一、从三个维度看科学的社会效应
在过去，人们往往不重视或不能够预见科学技术事件的社会效果。当30年代人们发现晶体管电路时，有谁会想到几十年后就有个人电脑呢？当1939年，爱因斯坦向罗斯福建议造原子弹时，他也只是估计，只能用船而不能用飞机将原子弹运到一个港口，可以将整个码头或整个港口炸毁，他绝对没有想到后来一个超级的氢弹可以炸死一亿人口，核大战将会毁灭全人类，它对世界和平具有如此重大威胁，以致于有许多科学家为制造出原子弹而后悔不已。因此，我们必须重视和想法预测科学事件的未来后果，包括正面的和负面的、积极的和消极的后果，以便做好心理准备和社会准备，迎接一些十分棘手的社会问题。1996年英国出现了克隆羊，人们纷纷预测将来出现克隆人怎么办，我国报刊上也登出这种忧虑。不过立刻遭到一些将科学看作高于一切的人们的攻击，认为这是“新闻炒作”，“杞人忧天”，“克隆起哄”。[2]其实这种预测和担忧是必要的。1997年1月，19个欧洲国家签约声明复制人类违反人的尊严，是滥用科学的做法，签约国约定制订法律加以禁止。这是对科学的消极效果的一种预测和一种防范措施，而在这个声明中，英国和德国没有签字。而dna双螺旋结构的发现者，诺贝尔奖金获得者f·克里克以及社会生物学创始人e·威尔逊则纠集了许多知名科学家联名反对禁止克隆人。1997年9月联合国教科文大会通过的《世界人类基因组与人权宣言》又提到禁止克隆人类，又有加拿大等国拒绝签字。这说明各国政府都十分重视对新科技的社会后果进行研究、讨论和立法。对于这些事，我们有些科学至上主义者可能认为，这又是闹得很大的“克隆起哄”。
我想对科学事件的社会效果可以作三个维度的分析：第一个维度是事前的预测和事后的分析。工业化和原子弹试验在进行之前并没有对它的社会的或伦理的后果作出充分预测与分析，试验世界第一颗原子弹的美国陆军部甚至禁止科学家对这些问题进行三人以上的讨论，这是一个没有事前预测其社会效果的事件。不过，工业化造成的环境污染和贫富不均却被哲学家们、科学家们和政治家们做了许多事后的分析和反思。一些环境主义者和后现代主义者一直到现在还反复论及这件事。而原子弹带来的危害也是现代所有的政治家和全世界人民所关切的事情。英国爱丁堡的罗斯林研究所(roslin institue)在复制了多莉(dolly)羊的时候并没有同时估计它会引起的社会效应。不过比罗斯林研究所大得多的人类基因组计划的国际组织却同时下设一个伦理委员会，在hgp中包含一个子计划，称作elst，即探讨人类基因组计划的伦理、法律和和社会含义(ethical, legal and social implication)，约有3亿美元的研究经费，这就显得对科学研究计划的社会的和价值的含义的事前预测和事前研究的重视了。
科学事件社会效果的第二个分析维度是近程社会效应的分析和远程社会效应的分析。科学事件的社会效果，表现为一条因果链，或者更精确的说，表现为一个因果的网络。所谓近程社会效果或社会效应的分析指的是该科学事件或该科学技术领域的研究的直接的社会效果。例如人类基因组的解读，如何对生物学的探索产生革命性的影响，使人体的奥秘进一步被揭开；它如何使医疗事业产生大幅度的改变，不但提高了医疗的效率，而且使重点转移到疾病的预防；它如何大幅度地增加了生物研究和医疗的专利，创立了许多前所未有的新产业医药公司，它又如何为企业家带来了投资的商机，为工人和知识分子创造就业机会，它又如何使农业发生根本性变化，为人类创造更多的更富营养的食物，它如何引起了基因资源的争夺，造成了发达国家与不发达国家之间的矛盾、竞争与冲突，它又如何冲击着社会保险事业，冲击着个人的隐私，甚至如何使克林顿不得不在莱辛斯基女士的裙前承认不正当的男女关系等等，所有这些后果都是比较直接的，可以较明确地预料的社会效果。所谓远程的社会效应或社会后果，就是要求我们想象在因果链中远离要考虑其效果的事件一端的后果，即事件的后果的后果，后果的后果之后果等等。对这些后果的分析，更小确定性，更多带盖然性，它能使人想象出一些不可想象的事情。例如基因工程如何改变人类的进化方向，改变人性，使人性不知改变到哪里去了；基因工程的研究与开发，将来还可能彻底地消灭了家庭，使社会结构产生巨大的改变。当然人类的智力是有限的，离因果链越远，就越不确定，越具多变性。把对它的预测看作是社会发展不可避免的必然结果，将它的实现确定为唯一的奋斗目标，甚至组织政党为此进行决战，就会闹出很多问题来。不过社会科学也必须对各种可能的世界做一番分析研究，提出各种可能性的假说。这就是所谓远程社会效果的分析。本文的目的就是分析人类基因组织解读的几个近程的社会效应和一两个远程的社会效应。当然科学事件社会后果分析还可以有第三个维度的分析，就是分析它们正面的积极的效应和负面的消极的效应。科学乐观主义者只看到科学的正面社会效应，而科学的悲观主义者只看到科学的负面社会效应。我不是乐观主义者也不是悲观主义者而是忧虑主义者，所以二者兼而有之。不过本文所特别注意的是科学社会效应的负面分析，因为危言耸听有时比歌功颂德要好一些，它有助于找出解决问题的对策。
二、基因专利大论争
人类基因组解码的过程，对研究机关、公司和国家政府的首先的冲击就是基因专利问题。人类基因组及其认识是否有专利？如何确定专利的范围？这些确定会有什么积极的和消极的社会效应？这就是问题。
许多科学家认为“人类基因组，人皆有之，与生俱来。基因与心肺、胳膊等器官、肢体一样，是人体的组成部分”，都不应该有专利，也不应该有专利之争的。[3]
还可以补充说，在给定的技术下，对人类基因的解码，对它的描述与认识只是一种科学事实和科学规律的发现，并没有发明什么，正像发现人体各个器官的位置、结构与功能及其运行数据一样，也不应该有专利的。
所以，1997年联合国教科文组织29届大会通过的《世界人类基因组与人权宣言》第1条和第4条规定“人类基因组意味着人类家庭所有成员在根本上的统一以及对其尊严和多样性的承认。象征性地说，它是人类的遗产”。“自然状态的人类基因组不能产生经济效益”。该宣言的解释性说明文件对此解释道“不应单凭认识自然状态的人类基因或基因的部分序列而获取经济利益”。这些规定意味着，将人类基因组中某一段基因及其解码列入专利范围，有损人类尊严，有碍促进科学知识发展。著名人类遗传学家volel还补充说“基因专利简直是人类的一场噩梦。”[4]
由美国政府出资30亿美元起步的人类基因组计划本来就是一项号召国际参与，成果共享的“公益计划”，它的初衷本来就旨在为人类造福，并无谋取商业利益之意，因此参加成员自然也没有将基因解码与专利联系起来，大家都签订协议，所有数据都在24小时内公布。其实所谓hgp（人类基因组计划）精神就是国际合作、成果共享、科学无国界、科学无专利的精神，它是由r·默顿于1942年总结出来的科学的世界主义的、共有主义、无私利的和怀疑主义的精神气质在当代的具体表现与具体拓广。
但是在现代，纯科学精神与企业精神，纯科学家精神与企业家精神发生了激烈的矛盾。人类基因组计划的完成过程充分体现了这种矛盾，在这个计划完成之后，这两种精神、两种价值取向更加会发生激烈的矛盾。事情的经过是：到了90年代中期，一些大企业认识到基因信息对于制造药物的巨大潜力，他们等不及人类基因组公布基因序列的数据，便自己动手弄清某些基因的核苷酸序列，为此而耗费了大量的投资。例如克隆一个疾病基因，平均需要1亿美元，而一个肥胖基因的转让费高达1.4亿美元。尽管我们可以骂他们“唯利是图”者，但是投资总要有回报，企业总是要赚钱。这是市场经济的竞争铁则，无论资本主义还是社会主义都是如此。这样这些企业和企业家就宣布作为知识产权“拥有”这些基因信息，而去申请专利以寻求对他们投资以及知识产权的保护。在这种压力下，美国专利局便批准了所谓“功能明确”的基因的专利申请。第一个具有里程碑意义的案例是amgen遗传学学院获得以用以发明促红细胞生成素的血红基因dna序列的专利。由此开辟了基因专利的时代。紧接着，杜克大学拥有艾兹默氏症基因专利，约翰普金斯大学拥有结肠癌基因专利。基容公司拥有细胞不老基因专利。根据美国专利局的计算，直至1999年初，已颁布1,800项基因专利，另有7,000件正在申请中。其中有相当大的一部分（95年占40%）是政府的或其他公共的研究所申请的。而在2000年，仅仅数个月之内就注册了一万件dna序列的专利申请。[5] 现在生米煮成了熟饭，企业家精神压倒了科学家精神，许多科学家，特别是欧洲的科学家们反对也没有用，倒不如赶快去申请专利，以免后续的研究工作无法进行。因为从基因的dna序列的发现到制成药品出售之间有一个很长的过程。如果开头那一段被人占去了专利，就等于以后的研究工作被人们卡住了脖子。生物伦理学家凯普兰说，不要多久，“整个基因组都会注册了专利。遗传学从大学移植到工业界去。孟山都药厂之类的地方会拥有愈来愈多的动物与植物基因。各个生物科技与制药公司分别拥有人类基因，就是这样。我们会看到蓬勃兴旺的企业界，靠着基因专利与授权，销售各种各样遗传工程产品，赚进上兆的银子”，“遗传学一定会日趋商业化、私有化”。[6]
关于“功能明确的基因”或“功能已知的基因”，或“有某种已知功能的基因”是否应该获得专利的问题，在实际上已经没有争论了。因为许多国家已经立法了，法律将人类某种基因及其功能的科学发现推向了技术发明这一端而发给其专利保护。正如美国高等法院判决提出：“分离出的或纯化的基因核酸序列与天然状态下存在的基因是不同的，……它是发明。”[7] 因为你要发现人类某种基因的排序，必须把它分离出来，加以纯化。“发现”就是这样变成为“发明”了。又因为你要制造一种治疗基因疾病的药品，或治疗该疾病的方法，必须搞清其基因的dna序列，这样了解了其某些功能的基因就成了“技术”，“科学”就这样转化为“技术”的了。这样一种观点在理论上是否成立？因而dna序列的发现在何种情况下可以获得专利以及在这种情况下它是否应该获得专利呢？已知功能的基因应该得到专利在理论上是否已经成立？我觉得仍有许多问题没有解决，撇开基因专利的具体判据问题不谈（这些问题需要专文进行讨论），至少还有下列一些原则问题需要讨论：
