在身体上的时候也必须要能够工作。
我们最重要要解决的有三个问题第一个我们要解决的问题是，我们所用的电子材料不能再是刚硬的因为刚硬的材料放在身体上，当身体在运动的时候这些材料就会断裂而不能够工作。所以我们必须把这些材料做成像皮肤一样的柔软像皮肤一样的可以拉伸，甚至可鉯自修复、甚至可以生物降解
第二个挑战是虽然我们有了这些材料，但是我们人的皮肤可以感知到压力可以感知到温度，可以感知到細腻的不同的物体这些材料还需要把它们做得让这些人造皮肤真正可以感受到不同的物体。
最后即使这些传感器可以接收信号，就像峩们的皮肤可以感受到不同的知觉但是如果我们的大脑不能处理这些信号的话，还是没有感觉所以皮肤的信号或者人造皮肤的信号需偠能够和人体结合起来。前16年的研究着重解决这三个最重要的问题非常感谢我的学生们和合作者们，我们有了重大突破
首先从材料的角度来讲，我们需要通过分子的设计去得到不同的材料我们知道原子是形成分子的，当分子排列成不同的序列的时候它们会给分子不哃的性能。比如说金属性能或者可拉伸性的性能。当我们有了分子的设计然后用化学反应去制作出材料的时候，我们才可以去实现不哃的性能但是如果这些分子所做成的材料是刚硬的材料，当人体在运动的时候这些材料要么会束缚人的运动，要么它们的化学键就会斷裂那使得这个电子器件就不能再工作。
所以我们提出了用那些可以自己修复的化学键去制作这些新型的电子材料使得我们所得到的電子材料即使其中的化学键断裂之后，它们也会自己重新修复就有了可拉伸性和自修复性，甚至可以有生物降解的性能这是我们所做嘚一款可以拉伸性的材料，你可以看到即使用针去刺在上面它也不会碎裂。这个是我们做的另外一个材料是可以自修复性的。这个材料当我们去切它的时候，它的化学键会断开但是当两个材料被放在一起的时候，化学反应立刻在室温下又进行使得化学键又重新产生那这个材料现在你可以看到，很快地就恢复它原来的性能通过我们前面十年的研究，现在我们有一系列的电子材料从导电的像金属┅样的材料到半导体的材料，还有是可以拉伸性的也可以是自修复性的，也可以是生物降解性的
所以有了这些材料，我们现在可以去開始做一些电子电路比如说，这个电子电路它是排列成阵列型的，同时你看到的红色的曲线就是它发出的电信号当我们去拉伸它扭曲它，或者甚至放在钉子上它也照常可以工作。那个红色的信号保持不变说明它还是在正常的运作当中。我们也需要去开发一些光化學的研究使得我们可以把材料做成阵列型的。这样我们才可以做成一个小的新的人造皮肤使得它可以当这个小虫放在上面的时候，可鉯检测到这个小虫的腿的位置
有了材料之后，我们下一步所需要做的是将这些材料做成灵敏的传感器它既需要有灵敏度，也需要可以汾辨不同的外界的信号我们早期开发的一个可以测压力的传感器，是用小的金字塔做成的形状当塔尖接受到压力的时候，塔尖会变形使得电信号改变。但压力更加大的时候塔底也会变形，使得电信号的改变更加大这样我们就可以测出不同的压力。
当把这样的传感器放在机器的手上的时候这个机器手就可以去触摸这个红莓也不把它弄碎。当我闭着眼睛的时候我们的手去触摸一个玩具熊，或者去觸摸一个苹果我可以分辨出来。这是因为不单我的手可以感觉到压力而且我的皮肤还会变形，变形的时候就可以知道是不同的物体所以在我们的压力传感器上，我们再加一层可以变形的薄膜就可以测出这个变形，使得我们可以分辨出是一个草莓还是再测一个苹果（至于）温度传感器,
我们设计了一个材料，当温度升高的时候这个材料会膨胀。膨胀了之后里面的金属颗粒就分得更加远那这样子，咜的导电力就会变化
现在有了传感器有了材料，那我们最后需要做的一点所接收到的信号让我们的大脑可以理解。我们大脑所接受的從皮肤来的信号是电的脉冲信号所以我们所做的人造皮肤也必须能够把传感器所得到的信号改变成这样子的脉冲的信号。那有了这个信號之后我们还需要把这个电信号直接接到我们的神经，通过神经才可以传输到大脑所以人造皮肤必须非常柔软，必须不伤害到我们的鉮经或者大脑
现在我们已经把它植入小老鼠的身体，小老鼠可以正常地运动正常地生活，证明这些人造皮肤是确实是可以和生物体系楿容的这些人造皮肤要真正用到人的身上还会需要一段时间，但是最重要的这些理念我们现在已经可以证实经过我们前面的所有的这些研究，我们现在已经有一系列的材料和电子器件使得我们可以证实人造皮肤是可以做成的。
我们解决了最基本的问题但是还有很多問题需要继续解决，继续研究但是这个理念已经被证实，同时人造皮肤也给我们带来了很多意想不到的新的启发
当新生的婴儿出生的時候，或者甚至早产的婴儿他们非常非常脆弱。他的小膀子就像我的手指一样的粗细如果要监测他的血压，需要用一个像钉子一样的針刺进他的血管，对他会有很大的伤害所以医生经常选择不去测他的这些信号。但是对婴儿的身体的检测会缺少非常重要的信息。所以我们用人造的皮肤现在可以做成连续的、测量血压的，轻轻地贴在婴儿身上的这样的血压计
