极限创新 35岁之前改变世界的全球科技精英(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-08-08 21:25:06

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作者:麻省理工科技评论

出版社:人民邮电出版社

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极限创新 35岁之前改变世界的全球科技精英

极限创新 35岁之前改变世界的全球科技精英试读:

序言

青年科技创新与未来《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。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

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[1]女时第一个接近她的男人的孩子。

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、悬架、拱桥、铁[2]索桥、运河船闸、航海制图法等。

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[3]影响。”

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,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[4]船、129个水手,简直就像小蚊子对大飞机。

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。

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[4]万欧洲人在此殖民,原住民几近灭种。

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[5-6]界的32.9%;1840年中国GDP占世界的29%。

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。18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 Civilisation 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。

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、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。参考文献

[1] 恺撒.高卢战记[M].任炳湘译.北京:商务印书馆,1982.

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[5] MADDISON A.Contours of the World Economy,1–2030 AD:Essays in Macro-Economic History[M].Oxford University Press,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.发明家INVENTORS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。

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。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。用最简单的高科技解决最棘手的停电难题作者:杨立中塔努加·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。

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[1](Nandan Nilekani)曾如此调侃过:“停电被偶尔的供电打断了。”《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

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 [2]Electricity Authority)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。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

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[4]不现实。”塔努加·加努说。通过自己的努力,她将物联网、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。参考文献

[1] NILEKANI N.Imagining India:The Idea of a Renewed Nation[M].Penguin Books,2010.

[2] Load generation balance load generation balance[J].Central Electricity Authority,2014,73:125.

[3] GANU T,SEETHARAM D P,ARYA V,et al.NPlug:An autonomous peak load controller[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,2013,31(7):1205–1218.

[4] LAMONICA M.Tanuja Ganu,31[EB/OL].MIT Technology Review,2014(2014).https://www.technologyreview.com/lists/innovators-under-35/2014/inventor/tanuja-ganu/.大数据时代的“先知”作者:杨一鸣吉拉·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。

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[1]百年难遇的霍乱疫情。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[2]团队在2010年成功预测了发生在那里的政局变动。

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[3]毒爆发的概率。

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。

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”。参考文献

[1] KALMAN M.How good can computers get at predicting events? [EB/OL].https://www.technologyreview.com/lists/innovators-under-35/2013/inventor/kira-radinsky/.

[2] Radinsky K.Learning to predict the future using web knowledge and dynamics[J].AcmSigir Forum,2012,46(2):114-115.

[3] Radinsky K,Davidovich S,Markovitch S.Learning causality for news events prediction[C].International Conference on World Wide Web.ACM,2012:909-918.用胶水修复孩子的心脏作者:杨立中玛丽亚·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。

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(Jefrey Karp)发[1]了一封邮件。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[2]性心脏病。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]。

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。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)[2]

玛丽亚·佩雷拉是在葡萄牙的莱里亚(Leiria)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[1]是蜗牛。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[5]活化黏合剂(Hydrophobic Light-Activated Adhesive,HLAA)。

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[6]钥匙-锁的连接,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[5]聚合物,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[1]光源,可以方便地用于微创手术。

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[7]波士顿儿童医院进行了千百次动物实验。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[8]证。有如此颠覆性的技术,Gecko Biomedical融资自然不成问题。[9]Gecko Biomedical在2016年完成A2轮2500万美元的融资之后,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[8]款,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。参考文献

[1] PARKER L.Inspired by nature:the thrilling new science that could transform medicine[EB/OL].https://www.theguardian.com/science/2016/oct/25/bioinspiration-thrilling-new-science-could-transform-medicine.

[2] BAJEKAL N.She may solve one of the oldest problems in surgery[EB/OL].http://time.com/collection-post/4037531/maria-pereira/.

[3] BOURZAC K.Jeffrey Karp,32[EB/OL].MIT Technology Review,2008(2008).http://www2.technologyreview.com/TR35/Profile.aspx?TRID=722&_ga=2.106854147.1434714037.1497287780-385837746.1489290409.

[4] MORRIS A.Maria Nunes Pereira,28 Patching holes in the hearts of sick infants[EB/OL].MIT Technology Review,2014(2014).https://www.technologyreview.com/lists/innovators-under-35/2014/inventor/maria-nunes-pereira/.

[5] LANG N,PEREIRA M J,LEE Y,et al.A blood-resistant surgical glue for minimally invasive repair of vessels and heart defects[J].Science Translational Medicine,2014,6(218):218ra6-218ra6.

[6] BLUESTEIN D,PH D,SLEPIAN M J.Sticking with synthetic tissue sealants[J].2014:14–17.

[7] BOURZAC K.Surgical glue to mend broken hearts[EB/OL].MIT Technology Review,2014.(2014).

[8] BIOMEDICAL G,BPIFRANCE.Gecko Biomedical receives 1.4 million euros in interest-free loan from Bpifrance to advance its bio-inspired surgical adhesive solutions[R].2017.

[9] BIOMEDICAL G,PARTNERS S,BPIFRANCE.Gecko Biomedical raises € 22.5 million led by Sofinnova Partners[R].2016.

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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