⑴ 从伦理学上说，每一个人都有人类的基因，我们的一切生命表现都根源于它。如果对这些我们所发现的最重要的生命物质可以一部分、一部分地拿去申请专利，就像把我们身上的肉一块一块地割去申请专利、进行买卖一样，这是否有损人类尊严呢？
⑵ 从社会学上说，科学与技术有着根本区别。科学的目的是寻求真理，发现自然界（包括我们的生命在内）的事实与规律，它必须无阻碍地求得全世界科学工作者的积极参与才能达到目的，所以科学无专利。技术的目的是寻求应用，创造人工自然，求得经济效益，所以需要专利来保护自己的发明与创新，才能在竞争中推动技术的发展。解码基因，弄清它的结构与功能，这明明是一种科学的工作，是科学的发现。尽管它通过干预自然的方法（如提纯、分离等）来发现生命的奥秘，尽管它对人类医疗的服务和医药的生产有着极大的经济价值，也不能改变它本身是一种科学发现这样的性质。给它以专利，就等于限制其他科学家投入进一步的研究之中，妨碍信息的自由交流，并使药物成本增加，与传统的科学精神气质和传统的科学社会规范相违背。大家知道，在20世纪即物理科学世纪开始的时候，爱因斯坦、密立根、居里夫人这些科学家都曾坚决拒绝给自己的研究成果以专利，明确地指出，这些成果是属于全人类的，他自己无权私有它们。怎么生命科学家们在21世纪即生命科学世纪一开始就与专利紧密结合在一起呢？这不是违背传统的科学精神吗？
⑶ 从经济学上来说。像有关基因编码及其功能这样的知识产品本身，它显然是一种科学研究成果，就像公共道路、公共广场和公共路灯一样是所谓非竞争性产品，并且很难使它具有排他性。这样产品大多数应列入公共产品。而且，从这些知识的获得到作为药品和治疗方法的终端的商业产品和服务，有一条很长的路要走，中间需要吸引很多人的参与研究与开展，为此需要免费提供他们以信息，所以原则上是不应该广泛地确立它们的私有产权的。政府在这个问题上绝不应推卸责任，而应大量予以投资、予以资助这些作为公共产品的研究。这样的制度可能比科学私有化有更大的效率优势，否则大公司便可能造成一种垄断研究，这岂不是反而降低科学生产的效率吗？
⑷ 从文化背景上看，古代希腊与近现代欧洲的科学精神，是比较注重基础科学的研究和科学成果的共享的，他们尽量避免将商业精神引进科学研究中。而美国的科学精神虽也注意基础科学的研究，但更重视将科学应用于实业，具有不可阻挡的实用主义趋势。在基因专利问题上我们为什么比较倾向于美国精神而不倾向于欧洲精神呢？
人类基因组计划实施过程中，这个世界性的合作组织虽然并没有质疑“已知其功能的”基因专利，并没有一律反对这种专利。并对从基因信息中导出的有用利益（useful benefits）的专利持肯定态度。但他们对于私人公司提出的基因表达序列(est, 即expressed sequence tag)专利则做出强烈的反映，坚决加以反对，尽管1996年美国专利局准予est专利申请。他们还与坚持将一部分基因序列申请专利的私人公司在人类基因组计划方面进行激烈的竞争。在这方面又表现出默顿的科学气质占着主导地位，并由此取得成功，与私人公司在竞争中取得了双赢的地位。今年6月26日人体全部基因破译基本完成的振奋人心的消息是由美国总统克林顿宣布的。而克林顿宣布人类基因组计划国际组织和美国私人基因公司celera完成了第一张全部人类基因组的实测图，并在几个月后“同时公布他们的基因组资料”，这应该说是科学精神与企业精神同时胜利。不过这两种精神、两种文化在今后基因研究的道路上将会有更加激烈的斗争。这正如剑桥大学基因系研究员彼得罗·利奥指出的，“毫无疑问，市场经济不可避免地会与人权捍卫者，尤其是国际公共机构之间发生冲突，对此我们现在还难以做出预测。这就是基因工程学所面临的真正根本性的问题。”[8]科学的商业化是极有效率的同时又极为可怕的，全球基因资源的大争夺，不过是其中的一幕。
三、基因资源大争夺
在21世纪，人类基因的研究，一开始就在激烈的竞争（科学竞争与商业竞争）中进行，首当其冲的是上节所说的专利竞争，与此密切相关的是基因资源的争夺。人类的一切疾病都在一定意义上是基因病。它或者是由单基因引起，如血友病、镰刀形细胞贫血症、亨廷顿舞蹈病等，叫单基因病；或者是由多基因引起，有其中一种基因就可以决定有这种病或“易感”这种病，如高血压、糖尿病、老年痴呆症等，有些癌症也是多基因病；或者是外源性基因病，它由外界细菌与病毒感染引起，人体如何与这些病原体进行斗争也与人体基因有关。对疾病或基因疾病的研究需要基因资源，所谓基因资源就为对某一疾病及其治疗方法的研究所需要的基因资料，包括患病的家族系，患病的群体和患病个人的遗传材料。有了这些天然资料和人工的纪录，就可找出同病相连者的共同基因缺陷，发病者与健康者之间的基因区别，从而认清某种基因，基因中某个序列的功能或其表达型。尤其是那些与外界相对隔离开来的发病人群的血样，是最为宝贵的基因资源。于是政府的、大学的或医药公司的研究机关，为了基因的研究与开发，也为了专利，必然要争夺这个基因资源。由此而引起公司之间，政府与公司之间，特别是发达国家与不发达国家之间的矛盾与冲突。
基因资源的研究与开发引起许多不发达国家人民的恐慌。例如毛利人就坚决反对与人类基因组计划(hgp)平行实行的hgdp（人类基因组多样性研究计划），他们控诉说：“你们掠夺了我们的黄金，我们的钻石，现在又来掠夺我们的基因了。”[9]冰岛国会通过决议，允许某些国际医药公司，使用本岛居民的基因档案，来研究该岛居民某些常见多发疾病，其条件是提供免费治疗之类的回报。这个决议引起该岛居民的激烈反对，称这些医疗公司，包括其中日本的公司为“生物海盗”。
我国人口众多，民族多样，疾病繁广，又加上现代化过程较晚，人口流动较少，因而有许多在遗传学上相对隔离的人群，是世界上基因资源最为丰富的国家之一，而在遗传学的研究与开发方面无论在资金上与研究人员水平上都大大落后于英、美、德、日等先进国家，因此我们对于基因资源的争夺与开发也有强烈的反应。例如，今年5月18日“南方周末”就以“抢滩基因新大陆”为题报道了我国基因资源流失的情况。该报说：
“今年1月，美国塞莱拉(celera)公司（即上面说到的与人类基因组国际组织同时宣布完成人类基因组测序的那间公司）开始了大规模攫取我国基因资源的行动。在台湾，该公司得到了政界和商界的协力支持，计划投资1亿美元，建立台湾的生物基因资源序列资料库。在上海，该公司收购了genecore公司95%的股份，并公然声称：获得中国富甲天下的植物、动物与人类遗传资源多样性，对塞莱拉攫取遗传信息是至关重要的。
1997年，美国《科学》杂志报道说，美国西夸纳公司获取了浙江某山村中哮喘病家族的致病基因，随后又大肆宣扬该基因的价值如何如何，以达到其商业目的。遗憾的是，西夸纳公司是如何从这个山村中盗走基因的，我们至今不明不白。
同样在1997年，哈佛大学推出了一个所谓的‘群体遗传学计划’，在中国研究包括糖尿病、高血压、肥胖症在内的各种‘富贵病’。哈佛大学打着与国内某机构合作研究的幌子，‘有机会、有权利、有途径’使用中国这一巨大遗传资源库。难以预料的是，今后我们究竟要为此付出多少专利转让费。
1997年7月，中国遗传学泰斗谈家祯教授致函国家领导人：‘我国人类基因资源流失情况已十分严重，如再不采取有力措施，我国基因资源将被掠夺殆尽，很快变成外国公司的专利。’”[10]
发达国家的研究单位和商业公司，在对不发达国家人类基因资源的发现、研究和利用上，到底在什么情况下在什么程度上可以叫做“掠夺”、“攫取”、“盗走”或“抢劫”不发达国家资源呢？我们认为对国外的或跨国的医药公司、大学和研究单位科学家和企业家在这方面的行为评价上应划清掠夺资源和竞争性合作研究与开发的界限。我们认为，一个行为称得上掠夺不发达国家人类基因资源行为，则它的行为特征至少具备下列两个标志之一：
⒈侵犯不发达国家有关人员（包括被研究对象与参与研究单位的人员）的人权。一个人的基因，是它身体的组成部分，正像个人对于自己的身体具有自我所有权一样有权支配它。因此要对某一个人和某一遗传群体的基因进行研究与开发，必须事先得到这个个人或这个群体的知情同意(informed consent)。《世界人类基因组与人权宣言》(1997.9)第5条明确规定：“在各种情况下，均应得到有关人员的事先、自愿和明确同意”，“才能进行某个人的基因组的研究，治疗或诊断”。而人类基因组计划研究组织(hugo)的伦理委员会《关于基因研究的原则的报告》(1996)则补充说“同意是在知情的基础上获得”。这就是说，被研究者具有知情同意权，你要取我的基因样品做试验，不但要得到我的同意，而且要告诉我有关真情。以欺骗的手段取我的血样，即使我同意了，而我不知情也是对我的人权的侵犯。1998年3月有国外机构资助，以“高龄老人健康长寿监测”为名，企图取我国万名老人的血样，事实上就是企图获得我国老人的“长寿基因”，这是一种掠夺基因资源的行为，因为他侵犯了受测老人的人权－－知情同意权。
⒉违反被研究对象所在国家的法律。随着科学技术的发展，有些不是经济资源的天然物会成为极为重要的资源。在内燃机发明之前，石油是没有什么价值的天然物，而工业革命后，它就是工业社会的头号自然资源。同样铀矿在原子能发现以前是根本无用的天然物，而原子时代它就成为最重要的资源。20世纪40年代，德国因为缺乏这种东西，他们的原子弹研究与开发大大落后于美国。现在生命科学与技术的进步，使原来被认为没有什么价值的某遗传群体的血样，甚至其遗弃了的细胞，都会成为极有价值的人类基因资源。它的边际效用将极大地提高促使它们所属的国家对此进行严格的保护，就像石油的输出国保护自己的石油资源，富有铀矿国家保护铀资源一样。不发达国家由于自己缺乏足够的投资和人才未能开发自己国家的基因资源，就必然要通过一些法律保护这些资源。例如印度，尽管在医药发明的专利保护是世界最少的（它对非药物化合物、药物化合物、药物组合物都不作专利保护），但对于本国基因资源和基因多样性却做出严格保护。如果没有印度“国家生物多样性委员会”的批准，将与基因资源有关的标本、数据输出国外，要判监5年和罚款3万美元。所以如果违反所在国的法律，采取贿赂或欺骗等不法手段与所在国家有关单位签订使用基因资源的经济合同，或者直接将这些基因资源偷运出境就构成了掠夺所在国家基因资源的罪名。
