春节快到了，周末也到了，在忙着过春节与周末的时候，大家可以继续关注一下最近在前沿技术领域的新鲜事、新突破。本周周报，我们和大家一起来聊聊最近前沿科技圈的几件有意思的新发现。
1.最近美国研究人员设计了一种活体机器人，不同于金属、塑料、软件组成的工业机器人或者服务机器人，这种活体机器人是由细胞组成的，在没有植入芯片、软件的情况下，依然具备了有一定的可编程性。这到底是怎么回事，这种机器人有什么用呢？
2.在国内，浙大团队在脑机接口上取得了新突破，患者可以用意念控制机械臂，进而用机械臂完成喝可乐、吃油条、打麻将等动作。这是如何实现的，背后的突破性在哪里？
3.最近华为将云与AI部门升级，成为继运营商BG、企业BG、消费者BG之后的第四大BG，华为此举显然是想做强云业务，但想弯道超车恐怕很难。华为在云业务上的软肋在哪里？
4.动物面对压力大喊大叫，植物面对压力时静默无声，真是这样吗？研究人员发现，其实植物在面对干旱、收割、病虫害等压力时，也会发出声音，这是怎么回事？
活体机器人言过其实
美国研究人员1月13日在《美国国家科学院院刊》发表论文，论文显示，他们利用活蛙细胞和进化算法，设计并组装了一种非常微小的活体机器人，直径不到1毫米，机器人既是有机活体，可以自行移动，环绕目标，在被切割后自行愈合，还具有可编程性，按照设定的程序执行任务。如果能持续完善这种机器人的功能，有朝一日或可用于在人体内递送药物、在水中清理有毒废物等任务。
移动中的活体机器人
以往我们所熟知的机器人，无论是工业机器人、服务机器人，还是特种机器人，都是泛着金属光泽的器械产品。而这个活体机器人，是用一种青蛙（非洲爪蟾）的干细胞培养出来的，是细胞构成的，同时又是被算法定义的可编程生物。机器人由佛蒙特大学约书亚·邦加教授的研究团队利用该校的“深绿”超级计算机设计，然后由塔夫茨大学的生物学家完成组装和测试。
在设计环节，研究团队需要根据青蛙细胞的生物特点，确定细胞的组合方式，使细胞组成的简单生命体更有效率地完成科学家所设定的任务，如朝着一个方向移动。为此研究人员使用了一种进化算法，基于青蛙皮肤和心肌细胞生物物理基本规则，使用算力强劲的超级计算机，为新的生命形式创建了数千个候选设计方案，并从中选取出最有前途的方案进行测试。
在组装和测试环节，塔夫茨大学的生物学家们收集了非洲爪蛙的胚胎干细胞，将其分离成单个细胞，进行培养孵化，形成皮肤细胞和心肌细胞，然后使用微型镊子和电极，将这些细胞切割，连接到计算机程序所指定的设计中。
组装完成后的观察显示，这些细胞会组装成自然界中从未见过的形态进行协同工作，依靠心肌细胞的收缩而有序地向前运动，可以在水环境中连续运动数天甚至数周。动力来自于心肌细胞，在外界环境的化学成分稳定的前提下，心肌细胞可以保持不断地自主收缩，为细胞做出的机器人提供动力。
与常见的机器人不同，活体机器人并没有内置芯片或者控制软件，更没有减速器、机械臂等装置，完完全全是生物有机体，那所谓的可编程性体现在哪里呢？
主要体现在细胞的组合设计是通过算法完成的，人类可以通过算法来设计细胞的不同组合形式，实现不同的功能。比如根据不同设计，活体机器人可以直线运动，还会绕圈运动，并能负重前行。在被切割后，它们可以自行愈合；而在死亡后，则可生物降解。按照算法的设计，如果机器人背部朝上，即翻了身，就没有了运动能力。实际中的测试也确实体现了这一点。
活体机器人自愈
所以，活体机器人是生命体，但又是人类设计制造出来的一种生命体，用设计者约书亚·邦加德的话来说，这是新颖的活体机器，它既不是传统的机器人，也不是已知的动物物种，而是一类新的人工制品——一种活的可编程生物。
这样的机器人可以做什么用呢？这种微小的可编程生命体，可以在医疗中有不少应用，如在血管中清理血栓；心脏搭桥等手术，也可以用这种机器人来运送所要植入到心脏中的医疗器械到指定位置；身体内局部有炎症，吃消炎药下去实际上是大水漫灌的形式，药力分散在身体各处。这种机器人可以把药物运送的制定位置，进行精准治疗。在环保领域，可以在水中执行寻找放射性污染源、收集海洋塑料微粒等任务。
一些微型机器人、纳米机器人，不也是用来执行这些任务吗？相比之下活体机器人有自己的优势。它可以在生命尽头后最终被分解，不会在人体内、水中残留，而微型机器人、纳米机器人本质上都是电子元器件，不能被消化、分解，化学元素能否被有效排出尚未可知。
这么看来，活体机器人还是很有用处的。但现在来看肯定还不能达到预期的效果。首先，活体机器人及其脆弱，在比较恶劣的环境里很难生存。即使在很好的作业环境里，也只有几天的生存期。而且在实验中，细胞所处的环境里面营养丰富，是调配好的。在人体环境和自然环境中能有怎样的表现，为未可知。
