文化

自然科学

自然科学

LUCKY BIRD

网址:


□本报首席经济学家 武建东
 
编者按
2011年2月11日奥巴马总统宣布美国将推进以4G为主的移动互联网建设;2011年2月4日北京时间互联网域名管理机构(ICANN)在美国迈阿密宣布,IPv4地址库已经告罄。这是世界互联网的重大历史事件,也意味着新一代互联网进入了加快建造的时代,由此更需要从全球互联网的顶端高度理解新的IPv6地址模式所带来的变革意义。为此,本报特约请作为国际著名学者的国际智能电网联盟理事、中国国际经济交流中心智能能源研究组组长、《科学时报》首席经济学家武建东教授讲述中国新一代互联网的总体发展战略。在本报告中,武教授在国际上首次指出,IPv6地址升级只是表面问题,它的本质实际上是TCP/IP协议和域名管理系统向更高一级的组织变迁,IPv6地址升级是历史的必然。但是,以目前的互联网域名管理机制实施IPv6的转型,实际上蕴蓄了互联网分权革命和民主化的种子,真正的胜者就是要化解这个潜在矛盾,IPv6升级更需要的是与之对称的域名管理权民主化。
武教授还特别强调,应重新梳理我国3G移动通讯网络的战略,维持并提升现有的2G网络安全运营,暂缓部分3G网络建设,转型建设一个开放、具有互操作性,囊括电力、电视产业充分参与的有线、无线紧密衔接的过渡性网络,适时再以4G网络为基础启动新网络建设,快速发展太空互联网,建设一个国际领先、产业生态完整,具有综合产业互动能力的创新网络。
2010年中期选举的落败,促使奥巴马政府2011年将核心集中精力落实在打造“赢得未来”的发展战略上来。在这个转变之中,我认为奥巴马总统实际上选择了创新点和制高点相结合的新发展模式,而且,奥巴马还以罕有的政治承诺的方式不断宣布跨总统任期的战略目标,其中最引人关注的就是如何提升美国在互联网产业上惊天动地的创造力,实现这一点既需要目标,也需要行动,美国都做到了。
2011年2月11日,奥巴马在密歇根州发表“无线网络创新与基础设施建设”的演说时表示:“对我们的家庭和企业来说,4G是下一个火车站、下一个匝道。我们将以此激发新创造、带来新投资、创造新岗位。”“为吸引最好的工作和最新的行业,我们必须在创新、教育、建设和发展步伐上超过世界其他地区。这就要求我们必须投资于先进的研究和技术”。奥巴马还描述了是项建设的路线图,即计划到2016年将使98%的美国人享用4G网络。同时,美国政府宣布在这个计划上投资150亿美元,其中,100亿美元用于发展公共安全机构的全国性宽带网络;另投入50亿美元建设基础设施,以帮助乡村地区接入高速无线网络。嗣后,白宫更发表声明强调这个网络必须是“最先进、安全、全国性以及可实现互操作性的移动通讯网络”。
而在此前数日,全球互联网IP地址管理机构ICANN亦于2011年2月4日在美国迈阿密发表新闻公报正式宣布,基于互联网通信IPv4协议的最后5组地址已经被分配给了全球5大区域互联网注册管理机构,IPv4地址总库已经配罄;互联网的未来发展将系于在全球范围内普及下一代互联网通信协议IPv6。所谓IPv4,即互联网协议(Internet Protocol,IP)的第四版,也是第一个被广泛使用,构成现今互联网技术的基石的协议。目前,IP协议版本分为IPv4和IPv6两种,而IPv6能提供比IPv4更庞大的地址资源。
加之美国政府在2010年已经推进的智能电网建设、太空互联网实验、GENI等未来互联网的架构设计诸项目,美国新一代领先世界的互联网建设已经形成了体系性的发展战略和实施方案。这个战略的基本特点是将立足开放和互操作性原则,推动美国互联网、无限网络、电力网、电视网、太空通讯、芯片技术、终端等实现翻天覆地的重组和改造,以保持世界上最强的竞争力。
目前来看,这个战略也将迅速向世界传导,国际互联网产业将作出重大调整!以中国为例:2009年1月7日刚刚发放了牌照,拟两年投资2800亿元人民币,带动2万亿元社会投资的3G网络的建设战略就需要第一时间做出应变。重组我国在移动互联网的创造力、建设力已迫在眉睫。我认为较为明智的举措就是,重新梳理我国移动通讯网络的战略,维持并提升现有的2G网络安全运营,暂缓部分3G网络的建设,转型建设一个开放、具有互操作性,囊括电力、电视产业充分参与的有线、无线紧密衔接的过渡性网络,适时以4G网络为基础启动新网络建设,快速发展太空互联网,建设一个国际领先、产业生态完整,具有综合产业互动能力的创新网络。当然,这场互联网变局最需要我们从全球角度认识它的本质和特征!我想这个本质既包括如何建造适应21世纪市场的综合网络,更蕴涵着如何实现互联网的国际大分工和国际利益分配。
正确认识新一代互联网的四种发展模式
什么是互联网的基本权力?它应该如何运转?这是互联网升级、重组、改造的首要问题。
由于互联网内的一切服务都有赖于域名的解析,以及唯一性的IP地址联系才能实现互动,因此,互联网两项最基本的权力就是TCP/IP协议和域名管理系统,它们之间的精契结合构造了互联网的核心机制。就两者性质而言,前者执表,后者为里;就两者地位而言,前者如架,后者犹框;就两者表达而言,前者分布全球而无孔不入,后者就是以美国为主的ICANN管理中枢而居互联网权力之巅。设计任何互联网的变革战略都离不开以上两个要素,它们之间密不可分、缺一不可,其中域名管理权拥有决定地位,IP地址是否配罄,抑或地址如何升级都居于互联网架构的从属地位。
因此,不同的域名管理思想的设计体现不同互联网的发展模式,而不同的互联网发展模式也都应该立足于重大的技术变革和市场扩张。
互联网不仅是生产力,也是与货币、能量并列的第三通货。互联网应该反映市场主流意识,体现世界核心利益,焕发人类创新精神。
我认为,互联网再造大体可以有四种模式。
其一,继续维持以ICANN为主的互联网社团治理的模式,这个模式的核心实际上是维持了以美国为主的根服务器的解析模式,它的局限性是向主权性、私密性市场扩张力受到限制。倘若国际社会以互联网市场发展为第一目标,这个模式就需要与时俱进、包容各种挑战和转变。
其二,实行以多个国际组织共同治理的模式,也即从一国一组的ICANN管理模式转变为多国多组的国际化模式,这个模式的核心是通过不同国际组织实现根服务器管理的扩大化、自主化,可以兼容能源网、金融网、环境网等安全性的需求,这个模式的转型红利是以互联网管理有限度的民主化换取了市场的扩张化。
其三,参考国际电信联盟ITU的编号、命名、寻址和识别资源的分配和管理程序,建立以主权国家为主的互联网域名管理互联互通的机制,例如:可参考ITU之E.164标准所分配的国际长途电话区号模式。这个模式的核心是可以建立以各国家或有关地区为主的松散的根服务器管理模式,它的转型难点是如何启动并管理这个体系。
其四,将现有的互联网改组重组为大国治理模式。例如:以作为世界主要互联网中心的大国或大国联盟为基础的协调机制;或者重组为以G20国家为基础的合作机制;或者以其他混合机制为基础而造就的主要国家责任制模式。这个模式的核心是将现有的以美国为幕主、以ICANN为运营主体的互联网社团治理模式演化为大国责任制,它的优点是既解决了互联网的民主化,也解决了互联网的市场化,特别是落实了互联网升级的资本积累和新技术扩张的市场。
以上四个模式反映了与主权国家或国家联盟对应的主权利益,契合了互联网是与海洋、太空并列的全球共享的财产的基本特征。这四个模式更多属于一种发展框架模型,最终可能形成几个模式的复合发展;或可将多个模式重组为分部实施的交叉战略,应该具有“答复互联网应该是什么的哲学思考,又应该包含着互联网将会是什么的科学判断,也必须提供互联网可以是什么的创新资源”的主要特征。
以上架构也解决了困扰互联网IPv6升级的逻辑起点问题,即无论是从IPv4升级到IPv6,还是单纯的互联网域名服务器的扩展,它的基点都应该是复合式的,即以TCP/IP协议和域名管理系统变迁并重演化。域名管理系统的牵出,不但揭示了从IPv4升级到IPv6的本质,也说明了新一代互联网建设的艰巨和深刻!
 
建造互联网的反思:历史上如何确立了IP协议的统治地位?