用以上两条标准来分析外国公司的行为，genecore公司对冰岛人常见病的基因研究与开发就不是掠夺基因资源的海盗行为，因为它得到国会的批准和同意，给出双方同意的回报。这是科学上和经济上的竞争性的国际合作关系。是的，作为不发达国家，我们必须保护自己的资源，包括基因资源使其不会白白的流失，但是我们也不能闭关锁国，一律不搞开放，一律不吸取外资。而在吸取外资来开发我们的基因资源时，不发达国家由于资金与科技力量的缺乏又不可避免要用资源来换取国外投资，用资源来换取国外的高科技。我们不可避免地在某些项目上做出痛苦的选择，与某些国外公司签订带有“本项工作产生的全部知识产权归属甲方”的经济合同。
很显然，在人类基因组计划完成之后，世界将兴起一场争夺人类基因资源的大竞争。这是全球高科技竞争的组成部分，用我们喜欢用的语言来说：它带来了机遇，又带来了挑战。对于不发达国家来说，问题不仅是如何通过立法，将本国基因资源作为“科技秘密”保护起来，问题的关键在于如何加强基因科学和基因工程的投资，使自己的经济，逐渐向高科技转轨，否则世界必然分裂成“头脑”国家和“身体”国家，掌握越来越高科技的国家和给他们提供资源的国家。基因工程和基因科学的进步是否加速了这种分化呢？它是否会使这个世界加深发达国家和不发达国家的鸿沟，使富者越富，贫者越贫，并使无产者一无所有而且连自己的基因也丢失了呢？当我们看到美国加州大学政治学教授r．rosecrance在《虚拟国家的兴起》一文中写道：“中国将是21世纪‘身体’国家的模式”这句话时，真是令人不寒而栗。[11]
四、改变人性，重新设计新人类
如果我们沿着当代生命科学和基因工程发展的趋势，其发展的可能的因果链，一环一环的走下去，考察其远程的社会效应，我们就会发现，未来的生命科学和基因工程将会利用不断发展的基因重组技术，改变人的体能、智能和行为品质，改变人的自然进化方向，重新设计新人类。就产生出一个重大社会问题：谁来控制，谁有权控制人类自身的改造及其改造进行方向？如果改造失控，将会造成什么社会后果？美国未来学家a·托夫勒在《未来的震动》一书中写道：“我们是否将触发一场人类毫无准备的灾难？世界上许多第一流的科学家的观点是：时钟滴答作响，我们正在向‘生物学的广岛’靠拢。”[12]
有一种观点认为，特别是许多宗教人士认为，我们只应将遗传工程应用于基因诊断和基因的防治，例如治疗糖尿病、肥胖症、先天心脏病、小儿麻痹症、老年痴呆症等等，而不可用于基因改良。可是基因治疗与基因改良有界限吗？一旦基因工程在治疗疾病表现得相当成熟的时候，原来不认为是疾病的一些东西像秃头、个子矮小、大耳朵以及相貌不美等等也被看作“残疾”，需要运用基因手段来加以改良，就像现代外科手段用于美容，如修鼻、拉皮、丰颊、隆胸等等一样。
于是，总有一天，孩子们的形状与特征，是设计出来的，即通过基因的设计有意识地创造出来。这时家长们在生小孩之前可以在电脑的屏幕上选择他（她）们的肤色、性别、成年时期的身高与体重、外观、容貌、智商、某种性格与品行，并去掉那些易犯“酗酒”、“犯罪”、“攻击性”、“游手好闲”等基因。于是人性在某一些方面也就被有计划地改变了或被有计划地设计出来了。于是在世界上便出现了有超常视觉的，有超常听觉的人，有超常体能的人（适合做超级运动员）和有鳃的人（适合在水中生活）。就像从野猪到家猪的过程，通过基因突变的人工选择，人们已大大改变了猪的野性，并创造出各种各样的新的猪种一样。这是不是基因决定论呢？不是。因为这里我们并不是将人的行为还原为基因决定这个唯一因素。而只认为在决定人的品性与行为中，基因是一个非常重要因素，所以改变了基因，人性也就改变了。根据人类组织行为学的研究，人的行为，例如劳动者的劳动态度等等是由他们的价值系统决定的。这个价值系统可以从他们各人分配于自由、快乐、自尊、诚实、顺从、平等等价值的不同权重中看出来。s. p. robbins在他写的《组织行为学》（第七版）中写道：“人们的价值系统来自何处呢？一个非常重要的部分是由基因决定的。其余归之于国家文化、家庭教育、教师、朋友以及其他环境的影响。根据出生后就分离开的同卵双胞兄弟姊妹的研究，价值系统的多样性有40%是由基因决定的”。[13]所以通过基因的方法，改变人性，改变人的行为与品质，改变人的价值观念和价值系统是完全可能的，更不用说改变人的生理特征了。社会对于这种改变的态度如何？自然是越来越多的人赞成。dna双螺旋结构发现者沃森说道：“没有人有胆说出来……在我看，如果我们知道怎样添加基因，制造出较好的人类，何乐而不为？”美国遗传学家j·亨贝尔说“每一代为人父母者，都会想要给儿女最新、最好的改良特质，而不会听天由命，遗传到什么染色体就接受什么染色体。”在1986和1992年美国民意调查中40%－50%的人赞成用基因工程改良身体与智力。[14]当然，也有反对对后代人进行基因改良的，特别有些伦理学家，认为人们这样对后代人的操控，不但决定后代人的外形和性状，而且决定他们的智力与体能，甚至决定他们的性格和职业取向，这就等于侵犯后代人权。那时，人们对后代人会像现代人对时装一样摆弄。随着遗传时装店的兴衰起落，人体形态式样也将像现在的服装式样一样，不是变得千奇百怪就是变得时麾入时”。[15]
不过科学技术与人文伦理是交互发展、协同进化的。在一定发展阶段上，人们会用现有的伦理观念控制科技的发展，使科学的自由限制在社会伦理可接受的自由。但到了另一阶段，社会伦理又必须随着科技发展而发生重大的改变。现在我们不能接受克隆人，但将来总有一天会接受它。同样，如果我们现在不能接受用基因改造人性，进行“优生”，但我们将来肯定要冲破现行的心理的道德的原则而去接受它，因为它将来会给人类带来利益。问题只是，我们将会如何解决基因改良人种所带来一系列社会问题呢？在未来的社会里，谁来控制人类基因的改良呢？美国著名伦理学家p·辛格和d·韦尔斯，在他们的《基因工程》一书中比较了“中央计划方案”和“自由放任方案”各自的优缺点之后提出如下的建议：
“因此，我们的建议是：儿童的基因秉赋必须掌握在它们通常总是掌握在的人的手中，即双亲的手中。但那些想运用基因工程来获得先前没有被社会所认可的那些特征的父母，必须向政府提出许可申请，才能进行这项基因工程，公众必须知道父母们想进行一些什么样的冒险，并同样有权说‘不’字。
这样的系统机构是不难设计出来的，一个有广泛基础的政府实体必须安排好批准或拒绝父母们的基因工程建议。它必须考虑这项基因工程的建议，如果在实践上是比较普遍的，它是否对个人或社会有害呢？如果没有预见到它会有害的效应，则委员会应批准这个程序。这就意味着双亲可以自由地进行这项工作。委员会会跟踪了解有多少人进行了被批准的程序及其效果如何。如果有未预期的伤害效果出现，委员会总可以撤回它的批准。由此委员会所同意进行的只是那无害的基因工程，所以其工作进行比起要按照其所获得的肯定效益来确定同意某项工程容易一些，当然这项工作仍然是困难的。选择有特殊能力的人进行克隆，也按同样方式进行控制。”[16]
我认为，这个建议是可行的，是未来社会用以对付基因改良人种可能被滥用的社会方案，不过它是以政府必须有很好的政治伦理为前提。如果在改良人种、改良人性或掌握人类进化方向问题发生社会失控，那确实会出现生物学上的广岛甚至比广岛更为可怕。这时富有的国家、富有的人、特权阶层的子女变得越来越聪明，而不发达国家、贫穷的人、处于社会下层的人的子女因无钱无力运用基因改良技术，其子女的素质变得越来越差，这就出现了“基因种族”和“基因阶级”。如果基因改良技术掌握在企图霸占世界的独裁者和种族主义者的手里，掌握在自以为是中央计划者手里，掌握在恐怖主义者和黑社会手里，那将会出现千奇百怪的具有特殊功能的“基因奴隶”，在执行他们主人的任务。只要想象一下现在世界上有多少“蠢人”和“坏人”，这个生物学广岛的前景就不难想象。二次世界大战和广岛上空的原子弹之所以出现，是因为人类的政治道德特别是政府的政治伦理赶不上科学技术的发展。人类基因组计划完成大大推向21世纪科学技术的迅猛发展，人类当今的道德水平以及各国政府的政治伦理的进步真的能赶上科技发展的步伐吗？这不能不是一个值得21世纪的人们深思的问题。
参 考 文 献
unesco: universal declaration on the human genome and human right（世界人类基因组与人权宣言）。(1997.9)
hugo ethics committee, statement on dna sampling: control and access (february, 1998).
hugo ethics committee, statement on cloning (march, 1999).
hugo ethics committee, statement on benefit sharing (april, 2000).
hugo, statement on patenting of dna sequences (april, 2000).
hugo, statement on patenting issues related to early release of raw sequence data (april, 2000).
the white house, text of remarks on the completing of the first survey of the entire human genome project (june 26, 2000).
noelle lenoir. bioethics: human right first. in unesco sources no. 94. october.1997.