其次，要实现设想中的各种功能，做到细胞的各种排列组合，这其中不仅仅是用到算法，更本质的东西还是在生物学层面。为了让机器人发展、实现新的、更大更有用的功能，需要在细胞间以及单个细胞内，进行大量的信息解析、交互，这些是由生物电、生物化学和生物力学作用所形成的。如果要实现更好的功能，还需要在生物学细胞学基础理论上有深入研究。
另外，在细胞的组装中，活体机器人实际上是研究人员用微型镊子一点一点的拼装起来的，不是流水线生产出来的。未来还需要继续研究，如何高质高效地流水线化生成活体机器人。
借助脑机接口技术，72岁高位截瘫患者用意念喝可乐
2019年脑机接口技术挺火热，马斯克旗下的Neuralink公司赚足了眼球。新年伊始，国内脑机接口技术也取得了突破，在浙大团队的研究下，接受实验的浙江一位72岁的高位截瘫患者，借助脑机接口，用意念控制机器人机械臂，完成了吃油条、喝可乐等动作，在生活自理上迈出了重要一步。
在2019年8月，患者在浙大二院神经外科接受开颅手术，将Utah阵列电极植入到控制右侧上肢运动的运动神经皮层，4毫米×4毫米大小的电极阵列上，安装有100个电极针脚，每一个针脚都能检测到1个甚至多个神经元细胞放电。人脑中的神经元就是通过这种放电的形式来交换信息，发出指令，使人体做出各种动作。此后患者进行了4个月的康复训练，从而实现用意念控制机械臂进食。
在进食时，工作人员把油条或者可乐放在杯子里，装进机械手，患者用意念控制，让机械臂把食物送到嘴边，调整方向和位置，最终将食物送入口中。此外，患者还用意念控制机械臂来打麻将。
我们知道脑机接口分为侵入式和非侵入式两种，本次实验是侵入式，阵列电极被植入到了脑中。这种方式的优点是监测到的信号更强，非侵入式设备去检测脑电波信号，信号效果后比较差。
在2014年，浙大团队曾做过一次实验，采用半植入的形式，在患者大脑皮层表明覆盖了一层电极片，检测大脑传递的信息，从而实现了用意念控制机械手来做出“石头剪刀布”的手指动作。
本次实验的进步之处在于，采用了侵入式的形式，把微电极阵列直接插入大脑运动皮层里面，检测单个神经元细胞放电情况，获取的信号更直接、稳定和丰富。这对于手术的精准程度提出了要求，因为电极要插入到大脑皮层，大脑皮层神经元共分为6层，实验需要将电极植入到第5层的位置。如果电极进入的位置偏浅，会影响检测信号的能力；深了又会伤害其他神经，难度很高。科研人员最后用了手术机器人来完成了这个手术，取得了成功，误差控制在0.5毫米以内。
电极完成信号捕捉后，还需要对信息进行解码，将不同的电信号与机械臂的动作相对应起来。浙大团队利用非线性、神经网络算法，设计了非线性解码器，去了解患者的意图。
这是国内在脑机接口领域的一大进展，对于改善高位截瘫患者的生活质量，做出了很好的尝试。当然这只是实验，距离大规模临床应用可能还要很久。在这次实验中，使用了手术机器人做植入手术，设计了专门的解码器和算法，配置了机械臂，耗费的成本肯定是很高的。手术机器人做一次手术价格可能就上十万元。再加上其他设备，比如几十万的机械臂，成本是一般人难以承受的。
在技术方面，脑科学技术是发展的基础，大脑背后的工作原理仍未准确了解。上千亿的神经元，200亿的活跃神经元，发出数不清的信号，而大脑皮层面积有很小，电极进入皮层后，在狭小的皮层中记录想要获取的信号或者刺激神经元，背后的难度非常大。
华为将云&AI部门升级为第四大BG
华为近日对组织架构进行了新一轮调整，其中Cloud&AI升至华为第四大BG。此前华为有三大BG，即广为人知的运营商BG、企业BG、消费者BG，“Cloud&AI产品与服务”不属于三大BG，在华为内部属于BU（业务单元）部门，但在层级上与3大BG平级。此次升级为BG，意味着云部门升级为集团一级部门（或独立子集团）。华为另外还有一个BU，即智能汽车解决方案BU。
将云与AI部门升级为第四大BG，原因很简单，这项业务太重要。云业务已经成为数字经济时代的基础设施，重要性无需赘言。政府、企业乃至个人的数据都在加速上云。而且云服务也已经成为大数据、AI能力对外输出的平台和载体。将云与AI结合为一个部门，是因为现在AI技术的输出，往往通过云端的PaaS层来集成。在公有云平台上，数据训练，形成模型，通过公有云平台进行分发，速度更快，且更容易迭代。
