尽管zk-SNARKs前景看好,但它的计算繁琐而缓慢,还需要一个所谓的“可信设置”来创建加密密钥,而一旦密钥落入居心不良者手中,就可能危及整个系统。不过,研究人员正在寻找一种替代方案,以便更有效地部署零知识证明,而且不需要密钥。
9.遗传预测
入选理由:大规模基因研究将让科学家能够预测普通疾病及人格特征
技术突破:科学家们现在可以利用你的基因组数据预测你患心脏病或乳腺癌的几率,甚至你的智商也能被预测
重大意义:基于DNA的预测技术可能公共健康领域下一个重大突破,但它将增加歧视的风险
主要研究者:Helix、23andMe、MyriadGenetics、UKBiobank、BroadInstitute、华大基因、奕真生物、WeGene等
成熟期:现在
有一天,婴儿出生时将得到DNA报告卡。这些报告将提供他们患心脏病或癌症的几率,以及是否对烟草上瘾、是否比一般人更聪明的预测。
这些报告卡片的突然出现要归功于基因研究的长足进步,其中一些研究涉及超过100万人。
事实证明,最常见的疾病和包括智力在内的许多行为和特征,不是一个或几个基因所造成的,而是许多基因协同作用的结果。利用获取的基因研究数据,科学家们正在创建所谓的“多基因风险评分”机制。
虽然新的DNA测试只能提供概率,而不是诊断,但却可以极大地造福医学。例如,如果乳腺癌高危女性增加乳房X光检查次数,而低风险的女性减少乳房X光检查次数,那么,这些检查可能发现更多真正的癌症,并减少假警报。
制药公司还可以将这些评分应用于阿尔茨海默病或心脏病等疾病的预防性药物的临床试验中。通过挑选更容易生病的志愿者,他们可以更准确地测试药物的效果。
问题是,这些预测远非完美。谁想知道自己可能会患上老年痴呆症?如果癌症风险得分低的人推迟接受筛查,然后又患上癌症,怎么办?
多基因评分也面临争议,因为它们可以预测任何特征,而不仅仅是疾病。例如,他们现在对智商测试结果的测试准确率约为10%。随着分数的提高,DNA智商预测很可能会成为常规。但是,家长和教育工作者将如何使用这些信息呢?
对行为遗传学家埃里克·托克海默(EricTurkheimer)来说,基因数据优劣参半,使得这项新技术“既令人兴奋,又令人担忧。”
10.材料的量子飞跃
入选理由:研究者们最近开始使用量子计算机对简单分子进行建模,而这仅仅是开始
技术突破:IBM采用7量子比特的量子计算机对小分子的电子结构成功地进行彷真计算
重大意义:借助该技术,科学家能了解分子的各个方面信息并以此开发出更有效的药物以及更高效生成或传输能源的新材料
主要研究者:IBM、Google、哈佛大学AlánAspuru-Guzik教授、中国科技大学、中国科学院、浙江大学、阿里巴巴等
成熟期:5到10年
新量子计算机前景广阔,同时也带来了一个难题。它们的计算能力远超今天的机器,功能强大到难以想象,但我们还没有弄清楚应该如何应用这些能力。
一种可能且诱人的可能性是精确地设计分子。
化学家们已经在梦想着可用于更有效药物的新蛋白质、可生产更好电池的新型电解质、可将阳光直接转化为液体燃料的化合物,以及更高效的太阳能电池。
我们没有这些东西,因为分子很难在传统计算机上建模。即使是在一个相对简单的分子中尝试模拟电子运动,运算的复杂性就远远超出当今计算机的能力。
但对于量子计算机来说,这是小菜一碟,因为它使用的不是表示1和0的数字位,而是量子系统的“量子位”。
最近,IBM的研究人员使用一台量子计算机,用7个量子位模拟出一个由三个原子组成的小分子。
当科学家制造出更多量子位的机器时,就应该能够精确地模拟出更大更有趣的分子,同样重要的是,量子算法也会演化得更好。
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