互联网的创造起源于思想实验而不是技术发明,这注定了互联网的架构建造具有体系性和长周期的特点,并且体系创新高于技术创新,互联网思想家的职责重于工程师,前者决定模式,后者设计路径。为此,互联网变革首先是思想革命,那些能够驾驭网络未来创新思想的国家才能够赢得未来、拥有未来,而这个前提就是要集中于架构创新。据此,全面开放的思想、集中力量实施技术和资源突破的原则、兼容多种网络的思想、超级互联原则、民主化治理全球网等战略规划思想都可以充分体现、充分应用。可以说,互联网的真正领导力主要表现在思想上的领导力。回顾历史可以更清楚地理解上述结论。
正确认识约瑟夫·利克莱德的互联网初期架构设计
全球互联网公认的开山领袖之一是美国麻省理工学院(MIT)的心理学和人工智能专家J.C.R.Licklider(约瑟夫·利克莱德)教授。1960年,他设计了互联网的初期架构,即这个网络是指以宽带通信线路连接起来的电脑网络,目的是实现信息存储、提取以及实现人机交互的功能。
目前来看,这个思想的创新性是继电话网络、电报网络、无线电网络之后,催生了以电脑联机为主的第四网络;它的局限性则是将电脑网络作为与其他通讯网络等量齐观并列的其中一种网络,未将其作为超越通讯、能源、工业、交通以上的万网之网的超级体系以统一或兼容其他网络;未将其作为与自然网络并列的人工智能网络以提升大体量的超级网络。
从某种程度而言,这种架构的初期设计约束了互联网这个有爆炸性格的扩张天性,导致了嗣后设计互联网协议和建造其组织管理模式的诸多天然不足,以致造就了当代互联网协议的脆弱性和有限性,后人只能以不断添加补丁和升级协议的刓方就圆的方式推进互联网管理的进化!
所以,时至今日,业界一直存有再造一个互联网的各种创新规划,也许启用它们比重组互联网更容易。是故,从美国的GENI计划到欧洲的LP7行动,再造互联网一直是洛阳纸贵,公听并观,垂明当世!
J.C.R.Licklider教授后来成为美国国防部高级研究计划署的首批核心领导者。依据上述思想他提出的电脑网络发展路线,可以概括为“试验网——电脑网络”的模式,而不是运转电脑网络与电话网络、电报网络、无线电网络建立“协同网—综合网”的发展路线。
从这个意义而言,互联网的战略架构具有先天不足的设计之处,也使得TCP/IP的分层体系存在天然变化的变革空间,直至造就了我们今天推进互联网大变革的突破口。
IP协议统治力的建构
1969年,为了能在未来战争之中创建新的通信网络系统,美国国防部高级研究计划署(ARPA)支持建立了世界上第一个分组交换试验网ARPANET,即著名的阿帕网。1969年10月29日,斯坦福大学和加州大学洛杉矶分校的电脑首次完成连接,构建了互联网的先期框架。以后的电脑试验网络还有UUCP、USENET、BITNET、CSNET、X.25网络,但阿帕网继续保持领先发展势头。1973年至1974年,ARPA的罗伯特·卡恩和斯坦福大学的温顿·瑟夫成功开发了电脑网络之间通讯的基础协议——TCP/IP协议,这也就相当于建造了世界互联网大厦的框架。
TCP/IP协议也被称作DoD模型(Department of Defense Model),它包括两个协议,即:TCP(传输控制协议)和IP(网际协议)。1983年1月1日,阿帕网通过将核心协议由NCP(Network Core Protocol)转换为TCP/IP协议,确立了TCP/IP协议在整个互联网的统治机制。1984年,美国国防部将TCP/IP作为电脑网络的应用标准。1985年,互联网架构委员会邀约了250家厂商与会,确立了TCP/IP协议的商业应用架构。据此,TCP/IP协议成为互联网上所有主机间的共同协议。
倘若评价这个进步,它的作用相当于人类历史上以飞机取代客船,这个创新协议成功地解决了电脑之间的沟通方法。
应该说,罗伯特·卡恩和斯坦福大学的温顿·瑟夫开发的TCP/IP的协议基本上是一个必然发现。时年美国国防部布置了三个研究团队开发TCP/IP的协议,罗伯特·卡恩和斯坦福大学的温顿·瑟夫团队只是一个领先团队,而不是唯一开发的团队。TCP/IP协议被开发出来基本上是美国科研能力的正确表达。以后,TCP/IP协议经过跨国传输的大范围应用试验获得成功,IP协议最终建立了它的统治地位,现代互联网的核心机制也得以确立,它使人类拥有了微空间的建造基础。
正确把握互联网的进化方向
就互联网地位而言,罗伯特·卡恩和斯坦福大学的温顿·瑟夫属于J.C.R.Licklider教授思想架构的施工队,历史应该给予J.C.R.Licklider教授更高的褒扬赞誉,也应该更深刻地反思他那一代先驱们在建造互联网过程之中的有限性。
这个反思的意义就是当代世界是否需要再造互联网,还是宜通过优先升级到IPv6码址水平,再整体改造互联网。无论何种路线取向,2011年世界注定需要采取积极路线革传统互联网的命,这个革命的主题就是如何建造一个新型的兼容多种网络的互联网架构,它既需要思想变革的推动,也需要技术上的大发明和不断创新。
再造新一代互联网变革之一:实现从IPv4到IPv6的升级
互联网编号分配机构(IANA)创始人Jon Postel早在1981年Internet Society(ISOC)互联网工作组编制的Request For Comments(RFC)791文件中即对IP进行了定义:“互联网协议(IP)特指为实现在一个相互连接的网络系统上从一个源到一个目的地传输比特数据包(互联网数据包)所提供必要功能的协议。其中并没有增加端到端数据可靠性机制、流量控制机制、排序机制或者其他在端到端协议常见的功能机制。互联网协议可在其支持的网络上提供相应服务,实现多种类型和品质的服务。”
据此,我们可以理解IP协议有两个基本任务:其一,提供无连接的和最有效的数据包传送;其二,提供数据包的分割及重组以支持不同最大传输单元大小的数据连接。
IPv4的发展现状和潜力
我们现在使用的IPv4是IP协议的第一个正式应用版本。1985年,国际互联网上联机的主机台数为2000台,这导致了IPv4地址体系设计的保守安排,以致地址的有限性近年来一直困扰互联网的发展。
IPv4使用的是32位地址,可以运行在各种的底层网络中,理论上可以编址1600万个网络、拥有4,294,967,296(=232)个地址、运行40亿台主机。但是,由于互联网采用了A、B、C三类编址方式,可用的网络地址大打折扣。仅就中国而论,截至2010年底,IPv4地址数量已近2.8亿个,而截至2011年2月3日全球IPv4地址总库已经配罄。这样就要从战略上设计解决IP地址的资源问题。
倘若在IPv4地址资源内,目前有以下几个方法可以盘活IP地址利用率,其一是采取政策释放预留的地址资源;其二是建立国际市场交易现有的地址资源;其三是以NAT的方法解决扩容;其四是设计新的组网等其他方式。这些开发IPv4地址资源的战略手法既可以提高IPv4地址资源的利用率,也可能延缓新一代互联网地址模式的采用,为重组互联网管理权提供各种讨价还价的空间。以上方法都足以延缓IPv6的推广使用路线和利益分配,决定世界上IP码址的战略走向。
此外,解决问题的另一种思路就是实现从IPv4到IPv6的过渡,推动IPv4升级到更高级的水平,IPv5已经存在,它是一个实验性协议,被称为互联网流协议(ST),按照目前IP地址升级的协议进程,只能优先甄选IPv6协议了。
为此,我们说,2011年,ICANN的IPv4地址告罄的公告并不足以让世界引起恐慌。一方面,全球5大区域互联网注册管理机构最终完成IPv4地址配售还需要一定时日;另一方面,IPv6应用还没有找到商业主战场,它的推广期间也将是最优惠的申请周期。但是,互联网IP地址资源确实成为当今世界上最热点的话题之一,需要我们拿出智慧解决这个问题。
IPv6是一次没有触及互联网核心权力的地址升级
IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写,1998年12月由互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force,简称IETF)通过公布互联网标准规范(RFC 2460)的方式定义出台。IPv4使用了32比特的地址,IPv6则使用了128比特的地址,因此新增的地址空间支持2128(约3.4 ×1038)个地址。它不但解决了网络地址资源数量的问题,同时也为除了电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍,解决灵活的地址分配以及路由转发的需求。
目前来看,IPv6与IPv4相比有如下优点:其一,有效地解决IP地址扩张的现状;其二,以更小的路由表提高了数据包的转发速度;其三,加进了自动配(Auto-configuration)的支持;其四,增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control);其五,实现了协议优化;其六,实现了主机终端配置的优化;其七,增加了流标签域,完善了QoS;其八,实现了IP在智能城市、智能社区、智能家居、智能交通、智能设施的应用;其九,实现了IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验,增强了网络安全性;其十,增加IP在整合其他网络的兼容性。
综上分析,IPv6地址升级设计的捷径就是扩大了互联网规模而没有深入触及互联网的核心权力变革,例如:域名管理、寻址技术、底层协议、安全模式、分组传输等问题,这样就犹同领土扩张了、甚至人们主动奉献了领土,但是,互联网王朝管理层却没有发生大的变化,它的权力甚至伴随着领土扩张达到了登峰造极的巅峰,领土扩张可以更好地为管理层服务。
这个貌似聪明的互联网管理转型,实际上蕴蓄了分权革命和互联网民主化的种子,真正的胜者就是要化解这个潜在矛盾、冲突和摩擦。所以,冷静地观察,IPv6升级更需要的是与之对称的管理权民主化。
我想没有互联网域名管理机制的均权,IPv6升级将难以顺利进行市场扩张、甚至它可能成为世界历史上诞生新的网络王朝的试错行动。因为,在设计IPv6之际,架构师们实际上将IPv4和IPv6设计为了两个互联网体系,根据这个模式产生第三个IP网络也有足够的基础,它可能使互联网权力分配得到平衡,但是,世界资源也将产生巨大浪费。
为此,互联网的巨大前景注定了它应该成为世界上最强大的国家和最伟大思想家、企业家、工程师的共协、共享、共衡与共进的舞台,它可以接受胜者,也需要包容每一个强者,否则,每一个强者都有可能成为分裂的种子和离心的力量。也许最正确的抉择就是克服离心倾向,实现互联网管理权的国际再分配。
再造新一代互联网变革之二:重组域名管理权力
在网络世界中,互联网的先驱开拓者为它设计了多个大脑,但是只安排了一个心脏,这就是互联网的根服务器系统——它是现代互联网的权力核心,也是建造新一代互联网的第一主题,它决定新一代互联网的规模和性质!