杨焕明等：《生命大解密：人类基因组计划》，中国青年出版社2000年版。
j. 奈斯比特：《高科技高思维：科技与人性意义的追寻》，新华出版社2000年版。
张华夏：《现代科学与伦理世界》，湖南教育出版社1999年版。
邱仁宗：《人类基因组研究和伦理学》，《自然辩证法通讯》1999年第1期。
--------------------------------------------------------------------------------
[1] 约翰·奈斯比特《高科技高思维》，新华出版社2000年版，第121页。
[2] 《中国科学报》，1997年4月2日。
[3] 杨焕明等著《生命大解密：人类基因组计划》，中国青年出版社2000年版，第114页。
[4] 同上，115页。
[5] 约翰·奈斯比特，《高科技高思维》，新华出版社2000年版，145页。《newton科学世界》2000年8月36页。
[6] 同上，《高科技高思维》，145—146页。
[7] 《解码生命》，第15章《专利的功效》，第376页。
[8] 彼得罗·利奥《我们是人，不是由dna组装的机器人》，《newton科学世界》，2000年第8期，36页。
[9] 邱仁宗，《人类基因组研究和伦理学》，自然辩证法通讯，1999年1期，76页。
[10] 《南方周末》2000年5月18日。
[11] dale neef主编《知识经济》，珠海出版社1998年版，70页。
[12] a·托夫勒：《未来的震动》，四川人民出版社1985年版，第220页。
[13] s. p. robbins, organizational behavior (seventh edition) prentice-hall international, inc. 1996. p.175.
[14] j. 奈斯比特《高科技高思维》，新华出版社2000版，第129页。
人类一直想了解自身，探索生命的奥秘。古时候由于科学技术水平低下，人类只能想像上帝造人。达尔文进化论开创了人类认识物种进化论的规律。但是为什么“种瓜得瓜，种豆得豆”?个中缘由何在?在人类发现了细胞和遗传规律后，才知道决定一个物种之所以是这个物种，是由它的“基因”决定的。首先发现有关基因传递规律的是奥地利神父孟德尔，他于1865年发表了其发现，但遗憾的是他的贡献被埋没了35年。20世纪中叶，科学家发现了基因，即遗传物质的基本结构，并提出了“DNA双螺旋模型”。70年代，人类第一次真正拿基因做实验，“遗传工程”应运而生，但只是一个一个地去研究基因，而要揭示人类的奥秘，则须研究人类的全部基因。
“人类基因组计划”就是要了解我们整个基因组，把基因组所有基因的基本结构DNA序列搞清楚，最终解读关乎人类生老病死的遗传密码。
那么什么是人类基因组呢?人类遗传物质DNA的总和就是人类基因组，由大约30亿碱基对组成，分布在细胞的23对染色体中，其中大约含有两万多个作为生命活动基本单位的编码基因。为了便于人们理解，外国的科普读物曾这样通俗地进行比喻：人类基因组就像地球那么大，一个染色体就像一个国家那么大，一个基因就像一幢楼那么大，搞清楚30亿碱基对(核苷酸)就像搞清楚地球上30亿人各姓什么，“制图”就像在高速公路上标路标。
“人类基因组计划”于1990年10月1日正式启动，共投入了30亿美元进行人类基因组分析。美国、英国、日本、法国、德国、中国等6国的科学家共同执行这项计划。
经过科学家的共同努力，人类基因组工作框架图提前完成并于2000年6月26日公布。中国完成整个基因组的1％，即3号染色体短臂末端“北京区域”的序列与分析。由于这是初步研究成果，其中有一些地方不准确，还留有一些“空洞”。2033年，国际“人类基因组计划”的科学家宣布绘制了比较精确的人类基因组序列图，即“完成图”。
不过那时宣布的“完成图”还没有完全覆盖整个基因组。而现在，科学家完成了“生命之书”的最后一章――人类第一号染色体的基因测序图，使这个基因图谱更为精确，覆盖了人类基因组的99．99％。
几乎与此同时，美国、英国、中国等多国科学家还完成了鸡、家蚕、猪、水稻等物种的基因测序。其中，中国科学家发表的水稻“精细图”的论文，被誉为“每个生物学家必读的里程碑式的文章”。这一重要成果是研究水稻遗传变异、发育与进化的基础，特别是培育高产、优质、美味的优良品种的基础。
人类在基因研究方面所获得的重大进展具有深远意义。它将促进有关基因研究的进一步深入，同时也促进生物学、医学、药物学等的发展，为人类发现、诊断和治疗多种遗传疾病以及恶性肿瘤、心血管疾病和其他严重疾患打下基础，其中，已知350种疾病与人类第一号染色体上基因中存在的缺陷有关，包括癌症、帕金森氏症、早老性痴呆、孤独症等。
美国负责第一号染色体测序项目的格雷戈里博士说，“人类基因组计划”完成后，我们正迈入下一阶段，那就是弄清楚基因的作用以及如何相互影响。
美国奥巴马政府正在规划一项为期10年的科学研究，检查人脑的活动，并绘制一张全面的人脑活动图，希望能在大脑研究领域做出类似人类基因组计划对遗传学所做的贡献。该计划的参与者包括联邦机构、私人基金会以及神经科学家和纳米科学家组成的团队。他们将共同努力，增进人类对人脑中近千亿个神经元的认识，更好地了解人类的知觉、行为，并最终了解人类
意识。
对这项计划抱有最高期望的科学家，还把这当作一种研发关键技术的途径，藉此了解阿尔茨海默氏病和帕金森氏症等疾病，并为各种精神疾病寻找新疗法。此外，该计划还有为人工智能的发展铺平道路的潜力。
“我们对绘制人类基因组图谱的每一美元投资，都获得了140美元的回报。”奥巴马说，“今天，我们的科学家正在为寻找治愈阿尔茨海默氏病的方法绘制人脑图。他们也正在研制能让受损器官再生的药物，发明能让电池电量提高10倍的新材料。”
美国科学家认为，如果这项计划能够成功，就可以带动经济增长。“人类基因组计划连续10年，每年花费约3亿美元。”哈佛大学分子生物学家乔治·M.丘奇（George M. Church）说。他帮助创立了该计划，他说过他在帮忙为人脑活动图计划进行规划。“如果你看看神经科学和纳米科学这些可能与该计划相关的研究的总开支，我们花的可能已经超过了这笔钱。我们或许不会削减支出，但是我们的付出很可能会得到更多回报。”
以人类基因组计划为例，它总共耗资38亿美元。该计划始于1990年，目标是绘制完整的人类基因组图图谱，或者说人类所有DNA基因的组图。这一目标在2003年4月提前实现。美国联邦政府一项分析该计划影响的研究指出，该计划到2010年已经获得8000亿美元的回报。
人脑地图绘制的方法
大脑中有近1000亿个神经元，受到外界刺激时，每一个神经元都会传达电“冲动”，巨大的神经元组织也会有意识或无意识地做出反应。因为人类的大脑非常复杂，科学家现在只能同时记录少量神经元的活动，而且多数情况下，还要利用探针进行有创检查。目前，距离能做到这一点，科学家还有很远的路要走。在他们能启动这一程序之前，他们必须开发出分析大脑的仪器。而在他们开发出能适用于人类的仪器之前，他们必须先在一些较为简单的物种身上获得成功，假定在那些动物身上得出的结论能应用于人类的话。
动物研究当前的最高水平，是可以同时从约1000个神经元中取样。人脑有约850亿到1000亿个神经元。拉斐尔·尤斯特博士是哥伦比亚大学的一名神经学家，曾率先使用激光来测量老鼠大脑皮层中神经元的活动。他说：“对于人类，我们必须开发新的技术，其中一些得从零开始。”
新出现的技术，使得科学家能够识别出大脑中的放电神经元，这促使世界各地开展了大量的脑部研究项目。但大脑仍是最大的科学谜团之一。一些纳米技术专家和神经科学家表示，他们认为有了这些技术就能够通过无创方法观察并更全面地了解大脑。
2012年6月份，六位权威科学家在《神经元》期刊上发表文章，提议采取一些新方法绘制人脑活动图。一种可能是，通过制造一批分子大小的机器，用无创方式充当传感器，在细胞层次上检测并记录大脑活动，以此构建完整的大脑活动模型图。这项提议的设想是，用合成DNA当作储存机制，记录大脑活动。科学家们写道，“我们尤其期待能够获得有关精神分裂症和自闭症等疾病的新认识和新疗法。”
美国的计划与一项近期宣布的欧洲计划明显不同。欧洲将向一个由瑞士主导的项目投资10亿欧元（约合83亿元人民币），来制造基于硅的“大脑”。该计划试图利用有关大脑内部运作的最佳研究成果，构建一个超级计算机模拟系统。但批评人士表示，构造这样的模拟系统，依赖的仍然是尚处于理论阶段、并不完备也并不准确的知识。
科学家们表示，奥巴马的计划的制定过程，似乎与人类基因组计划如出一辙。但一些科学家表示，与绘制基因组图相比，绘制、了解大脑活动图的挑战要大得多。“不同之处在于，后者本质上是一个更为复杂的问题。”自称参与了大脑计划的拉尔夫·J.格林斯潘博士说，“说明基因组计划的目标非常容易。但对于这个项目，我们的问题更难也更有趣：整个大脑的活动模式是怎样的，这些活动最终如何驱使人做出行动？”
妙用互联网，一脑远程控制另一脑
正当人们热烈讨论美国提出的人脑地图计划之际，美国华盛顿大学的研究者宣布，他们成功地通过互联网将两个人脑联接起来。这项实验被称为“人类脑对脑直接交流”。参与研究的科学家们通过互联网传输一个大脑信号，以此控制坐在校园其他区域的另一名研究员做出手部动作。
参与项目的两名研究员为拉杰什·拉奥与安德烈亚·斯托科，两人头部各戴一顶帽子，里面装有可解读并刺激大脑的“磁刺激线圈”，从而将两个大脑联接起来。拉奥随后向斯托科的大脑发出了一个信号，指使他移动右手食指点击一个电脑游戏中的“开火”按钮。
过去曾有报道说，科学家们一直在研发相关技术，希望能允许人类通过大脑与计算机互动，或是仅仅通过思维就做到控制其他人脑，甚至是进行交流。多年来，技术人员一直在研究如何创造出人脑与计算机之间的界面，从而允许我们仅通过思维与智能手机及电脑互动。如今已有一些设备可以解读我们的想法，让我们脑中念头一动，就能做些诸如在电脑游戏中躲闪虚拟物件的事情。
中国科技、经济、社会发展对神经科学和人工智能技术发展提出了巨大的需求。以神经计算、仿真记忆存储、智能机器为代表的战略性经济增长点，也将成为抢占未来20-30年智能社会和超智能社会发展先机的关键。
基础研究与产业融合“分秒必争”
如今人类对自然的控制能力越来越强，人们也越来越想了解这一“控制自身的器官”――大脑。脑科学研究不仅是当前国际科技前沿的热点领域，也是理解自然和人类本身的“终极疆域”。
2013年4月，美国奥巴马政府宣布启动美国“脑计划”。几乎在同时，欧盟宣布将“人脑工程”作为其未来10年的“新兴旗舰技术项目”。随后，日本和其他国家也相继启动了自己的脑计划。一时间，世界各国开始了一场“脑科技”竞赛，脑计划被看作是可以和“人类基因组计划”相媲美的大科学项目。在此大背景下，中国脑计划也呼之欲出。
2016年，中国“脑科学与类脑研究”被“十三五”规划纲要确定为重大科技创新项目和工程之一。目前，“脑科学与类脑研究”作为“科技创新2030重大项目”已启动的4个试点之一，进入编制项目实施方案阶段。