从市场规模看，Gartner数据显示，2018年，全球公有云市场规模达到1363亿美元，增速为23.01%；我国云计算整体市场规模达962.8亿元，增速为39.2%。未来随着数据全面上云，云计算市场更加可期。
华为云起步晚，目前在行业里处于一个奋起直追的态势。IDC发布的《中国公有云服务市场（2019上半年）跟踪》报告显示，2019上半年，从IaaS市场来看，阿里、腾讯、中国电信、AWS、华为位居前五，占据总体75.3%的市场份额。华为虽进入前五，但份额不足7%，跟阿里云、华为云差距较大。从IaaS+PaaS市场来看，华为云也是第五，份额不高。
此次将云业务升级为BG，业务上有更强的独立性，也更容易整合华为内外部的资源，去赶超其他厂商。毕竟云计算现在已经到了肉搏阶段，留给华为云的时间不多。
相比于其他厂商，华为云有两大优势，芯片上，有鲲鹏+昇腾的布局。传输方面，有5G技术的加持。在视频云这块主要的云应用方面，可能会有一定优势。但在金融云、政务云等方向上，由于布局不够早等因素，华为表现并不出色。
华为云此前表示，2020年华为云将在四个方面进行战略投入：基于鲲鹏+昇腾，打造极致性能的混合云基础设施；企业级AI开发平台和智能数据湖；贯穿应用全生命周期的DevOps服务；基于华为云WeLink和IoT服务，助力政企实现全场景数字联接。也就是说，未来华为云会迎合混合云、大数据与AI应用、数字化的产品开发与运营、IOT几个机遇，去丰富产品能力，增强竞争力。
此前有业内人士表示，未来企业在某个行业或者业务领域的经验积累，会是云的一个比较明显的竞争壁垒。比如腾讯在游戏业务的开发、运营维护方面，有比较强的经验积累。腾讯围绕游戏行业做一些定制化产品，是有明确竞争力的。阿里在电商，或者在一些大数据方面，积累是很多的，而且商业化能力、产品的完善度非常高。很多客户也愿意在这方面跟阿里合作。这会成为云厂商的一个竞争壁垒。在底层像IaaS、PaaS，未来更多拼的是一些它的兼容性、适配性。
从这个角度看，华为云在通讯、消费电子等领域上云方面可能有一些竞争力，在金融云、政务云、工业云等方面，还需要积累经验。
此外，华为云在合作伙伴、服务商资源的积累上，较之阿里、腾讯也有差距。合作伙伴、服务商是决定能否更快地推广、能否打造更接地气的行业应用的重要因素。合作伙伴不仅包括代理商、中间商等角色，还包括各类的IT服务商，如网络安全，云与云的链接，以及行业应用解决方案供应商等。比如腾讯云在金融方面投资了长亮科技，在医疗领域投资了东华软件，把两方的能力做整合打包，可以做更完整的集成，更能满足客户的定制化需求。在这方面，华为落下了不少功课。想要在名次上前进，华为云任重道远。
面临压力的时候，植物也会发声
再来看一个生物学方面的新进展。我们知道，植物也是一种生命，此前大量研究显示，在面临干旱或有害昆虫、草食动物威胁时，植物会表现出颜色、气味和形状的变化。它们所散发的挥发性有机化合物（VOCs）也会影响邻近的植物，导致这些植物抗性增强。而植物是否会发声呢？
动物在面对恐惧等情绪时，会发出惊叫。而植物则是“沉默”的，面对恐惧不喊不叫。据科技日报报道，最近，以色列特拉维夫大学的烟酒显示，植物在压力下会发出可远程检测且信息量丰富的声音，也就是说，植物在面临压力的时候，也是有反应的，只是人凭感官察觉不到这种信息。
在实验中，研究人员把番茄和烟草两种植物都安置在一个隔声的消声箱中，在离植物10厘米的地方放置了可接收20到100千赫范围内超声波的特殊麦克风，录制番茄和烟草在干旱、切叶、割茎以及灌溉等不同实验条件下的声音。在这个频率范围内，人是听不到的。人耳朵的接收频率在20赫兹—2万赫兹之间。
特殊麦克风的记录显示，植物在干旱胁迫和被砍切的情况下发出的声音，明显多于正常对照组的植物。灌溉时植物发出的声音很少，接下来的4至6天中，随着干旱程度增加，每天的声音数量增加，然后随着植物萎凋、干枯而逐渐减少。
面对不同的压力源，这些植物会发出不同强度的声音。当烟草植株被榨干水分时，发出的声音比被切断茎干时更大。另外，在没有直接的环境威胁或损害的情况下，植株也会发出超声波，但比较少。
研究人员还记录了来自刺五加和凤仙花等不同类群植物的声音。研究人员预计，许多植物都有发出声音的能力，未来如果构建了一个大型植物声音库，就可以通过现代工具对其进行分析，以获得更多的认知。如果可能的话，可以解析这些信息，即时观测到这些植物正在面临的病虫害、干旱等威胁，进而采取措施。
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