我们知道,筑造现代互联网的协议可以划分为多层,其中最底层的就是IP协议,它是用于报文交换网络的一种面向数据的协议,这一协议定义了数据包在网际传送时的格式;居中的上一层协议包括UDP协议和TCP协议,它们主要用于控制数据流的传输;最顶层的则是一些应用层协议,这些协议定义了一些用于通用应用的数据包结构,它又包括:DNS,域名服务;FTP,服务使用的是文件传输协议;HTTP,所有的Web页面服务都是使用的超级文本传输协议;POP3,邮局协议;SMTP,简单邮件传输协议;Telnet,远程登录等。
这个体系决定了互联网的两项基本权力就是TCP/IP协议和域名管理系统,前者可谓是互联网的神经系统,后者可谓互联网的心脏系统。
理论上,互联网的一切服务都有赖于域名的查询服务才能实现互动,由此域名系统就成为TCP/IP协议运行的基础;就成为互联网至高无上的权力;就成为互联网赖以开放、共享、安全、守信、稳定运转的前提。
这个心脏系统的核心就是root-servers.net,即“根服务器”或者“根域名服务器”,它是现代互联网的域名解析系统(DNS)的最高级别的域名服务器,或者也可以说是全球互联网的总机。目前,全球共有13台,它包括设置在美国弗吉尼亚州杜勒斯的1个主根服务器;12个辅根服务器,其中美国有9个,瑞典、荷兰、日本各1个。广义的这个系统也包括部分根域名服务器在全球设立的镜像服务器(mirror),分布在世界各地的根域名镜像服务器(anycast)大约有200多个。
其中,2003年国际互联网协会(ISC)和中国电信共同建立了根服务器的第一个DNS镜像服务器:F根镜像。2005年9月,I根的管理机构“瑞典国家互联网交换中心”在CNNIC设立了中国第二个DNS根镜像:I根镜像。2006年12月,中国网通与美国VeriSign公司签署协议,引进了中国第三个DNS根镜像:J根镜像。目前,中国已经拥有了3个DNS根镜像服务器,根据市场需要,这个数字还会不断增加。
目前,一个完整的域名系统由递归域名服务系统、根域名服务系统、顶级域名服务系统以及各级域名服务系统组成。在这个系统之中,母根系统具有决定性解析能力,也是全球互联网运转的真正核心。用户访问任何网站,都需要完成其对应域名的逐级查询,而所有的数据也都将被传送到根域名服务器上予以解析,因此,主根服务器可以对全球43亿个网址、1600万个网络的使用情况进行监督、检测和解析等运行管理,也可以分析各地的热门网站的流量情况和网民喜好等基本情况,这就是现代互联网的基本特征:IP地址的随机配置和无主权的域名管理模式。
据此,主根服务器实际上拥有互联网地址处置的生死大权,它可以屏蔽掉互联网的任何域名,使它们的IP地址无法解析,也可以将这些被屏蔽的域名指向它需要的网站。主根服务器可以使用这个权力,例如:2004年4月.ly域名的屏蔽导致了利比亚从互联网上消失了3天。同时,主根服务器管理人员的管理失误也可以导致互联网瘫痪,例如:2008年10月13日,瑞典管理人员使用了错误的配置脚本来更新.se的解析数据,致使全球DNS系统不能正确识别.se面的域名,影响到了瑞典全国范围内发生互联网瘫痪。黑客也可以利用这个权力攻击主根服务器,例如:阿尔及利亚、波多黎各、摩洛哥、乌干达的Google的域名都曾发生DNS被劫持攻击事件。病毒攻击也曾使2009年5月19日中国出现六省大范围互联网危机事件。真乃幽州多骑射,相向角弓鸣!
上述事件说明,以随机地址和13个根服务器的管理模式营造的现有互联网的域名系统机制,它的根服务器管理模式需要变革;它的安全机制需要新的共识;它的技术结构需要大规模调整。
倘若能源网直接以现有机制纳入新一代互联网,事缘域名系统管控机制的漏洞,无法避免出现大停电、大停水、大停气、大停热等危机事件!笔者估计,一个区域性事件损失将超过百亿元人民币;一个跨国事件将超过百亿美元。
因此,国际社会应该联合起来,以这个可能损失的代价的费用,建立新的国际互联网的域名管理体系模式,实现互联网和能源网更加高端、更加安全的整合!
笔者认为,IPv6的变化与域名管理系统的变革是孪生兄弟,变革需要同时举步,而这个变化将构成新一代互联网革命的两大主题。
互联网域名管理发展的前景是国际化和商业化
互联网是美国创造的最大历史奇迹,互联网商业化管理是美国历史上最正确的和平抉择
互联网始创于美国军队通讯网络的变革,以后演变为由美国主理的军事和科研的专业网络。1993年,美国国家基金会(NSF)代表美国政府与NSI公司(Network Solutions)签订了协议,将Internet顶级域名系统的注册、协调与维护的职责都转托给了NSI,而Internet的地址资源分配则交由IANA来分配,由IANA将地址分配到ARIN(北美地区)、RIPE(欧洲地区)和APNIC(亚太地区),然后再由这些地区性组织将地址分配给各个ISP。
NSI于1994年开始向每个域名收取100美元注册费,两年后每年收取50美元的管理费,这个费用相当于时年中国大学生6个月以上的工资,但是也启动了互联网的商业化进程,互联网开始进入了百万用户阶段。
这个时期互联网产生了要市场还是要主权的历史选择关口,克林顿政府适应了历史要求,实现了互联网从主权网到商业网的转变。
1997年7月1日,作为美国政府推进全球电子商务政策的重要内容,美国商务部启动公众评价机制,征询美国政府在域名管理中的角色、域名系统结构、顶级域名管理等意见。互联网域名进入市场化运作阶段,也可以说没有重商主义就没有互联网的空间。
1998年1月30日,经过广泛征求意见,美国商务部公布《域名技术管理变革规范草案》(讨论稿),确定了将互联网的域名管理权由主权管理转变为社会管理的路线图,建立了互联网民间化的发展原则。
1998年9月30日,美国政府终止了与域名提供商NSI之间的协议。1998年10月,非盈利的互联网管理组织ICANN经与美国政府协议,接管了IANA的互联网地址资源和域名的管理权。
2009年10月2日,ICANN获准独立于美国政府之外并取得独立地位,应该说,互联网是美国创造的最大历史奇迹,互联网商业化管理是美国历史上最正确的和平抉择,ICANN取得独立地位既为部署IPv6,也是为了延续以美国为主的根服务器总体管理体系!
互联网在兼容新网络资产上具有限性,需要继续变革
1998年10月成立的ICANN(The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers),中文翻译为互联网名称与数字地址分配机构,属于非营利性的国际组织,主要负责域名系统管理、IP地址分配、协议参数配置、通用顶级域名(Generic Top-Level Domain,gTLD)、国家和地区顶级域名(country code Top-Level Domain,ccTLD)系统的管理,以及根服务器(root server)系统的管理。
ICANN 的核心权力机构属于19位理事组成的理事会,其中9位来自ICANN的三个支持组织的提名和一位总裁。根据ICANN的章程规定,它设立了三个支持机构,包括:地址支持组织(ASO),主要负责IP地址系统的管理;域名支持组织(DNSO),主要负责互联网上的域名系统(DNS)的管理;协议支持组织(PSO),主要负责互联网有关协议的参数的分配。ICANN现设有根服务器系统咨询委员会(Root Server System Advisory Committee)负责根服务器的有关工作。
通过近十多年的发展,国际社会也最终选择了非主权化的互联网的社会管理模式,然而,其核心权力不但脱胎于美国,而且仍然保留于美国,这个网络兼容非主权的网络资产方面还具有扩张性,但是在兼容主权性、特许性的能源网等资产方面已经遇到巨大挑战,历史需要我们再一次作出正确的抉择,以保持互联网的开创精神和长久创造力!