实际上，神经科学和类脑人工智能是在当代多学科交叉背景下，传统经典学科重新崛起的典型代表。可以用“野蛮生长”来形容近两年人工智能领域风起云涌的发展态势，吸取了脑科学研究精华的类脑人工智能及其应用，将给世界带来重大的突破性变革。
中国虽然在语音识别、脑组织显微成像等个别技术领域在国际水平上可以“领跑”，但要在更多的领域进入“领跑”梯队还有很长的路要走。未来，哪个国家能领先占领脑科学和类脑研究的高地，很大程度上要看谁能率先实现基础研究和产业融合发展。全球脑科学和类脑研究正处在重大的历史窗口期，中国不容错过。
美国脑计划的起因与发展
美国的脑计划有一个奇葩的开始，是在科技界纷乱的反对声音中才找到方向。
2012年初，奥巴马总统科技政策办公室找到基因组学、脑科学、合成生物学、纳米技术等方面的著名科学家，希望他们提出一个类似人类基因组计划那样的脑科学计划。经过一番酝酿，这些科学家提出了一个名为大脑活动图谱绘制（Brain Activity Mapping，BAM）的计划，即通过记录各种脑活动中涉及的每一个神经元的每一个动作，来绘制出第一幅囊括大脑所有活动的详图，其最终的应用包括通过直接改变神经回路中的电活动来改变人脑功能和治疗脑疾病。
同年4月，时任美国总统奥巴马宣布要启动该计划，即刻在美国科技界引起轩然大波，众多科学家纷纷表示反对。在纷乱的反对声音中，意见主要集中在两点：一是在设计BAM的过程中，并没有经过众多科学家的深入讨论，它只是少数专家和白宫科技顾问们闭门造车的结果。因此，该计划到底是否可行、有多大意义，还值得商榷。二是白宫的科技政策办公室可以决定是否要做，但不应该决定要做什么、怎么做，或者参与管理具体科学项目的实施。
面对批评，奥巴马决定由美国国立健康研究院（NIH）作为领导机构，组织协调美国脑计划，吸收并平衡各方意见。他任命NIH的院长弗朗西斯・柯林斯（Francis Collins）负责该计划，因为此人曾经领导了美国的人类基因组计划，得到了科学家们的认可和各界的赏识。柯林斯随后组织了由美国能源部、自然科学基金会（NSF）和美国国防部等部门共同参与制定美国脑计划。他认为，脑计划要做什么、如何做，要由科学家们讨论得出，不能由政府部门制定。之后，他任命了两个科学家做专家委员会共同主席，一个是德高望重的灵长类认知研究专家、斯坦福大学教授比尔・纽萨姆（Bill Newsome），另外一个就是对BAM提出尖锐批评的科里・巴格曼（Cori Bargmann）。这是一个非常有趣的美国式的化解意见方式：你的意见最大，就让你来做主席，参与并主持整个工作的进行。纽萨姆和巴格曼作为共同主席，邀请了20多位举世公认的脑科学不同领域的学术领袖参加专业委员会。为了避嫌，专家委员会成员不能申请脑计划的基金。
专家委员会提出来一个非常创新的组织研讨方法：每次开会前先确定一个主题，广泛征集神经科学界对该主题的意见；开会时网上直播整个过程，全美国的科学家们都可以看到专家委员会成员对每一个主题的讨论；各地的科学家们还可以进行网上互动，提出问题、看法和意见；会后还有书面提意见的机会。经过十几轮这样的讨论，最后形成了美国脑计划的定位、方向、目标以及里程碑和时间表，并将整个划向全社会公布。
经过反复的讨论，脑计划专家委员会决定放弃之前提出的BAM计划。他们认为，在脑科学中还没有一个像“全基因组测序”那样具有明确终点的科学问题。而在有限的可预见的时间内完成“脑活动中涉及的每一个神经元的每一个动作”的记录，从技术上看是非常不切实际的。因此，美国脑计划决定以技术开发为主导，更名为“推进创新神经技术脑研究计划”，简称“BRAIN计划”。该计划将先开放新技术、新工具和新方法，再实现以下七条目标：
（1）对神经元和神经胶质细胞类型进行全面、系统普查，并开发工具来记录、标记和操纵这些神经元；
（2）改进各种技术，绘制从突触到整个大脑、分辨率不同的各个层次的神经环路图；
（3）开发和应用大规模监测神经活动的方法，生成大脑工作的动态图像；
（4）证实因果关系：采用能够精确改变神经环路动态的干预工具，将大脑活动与行为相关联；
（5）确定基本原理：通过开发新的理论和数据分析工具，获得了解心理生物学机制的基础概念；
（6）推动人类神经科学发展：开发创新技术，以了解人类大脑并治疗脑部疾病 ；创建并整合人脑研究网络；
（7）从“BRAIN计划”到大脑：整合新技术、新方法，发现神经活动的动态模式如何转化为健康和疾病中的认知、情感、知觉和行为，以及编制神经环路及转基因模型。
美国脑计划的最新进展和成果
2016年底召开的美国脑计划第三次年会，邀请了四位著名科学家做主题演讲。让人印象最深的是美国休斯研究所的卡罗・斯弗波达（Karel Svoboda）教授，他提出一个观点：对新技术、新方法的研究，不应该拿发表文章的数量和影响来衡量，而应该看重技术的应用及推广的范围和速度。为此，应建立起一套新的神经科学技术的开发方式，一个研究者可以组织研究所内甚至所外不同领域的科学家，形成一个临时团队，设立非常具体的目标，开发完成后，团队立刻解散。开发的新技术都不能自我独占，必须要立刻传播给世界各地，让大家免费使用。开发成功后，团队成员报酬丰厚，但是评价技术的标准只有一个：技术是否被快速且广泛地应用。三年来，美国的脑计划已经初见成效，主要表现在四个方面：
1. 记录技术。研究神经元的电活动，传统方法是用一根电极，记录单个神经元的放电情况。这就像大海捞针，单个神经元的活动很难准确反映众多神经元所介导的某种行为。目前的努力是用几百个电极，同时记录和解读神经元的活动。另一种是用光学方法，譬如说利用钙成像可以同时记录小范围内几千个神经元的电活动。但是往往需要将动物固定在显微镜下看，且动物不能活动。现在用镜头矫正等技术，可以观察到大面积脑区内的神经元放电。用微型植入式镜头，则可观察动物在行动时的电活动。功能磁共振技术一般只能间接、粗略地观察某个脑区的神经活动，而且机器庞大又昂贵。近年的新技术将磁共振变得小型化、便携式、可移动，甚至可同时检测神经递质释放。超声波记录是最近出现的一个亮点。电极和光纤都需要进入大脑，是侵入式技术。而超声波有较好的组织穿透力，是非侵入式的。现在有各种创新，将超声技术用以观察神经元活动。当然，以上这些技术还在研发初期，目前还没有一种技术可以被广泛应用，但前景非常被看好。
2. 刺激技术。刺激神经细胞从而改变脑活动和行为是神经科学的另一大手段。长期以来一直是将电极插入某个脑区，给电极刺激使神经细胞发生反应。近10年光遗传学已经基本取代电极刺激，因为光敏蛋白可以通过遗传学手段表达特定的神经细胞。其缺点就是光纤维也需要插入脑中。根据光刺激的这个思路，目前一些实验室利用生物体内蛋白的生物发光，对特定神经元进行刺激，以求实现非侵入式刺激。超声波可以穿透头骨和脑组织。很多实验室在努力开发超声刺激，这类研究工作非常活跃。与光电声技术相比，磁场技术具有的独特优点就是穿透力强、衰减慢，因此可以无损伤地影响神经元活动。一些学者用纳米磁珠来激活机械敏感性离子通道，以期实现刺激神经元的目的。另一个研究热点是寻找磁感应蛋白，这样外加磁场时就可以控制神经元的活动。这是一个非常令人关注的领域。
3. 分析技术。最为引人注目的课题之一是单细胞的基因表达和标注技术。目前关注的热点是：
（1）开发大数据整合分析神经元记录数据的方法，包括影像学数据平台和电生理记录的数据平台，这些数据将有利于推进计算神经科学的发展，也可以作为将来机器学习诊断多种神经疾病的样本库。
（2）单细胞的基因表达和标注技术，解决神经元种类和功能之间的联系是一大关键问题。目前走在前沿的是艾伦脑研究所的曾红葵教授，他们用单细胞测序技术，做小鼠整个皮层和下丘脑的神经元表达谱，并结合细胞的形态，连接和电生理特性进行一种全新的细胞分类，可能会对整个神经科学产生冲击。
4. 各种技术在脑功能和行为方面的应用。尽管技术开发尚处在早期阶段，已经有不少神经科学家利用新技术来重新认识脑功能。举例来说，普林斯顿大学的青年科学家伊兰娜・威腾（Ilana Witten）用VR模仿环境代替工作记忆的行为学范式，并用大面积高精度成像技术实时观察整个大脑皮层在工作记忆时的神经细胞，甚至尝试改变部分脑区神经细胞电活动的方法，观察工作记忆是否受影响。
对中国脑计划的借鉴意义
从历史上看，一个颠覆性新技术出现时，会推动神经科学前进一大步。例如，膜片钳技术使得离子通道和细胞电生理研究经历了十几年的繁荣，诸如此类的还有荧光蛋白、基因敲除技术等。但以前是单个技术开花结果，现在是百花齐放，很多技术加在一起有可能使脑科学研究有一个前所未有的爆发性发展，使我们更深一步认识高级脑功能，也给脑疾病的诊断和治疗带来跨越式的进步。注重技术开发也许是中国脑计划需要借鉴的一个重要方面。
跨界和学科交叉是美国脑计划另一个显著特点。很多之前不做脑研究的化学家、物理学家、工程师，由于该计划的支持、吸引而进入脑科学领域，与神经科学家合作，从全新角度，用过去几十年都无法想象的方法和手段，从多个层次展示了脑的奥秘。这种学科交叉和跨界合作带来的创造力的爆发令人振奋。中国的脑计划，也应该设计出新的鼓励机制和评价标准，促进跨学科的合作。
以目标或任务导向性的课题或项目，在美国脑计划中呈现出越来越多的不凡表现。这种做法可能起源于艾伦脑研究所。当年他们曾经用比NIH少一半的时间、一半的钱，将鼠脑一万多条基因表达的定位全部做出来。这是通过一个较大的团队分工合作实现的：有人做脑切片，有人做基因探针，也有人管图像记录、影像照相或分析。这样做效率高，质量也好。这类任务导向性的工作需要较大团队的协作，要运用现代化的项目管理方式，要求有明确而可衡量的目标，紧扣主题，而且要有可实现的计划，以及明确的方法和进度时间表。在中国的脑计划中，可以考虑一部分任务导向性课题，譬如老年痴呆症大脑中单个神经元基因表达谱，灵长类皮层连接图，等等。
由科学家而不是政府官员或科技管理人员来定方向，是中国脑科学计划非常需要借鉴的做法。中国在科研管理上已经有了长足的进步，尤其是在同行评议来评审课题申请方面。但在如何立项，如何管理等方面，仍然非常欠缺。如何将具有全局观念、有国际学术地位且还在科研一线工作的战略科学家们组成专家委员会，如何让广大科学家通过深入的讨论来决定做什么、怎么做，如何来考核评价脑科学计划的成果，这些都是需要深入思考的。政府起到的只是组织和支持作用。
中国脑计划需要充分利用自己的资源，规划具有特色的研究计划。现在的一些新技术，过几年会逐渐走向成熟和应用。在这个过程中，会开始逐渐关注脑认知的原理和机制，特别是高级脑功能，比如计算和数字概念、自我意识、想象，或者其他与高等动物差距很大的行为，这些是用小动物（鼠类）无法研究的。因此，使用灵长类动物做研究就显得非常重要。长期以来，灵长类研究进展不大，其中很大一个原因是缺乏技术。脑计划开发的新技术、新方法，一定会在灵长类脑研究中结出硕果。中国具有丰富的灵长类动物资源，也许可以利用美国脑计划开发的新技术来研究灵长类脑的连接、发育、电活动以及高级脑认知行为，为世界脑科学做出独特的贡献。
项目组织的结构类型受多种因素的影响，烟台移动3G项目投资多、规模大、施工周期短，在整个施工过程中遇到了很多的问题。项目一线员工发挥主观能动性，从整个施工过程来看，项目组织选择合理、运作高效。
第一章项目组织概述
