伯格森

在过去七年间，他将自己创办的两家基因研究公司454 Life Sciences和Ion Torrent Syst以超过5亿美元的价格卖了出去，实属不错的创业者，也是一名名副其实的富豪。有人预测，他因为在基因测序方面的研究成果，将会成为诺贝尔奖获得者，而罗森伯格却喜欢人们这样的称呼，&ldquo 生物科技领域的史蒂夫· 乔布斯&rdquo ，虽然目前他的创新并不像苹果创始人那样众人皆知。 　　Jonathan Rothberg的基因解码之路 　　人生的第一次触礁 　　1993年，刚获得耶鲁大学生物化学博士学位的罗森伯格，在他的地下室创办了他的第一家公司CuraGen，这是最早一批用自动化方法搜寻新基因的公司之一，1999年Curagen公开上市。第二年市值就达到了50亿美元。2001年，Curagen签下当时生物技术行业最大的一单生意，和拜尔公司签订15亿美元的合同，研究治疗肥胖和糖尿病的药物。然而Curagen很快遭遇滑铁卢。它的第一款针对化疗副作用的药物研发失败，和拜尔的合作也不了了之，投资者们开始担心了，只退缩不前进。于是在2004年，罗森伯格被排挤出公司。2009年，药物研发公司Celldex Therapeutics仅以9500万美元就将Curagen收购。 　　这期间，在1999年他成立了454生命科学公司(454 Life Sciences)，归属CuraGen公司旗下，2005年底，454公司推出了革命性的基于焦磷酸测序法的超高通量基因组测序系统&mdash &mdash Genome Sequencer 20 System，开创了边合成边测序(sequencing-by-synthesis)的先河，2006年，454公司又推出了性能更优的第二代基因组测序系统&mdash &mdash Genome Sequencer FLX System (GS FLX) 在2007年初，罗氏诊断(Roche Diagnostics)与CuraGen公司签订协议，以1.55亿美元的现金和股票收购454公司，Roche自2005年就已经成为了454的独家分销商，他们希望通过这一收购能巩固对未来454测序仪的使用权。2008年10月，全新的GS FLX Titanium系列试剂、耗材和软件的补充，让GS FLX的通量一下子提高了5倍，准确性、读长也进一步提升。 　　激情上路 　　在离开Curagen后，2004年，罗森伯格与大卫.韦茨(David Weitz)成立了雷恩丹斯技术公司(RainDance Technologies)，总部位于马萨诸塞州比勒利卡，是一个利用高通量微液滴技术(RainStorm&trade 技术)为人类健康和生命科学研究，提供科研仪器和试剂的新兴生命科学公司，旨在专注研发更好的医疗保健成果，并降低癌症及遗传病研究、检测和治疗的成本。该公司创新的RainStorm&trade 数字液滴技术让新一代测序和基因检测系统如虎添翼，带来了明显更优的性能、成本、解释性和易用性 RainDance的系统广泛应用于世界各地的主要科研机构、临床遗传学实验室和医院 RainDrop&trade 数字PCR系统大大超过其他数字PCR系统，在PCR分析的灵敏度、多重分析和绝对定量方面表现优异 2014年2月推出的癌症基因捕获试剂盒ThunderBolts Sequencing Panel，能够捕获样品中肿瘤医疗相关的癌症突变基因，使研究人员可快速经济地对火线标本进行癌症基因序列测定，通过国际销售和服务业务以及全球的经销商和商业服务供应商为客户提供支持。据动脉网了解，罗森伯格于2009年离开RainDance Technologies，具体原因不详。 　　将基因测序技术带到每一个实验室或诊所 　　2007年，和儿子诺亚的一次对话促成了PGM的诞生。8岁的孩子询问父亲是否能发明读懂思想的设备时，罗森伯格迸发出一种想法，是否可能创造一种可以阅读&ldquo 神经元之间传递的电子信号&rdquo 的微型化学感应器。