《科学时报》 (2011-2-14 A2 观察)

2008年12月30日联合国第63届大会决定将2011年作为国际化学年(IYC2011),委托联合国教科文组织(UNESCO)和国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)负责以“化学——人类的生活,人类的未来”为主题在全世界范围内安排,庆祝化学取得的成就和化学为人类文明进步所作出的重要贡献。组织此项活动旨在“增进公众对化学重要性的认识,鼓励青年人热爱化学,憧憬化学的美好未来”。与此同时,2011年适逢居里夫人获诺贝尔奖100周年和国际化学会联合会成立100周年,借此机会,联合国也有意感谢女性对人类科学事业发展作出的贡献,强调科学研究国际合作的重要性。
作为一线教育科学工作者,深感当今社会已经完全不同于当年的“学好数理化,走遍天下都不怕”的年代,基础学科,特别是化学发展确实面临学科吸引力不强、声誉不佳的问题。这些问题产生的原因十分复杂,但公众对化学缺乏客观公正认识肯定是最主要的原因。
人们过多地将化学与环境污染、恐怖威胁、化学武器等联系起来,化学给人类带来的似乎只有这些东西。在我国,人们甚至将近年出现的三聚氰胺奶、吊白块、假鸡蛋、假化肥、假农药等重大掺杂使假事件也要归罪到化学工作者的头上。
很少有人认识到,人类赖以生存的基本粮食蔬菜供应1/3源自化学肥料和化学农药的使用。考虑到当今粮食蔬菜供求基本平衡这一事实,如果没有公众“憎恨”的化肥、农药的使用,地球将只能承载世界现有2/3的人口,或者说,我们的人均食品蔬菜摄入量将减少1/3,不难想象,那将是一个多么动乱不堪、弱肉强食的恐怖世界!同样,没有化学就没有使人类疾病得以治疗的合成药物,人类的平均寿命起码要减少一半。化学的发展,使合成纤维占据了纤维市场的半壁江山。可以毫不夸张地讲,没有化学,就没有温暖,世界也没有视觉上的丰富多彩。
大家都在讲,人类社会进入了信息化时代,人类的资源利用能力已经不限于地表,正在向地表以下、向海洋、向太空发展,但是很少有人想到这些技术进步和发展的基础是满足特别需要、具备特别性能的新材料的发现。而这些材料的创制难以离开化学学科的贡献。然而这些贡献、这些发现,并未得到国际社会应有的承认,在世纪之交评选出的激光技术、半导体技术、计算机技术、生物技术、核技术和航空航天技术这6项所谓20世纪人类社会取得的最伟大科学成就中竟然没有一项与化学直接相关就是一例。所以,难怪有人说化学学科是人类历史上遭遇最大不公的学科之一。
事实上,起源于19世纪、发展完善于20世纪的化学合成技术,应该说是20世纪人类在科学技术发现、发明方面最伟大的成就。可以这么说,没有上述六大技术,人类还不至于无法生存,而没有上世纪的化学合成技术,人类真的将会落入食不果腹、衣不蔽体、有病无药的尴尬境地。所以,从这个意义上讲,化学学科的发展与人类的生存、生存品质的改善都是密切相关的。从这个角度讲,通过设立国际化学年让公众加深对化学的认识,纠正人们对化学的偏见确实极为必要。当然,也必须正视化学学科发展中给自然、给人类社会带来的负面影响,化学工作者应该以更加强烈的责任感、使命感从事研究、从事发展,在为人类生存品质改善努力的同时,更多地考虑人类文明的可持续发展。
化学学科的繁荣、声誉的改善,关键在于化学从业人员的责任心和学科自信心。说到这一点,遗憾的是,并非所有化学从业者、学习者都关注学科发展和学科未来。在学科内部,甚至出现了非常不应有的“化学无前途说”。有人认为,百年之后,化学将不再以一门独立学科存在,这是因为有机化学、化学生物学将融入到生命科学之中,分析化学将被环境科学和生命科学所瓜分,无机化学、高分子化学将被材料学所涵盖,物理化学将加入物理学阵营,以至于著名化学家Whitesides多次呼吁要再造化学。
直至最近,Whitesides和Deutch还为英国《自然》杂志出版的国际化学年纪念专辑撰文,再次呼吁对化学进行改革。类似的呼声在国内也出现过,几年前,国家最高科学奖得主徐光宪院士、中国科学院常务副院长白春礼院士、国家自然科学基金委员会原副主任朱道本院士、国家自然科学基金委员会副主任姚建年院士、国家自然科学基金委员会化学部常务副主任梁文平先生等有识之士,曾多次就化学学科的发展和再造发表过真知灼见。
问题是,面对公众、面对年轻一代的是一线教师和一线科研人员,甚至就是正在专业成长中的研究生,这个群体的学科认识水平和学科态度更能影响社会对化学的认识、对化学的理解。因此,为了人类、为了社会、为了对学科负责,当今的一线化学工作者有责任了解化学学科的过去、化学学科的发展、化学学科的走向,从而增强学科责任感,增加学科自信心,以自身的感受和言行影响社会、影响公众。
稍懂一点科学史的人都知道,作为一门独立学科,化学诞生于17世纪后半叶。经过几百年的发展,化学逐渐走向成熟。化学研究的对象不断拓宽,化学研究的内容日益丰富,化学能够动用的研究手段日渐多样。与之相应,化学的概念也在不断演变。概括来讲,20世纪以前,化学被定义为“研究物质本性及物质转化的科学”。
不过,应当注意,那个时候人们对物质结构和物质本性的理解还是非常肤浅、非常低幼的,并不包含今天我们所了解的许多内容。例如,直到20世纪初原子结构模型提出和放射性发现之后,人们才认识到物质结构和性质的复杂性。至此,化学家才将自己研究的内容开始局限在核外电子运动层面,而且要求这种运动的外部条件不能远离标准态。这样,化学就获得了一个几乎延续到今天的定义,即:化学是一门研究物质的组成、结构和性质,以及物质间相互转化的科学。不过还要强调的是,这里所说的物质仅仅是指由原子、分子所组成的狭义的物质,而不包括核内物质和等离子体等物质和物质形态。
当然,今天的情况又发生了变化,化学的研究内容已经远远超越了上述狭义的物质范畴,等离子体化学、天体化学、核化学已经成为现代化学的重要组成部分。
由此可见,化学学科自诞生之日起就一直处在不断发展变化之中,以至于在美国化学会第215届年会上,与会人员提出以M打头的6个单词或短语来定义化学:Molecules,Materials,and Matter;Make it,Measure it,and Model it。很显然,前3个单词是讲化学研究的对象,即化学不但研究分子和一般概念上的材料,还要研究无所不包的物质;后3个词组是指制备、测量和模拟。
在此,需要特别注意的是,之所以用“Make”而不用化学工作者常见的“Synthesis”,主要原因是化学学科发展到今天,合成只是化学工作者创造新物质的一种途径,借助超分子化学原理,通过组装单元之间的非化学键作用形成有序聚集体和结构构成了化学工作者创造新物质的另一条途径。因此,当今化学学科创造新物质以“合成+组装”为特征,而不仅仅局限于合成。同样,定义中使用了“Measure”而不是常见的“Analysis”,原因同样是“分析”的内容大大拓展了,不再局限于原来的定性、定量、波谱和衍射分析了,依靠各种观察手段进行的形貌分析变得愈来愈重要了。“Model it”是化学工作者借助数学和计算机科学与技术发展成就而发展起来的一套新的化学研究手段,即模拟和仿真研究。
不难看出,这一定义尽管不怎么符合常规概念叙述办法,但确实比较完整地反映了化学学科发展的现状。