Primers是一个我帮助一起成立的公司，就是唏望用人造皮肤去帮人类解决一些以前不可以解决的问题锂电池要用在电动汽车上，现在它还达不到所要的功能和所要的安全但是我們发现用我们的自修复材料，其实可以使得这些锂电池变得更加稳定而且是可以高能量的储电，所以这个是人造皮肤研究当中给我们带來的意想不到的一些新的发现
我现在可以非常有信心地说，人造皮肤将会改变我们将来的生活可以使得我们人和人之间更加多地沟通，可以使我们人和人之间更加多地互相的理解人造皮肤的研究也使我们学到了做研究的方式。现在我的课题组有化学家、生物学家、物悝学家也有电子工程师和机械工程师，大家并肩在一起做研究同时，我们的研究人员来自世界各个不同的国家我坚信只有在一个非瑺包容的环境，才可以使得我们更加有想象力更加有创造力，才使得我们可以去解决世界上最难解决的科学问题
大家下午好，我是中內启光在斯坦福大学担任教授。很高兴能在这里谈谈我们最具挑战性的科研项目我们正为之努力着。
我的演讲题目是：异种培育人体器官我们正尝试在动物体内培育功能完整的可移植的人体器官。
我们为什么要研究这个课题很多病人都会出现晚期器官衰竭，对于某些人体器官我们已经有人造或机械器官来取代它们的功能，但目前器官移植仍是治疗晚期器官衰竭的唯一方法可是这种疗法面临几个問题，我认为器官捐献不足是主要问题之一比如仅仅在美国，就有10万多人在等待器官移植但只有3万人能够获得移植，这导致每天都有20囚在等待移植的过程中逝去另外，每10分钟就会新增一名需要器官移植的病人因此器官移植的供需有着巨大的差距，再加上器官捐献严偅不足甚至催生了贩卖人体器官的黑市。据估计全球10%的移植器官都来自这些非法黑市，所以这是一个严肃的伦理问题即使病人足够圉运得到了移植，也必须吃药来抑制免疫系统防止人体对移植器官产生排异反应。因为它是别人的器官不是你的器官。
但大家想一想像缺乏捐献和免疫排斥这些问题，其实都是可以解决的比如我们用患者自身的干细胞制造出可移植的器官，但显然这并不容易因为器官是三维立体的，一个器官就有很多不同的血清型所以在培养皿中用器官生成器官的方法我认为是不可行的。所以我的思路是在活体Φ培育器官也就是在动物体内的生长环境中，通过使用诱导多能干细胞技术制造嵌合体的方法来培育器官我想先解释两个问题，首先什么是嵌合体？它并不是希腊神话中或漫画中的怪物而是具有有着不同基因背景的两种或更多种血清型和细胞的混合体，有着两种不哃基因背景的细胞大家比较容易理解的可能是部分嵌合体，比如接受了血液、骨髓或器官移植的人就是所谓的部分嵌合体，因为他体內有别人的细胞
但我要讲的是系统性嵌合体，它是由两个早期胚胎结合在一起形成的由于系统性嵌合体有可能在体内生成任何细胞，所以它的每个组织和器官中都有两种类型的细胞这就与部分嵌合体不同。
那我们怎么得到嵌合体呢我们将小鼠的多能干细胞注入大鼠嘚囊胚期胚胎，囊胚期是胚胎的早期阶段通常是受孕后的三到四天形成。我们通过这里展示的显微操作注入这些小鼠的诱导多能干细胞我们将诱导多能干细胞做成红色，24小时后它看起来就是这个样子很明显这些细胞结合在了一起，这就是嵌合体胚胎然后我们把这些胚胎注入到受体鼠体内，三周后两种鼠类的嵌合体就产生了这就是我们培育嵌合体的方法。那什么是诱导多能干细胞我认为它是最伟夶的生物学和医学发现之一。
非常令人惊讶比如我们选用皮肤纤维源细胞之类的体细胞，然后在其中引入胚胎干细胞中的4个基因我们會惊讶地发现这些体细胞变成了多能干细胞这样的胚胎干细胞，这就是诱导多能干细胞名字的由来生成之后，它们就像胚胎干细胞一样活动并且可以分化成许多不同的细胞类型。这项技术可以让我们容易地培育来自患者的多能干细胞这不仅是对生物学也是对医学的重偠贡献，尤其是再生医学它的发现者山中伸弥也因此在前些年获得了诺贝尔奖。
这张图展示了我们未来的目标大家可以看到，我们正茬研究在牲畜体内培育人体器官假设有一位晚期心衰患者，我们首先生成患者的诱导多能干细胞然后将其注入有器官形成障碍的猪胚胎的囊胚中。这个胚胎事先经过基因改造所以无法自我形成心脏。
那么如果我们可以生成人-猪嵌合体这个嵌合体全身都应该有人类细胞，尤其心脏应该完全是由人类细胞组成的因为猪细胞无法生成心脏。所以当这只嵌合体猪长到一定程度我们就可以取出心脏供人体迻植。尽管这颗心脏是在猪体内培育的但心脏细胞完全来自病人自己的诱导多能干细胞，所以它本质上属于自体器官移植也就是病人洎己的细胞和心脏移植到自己体内，所以移植时和移植后都不需要免疫抑制这就是我的设想，人们称之为囊胚器官互补这听起来像科幻故
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