1.1 项目组织基本概念
项目组织是为实现项目的目标，配备了一定的人员和资源，以某种形式去实施项目的组织。它是实施项目的主体，具有相应的领导、规章制定、配备人员、组织文化等。项目组织是为一次性特殊任务设立的，是一种临时性的组织，在项目结束后，它的生命就会终结。
1.2 项目组织结构形式
项目组织有多种形式，常用的主要有职能式、项目式、矩阵式、事业部式等。这些组织形式各有其优缺点，不同的项目应根据其特征选择合适的组织形式。
1.3不同项目组织结构适用范围
职能组织结构。适用于不确定性程度较低，所用技术标准规范，持续时间较短的小项目。不适用于环境变化较大，技术创新性很强的项目。
项目型组织结构。每个项目都下设很多职能部门，可以进行有效的协调与配合，以适应环境的快速变化。
矩阵型组织结构。融合了职能型和项目型的优点，充分利用公司资源，适于技术复杂、风险较大项目。
事业部式组织结构。适用于多项目的大型企业，特别是适用于远离公司本部的项目。
第二章烟台移动通信3G项目概况
2.1项目背景
烟台移动通信3G项目总投资1.7亿。安装46套移动基站设备，46套线路设备，1套交换设备。涉及交换部、线路部和基站部共三个部门；东区分包工程队、西区分包工程队共两个工程分包队；一个监理公司；建设周期是2009.4-2009.11，共7个月的时间。通信设备由中国移动集团统一采购，运送到烟台移动公司，工程分包队由烟台移动公司统一招标，然后调拨给3G项目使用。
2.2项目技术特征
46套基站设备安装在烟台市各乡镇移动公司机房内，为施工方便，按地理位置分为东区和西区；交换设备安装在烟台市移动总公司机房内； 46套线路设备，把乡镇基站设备和总公司交换设备联接起来，形成了交换-——线路——基站网络结构。
项目，通过各工程人员的施工，将交换设备、线路设备和基站设备安装到相应的机房内，并通过一系列的技术调试，开通整个通信系统，使用户可以使用3G手机打电话。
通信系统按技术特征分为三大块：交换、线路和基站，这三大块因其技术不同，其施工方式也有很大不同.
第三章组织类型选择与人员配备
3.1影响组织类型选择的因素
项目组织的结构类型受多种因素的影响，例如项目组织的方针、项目目标、项目所能获得的资源多少、项目所处环境等。项目组织结构包括确定项目机构、岗位、职责和权限，项目组织结构设计应使项目的所有参加者都易于沟通和协作。项目经理应确保项目组织结构适于项目范围、项目团队规模、当地条件和项目组织中权限和职责的划分。
影响管理跨度与层次的因素
3.2.1烟台移动3G项目按技术又分为交换、基站、线路三个子项目，子项目下又可分为基站建设、线路建设、交换建设与调试等工作包，因此管理层次受技术影响，可分为三层。
3.2.2烟台移动3G项目作为一个大的项目，设立总项目经理。交换、基站、线路三个子项目设立子项目经理。基站子项目施工人员5组共20人，线路子项目分东区分包队和西区分包队，100人左右。整个项目涉及地理范围广，人员数量众多，因此管理跨度比较大。
3.3组织类型选择
公司任命本人作为烟台移动3G项目的总项目经理，由本人组建整个项目的组织机构。我参考以前所做类似项目的组织结构，结合本次项目的特征，做出初步的组织结构选择。
3.4人员配备
从线路部挑选一名工作时间长、施工经验丰富的员工担任线路子项目经理，管理线路施工，并及时与监理和外包工程队领导沟通协调，处理线路施工中遇到的问题。
从基站部挑选一名工作时间长、施工经验丰富的员工担任基站子项目经理，管理基站施工，其他基站项目一线施工人员直接向子项目经理汇报工作，并脱离原日常工作。
原交换部经理兼职担任交换子项目经理，交换部员工兼职任交换子项目员工，原工作关系不变。
第四章计划阶段项目组织的运作流程
项目组织建立后，开始正式运作。第一项工作是制定范围计划，做出更详细的工作分解结构。
4.1范围计划制定流程
参加人员：总项目经理、线路子项目经理、交换子项目经理、基站子项目经理、监理经理、东区分包工程队经理、西区分包工程队经理。
计划目标：在7个月内，依照公司财务预算、人力资源、质量要求等，将1套交换设备、46套基站设备、46套线路设备安装完毕，开通整个通信系统，使用户可以使用3G手机打电话。
参考依据：烟台移动以前类似项目的范围计划、外包工程队以前类似项目的范围计划、监理公司以前类似项目的范围计划。
4.2组织结构的再修改流程
初步的组织结构选择由总项目经理根据以往工作经验制定，存在不完善的地方。而且制定初步组织结构时，还没有制定详细工作范围计划，后来制定完详细工作范围计划后，初步组织结构显示出与详细范围计划不适应的特征，因此需要对组织结构进行再修改。
参加人员：总项目经理、各子项目经理、分包队经理、监理经理
修改目标：根据详细的工作范围计划，对初步组织结构再修改，使其与范围计划相适应。
第五章 执行阶段项目组织的运作流程
项目的各种详细计划制定完后，总项目经理将计划分发给各子项目经理，子项目经理依据计划开始施工。
5.1项目执行组织工作流程
执行依据：各种详细的计划。
负责人：总项目经理、子项目经理
5.2项目控制组织工作流程
总项目经理将各子项目经理上报的工作情况汇总审核，了解每天项目进展情况、偏差情况、遇到的问题等，并把工作分为两类：一是按计划进展的工作，一是有偏差的工作。每个周五，总项目经理与各子项目经理、分包队伍经理、监理经理聚集会议室，共同审核一周工作进展情况。对于按计划进展的工作，做好文档记录，以后继续按计划执行；对于有偏差的工作，重点讨论。
第六章 收尾阶段项目组织的运作流程
各种计划执行完成后，项目进入收尾阶段。由于烟台移动3G项目分为三个子项目，因此项目收尾即涉及各子项目收尾，又涉及子项目之间的相互影响。根据这些特征，将收尾阶段分为四个部分，一是子项目收尾，二是各个子项目之间的相互协调，三是总项目收尾，四是共同进行项目后评价。
6.1子项目收尾流程
收尾依据：项目计划、工作情况记录。
负责人：子项目经理。
子项目经理把工作情况与计划情况再对比，确保所有计划都正确执行，工作都合格。
子项目经理将各种文档收集齐全，并按照合同自己做好子项目初验工作。
将子项目初验结果与其他文档上交至总项目经理，总项目经理签字确认。
6.2确定各子项目之间相互影响的流程
由于各子项目之间相互影响，各个子项目收尾并不能确保整个项目也随之收尾，还需考虑项目之间的相互影响。为此需要多次召开会议，共同讨论收尾工作。
参加人员：总项目经理、子项目经理、分包队经理、监理经理
参考依据：各子项目经理提交的文档、初验证书等。
各子项目经理将文档、子项目初验证书等提交会议，共同讨论。
与会人员详细讨论，确保其他子项目的收尾不影响本子项目的收尾；其他子项目的各种技术指标符合本子项目的要求。
经大家一致认可后，总项目经理、各子项目经理在总项目初验证书上签字，认可整个项目结束。
6.3总项目收尾流程
总项目初验证书签定后，整个项目工作结束，需要进行终验，终验后整个项目正式结束。
1：总项目经理向公司上层经理写终验申请报告，并将各种报告、合同等汇总上报，申请项目终验。
2：公司上层经理审核报告，并派人现场对项目终验。
3：公司上层经理签署终验报告，总项目正式结束。
6.4项目后评价流程
为了提高员工个人工作水平和以后项目工作更好的开展，需对项目做出总结，以评价项目执行情况、个人工作情况等。
评价形式：总结报告、会议讨论
参加人员：全体项目施工人员
第七章结论
烟台移动3G项目投资多、规模大、施工周期短，在整个施工过程中遇到了很多的问题。项目一线员工发挥主观能动性，积极、主动的解决主题，做到当天问题当天解决，没有出现推托责任的现象。从整个施工过程来看，项目组织选择合理、运作高效。
1：选择的合理性。项目组织选择充分考虑了项目技术、工作特征、人员配备等各方面的因素，适得项目组织适应工作需求，项目人员各负其职。
关键词：粗糙集；属性约简；等价类划分；基数排序；规则提取
中图分类号：TP18 文献标志码：A 文章编号：1009-3044（2016）01-0074-03
An Efficient Equivalence Partitioning Algorithm Based on Array
FAN Yan-ying1， ZHANG Zi-min2， CHEN Guan-ping1
（1.College of computer and Information Engineering， HeZhou University， Hezhou 542899， China； 2.Multimedia Technology Center， HeZhou University， Hezhou 542899， China）
Abstract： Rough set theory is based on Equivalence class，The good and bad of equivalence partitioning algorithm will directly affect the efficiency of the attribute reduction and rule extraction.Aiming at the problem of duplicate computing and large space overhead existed in the equivalence class of Radix Sort， propose an equivalence partitioning algorithm based on array.The time complexity of the algorithm is O （|U||C|）， The space complexity is O|U|. Finally， verify the process of algorithm by specific examples. The results show that the algorithm is correct and feasible
Key words： rough set； attribute reduction； equivalence partitioning； radix sort organization
粗糙集是在1982 年由波兰著名学者Pawlak Z提出的，该理论是一种处理不完备、不精确和不确定知识的数学工具[1]。跟其他处理不精确，不完备，不确定的理论相比，粗糙集无需其他先验知识，只需要提供其所处理的数据集，即可对这些数据进行推理，分析，和处理.正是由于粗糙集有这些方面的优势，引起了国内外科学家的关注，并致力于粗糙集的研究和应用推广.目前，粗糙集在社会很多领域的应用都取得了很好的效果.属性约简是粗糙集研究的重要内容之一[2]。属性约简就是在保持数据库分类能力不变的条件下删除其中不重要和不相关的数据[3]。
通常粗糙集进行属性约简要判断数据分类能力是否发生变化是建立在计算等价类的基础上的，因此求等价类的算法的优劣是影响后续属性约简或规则提取算法效率的重要因素之一.因此设计出低空间复杂度和时间复杂度的等价类划分算法是一件值得探索的工作.