事实上,针对化学学科的发展,还有人将化学定义为“研究生命和非生命物质结构与结构转化的科学”,也有将化学定义为“研究信息的分子储存和超分子加工的科学”。尽管这些定义还远未被科学界接受,但确实不无道理。最近,诺贝尔奖获得者、超分子化学之父Lehn在对化学学科历史发展和化学进化现象深入分析的基础上,又提出了动态建构化学(Constitutional Dynamic Chemistry)和适应性化学(Adaptive Chemistry)概念,以期强调化学学科内容的动态性和化学学科对客观世界认识的不断穷尽特点。可以说,化学概念的不断发展部分反映了化学学科的发展活力。
今年是百年一遇的国际化学年,化学工作者应该像《自然》杂志编辑所建议的那样,承担起学科的公共责任,借此机会宣传学科,宣传化学对其他众多学科的支撑作用,让公众了解“化学就是未来,没有化学就没有未来”、“化学不能代替一切,但没有化学肯定没有一切”这些基本的道理。
人类社会发展到今天,正面临资源日渐枯竭、能源供应日渐不足、环境品质日渐蜕变等前所未有的困难,在解决人类社会发展面临的这些根本性问题过程中,任何学科都无法替代化学学科的作用。我们有充分理由相信,化学的明天一定会更加美好。
(作者系陕西师范大学校长、材料与科学学院教授)
《科学时报》 (2011-2-14 A1 要闻)
[科学时报 潘锋 高长安报道]脉络学说构建及其指导血管病变防治研究高峰论坛暨《脉络论》首发式2月13日在京举行,卫生部副部长、国家中医药管理局局长王国强,中国工程院医药卫生学部主任杨胜利院士等出席论坛。由中国工程院院士王永炎主审、中国工程院院士吴以岭主编,全面阐述中医脉络理论原创研究成果的《脉络论》专著,集中反映了由吴以岭领衔,包括中国医学科学院阜外医院、北京中医药大学等国内8家科研院所共同承担的“973”项目“脉络学说构建及其指导血管病变防治基础研究”的原创性研究成果。
由于历史的原因造成“经脉”与“经络”概念长期混淆,致使数千年来关于血脉及脉络病变的大量理论和治疗方药缺乏系统的整理研究,更未能形成系统的脉络学说。该“973”研究首次形成了对血管病变包括急性心肌梗死、脑梗死、糖尿病血管并发症等重大疾病防治具有指导价值的系统理论——脉络学说。研究人员提出,中医经脉包括经络与脉络,脉络学说与经络学说既相互联系又相对独立,共同形成了完整的经脉理论;提出脉络学说的核心理论——营卫承制调平,总结出了心脑血管病、心律失常、慢性心力衰竭中医病机特点和用药规律;通过大量的基础研究和临床研究,揭示了营气与血管内膜、卫气与血管外膜的相关性,并通过循证医学评价证实通心络胶囊治疗急性心梗无复流,参松养心胶囊治疗心律失常的显著疗效。
近年来,急性心脑血管事件及糖尿病微血管并发症成为严重危及患者生命的重大疾病,上述疾病微血管损伤机制成为临床疗效的瓶颈。以脉络学说为指导提出的缺血区微血管保护——脑梗死治疗新策略,为脑梗死治疗开拓了新的思路和途径。糖尿病微血管病变是导致糖尿病肾病、周围神经病变和眼底病变的主要原因,实验研究证实,通络干预可有效治疗糖尿病微血管并发症,显示出脉络学说对此类重大疑难病防治研究的重要指导价值。
《科学时报》 (2011-2-14 A1 要闻)
 
2010年下旬,河南安阳曹操墓真伪之辩正酣。而一则来自上海的重磅消息更是引发了多方关注。复旦大学现代人类学教育部重点实验室宣布,向全国征集曹姓男性DNA样本,拟用基因组科学的手段验证出土的头骨是否为曹操本人。
一下子,基因组科学成为热门,这一话题“落入寻常百姓家”。
事实上,伴随着2000年人类基因组框架图和2003年人类基因组完成图的发表,近十年来,DNA测序技术继续高速发展,基因组科学极大地推动了生命科学的发展,并一直受到各国政府和学术组织高度重视。
2010年,基因组科学研究更是取得了重大进展。在美国《科学》杂志评出的当年十大科学进展中,涉及基因组科学的共有3项——尼安德特人基因组、外显子组测序、下一世代的基因组学。这也从一个侧面反映了该项科学在2010年的蓬勃发展。
多个重要物种基因组图谱完成
2010年,期待已久的大豆基因组序列终于测通。
当年1月,来自美国农业部、美国能源部联合基因组研究所等单位的研究人员联合在《自然》宣布,该研究团队利用“全基因组鸟枪测序法”对大豆基因组的11亿个碱基进行测序,公布了第一张豆科植物完整基因组序列图谱。这也是目前利用全基因组鸟枪测序完成的最大植物基因组。
“这是大豆研究一个重要的里程碑。”美国能源部大豆生物技术国家中心主任Gary Stacey博士认为。
伴随着该图谱的绘制完成,作为世界上主要油料来源的大豆,其基因组科学研究进展又获新突破。
2010年11月,由香港中文大学、华大基因研究院、农业部基因组重点实验室、农业科学研究院等单位宣布,他们对17株野生大豆和14株栽培大豆进行了全基因组“重测序”,总共发现了630多万个SNP(单核苷酸多态性位点),建立了高密度的分子标记图谱,并作为封面故事刊登于《自然—遗传学》杂志。
“这是世界上首次大规模获得野生和栽培大豆群体基因组数据。”华大基因研究院徐讯博士告诉《科学时报》记者。
精确的大豆基因组序列图谱和其全基因组大规模遗传多态性分析,为大豆遗传性状的鉴定提供了便利,而有关其他物种基因组的研究也不遑多让。
最牵动国人神经的基因组图谱绘制,莫过于国宝大熊猫。
由深圳华大基因研究院、中国科学院昆明动物研究所、中国科学院动物研究所、成都大熊猫繁育研究基地和中国保护大熊猫研究中心等单位共同完成的《大熊猫基因组测序和组装》,于1月21日以封面故事形式在国际权威杂志《自然》上发表,并获评2010年中国十大科技进展。
该项研究表明,大熊猫有21对染色体和2.4亿对碱基,包含基因2万多个,并且其基因组仍然具备很高的杂合率。“这同时也标志着基于短序列的基因组测序、拼接和组装技术获得了重大突破。”徐讯指出。或许,这项研究进展将让人类更早地知道大熊猫的“黑眼圈”之谜。
此外,在过去的12个月里,先后有包括中国在内的多国研究人员在《自然》《科学》等杂志上报告完成了苹果、青蒿、黄瓜、寄生性金小蜂、蚂蚁、蚜虫、珍珠鸟等多个重要物种的基因组图谱。
今后,基因组测序规模将越来越大。记者从华大基因研究院获知,仅仅2011年,就可能有土豆、绵羊、牦牛、几种鸟类等多项物种的基因组图谱陆续绘制完成。
基因组科学揭示人类变迁
本文开头提到的“利用曹姓DNA鉴定曹操头骨”并非国人专利。据英国《每日邮报》报道,比利时学者曾对希特勒家族的39位亲属进行DNA检测,来证明希特勒的族裔。
这些工作的开展,借助的正是“基因留有祖先深刻烙印”这一事实。
而以基因为研究目的的基因组科学,恰恰使描述人类及动物变迁等地理基因组学和人类学研究成为可能。
2010年,世界各地的科研人员在该方面研究均有较大进展,我国科学家的研究也同样呈现多点开花局面。
2009年12月15日,美国《国家科学院院刊》刊载的中国科学院院士、中科院昆明动物研究所研究员张亚平等人的文章称,通过对680份藏族人群线粒体DNA样本分析表明,现代藏族人的绝大部分母系遗传组分,可能追溯至新石器时期以来迁入青藏高原的中国北方人群。
