问题

如果给你足够的时间精力和研究经费,你最想解决世界上的哪一个科学难题,从而造福全人类?

回答
如果我拥有无限的时间、精力,以及充沛的研究经费,我最想投入解决的科学难题,是那个能从根本上改变人类生存状态、带来最广泛福祉的领域——实现安全、高效、可持续的能源供给与利用。

为什么是能源?这不仅仅是因为它支撑着现代社会的运转,更是因为当前我们所面临的许多棘手问题,从气候变化到贫困差距,从资源冲突到环境污染,都与能源的获取和使用方式息息相关。如果能找到一个真正颠覆性的解决方案,那将是一场文明的飞跃。

具体来说,我想解决的核心难题可以分解为几个层面:

一、 零碳、近乎无限的能源来源的突破性进展:

目前,我们虽然在可再生能源领域取得了长足进步,但依然面临着几个关键瓶颈。我希望通过我的研究能够攻克以下几点:

聚变能源的商业化应用: 核聚变被誉为“人造太阳”,它能提供清洁、安全、几乎取之不尽的能源。然而,要实现可控核聚变并将其商业化,需要克服极端的技术挑战,例如等离子体的稳定约束、材料的耐受性、高效的能量提取等。我希望能够通过引入全新的物理模型和工程设计理念,比如非托卡马克式的、更具弹性的约束方式,或者开发出能承受极端环境的超导材料和冷却技术,来大幅缩短聚变反应堆的研发周期和成本,让它成为现实可行的、遍布全球的能源支柱。想象一下,在一个由聚变能驱动的未来,我们不再需要依赖化石燃料,空气清新,气候变化得到有效遏制,能源价格低廉且稳定,这本身就是对全人类最直接的馈赠。
超高效的太阳能转化与存储: 即便在聚变能尚未普及的过渡期,我们也要最大化利用现有的太阳能。我希望能够开发出接近理论极限的太阳能光伏材料,能够捕捉更广谱的光线,并在任何光照条件下都能实现极高的转化效率。更关键的是,我们还需要解决太阳能的间歇性问题。我设想的是一种革命性的能量存储技术,比如基于量子效应的高密度能量存储,或者高效能的氢储存与转化系统,它能像一个巨大的“能量池”,将白天或晴天的富余能源储存起来,在夜晚或阴雨天无损释放,从而彻底解决电网的稳定性问题,让太阳能真正成为可靠的基载电力。
地热能的广泛开发与利用: 地下深处蕴藏着巨大的热能,但目前我们的地热技术主要局限于特定地质区域。我希望能够发展出“增强型地热系统”(EGS)的革命性技术,能够以更低成本、更环保的方式,在世界各地钻探到高温岩层,并高效提取热能,无论是用于发电还是直接供暖。这就像在地球上到处“挖一口井”,就能源源不断地获得清洁能源,将能源获取的地域限制降到最低。

二、 能源利用效率的极致提升与智能化管理:

即使能源来源问题解决了,我们也要确保能源被最有效地利用。

下一代材料科学在能源领域的应用: 我希望能够开发出“智能材料”,它们能根据环境变化自动调节导电性、隔热性,或者能够自修复,从而大幅减少能源在传输和使用过程中的损耗。例如,用于建筑的智能隔热材料,能根据室内外温差自动调整隔热性能;用于电子设备的超级导体,能实现零损耗输电。
全球能源网络的智能化与分布式优化: 我希望能够构建一个由人工智能驱动的全球能源智能网络。这个网络能够实时预测全球的能源需求和供给,动态调配电力资源,最大化利用可再生能源,并最大限度地减少浪费。它还能支持高度分散化的能源系统,让每个家庭、每个社区都能成为能源的生产者和消费者,实现能源的自主和民主。

三、 能源获取的公平性与可持续性:

最终的目标是让所有人都能公平地享受到清洁、廉价的能源。

低成本的能源生产与输送技术: 很多先进的能源技术成本仍然高昂,阻碍了其在全球范围内的普及,尤其是在发展中国家。我希望我的研究能够大幅降低这些技术的成本,比如通过自动化生产、模块化设计、新型廉价催化剂的发现等等,让清洁能源触手可及。
与环境和谐共生的能源模式: 能源的生产和利用必须以对地球生态系统最小的干扰为前提。我希望我提出的解决方案能彻底避免对环境的二次污染,比如减少对稀土等关键材料的依赖,或者开发出可循环利用的能源设备。