这一想法导致了Torrent芯片，一种可分析基因的半导体的诞生。这极大地简化了工序，削减了机器的成本。2007年，他拿出自己的积蓄创办了Ion Torrent，后来又得到了2300万美元的风险资金资助。吸取了454公司的惨痛教训，这一次他权握了多数股，以免再次被逼出局。 　　2010年2月，仅三年后，Ion Torrent推出了世界上第一台半导体测序仪&ndash 个人染色体检测仪PGM ，PGM的核心是一块有2100万个晶体管的硅芯片，据了解运算能力相当于一台95年的台式电脑。基因解码器(decoder) 长宽高仅 60.96*50.8*53.34 cm ，解码器外部有一个8英寸的触摸屏，左侧有可把数据下载到iPhone的端口，屏幕下方有4个分别标有○、X、□和+符号的测试管，它们分别代表了形成人体DNA的最基本4个化学物质，鸟嘌呤(核酸的基本成分，guanine)、胞嘧啶(cytosine)、腺嘌呤(adenine)和胸腺嘧啶(thymine)。 　　世界上第一台半导体测序仪--PGM 　　PGM 　　PGM 是当时，也是当今世上体积最小、检测成本最低的上市产品。它可在2小时之内，以很高的精度解读出1000万个基因代码符号，与现有使用的大型电脑和服务器DNA扫描设备不同，PGM可置于办公桌上，是当前具有同类功能仪器的十分之一，所以也被称为&ldquo 椅上型&rdquo 测序仪。且售价仅5万美元，与传统测序仪不同的是，它不需要激光、成像仪或标记，价格当然要便宜很多。这也是史上首次，科学家个人、社区医院和高校能够负担得起的测序仪。罗森伯格表示，PGM 除了可用于改变医药、农业、纳米科技和在其他可再生燃料的探索，在将来，大夫通过DNA测序还可对肿瘤部分的遗传缺陷点位进行修补，并根据癌症患者的不同情形有针对性地用药，患有先天性罕见疾病的儿童，也可通过对更多染色体组做针对性的解码，以防误诊。 　　而在PGM正式生产前， Life Technologies 2010年秋季以7.2亿美元价格收购了Ion Torrent，Life Tech在收购Ion Torrent后，迅速推出了测序仪，直到2011年，随着新款芯片的上市，产量提高了100倍以上，且读长达到400个碱基对。2012年年初，Life公司再接再厉推出了功能更为强大的Ion Proton测序仪，和PMG定位于小型基因组、基因合集、基因表达、ChIP-SEQ的快速廉价检测所不同的是，Ion Proton则关注的是人类基因组、人类外显子组、全转录组测序，Ion Proton测序仪仅需一天便可完成个人完整基因组测序，而费用仅为1000美元。2012年9月，新仪器Ion Proton开始发售，产量更高。 　　生命科技公司(Life Technologies)的产品Ion Proton 　　再探新机会：健康孵化器 　　直到2013年6月，正值赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)与以136亿美元收购Life Tech之际，罗森伯格选择了辞职，而吸引赛默飞收购的重要原因之一就是Ion Torrent，虽然它只占Life Tech整体收入的一小部分。罗森伯格是Ion Torrent公司创始人以及推动该业务的关键人物，辞职后，投资者们纷纷好奇罗森伯格在合并之后的公司职位，他却选择了离开。在2013年7月，创办了LAM Therapeutics，专门研发治疗肺淋巴管肌瘤病(LAM)lymphangioleiomyomatosis的药物，团队主要由生物化学、化学、遗传学、分子生物学方面的专家组成，共十名左右。这还不算&ldquo 追求的新机会&rdquo 。直到最近，媒体爆出一家健康新创公司孵化器4Combinator催生的公司Butterfly Network，在11月初筹集了8000万美元，而该孵化器正由罗森伯格于2014年7月在康涅狄格州设立。