2010年,来自复旦大学的研究人员也对西藏地区居民进行了“基因普查”。研究人员推测,西藏居民可能最早来自北亚人群,接近蒙古和贝加尔湖区域等地区的北方人群。而国家计划生育研究所和北京基因组研究所的最新研究结果则进一步揭示,藏族先民可能是经横断山脉向上游迁徙,最后抵达青藏高原。
发现还不止于此。同样是2010年,华大基因研究院对我国藏族、汉族人群常染色体EPAS1基因进行分析,研究结果刊于美国《科学》杂志。这项研究初步推测出该基因在青藏高原世居藏族人和平原汉族人中出现分离的年代。
除了在藏族人类学领域取得了重要成就,科学家在2010年仍大有收获。如果佐以社会学的相关研究,基因组科学或将在人类学研究领域获得更大的空间。
另一项关于古人类的基因组学研究更在2010年震惊世界,并同时位列多个不同机构评选的世界十大科学新闻。
2010年5月6日,多家国际著名机构在《科学》杂志上发文表示,研究人员通过DNA两轮靶向序列捕获的测序新技术,实现了分别对3个古代尼安德特人头骨化石片段DNA的测序。
尼安德特人在进化学上是与我们最为接近的亲族。它们出现在大约40万年前,分布遍及欧洲和西亚,并于3万年前灭绝。
研究表明,所获得的基因组序列图占其整个基因组中的60%之多,而现代人具有约1%~4%尼安德特人的基因。
来自马普研究所的Svante Paabo兴奋地表示:“尼安德特人基因组序列首个版本的获得,完成了人类长期以来的一个梦想。我们首次发现了将我们与其他所有生物区别开来的基因特征,包括那些在进化过程中距离我们最近的亲族。”
中国的发现也同样令人振奋。中国科学院院士、中国农业大学教授李宁等成功提取出距今已有9000年历史的猪骨化石DNA,通过测序研究发现,其是经过驯化的家猪,这将中华民族的家畜驯化史推到万年层面。
或许,在今后的基因组科学研究中,有关人类历史学的观点将不断更新。
下一世代测序技术令人翘首
古DNA的成功测序和组装依赖于测序技术的进步。同样,有别于前两代的下一世代测序技术也在2010年的基因组科学研究中“小荷已露尖尖角”,并入选世界十大科学进展。
下一世代测序技术,是基于纳米孔的单分子读取技术,可以直接读取序列信息,简便快捷;反观之前的两代技术,则需要荧光或化学发光物质的协助, 通过读取整合到DNA链上的光学信号而间接确定。
虽然该测序方法仍有基因组覆盖不完整等缺陷,但并不影响其风生水起。
例如,斯坦福大学的生物工程师Stephen Quake等研究人员在《自然—生物技术》发文称,他们利用一台新开发的单分子测序仪,对其本人的基因组进行了测序,仅耗时4个星期,试剂费约48000美元。
与此同时,离子激流公司的下一代硅芯片测序仪也获得突破。利用该技术,科学家们于2010年在《科学》杂志上公布了3个低成本的完整人类基因组序列。
就此,英国纳米孔公司总裁发表评论说,这一技术预示了基因测序领域的跳跃变化,或许今后不超过1000美元就可以完成一个基因组测序。
中科院基因组研究所副所长于军告诉《科学时报》记者,基于现在的经验曲线,即使目前广泛运用的第二代测序技术,也可能在一两年内实现“千美元基因组”的设想;但是对于“百美元基因组”的设想可能还有一段路要走,急需革命性技术的出现。
然而,我们已然看到了希望。2010年4月6日,日本大阪大学产业科学研究所的川合知二和谷口正辉宣布,新一代DNA测序技术的可行性首次通过验证。
这篇发表在《自然—纳米技术》上的文章显示,研究者通过电测方法,利用只有1纳米的超短距离电极,成功地测量出构成DNA的1个核酸碱基分子中流动的电流,成功识别了核苷酸。
令人欣喜的是,科学家们并没有“喜新厌旧”。“不同代的测序技术并不互相排斥,尤其是化学原理不同的基本技术,它们在具体应用方面存在功能上的互补性,将长期共存。”于军强调。
在测序技术快速发展的2010年,中国科学家同样不甘落后。
据了解,中科院的基因组研究所及半导体所联合开发、具有部分自主知识产权的第二代测序仪预计在今年3月下线,这不但能打破国外测序仪公司的垄断,还将大大降低我国基因组测序的成本。
此外,中科院基因组研究所已和浪潮集团成立了联合实验室,将共同研发第三代基因测序仪,预计第一台样机于2013年问世。
毫无疑问,新一代的测序技术必将对人类的未来生活产生深远影响。
测序分析理念迎来突破
随着新一代测序技术的广泛使用,测序速度将越来越快,成本则大大降低。但是,测序产生的大量数据却会给后期的生物信息分析带来巨大压力。
“我认为生物信息分析是在基因组测定过程中最关键的一项技术。”华大基因研究院副院长王俊曾这样表示。
不过,就在2010年,基于基因组的生物信息学分析研究也取得了丰硕成果。
当年10月, 中科院基因组研究所、中科院上海生科院植物生理生态研究所等单位在《自然—遗传学》杂志发表文章。研究人员结合第二代测序技术和自主开发的基因型分析方法,构建了高密度的水稻单体型图谱,并对籼稻品种的14个重要农艺性状进行全基因组关联分析, 确定了这些农艺性状相关的候选基因位点。
同样来自《自然—遗传学》等杂志的文章还显示,伦敦帝国理工学院的研究人员也通过多次全基因组关联分析,发现了多个包括糖尿病、冠心病在内的与现代热点疾病相关的基因。
事实上,研究人员还表示,对两个毫不相干的人进行“全基因组关联分析”对比,或许能够得出许多有用的研究信息,但如果辅以家庭遗传关系,那么测序数据会更加准确。
《科学》杂志在2010年3月发表文章称,美国首次为一个四口之家进行了全基因组测序。由于有家庭遗传背景关联,研究人员更精确地锁定了与米勒综合征相关的4个基因。
“家庭测序将成为今后基因研究和疾病治疗方面的一个新工具。”于军表示。
随着研究的深入,一项世界最大的表观遗传学研究项目也已启动。据了解,华大基因研究院与伦敦国王学院TwinsUK团队将通力合作,对5000对双胞胎的基因组的化学修饰进行深入研究。
除了对测序结果分析方法及样本选择的拓展,2010年,研究人员还对测序理念和方式进行了全新尝试。
2010年5月,刊于《自然—遗传学》的一篇杂志文章称,科学家们使用基因组定向捕获工具——安捷伦的SOLiD,成功捕获了4个患病婴儿的外显子组并测序成功;而华盛顿大学医学院的研究人员也在《科学》上表示,他们利用外显子测序,找到了一种恶性眼疾的关键基因。
毫无疑问,这项备受各方关注、位列世界十大科学进展的技术将会越来越多地应用于更多疾病研究,用来寻找包括癌症在内的多重疾病的致病基因和易感基因。
于军评论说,与全基因组重测序相比,外显子组测序相对经济、高效。它只需针对外显子区域的DNA即可,覆盖度更深、准确性更高。
而公共数据库提供的大量外显子组数据,更是为科学家更好地解释研究结果提供了便利。
显而易见,在未来,基因组测序分析理念将随着测序技术的升级而不断变革。
 
各方眼中的基因组科学
正如上文所述,在已经过去的2010年里,全世界每个月几乎都有两到三个家族全基因组和外显子组测序被用于检测疾病的基因突变。
由此可以看出,基因组科学离人们的生活越来越近。英国医学研究临床科学中心的分子遗传学家Tim Aitman表示,基因组测序在未来的10年到20年内将更加普及。
在美国,尽管其食品与药品管理局严格控制私人基因组公司的产品,但随着基因组测序费用的不断降低,越来越多的医生开始利用全基因组或外显子组测序技术进行诊断。
基因组科学带给普通患者治愈疾病的希望,那么对科学研究又会有怎样深远的影响?