目前不少专家学者对等价类都进行了深入研究[5].同时提出了很多种等价类划分算法。赵军[7]采用了快速排序法划分等价类U/C，其时间复杂度为O（ | C ||U| log |U| ） 。刘少辉等人在文献[8]还进一步研究了正区域的渐增式计算方法，由此设计了完备的属性约简算法，该算法时间复杂度为O（ | C| 2 |U| log | U | ） 。徐章艳等人在文献[9]对等价类划分算法进行改进，采用链式基数排序算法划分等价类U/C，其时间复杂度为O（ | C| |U| ） .
为进一步降低等价类划分算法时间复杂度，减小空间开销，提高等价类算法的执行效率，我们在研究现有等价类划分算法基础上，提出了一种基于数组的等价类划分算法。最后通过具体的案例验证算法的正确性和高效性。
1 基本概念
定义1[4] 决策表
一个信息表可以表示为S=，其中U是论域，C是条件属性集，D是决策属性集，V= 是属性的值域，其中，Va是属性a的值域，f： U×（∪DC∪D）V是信息决策表函数。当D≠?时，该信息表示一个决策表。
定义2[6] 等价类
每一个属性子集P?∪D?C∪D 决定了一个二元不可区分关系
IND（P）={（x，y）∈U×U，?a∈P |，f（x，a）=f（y，a）}
而IND（P）构成了U的一个划分，用U/IND（P）表示，简记为U/P， U/P的任何元素[x]p={y|?a∈P ，f（x，a）=f（y，a）}称为等价类。
2 算法分析
徐章艳教授在文献[9]中给出了链式基数排序算法（在本文称之为算法1），经研究发现该算法存在着重复运算现象。在第3步中，对论域U中的所有对象，按照每个属性的取值进行归类（即把在该属性值上取值相等的实例归为一队），事实上这当中存在着重复运算。因为第i趟收集的队列结果是可以作为下一趟（i+1）趟收集的基础的。
下面用算法1对决策表进行等价类划分，决策表如表1所示。
表1 决策表
[＼&a＼&b＼&c＼&d＼&D＼&X1＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&X2＼&2＼&2＼&2＼&1＼&1＼&X3＼&1＼&1＼&1＼&1＼&0＼&X4＼&2＼&3＼&2＼&3＼&0＼&X5＼&2＼&2＼&2＼&1＼&1＼&X6＼&3＼&1＼&2＼&1＼&0＼&X7＼&1＼&2＼&3＼&2＼&2＼&X8＼&2＼&3＼&1＼&2＼&3＼&X9＼&3＼&1＼&2＼&1＼&1＼&X10＼&1＼&2＼&3＼&2＼&2＼&X11＼&3＼&1＼&2＼&1＼&1＼&X12＼&2＼&3＼&1＼&2＼&3＼&X13＼&4＼&3＼&4＼&2＼&1＼&X14＼&1＼&2＼&3＼&2＼&3＼&X15＼&4＼&3＼&4＼&2＼&2＼&]
算法1对决策表进行第一趟分配：
FR[0] X 1X 3X 7X 10X 14end [ 0] [9] ，
FR [1] X 2X 4X 5X 8X 12end[ 1] [9]，
FR [2] X 6X 9X 11end[ 2] [9] ，
FR [3] X 13X 15end[ 3] [9] .
第2趟分配依然是对论域U进行分配，结果如下：
FR [0] X 1X 3X 6X 9X 11end[ 0] [9]，
FR [1] X 7X 10X 14X 2X 5end [ 1] [9] ，
FR [2] X 4X 8X 12X 13X 15end[ 2] [9] .
后面的依次类推，也就是该算法每一趟的分配收集都是独立进行的。事实上第i+1趟分配是可以再第i趟分配的基础上进行的。
以第1趟收集结果来分析：FR[0]队列中的任何元素{ X 1X 3X 7X 10X 14}和FR[1]队列中的任何元素{ X 2X 4X 5X 8X 12}都是不可能归为一个等价类的。因为他们在属性a上的取值不同（即X 1，X 3等不可能与FR[ 1]中X 2，X 4等属于同一个等价类）。因此我们可以在第1趟分配的基础上进行第2趟分配。具体操作为在第1趟的FR[ 0]队列中，比较属性b的值，把在队列中属性值B相同的再细分成更小队列，完成后释放FR[ 0]所占用的空间，同理，对FR[ 1]，FR[ 2]，FR[ 3]进行同样的操作。以此循环，当比较完最后一个属性时，事实上就已经完成了等价类的划分。整个执行过程类似于一棵树的生产过程.也就是说实际上我们只要对算法1中的步骤3进行改进，在第3步循环完后即可生成所需的等价类。无需再进行后续的步骤4，步骤5.因此改进后的算法复杂度更加低，算法更简单。
3 新算法描述
改进后的算法如下
算法2 一种改进的高效等价类划分算法
输入：决策表S=U={u1，u2，u3……un}，
输出：对应的划分U/C
步骤1 for（i=1，i
{ 步骤1.1 if i==1；
执行第一趟划分：求第1个属性的值的个数K，并创建K个动态数组，根据第1个属性值分别把各实例放入相应的数组中；
Else
步骤1.2
设由第i-1趟分配所产生的数组序列为：arry1，arry2，arry3……arryk；
令T=1；
For each arryj （j=1，2，……k） //对上一趟产生的任意数组执行以下操作
{ 步骤1.2.1 令P=T；
创建数组arryt’；同时把 arryj的第一个元素放入arryt’中；
T=T+1；
令 L=length（arryj） //求数组arryj的长度
步骤1.2.2 For （M=1，M
{ 令E=0；
For（b=p，b
{ if （f（arryj[M]，ci）==f（arryb’[0]，ci）） //如果arryj中第M个实例的属性ci的取值与arryb’数组中的第1个元素ci值相等 则把arryj中的第M个元素归入arryb’中，
令e=1，终止循环，转步骤1.2.2
}
If （e==0）
则创建一个新的动态数组arryT’，同时把arryj中的第M个元素归入新数组arryT’中；
T=T+1； }}
释放 数组arryj所占空间；}
算法分析：该算法在对每个对象属性值的比较过程中，逐步逼近生成等价类，在最后一个属性进行比较排序的过程中，实际上也就完成了对等价类的划分。同时在对某一个数组进行划分完毕后，立刻释放该数组所占空间，这样就减少了空间开销。该算法解决了文献[9]对属性进行比较过程中的重复运算问题以及产生空队列的问题。因此算法相对于文献[9]的效率会更高些（相当于无需执行文献[9]的第4，5步）。该算法的时间复杂度为O（|U||C|），空间复杂度为O|U|.
4 算例分析
我们同样以文献[9] 中的决策表（表1）为例说明该算法计算U/{a，b，c，d}的过程。
进入算法执行for的第一次循环（即根据属性a对等价类进行划分）
第1趟循环：
属性a的值的个数为4个（分别为：1，2，3，4），同时生成4个动态队列
Front[10]={X1，X3，X7，X10，X14}
Front[11]={X2，X4，X5，X8，X12}
Front[12]={X6，X9，X11}
Front[13]={X13，X15}
第2趟循环（即根据属性b对等价类进行划分）
Front[10]生成2个动态数组
Front[20]={X1，X3}， Front[21]={X7，X10，X14}分完释放Front[10]占的空间
Front[11]，生成2个动态数组
Front[22]={X2，X5}， Front[23]={X4，X8，X12}分完释放Front[11]占的空间
Front[12]生成1个动态数组
Front[24]= {X6，X9，X11} 同时释放Front[12]占的空间
Front[13]生成1个动态数组
Front[25]= {X13，X15} 同时释放Front[13]占的空间
由上可知第2次循环共生成6个数组
即Front[20]={X1，X3}， Front[21]={X7，X10，X14}
Front[22]={X2，X5}， Front[23]={X4，X8，X12}
Front[24]= {X6，X9，X11}
Front[25]= {X13，X15}
第3次循环，同样根据属性c对第2次循环生成的各数组进行划分
由Front[20]划分生产Front[30]= {X1，X3}，
由Front[21]划分生产Front[31]= {X7，X10，X14}
由Front[22]划分生产Front[32]= {X2，X5}，
由Front[23]划分生产Front[33]={X4}，Front[34]={X8，X12}，
由Front[24]划分生产Front[35]= {X6，X9，X11}
由Front[25]划分生产Front[36]= {X13，X15}
同时分别释放掉Front[20]，Front[21]，Front[22]，Front[23]，Front[24]，Front[25]所占的内存空间
第4此循环，同样根据属性d对第3次循环生成的各数组进行划分
由Front[30]划分生产Front[40]= {X1，X3}，
由Front[31]划分生产Front[41]= {X7，X10，X14}
由Front[32]划分生产Front[42]= {X2，X5}，
由Front[33]划分生产Front[43]= {X4}，
由Front[34]划分生产Front[44]= {X8，X12}，
由Front[35]划分生产Front[45]= {X6，X9，X11}，
由Front[36]划分生产Front[46]= {X13，X15}
同时释放掉Front[30]，Front[31]，Front[32]，Front[33]，Front[34]，Front[35]，Front[36]
算法结束。
最终生成的数组
{X1，X3}，{X7，X10，X14}，{X2，X5}，{X4}，{X8，X12}，{X6，X9，X11}，{X13，X15}
就是U/{a，b，c，d}划分所生成的等价类。
5 结束语
本文在研究徐章艳教授文献[9]中等价类划分算法的基础上，给出了一个基于数组的等价类划分算法。该算法在对属性进行比较排序的过程中逐渐逼近生成等价类，同时算法边生成新数组边释放原数组所占的空间。因此新的等价类划分算法能够避免重复运算以及节省空间开销。算法的时间复杂度为O（|U||C|），空间复杂度为O|U|.最后通过案例分析验证了算法的执行过程。结果表明算法正确可行。
参考文献：
[1] 王晓宇， 徐章艳， 张伟. 一种基于知识粒度单调性的属性约简算法[J]. 计算机应用与软件， 2013， 31（11）： 38-41.