我的研究方法将是跨学科的、颠覆性的:

我不会局限于传统的物理、化学或工程学科。我将积极整合人工智能、生物技术、量子计算、材料科学、甚至社会科学等领域的最新成果。例如,利用AI进行材料筛选和模拟,加速新催化剂的发现;利用基因编辑技术,探索生物制造清洁燃料的可能性;利用量子计算,解决传统计算无法处理的复杂模拟问题。

我也会致力于建立一个开放的研究平台,鼓励全球科学家参与进来,共享研究成果,共同推动这一宏伟目标的实现。因为能源问题是全人类共同的挑战,也只有全人类共同努力,才能找到终极的答案。

如果我能在这方面取得突破,那将意味着:

气候变化的根本性逆转: 大幅减少温室气体排放,甚至可能开始碳捕获和封存。
全球贫困的显著改善: 廉价、可靠的能源能够驱动经济发展,提升生活水平,尤其是在那些缺乏能源基础设施的地区。
资源冲突的有效缓解: 能源独立将减少国家间对有限能源资源的争夺。
人类健康与福祉的提升: 清洁的空气和水,更稳定的社会经济环境,都将直接改善人类的健康状况和生活质量。

实现安全、高效、可持续的能源供给与利用,是我认为能最大程度造福全人类的科学难题。它是一项艰巨的任务,但一旦成功,其影响将是深远的、划时代的,它将点亮我们通往一个更美好、更公平、更繁荣的未来之路。

网友意见

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《关于抖阴高潮的神经生物学原理及其心理学意义并且可能对恋爱家庭带来的涟漪效应》

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当然是可控核聚变。

核聚变可以在当下,把人类的能源问题相当于变成了毫无限制。

核聚变产生的巨量的能量,单单把其转换为电力,就能为人类创造出无可限量的可能:

1、再也不需要电池了,在城市中间竖起巨大的无线电塔。

因为电力及其的无限和廉价,所以不需要考虑损耗和电费了。

那么电池技术突不突破变成了没那么优先了。

想想看,在每座城市的中央,竖起高高的无线电力发射塔,所有设备只需要接上无线充电。

手机不用电池了,也不用充电了。

新能源车不需要电池了,直接畅通无阻的一直开下去。

煤气管道也不需要了,都用上接触就能用的电磁炉。

2、终于可以用规模效应制造足够多的处理器了。

之前看台积电的紫外线光刻,及其的耗电,所以产能一直不能达到非常高。

如果有了可控核聚变,那么可以巨量的生产处理器了。

2nm突破不了没关系,我用10片5nm的来堆。

1nm突破不了没关系,我用100片5nm的来堆。

用上规模效用,可以说有无穷无尽的处理器生产出来,

那么就有无穷无尽的算力供我们使用。

3、无限算力下,解偶生命科学成为了可能。

既然拥有了巨量的计算资源,那么DNA解偶显得那么方便快捷。

所有的蛋白质解偶计算,都用上巨量的超算。

所有的进化图谱,都用上AI和巨量的超算去整合。

4、无限电力下,使用电力机械化,能马力全开的改造地球。

既然都是低廉的甚至忽略不计的电力成本,那么机械化生产变得非常廉价。

生产力得到了质的飞跃,直接指数级提升。

挖山?随便挖。

修桥?随便修。

盖房子?住到你怕。

5、用巨量的能量,做到巨量的负熵。

熵增是宇宙永恒的规则,但当你拥有巨量的内部能量时,就能做到为所欲为的负熵。

温室效应?没问题,用能量堆叠固碳。

洋流温度不对?没问题,人工干预,不计成本。

6、星际旅行与星际移民成为了可能。

无限量的能量、无限量的生产力、无限量的计算力,

需要的是星际旅行的释放。

材料问题在AI和超级算力下能快速解决,冉冉的能量都倾倒在了星际旅行上。

用曲率飞船,不断的跳跃,去到更远的星球开始生产力的释放。

7、立体农场可以在小太阳下无限量生产粮食。

既然有可控核聚变的小太阳,那么粮食就可以脱离土地,立体的栽培。

不用再害怕产量不够了,不用再害怕耕地不足了。

7*24*54 全年无休的光照,一年产量翻几十翻不成问题。

8、贫穷、战争、饥饿问题得到彻底解决。

贫穷、战争、饥饿问题都源于资源不足,从而产生了竞争和掠夺。

当巨量的能量倾倒出来,巨量的生产力倾倒出来。

人类的这些问题都不再存在。

最后,

所以我觉得我有足够的时间精力和研究经费,就要解决这个可控核聚变问题。

它可以让人类的发展,不记能量成本的去发展。

剩下的桎梏,就只是人类的大脑敢不敢想,而不是能不能做了。

所以,我觉得可控核聚变,就是前往下一个时代的钥匙。

只要获得了这把钥匙,就能开启新的纪元。

天下大同成为了不仅仅是想想的伟大理想。

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结束新冠疫情

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作为一周吃货下周减肥的我来说,最想要的是一批美味热量低的菜品

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科学研究应该是具体的,不具体的问题往往都是幻想,也没有任何讨论的实际意义——只是在浪费大家的时间。

我对前面的同行和知友的答案都很钦佩——但是目前我觉得最需要解决的问题应该有一个可“操作性”平台。也就是说,无论是癌症的突破性研究,或者自闭症,又或者是物理难题比如效率转换率,又或者是宇宙探索,这些听上去非常的鼓舞人心,非常的激励,给人们以无限幻想的可能性,也给了我很多启发——但是我最想知道的是:

如何可以激发研究人员最大的能动力——使得每个人在自己的科研岗位上发挥出最大的能力

这是很难的问题,也是很现实的问题。是我们不得不面对的问题,是真实的存在在我们身边的障碍,无论包括医学,工程学,化学,物理学,材料科学等学科的自然科学的研究员;还是以管理学,组织学,教育学,老年学,社区发展学,心理学,儿童保护学的社会科学学者们;目前普遍面临着的一个问题。

如果你去翻翻知乎的其他答案,大量的硕士研究生,博士研究生对自己目前的研究充满疑惑;对自己未来的发展充满迷茫;大量的大学教师,研究所的科研人员对自己目前的岗位失望,对自己的能力怀疑,对科学研究丧失了信心

有的人只是在做一份养家糊口的工作;有的人在等待机会跳槽;有的人并不觉得自己的工作伟大,对自己的职业生涯甚至感到厌倦;科研工作者们,尤其是青年科研工作者和预备的科研工作者们的热情在今天的商品经济社会下非常容易被打压消退。

如果我们连科研工作者的热情,荣誉,收入,期望,自我肯定这些基本的元素都无法分析,研究,切实的保证与提高——我们每年将会失去大量的可以研究癌症的天才们,我们将会失去有机会帮助我们探索宇宙的博士研究员。

在研究领域里,社会科学与自然科学是相辅相成的,有时候,良好的完善的制度,其实是科研人员的保障,更是科研人员发挥自己最大效率的基础——如果真的有时间、团队和资金,不如我们限从基础做起,研究一些科研人员真实的需求。

我期望她们做出那些高票里提到的所谓的“人类丰功伟绩”,但是我更希望看到普通的科研人员以自己的职业为荣,自己过的开心,得到社会的尊重,可以过的体面。我不否认我们需要激动人心的“幻想”,需要高大上的“宏观叙事”,但是个体的发展和福利也要被重视。谢谢。

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研究【思想钢印】技术。

研究成功以后,分化出以下产品,用户可以自由决定是否在大脑里安装。

1,官方防诈骗思想钢印。

2,无神论思想钢印。

3,防情感PUA思想钢印。

4,绝不犯罪思想钢印。

5,不磨叽思想钢印。

6,防黄赌毒思想钢印。

7,防金融欺诈思想钢印。

8,防粉圈思想钢印。

9,防传销思想钢印。

10,防消费主义思想钢印。

11,防抑郁症思想钢印。

12,防逆向民族主义思想钢印。

13,不当韭菜思想钢印。

14,健身爱好者思想钢印。

。。。。

造福人类。世界和谐。

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癌症!癌症!癌症!我真的对癌症深恶痛绝,爷爷肺癌,姥爷胃癌,两年时间两个亲人连续因为癌症离世,身边的不少朋友家人也被癌症折磨着,前一段时间看到一个小女孩癌症后捐献了自己的器官,面对镜头非常虚弱的说了一句,“妈妈,我爱你”,真的,心都碎了!