《自然》杂志对超过1000名生物学家的一项调查显示,几乎所有生物学家都在一定程度上受到人类基因组计划的影响。
绝大部分人认为自身的研究获益于人类基因组的测序, 其中46%的人认为影响巨大;同时,有接近1/3的人几乎天天都使用到基因组;甚至有69%的受访者表示,是人类基因组计划改变了他们的职业和研究方向。
“对于像我这样的年轻研究者,没有基因组,很难想象将如何工作。” 一位受访者如此表示。
除了能够对生命科学领域的研究快速推进,各国政府都在期待基因组科学的进一步发展。
2008年初,一项被称为“千人基因组”的计划由来自英国桑格研究所、美国国立人类基因组研究所、中国华大基因研究院等多家机构共同启动。据称,科学家们将对全球至少2000个人类个体的基因组进行测序,从而生成一个庞大的、公开的人类基因变异目录,来寻找基因与人类疾病间的秘密关系。
在2010年,非洲也宣布加入基因组革命。同年,世界各国政府和组织纷纷推出了最新的基因组计划,其中就包括基因地理计划、英国10K计划等。此前,中国对人和水稻基因组研究计划的实施也引起世界瞩目。
“近来中科院基因组研究所与沙特王国阿卜杜拉阿齐兹国王科技城合作开展的椰枣相关基因组研究计划,也标志着中国基因组科学在国际上的重要地位。”于军非常自豪。
过去的一年,基因组科学的发展一日千里。人们有理由相信,在DNA测序技术飞速发展的引领下,中国和世界基因组科学将走向更加辉煌的未来。
《科学时报》 (2011-2-14 A1 要闻)
日前,教育部发布通知,2011年将进一步扩大国家示范性高职院校自主招生试点单位和招生人数。通知要求具有申报单独招生资格的高职院校务必在2月20日前将拟安排的自主招生计划数和自主招生的专业上报教育部备案。今年,已列入“国家示范性高等职业院校建设计划”的示范和骨干高职院校立项建设单位的共200所高校都可以参与申报。
2007年,教育部允许部分国家示范性高等职业院校进行自主招生考试试点,现逐年扩大试点范围。由2007年4所,到2008年8所、2009年13所扩大到2010年73所国家级示范高职院校参与自主招生改革试点。
通知要求,今年首次申请开展自主招生试点的高职院校,自主招生计划数原则上控制在该校年度招生规模的10%以内;已经开展自主招生试点的相关院校,自主招生计划数原则上控制在该校年度招生规模的20%以内。
据悉,今年高职自主招生将扩大招生对象范围。除应届高中毕业生外,允许中职毕业生(含应届)、具有高中学历的复转军人报考。
高职自主招生,是指由学校自主进行入学测试、自主确定入学标准、自主实施招生录取,考生参加院校自主招生测试合格后,可直接被录取,不用再参加高考。
高职自主招生考试指各试点院校通过自主或联合行业、企业组织考试,采用“笔试+面试”的形式,构建以“知识+技能”为主体的考试科目体系,逐步形成以职业能力为导向的高职招生考试制度体系,提高高等职业教育的生源质量和办学水平。
通知说,扩大高职自主招生范围,目的是为贯彻落实教育规划纲要,逐步实施高等学校分类入学考试,提高高等职业教育生源质量,探索形成符合职业教育特点和规律的高职招生考试评价机制。
同时,高职自主招生试点工作推进了高职院校优秀生源选拔模式探索与创新,引导了普通高中毕业生向优质高职院校的合理分流,高职院校的社会影响不断扩大,高职教育的社会认可度不断提升,营造了社会各界关注高职教育改革和发展的良好氛围。
继2010年11月,全球最大医药公司之一瑞士罗氏(Roche )宣布退出RNA干涉(RNAi)研究领域、裁减6%的员工后,今年2月,美国辉瑞公司(Pfizer)宣布,到2012年,公司将削减15亿~20亿美元的研究和开发经费。辉瑞是世界巨型制药企业之一,公司2010年研发经费高达93亿美元,2011年的研发经费降到85亿美元,2012年的预算则在65亿~70亿美元之间。
据最新出版的《科学》杂志报道,工业界观察家认为,这种经费的大幅削减反映出当今许多大型制药公司面临的不确定性:公司在药物基础研究领域应该发挥怎样的作用,或者希望发挥什么样的作用?一种日益增长的趋势是:在需要时,它们会到外面去购买这种科研结果。
除了预算的方向性转移,2月1日,辉瑞还宣布计划关闭位于英国三文治城的一家工厂,这家拥有2400名员工的工厂曾经研制出著名药物万艾可(Viagra),其中的几百名员工将转移到其他地方,而另外一些则会被介绍给外部合作者。此外,辉瑞还将削减位于美国康涅狄格州格罗顿办公室的1100个职位,将它的450个职位转移到马萨诸塞州剑桥市的办公室。
这一撤离计划震惊了英国政府。英国议会宣布将对这一决定进行调查。
辉瑞公司创建于1849年,2009年的销售额位居世界第一,公司拥有业界最大的制药研发组织。辉瑞全球研究开发公司研究总部位于康涅狄格州格罗顿市。从2007年开始,辉瑞开始逐渐关闭部分研究实验室,比如,2007年,公司宣布在2008年前关闭或出售位于爱尔兰的Loughbeg API工厂的计划;完全关闭位于美国密歇根州安阿伯市、日本名古屋和法国安博瓦兹的研究实验室,削减2160个职位。
杰弗里·埃尔顿是瑞士诺华公司前执行官,现任美国一家个性医药公司的首席执行官,辉瑞的新计划让他感到吃惊:“与美国政府一样,英国政府也大力投资于基础研究,但英国的私人生物技术企业却比美国同行要小。”他认为辉瑞不仅重视神经科学等领域,而且不再强调内科医学中的大分类法,他将这种削减研究行为的哲学称为“更少科学,更多商业”。他说:“现在,大疾病分类法已经很难在法规机构获得通过。”
《科学》的文章认为,也许,希望与外界特别是学术界科学家合作,可以解释为什么辉瑞会关闭在英国的工厂。与在英国的计划相反,辉瑞将增加在美国马萨诸塞州剑桥市的研究职位,剑桥市是小生物技术公司的密集区,又与人才荟萃的大学毗邻而居。从20世纪90年代开始,几乎所有的重要制药公司都在剑桥市或其周围开设办公室。辉瑞曾与加州大学旧金山分校医学院和纽约的几所医学院谈过伙伴合作事宜。
《科学》的文章指出,商业成为辉瑞公司的当务之急有几个原因。在美国,它治疗胆固醇的巨型炸弹药物立普妥(Lipitor)的专利保护期将于今年底结束,公司的股票已从十年前每股50美元降至去年的15美元。事实上,因为过去几年中只生产了少数几种新药,整个制药业都面临财政压力,这种形势甚至让有高度希望值的研究也受到影响:去年11月,在过去3年中为RNA干涉研究投资4亿美元后,罗氏公司退出了这一研究领域。
这是一个总体趋势,辉瑞和它的同行都已经开始将研究和开发工作外包出去。塔夫茨大学药物开发研究中心主任肯尼思·凯提认为,制药公司这样做的部分原因是基础研究昂贵又存在失败的风险,在许多情况下,经济因素迫使大制药公司放手,让刚启动的新公司或其他小公司去勘测生物学领域的地貌,寻找有研究前景的线索。比如,2008年,总部位于纽约的礼来制药公司将动物毒性研究外包出去;从2003年开始,惠氏(2009年被辉瑞收购)开始将其临床试验数据管理外包;2007年,阿斯利康制药公司甚至决定将许多活性制药成分的生产转移到中国,活性制药成分的生产是一家公司的核心活动。
会有这样一天吗:制药公司只是纯粹的管理者而不做研究,只是在需要的时间去购买其所需要的候选药物?凯提说,当我们沿着这条路走下去时……公司很可能会开始外包,卸下更多的功能,这会冲击很多人的自我意识,他们很长时间以来一直这样认为,“我们会从实验台上拿出一种成分放到药店的货架上”。但当财政压力上升时,许多从传统的“从分子摇篮到分子坟墓”的公司将越来越少地认为有必要控制基础研究。(王丹红)
《科学时报》 (2011-2-14 A3 国际)
在治疗脑梗塞时,利用药物溶解血栓是首选的治疗方法,但是发病3小时以上用该疗法可能导致脑出血。日本研究人员日前发现,一种称为血管内皮生长因子(VEGF)的蛋白质是导致脑出血的诱因,并且开发出了抑制这种蛋白质功能的方法,从而使脑梗塞发病后允许用血栓溶解疗法的时间大幅延长。
这一成果由新潟大脑研究所教授下畑亨良率领的研究小组获得,也是世界上首次弄清血栓溶解疗法导致脑出血的机制。相关论文已经刊登在了英国《脑血流与代谢杂志》(Journal of Cerebral Blood Flow. & Metabolism)上。
在治疗脑梗塞时,尽早恢复血液流动至关重要,如果是在发病3小时之内,利用治疗药物“组织纤维蛋白溶酶原激活剂”(医用缩写tPA)溶解血栓非常有效。但是如果发病3小时之后再使用tPA,就容易导致血管破裂,引起脑出血,所以只有2%至3%左右的脑梗塞患者真正能够用上这种药物。
下畑亨良的研究小组发现,使用tPA进行治疗时,会产生大量导致血管变脆的“血管内皮生长因子”(VEGF)。
着眼于这一点,研究小组向白鼠的脑血管注入血栓,人工制造出类似人脑梗塞的症状,然后将白鼠分成3组,在发病4小时后,分别向其注射tPA、具有遏制VEGF功能的抗体和tPA、能够遏制VEGF活性的药物和tPA,然后对3组白鼠进行了比较。结果发现,注射了抗体和药物的白鼠的脑出血状况被遏制,死亡率降低,作为脑梗塞后遗症的麻痹症状也减轻了,可以利用tPA进行治疗的时间大幅延长。
下畑亨良指出:“抑制VEGF的同时使用tPA,在脑梗塞发病后6至8小时也可以采用血栓溶解疗法。当然,还有必要开展临床试验,验证有关研究成果。”