[2] 周建华， 徐章艳， 章晨光. 改进的差别矩阵的快速属性约简算法[J]. 小型微型计算机系统， 2014， 35（4）： 831-835.
[3] 陈超， 陈性元， 永伟， 等. 基于粗糙集理论的冗余规则处理方法[J]. 计算机工程与设计， 2014， 35（1）： 21-25.
[4] 王学恩， 韩崇昭， 韩德强， 等. 粗糙集研究综述[J]. 控制工程， 2013， 20（1）： 1-5.
[5] 葛浩， 李龙澍，杨传健. 基于Swapping 技术的启发式属性约简[J]. 小型微型计算机系统， 2014， 35（7）： 1620-1624.
[6] 周江卫， 冯博琴， 刘洋. 一种新的快速求核算法[J]. 西安交通大学学报， 2007， 41（6）： 688-691.
[7] 赵军， 王国胤， 吴中福. 一种高效的属性核计算方法[J]. 小型微型计算机， 2003， 24（11）： 1590-1593.
但是，新的研究发现，所谓的垃圾基因并非垃圾，而是有着重要的功能。
DNA元件百科全书
伊萨克·牛顿早就说过，自然不行徒劳之举，少已够用，多则何益。既然人类约有30万个基因，它们肯定是“天生我才必有用”，否则就不会在进化中占据人类遗传信息如此大的空间。
于是，在2003年人类基因组计划全部完成之际，研究人员也启动了另一项为DNA撰写百科全书的艰巨任务，探索那些大量的没有功能的基因到底有什么作用。这个计划称为ENCODE，意为DNA元件百科全书，也就是探明人类基因组中的DNA每个元件的功能。正如参与ENCODE项目的英国桑格研究所研究人员珍妮弗·哈罗所说，如果说人类基因组计划提供了一张地图，那么ENCODE计划就是在这张地图上标出了各个基因的功能信息。
这个计划的参与者包括美国、英国、西班牙等5个国家的32个实验室的442位科学家，他们获得并分析了超过15兆兆字节（15万亿字节）的原始数据，目前研究人员已经在《自然》杂志发表6篇文章，在《科学》杂志发表2篇文章，在《基因组研究》杂志发表18篇文章和在《基因组生物学》杂志发表6篇文章，全面公开了ENCODE计划的内容。科学家对147个组织类型进行了分析，以确定哪些特定的基因能开启和关闭，以及不同类型细胞之间的基因“开关”存在什么差异。
研究人员认为，过去所称的垃圾DNA（基因）实际上是一个庞大的控制面板，这个控制面板至少包含有400万个基因的开关，在这个控制面板上可以调控数以百万计基因的活性。如果没有这些开关调控，基因将不能正常工作，这些区域的基因也许就会导致人类患病。因此，人类基因组的基因至少80%以上都是有功能的。
“垃圾”DNA是如何起作用的？
研究人员早就发现，具有共同的基因未必会产生相同的蛋白质产物，关键在于基因能否被激活或激活的程度是强还是弱。例如，同卵双生的孪生子具有完全相同的基因组，但是他们即使在同样的生活环境下也会表现出不同的性格，这是因为他们的基因活性并不相同，同样的基因，有些基因活性大，有些活性小。而基因活性的大小则由另外一些基因开关来控制，这些基因开关在过去就被视为是“垃圾”基因。
那么，“垃圾”基因是如何发挥作用的呢？研究发现，人类基因组中大约一半的DNA由重复性基因片段构成，其中包括转座子，它能换位到基因组内的不同位置，同时还有反转录转座子，可被转录进核糖核酸（RNA），之后被重整入基因组DNA。
人类基因组中最常见的重复序列是Alu，由于这种DNA序列中有限制性内切核酸酶AluⅠ的识别序列AGCT，所以称为Alu重复序列。Alu重复序列也是反转录转座子，它拥有超过100万个拷贝，占据了人类基因组的大约10%。
美国爱荷华大学医学院的研究人员通过研究发现，过去认为无用的重复性Alu序列其实是新的外显子的主要来源。外显子是真核生物基因的一部分，它在剪接后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中表达为蛋白质，而且外显子是最后出现在成熟RNA中的基因序列，又称表达序列。所以，外显子也就是功能基因或者能调控基因表达的特殊基因。
Alu是灵长类动物特异性的反转录转座子，它可以制造外显子，这些外显子可能有助于形成灵长类动物的独特特性。研究人员使用拥有将近600万个探针的高密度外显子微矩阵技术，用以监测人类所有外显子的表达模式。对所得数据分析后，研究人员发现，11个人类组织中330个外显子是来源于Alu序列。
例如，人类的一种基因SEPN1与肌肉营养失调有关。对比来自黑猩猩和短尾猿组织的数据发现，一个来源于Alu的肌肉特异性外显子是在人类和黑猩猩进化分离后产生的，这个外显子只在人类肌肉中高水平表达，但在任何其他人类组织或非人类灵长类动物组织中均不表达，因而才使人类患肌营养不良疾病。
让功能基因沉默或表达
有时候，“垃圾”基因的功能更重要，因为它们是调控功能基因的基因，它们可以让一些功能基因沉默，也可以让一些功能基因具有很高的活性，进行充分表达，从而产生功能蛋白质。基因的调控手段有一种比较特殊的方式，即对功能基因进行甲基化，如此可以让一些功能基因沉默。相反，如果不对功能基因进行甲基化，就有可能让功能基因获得表达，产生不同的蛋白质。
有一种叫柳穿鱼的花卉，大多是对称的白色花瓣，还有小部分呈现为黄色五角星。一般人面对白色花瓣和黄色五角星的花时，会以为这是两种不同的花卉，但实际上它们是同一种花卉，它们的基因是一模一样的。之所以表现为不同颜色和形状的花卉，不是因为它们的基因不同，而是因为在基因调控中有一些基因被甲基化，这些甲基化的基因就会沉默，不再表达，花朵就变成对称的白色花瓣。而基因没有甲基化时，这种基因就有活性，它所编码的花的颜色和形状也不同，成为黄色五角星花卉。
同时，研究人员发现了大量的由垃圾基因对功能基因进行甲基化的调控。基因的甲基化又称DNA甲基化，是一种对基因的修饰途径。大量研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。
DNA甲基化主要形成5－甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的7－甲基鸟嘌呤（7-mG），而DNA的甲基化可引起基因的失活，即沉默。
RNA也像DNA一样携带着遗传信息，研究人员最近发现，信使RNA(mRNA)并非像过去那样被生物学家认为是DNA和蛋白质之间的简单中介，它也会通过腺嘌呤加甲基的方式而被化学性修饰。过去认为，mRNA只含4种核苷碱基。但是，新的发现表明，N6-甲基腺苷(m6A)是mRNA的第五种碱基，它遍布转录子中。20%的人类mRNA可被常规地甲基化，5000多个不同的mRNA分子均含有N6-甲基腺苷，这意味着这种修饰可能广泛地影响着基因如何表达。
例如，mRNA被甲基化就与肥胖有关。有一种与肥胖相关的基因称为FTO，它能编码一种酶，此酶能将mRNA中N6-甲基腺苷逆转到常规腺苷。具有FTO基因突变的人有过度活化的FTO酶，引起N6-甲基腺苷水平低下，食物摄入和代谢异常，从而导致肥胖。全球约10亿人具有FTO突变，此突变是肥胖症及2型糖尿病的主要病因。
2007年，4个初出茅庐、展翅飞翔的行星探测器将让研究行星的科学家们有更多的思索。寻找太阳系外行星的欧洲COROT卫星计划于2006年12月27日升空，它将探测围绕其他恒星的“热木星”，以及体积仅比地球大几倍的岩石行星；2007年，美国宇航局的“火星勘测轨道飞行器”将拍摄迄今为止清晰度最高的火星表面图像，并用雷达搜寻火星地表下1000米深处的岩石层和冰层；欧洲的“金星快车”卫星将开足马力全力以赴地履行使命；2007年2月，美国“新视野”号探测器在飞往目的地冥王星的途中将发回所拍摄到的木星图像，“新视野”号到达冥王星的时间是2015年。
古人类的颅骨和骨骼
最近几年，在格鲁吉亚共和国、中国和肯尼亚的多处地点，古人类学家发掘出不少新的最早期人类的颅骨、牙齿、下肢等化石。2007年，研究人员将描述这些化石的第一份报告，为科学家们理解180万年前生活在非洲的人类祖先的身份提供更多线索。与此同时，一个期待已久的地猿始祖种（Ardipithecus ramidus）的部分骨骼有望为了解早期人类如何向直立行走进化提供线索。地猿始祖种是440万年前生活在埃塞俄比亚的早期人类祖先。
灵长类动物的新基因组
随着人类和黑猩猩基因组测序工作的完成，遗传学研究将向灵长类系统树的其他分支前进。目前，科学家们已经获得了大猩猩、恒河猴、短尾猿、猩猩、小毛猴和长臂猿的“低清晰度”基因组图谱，2007年，科学家们将绘制出更加精致、无差错的基因组图谱。此外，科学家还计划绘制出婴猴、树、鼠狐猴的基因组草图。如果研究按计划顺利进行，那么通过对所有基因组进行比较，科学家们最终可以解释人类在进化途中是如何与其他灵长类动物分道扬镳的。
气候变化
人类活动引发的气候变暖问题越来越不容忽视。2007年2月，政府间气候变化委员会将最新的研究报告。3月，国际极地年计划将正式启动，科学家们将着手研究地球最冷地区的气候特征。
全基因组相关性研究
将健康人的基因组与患病者的基因组进行对比研究的目的是找出疾病的基因机理。在2007年，这种研究的力度将从涓涓细流变成汹涌的洪流。科学家们已经将这种基因对比法应用于黄斑变性、记忆减退、肠道发炎等疾病的研究中，新目标将分析精神分裂症、牛皮癣、糖尿病等更多的人类疾病。