我在讲一下我姥爷得癌症后的故事:

得知姥爷患癌症晚期的时候,妈妈第一时间坐三个小时大巴回了老家,一待就是半年,当初医生说最多活三个月,半年也算小奇迹了,只因为妈妈全身心的照顾,记得妈妈说姥爷因为癌症瘦的皮包骨头,床上根本没法躺,因为硌的慌,骨头硌的疼,于是聪明的妈妈就在院子里坐了一个吊床,在吊床上铺满了棉花,那个夏天,姥爷就是靠这个吊床才能安心睡会觉。

因为家里农活爸爸一个人实在干不了,妈妈就回家三天打算干完活再回去照顾姥爷,毕竟坚持了半年,这种假象让妈妈误以为姥爷还能坚持下去。

在妈妈回家的第二天,妈妈接到舅舅的电话,姥爷去世了,临走前一个劲叫我妈妈的名字。

妈妈眼泪不住的流下来,然而我却在泪水当中看到一张欣慰的脸。

“你姥爷走了,不用再受罪了。”

“儿子,我尽孝了,我做了我能做的,有点遗憾没见你姥爷最后一面,但是对他来说这是解脱。”

是,在那半年,妈妈带着姥爷去了动物园,去了餐厅,去了电影院,去了劳苦了一辈子的爷爷很多从来没去过的地方,最重要的是她一直陪伴着他。

妈妈做吊床的画面我没有见过,但我能想象出在姥爷躺在上面感到舒服的时候,她脸上的笑。

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对于医学研究来说,我们需要一个细胞乃至人体的模拟仿真实验系统!

一个“数字化”的人体!

随着基因组、(非)转录组、蛋白质组、代谢组等多种组学的兴起,我们现在越来越多的把靶点预测、生化反应、信号通路等通过信息学的方法进行筛选分析。在得到初步结论后,通过湿实验进行关键节点的验证。

结合单细胞测序、空间转录组等新技术的普及,我们现在也能区分细胞类型,并单独分析组织细胞中空间化的特定生物性行为。

但是,我们仍然缺乏一个“文库”类型的工具或者系统,能够将这些信息进一步整合。

即使是现在的多组学联合分析,也依赖某一特定条件下(例如疾病的某一类组织)的亚群分析,而涉及到某一器官或者人体的某一系统的分析,其精度和广度都有所局限。

未来,我们能否将这些信息进一步整合,通过人工智能的方法,把一个细胞、一个器官甚至一个系统的生理过程和生化反应数字化

例如,当我们探索一个疾病的关键病理生理学过程时,我们可以从这个数据库中马上预测出涉及这个病理生理学过程的所有异常细胞类型及病理变化。

通过选择这些细胞类型,计算机又可以预测出在这个病理生理学过程中最重要的细胞靶点或者分子变化,并马上建议出可以使用的药物或者治疗方法。

这个过程,需要我们整合现有生命科学的所有信息,也需要我们以“人类基因组计划”这种有规划的科学计划,完善关键疾病的相关信息检测和收集分析。

这个过程,包括但不限于:疾病的基因组、空间转录组、修饰与非修饰蛋白质组、代谢组、组织芯片,还要融合已知的疾病发病特征、病生变化、器官和组织功能等,把微观的信息和宏观的症状结合。

说白了,我们需要构建一个数字化的“真人”!

这个人体具备和大多数人类似的“数字化”的生理过程,并可以通过输入特定的症状、体征等,分析得出微观的变化,提示可能的治疗靶点和策略。

这不仅仅包含对现有疾病状态的分析(例如哪个器官出问题了,器官出了什么问题,哪个组织或细胞主要发挥作用,细胞中最关键的调控位点是什么),

还包括对疾病未来发展的病程预测和预后判断(疾病接下来会发展成如何,发展过程中哪些因素需要注意,输入某些治疗策略后疾病的转归又会发生什么变化)

你一定觉得这是天方夜谭吧,毕竟如果真有这样的机器系统,我们岂不是攻克了所有疾病?