更多阅读
科技部日前发布公告称,2005年国家科学技术进步二等奖获奖项目“涡旋压缩机设计制造关键技术研究及系列产品开发”的推荐材料中,存在代表著作严重抄袭和经济效益数据不实的问题,根据规定,决定撤销该项目所获得的奖项,收回证书,追回奖金。
新闻媒体在关注这一事件的时候,多数认为这是我国依法规范科技奖励行为的重要举措。但在笔者看来,这是对我国科技拨款体制的当头棒喝。
众所周知,我国的科技拨款体制和教育拨款机制一样,都是计划经济时代的产物。也因此,当前我国科技拨款机制有以下特点:
第一,官本位现象十分严重,长官意志非常普遍。无论是重大科研项目的立项,还是项目的鉴定和奖励,都由科技主管部门组织实施。在这样的拨款体制下,科研立项和奖励申报弄虚作假非常普遍。一些科研人员为了获得科研立项或者科研奖励,千方百计地博得一官半职,因为只有这样,才有获得科研立项和奖励申报的可能性。
或许是为了淡化官本位体制带来的弊端,科技主管部门在组织有关奖项评审的时候,引入了专家委员会制度。而专家委员会的委员仍然由科技主管部门聘任,他们来自各行各业各个领域,与被评审科研人员存在着千丝万缕的联系。当年上海交通大学某科研项目小组就曾经通过购买电子元器件的方式,以极其拙劣的手段骗过了评审专家的眼睛。此次被撤销的国家科技进步奖项,同样通过了复杂的评审程序,最终之所以能够获得奖励,完全是由于官本位评审体制所造成的。如果不从根本上改变行政主导的评审体制,类似的弄虚作假现象还会发生。
第二,中国的科研拨款体制往往是“先结婚后恋爱”——在行政主导的拨款体制下,负责科技资源配置的官员往往并不了解世界科技发展的走向和科学家研究的基本需求,而在拨款体制上采用非常奇特的申报制度——科研部门向行政主管部门提出申报材料,行政主管部门根据申报材料而不是科研成果决定拨款的数额。在这样的拨款体制下,善于弄虚作假的科研部门,往往更容易获得资助;善于投机钻营的科研部门,往往更容易获得科研奖励。这其实是一种不尊重科学研究规律的拨款体制,它不仅不利于中国科学技术的发展,反而使中国的科学研究出现了急功近利的现象。如果不尽快改变这种科研拨款体制,那么,还会有更多的人通过虚假申报获取国家的科研奖励资金。
一些关系全局战略性的科研项目,固然能够带动中国科技产业的发展,但绝不应因此而忽视了基础性的常规科研项目,否则会导致中国整体科研实力反而有所下降。中国应该把90%以上的经费用于基础科学研究方面,通过培养大批的科研队伍,为中国实施科技创新战略打下坚实的基础。而现在这种“以科研项目代替科研政策”,“以项目奖励鼓励科技创新”的做法,违背了科研发展的规律,很可能为中国科学技术的发展埋下隐患。
事实上,国家的科技拨款政策就应该注重基础科学研究,把主要的经费用于科技人员的基础性研究方面,而不是把有限的经费主要用于少数重大项目、用于奖励那些成功者,因为这样做将会面临极大的机会成本,甚至可以导致整个国家的科研整体实力下降。科学研究是一个风险性很大的工作,不能揠苗助长,更不能以成败论英雄。
国家科研教育经费是否用在基础研究和基础教育方面,应该成为衡量一个国家科技教育政策是否科学的唯一标准。中国的科技拨款体制应当是雪中送炭而不应该是锦上添花,不应该把大量的经费用于那些功成名就的科技人员身上,而应该关心那些青少年科技工作者,为他们开展科学研究营造宽松的环境,为他们从事科技创新提供必要的科研经费。
所以说,此次在国家科学技术进步奖评审中出现的弄虚作假行为,是一种当头棒喝。我们应当放弃各种名目繁多的所谓科研奖励计划,用有限的国家科研经费踏踏实实地资助那些基础性的科研项目,让更多的科学家享受国家科研拨款的阳光雨露,让青少年成为中国科技创新的主力军。
(作者乔新生系中南财经政法大学教授)
近地面50米范围内是沙尘暴发展变化最为剧烈的区域,绿洲防护林可以减少70%的沙尘水平通量,消减风速30.5%—52.9%,防风固沙林和农田防护林网对沙尘暴的阻截作用非常显著。这是甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站经过5年的观测研究获取的一组结论,该站研发的“0—50米近地面沙尘观测系统”为沙尘暴灾害防治和荒漠绿洲防护体系建设提供了新的研究方法。
这套系统由“风沙流流量监测仪”等6种自主知识产权的沙尘暴观测系统和风沙流观测仪器组成。科研人员对民勤地区沙漠、沙漠—绿洲过渡带和绿洲3种地貌的气象、沙尘、环境、土壤、植被等进行了全面监测,系统开展了沙尘暴演变过程中风场结构与变化特征、沙尘通量、气溶胶浓度、降尘结构与时空变化、不同防护体系对沙尘暴过程的影响等多方面的研究,开创了中小尺度范围沙尘空间结构新学科领域。
“以前我国沙尘暴主要由气象部门靠卫星和激光雷达高空监测,50米以下地面条件是雷达监测的盲区,更是人类活动频繁的区域。”项目组负责人赵明介绍说,这套系统为沙尘污染预测预报和防沙固沙工程提供了科学依据,解决了世界范围内沙尘暴的研究难题,在探索荒漠生态微观演变、干旱区经济模式、沙区资源可持续利用方面具有积极作用。
民勤县位于甘肃河西走廊东北部,石洋河流域下游,巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间,是全国四大沙尘暴策源地之一。其生态状况关乎河西走廊绿洲和祁连山冰川的稳定,对黄河流域、河套平原乃至华北地区的气候环境,有着至关重要的影响。
中国科学院院士郑晓静等专家认为,这套系统改进和完善了近地面沙尘天气野外监测研究方法,建立的风沙流定位观测数据库和沙尘样品档案库,达到国际领先水平,填补了研究空白。
吕君昌:博士,中国地质科学院地质研究所副研究员。
翼龙类生活在2.2亿年至6500万年之前,作为恐龙时代的空中霸王,它拥有强大的飞行能力,翱翔在整个天空。然而,科学界一直没能找到判断翼龙性别的直接证据,所有的结论亦只是推想。
现在这个100多年以来科学界悬而未决的难题,终于被攻克了。由中国地质科学院地质研究所吕君昌博士主持,浙江自然博物馆和英国雷切斯特大学的科学家组成的国际研究小组最近发现了与蛋保存在一起的雌性翼龙化石。这一发现为判别这些已绝灭的飞行爬行动物的性别提供了直接证据,也解释了为何有的翼龙会有那独特的、鲜艳的头骨脊(头冠)。这项研究成果发表在了今年1月21日的《科学》杂志上。
《北京科技报》:此次发现的翼龙有什么特点?
吕君昌:翼龙是一种能飞行的爬行动物,生活在6500万年至2.2亿年之前的中生代,是恐龙时代的空中霸王。许多翼龙都有头冠,有时头冠的高度可以达到头部的5倍。科学家一直认为这些头冠的作用是在传递某种信号,雄性拥有头冠,雌性则没有。但是,又没有任何直接的证据可以证实头冠是雄性翼龙所特有的。
而这次我们发现的化石很明显是个雌性达尔文翼龙,这一发现完全可以确定翼龙的性别,这在化石记录上是极为罕见的,在翼龙化石中亦是属于首次发现。
《北京科技报》:被称为T夫人的翼龙化石在科研上有何价值?
吕君昌:性别是生物最根本的属性,但我们根据以往的化石记录很难对这一物种的性别进行准确认定。可以对翼龙的性别进行判定是一次巨大的进步,这样让我们可以更好地对翼龙的头冠进行解释,这一问题曾经困扰了科学家100多年。现在,我们可以利用判别翼龙性别的知识来研究整个新的领域,比如种群的结构和行为。同时,我们甚至可以充当翼龙的媒人,把它们属于同一种群的、长期分开的雄性和雌性重新聚在一起。
因为翼龙的英文名称(Pterosaur)的第一个字母P不发音,于是,在研究过程中,我们就取了第二个字母“T”,来昵称这一翼龙化石为T夫人(“Mrs T”)。T夫人具有以下两方面显著特征区别于雄性,一是它具有相对较大的腰带,腰带就好比人类的骨盆,腰带之所以相对宽大,是因为要容纳输卵管,同时,肠骨与荐椎部分不愈合,也是为了下蛋时能够自由扩张。再者,T夫人没有吸引人的漂亮头冠(头骨脊)。而从现有的化石遗迹中,我们发现雄性个体具有相对较小的腰带和发育完美的头冠。由此可知,雄性可能用漂亮醒目的头冠来恐吓、抵御对手,或吸引像T夫人这样的臀部比较大、没有头冠的异性配偶。
《北京科技报》:新标本发现的意义?
吕君昌:除了翼龙性别的判定,我们的这一新发现也揭示了关于翼龙生殖方面的信息。翼龙类的蛋相对较小,而且是软壳的。类似于现生的一些蜥蜴、蛇及龟鳖类的软壳蛋一样,这是典型的爬行动物的蛋,完全不同于鸟类所产的个头相对较大的硬壳蛋。这一点也不奇怪,因为从原料和能量的角度来看,小的蛋需要的投入较少。对能量的有效使用,使翼龙拥有了其他物种不可比拟的进化优势,使其成为可以统治天空的爬行动物。
除此之外,新标本还提供了埋藏学的信息。T夫人的左前小臂折断了,看起来她遭遇了一次悲惨的事故。发育完好的蛋壳显示了T夫人即将临产,遭遇事故左前小臂折断的它从空中跌落,不幸坠入了湖底,以致体内的蛋也因流产而滑出。而这一事故可能是由1亿6千多万年前,中国北方地区非常普遍的火山喷发活动或者一次暴风雨引起的。
此次化石的新发现解决了翼龙时代性别鉴定之谜。与蛋保存在一起的雌性翼龙化石首次准确地告诉我们,用腰带结构和头骨脊就可以完全准确地来判别翼龙的性别了。
第 420 页,共 510 页