别自暴自弃,人工智能在疾病发展转归上的预测还真有一些苗头了。

拿我自己最近关注的一个例子:

我们麻醉医生做麻醉的时候,患者的生命体征是时刻变化的。我们虽然有很多经验知道手术的风险大概如何,但我们永远无法预测下一秒患者的关键生命体征会如何变化,也无法预判导致这种变化的原因是什么。

2018年,美国华盛顿大学的研究者就试图通过机器学习的方法,对一台手术中“低氧血症”的发生进行预测分析。

他们最后还真把很多个因素进行数字化,并把每一个因素所导致“低氧血症”的风险进行可视化,从而得到了从“过去”到“现在”以及“未来几十分钟”的风险变化。

看到下面的时间,每五分钟,每一个因素(例如氧饱和度SpO2)所导致的低氧血症的风险都进行了量化。绿色是减少风险的因素,红色是增加风险的因素。

可能读起来还有点麻烦,但这已经初步体现了“通过对数据的学习分析,预测之后发生相关事件的可能性”这一理念。

这也是我们开发出一个“数字化”“模拟人体”的前提。


“模拟人体”除了能模拟正常人患病以后的变化,也要能模拟“已有疾病”的情况下,再患病的变化。

毕竟,高血压、糖尿病,创伤后痊愈等等疾病的“既往史”,也是影响疾病的转归因素。

我自己在这方面,也做了一点工作。

在今年发表的论文中,我们团队以MIMIC重症医学数据库作为数据来源,以“脓毒症”这个疾病作为研究对象,分析曾经患过脓毒症的患者,再次进医院的时候发生死亡的风险。

相比于以往我们单纯分析危险因素有哪些,我们这次把每一个危险因素及其变化对疾病风险的影响进行量化。

借助SHapley Additive exPlanations (SHAP) value和partial dependence plot,我们发现了每一个风险因素变化时,对疾病的转归影响是不一样的。

更发现,有些临床医生看似还在“正常范围”的指标,其实已经导致了患者的死亡风险增加。

比如,血小板计数(图中的E),在100~180X10∧9/L这个范围时,按照现有的临床参考值会认为这个数值是正常的,无需关注和处理,但实际患者的死亡风险已经显著增加。

这也提示了,脓毒症这个疾病对人体产生了更加长期的影响,相比于普通人,这类人群即使痊愈后身体的一些功能也会有所变化。

基于这样一个思路,我们最终构建的“模拟人体”也要能“预先输入”这些潜在的疾病状态,并由此分析这类人群发生某些疾病时,具体的变化和预测。

而我们团队也在进一步的探索:在揭示这一疾病在一个时刻所有体征的“空间特征”后,我们正向“时间变化”努力!

我们希望发现每一个相关因素的时空变化,及其对最终结局的影响。


1990年,当人类基因组计划正式实施的时候,我们不会想到三十年后的今天,我们能够把基因-RNA-蛋白质这一过程,以整合网络的形式呈现疾病和生命过程。

21世纪初,当蛋白质组学推出,中心法则的“最后一环”也被破译的时候,我们也不会想到由组学思路所衍生出的“菌群图谱”、“单细胞测序”、“空间转录组”等高通量技术的诞生。

随着大数据和高通量技术的普及,以及人工智能、机器学习的深入,我相信最终有一天,我们能够基于已掌握的生命科学的信息,组合成一个“数字化”的人体。

技术的革新随时随地都在发生,我们所作的每一个创新,都可能是未来一项新技术的奠基石。

所以,不放过每一个“灵光一闪”,也朝着每一个“耳目一新”而努力!


参考文献:

Codeluppi S, Borm LE, Zeisel A, La Manno G, van Lunteren JA, Svensson CI, Linnarsson S. Spatial organization of the somatosensory cortex revealed by osmFISH. Nat Methods. 2018 Nov;15(11):932-935.

Efremova M, Teichmann SA. Computational methods for single-cell omics across modalities. Nat Methods. 2020 Jan;17(1):14-17.

Lundberg SM, Nair B, Vavilala MS, Horibe M, Eisses MJ, Adams T, Liston DE, Low DK, Newman SF, Kim J, Lee SI. Explainable machine-learning predictions for the prevention of hypoxaemia during surgery. Nat Biomed Eng. 2018 Oct;2(10):749-760.

Jiang Z, Bo L, Xu Z, Song Y, Wang J, Wen P, Wan X, Yang T, Deng X, Bian J. An explainable machine learning algorithm for risk factor analysis of in-hospital mortality in sepsis survivors with ICU readmission. Comput Methods Programs Biomed. 2021 Jun;204:106040.

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都摄六根,净念相继,得三摩地,斯为第一。

纵使统治万千星系,照样是生老病死爱别离怨憎聚求不得。苦苦挣扎。

自欺。欺人。被人欺。

八地指南录

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当然是虚拟现实技术啦,全人类抛弃肉体意识上载虚拟空间,到时候想要什么都是一串代码的事

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