探寻生命的脚步从未停止过。 　　一路不变，珍爱健康生命 　　而Butterfly Network也是由罗森伯格和一批来自麻省理工林肯实验室的物理学家和工程师于2011年创立，Rothberg 担任该公司首席执行官一职，该公司致在建立一个收集数以千计图像的数据库，然后使用人工智能技术从中获得新的临床治疗手段。目前已经开发了以全新方式透视人体的新型医学成像设备。Butterfly的产品理念是，取代价格高昂的医学成像设备，让用户只需花费8秒钟就能获得一张完整的医学影像。 　　buteerfly 　　对未来的期望，罗森伯格表示，希望Butterfly能够拥有深度学习的能力，模拟神经网络处理大量人体数据，可以做到语音识别的功能，达到人工智能的目的。让大家知道，选择Butterfly，就是选择珍爱健康生命。 　　基因时代里的爱的故事 　　在罗森伯格一个个基因解码的辉煌成功背后，有着一个严肃又充满力量的任务，他17岁的女儿患有轻度结节性硬化症(TSC)又称Bourneville病。这是一种罕见遗传性疾病，可能导致心脏、肾脏、皮肤、肺部、骨骼、眼睛和脑部等等良性肿瘤(在美国只有约5万名患者)。 　　他的二儿子诺亚1999年出生之后呼吸困难，尽管后来被证明没有大碍，但他还是期望能找到一种快速扫描基因的方法，那样也许就能找到疾病的根本，还可以推动制药公司针对疾病的药物研发，&ldquo 所有的动力最终都是个人的，&rdquo 罗森伯格说，&ldquo 因为我们都想影响我们所爱的人，如果纯粹为了学术，我可能会去创办一家人工智能公司。&rdquo 　　Jonathan Rothberg 历来荣誉奖项：

全国中小企业股转系统最新公告显示，伯格森(北京)科技股份有限公司拟挂牌新三板上市。　　伯格森成立于2005年1月20日。公告显示，伯格森2014年度、2015年1-12月营业收入分别为1769.29万元、1604.71万元，净利润分别为-32.61万元、79.73万元。　　资料显示，伯格森(北京)科技股份有限公司主营业务为实验室设备的销售、安装调试及维修保养等服务 提供实验室配套的科研设备解决方案及检测服务 提供实验室设备的代理进口服务等。主要产品有生命科学实验仪器系列、色谱分析仪器系列、光谱分析仪器系列、实验室通用仪器系列和独家代理仪器系列。　　伯格森本次挂牌上市的财务审计为北京兴华会计师事务所(特殊普通合伙)，法律顾问为北京市中银(上海)律师事务所。

以下文章来源于中国物理学会期刊网 ，作者陈耕 李传锋中国物理学会期刊网.中国物理学会期刊网(www.cpsjournals.cn)是我国最权威的物理学综合信息网站，有物理期刊集群、精品报告视频、热点专题网页、海内外新闻、学术讲座，会议展览培训、人物访谈等栏目，是为物理学习和工作者提供一站式信息服务的公众平台。|作者：陈耕1,2,† 李传锋1,2,††(1 中国科学技术大学 中国科学院量子信息重点实验室)(2 中国科学技术大学 合肥国家实验室)本文选自《物理》2023年第6期01理论背景不断提升测量精度是科学研究发展的一个源动力。科学技术发展到今天，很多里程碑式的进步都得益于测量精度的提升。一个众所周知的例子是2016年引力波的成功探测[1]，验证了爱因斯坦广义引对论的预言。然而从激光干涉引力波天文台(LIGO)建成到第一次探测到引力波整整花了17年时间，这是科学家们不断改进装置以提升探测精度的结果。最近科学家们在引力波探测中使用了量子压缩的光源，进一步提升了探测精度，使得现在几乎每周都可以观测到引力波。用新的原理方法、技术手段提高测量精度，本身就是自然科学研究的一个重要方向，我们称之为精密测量研究。科学界一般使用测量的不确定度Δ随所使用的测量资源N的下降速率来刻画一个测量系统的测量能力。经典方法能达到的极限是Δ随N的0.5次方成反比下降，也就是我们所称的标准量子极限(standard quantum limit)。需要注意的是，虽然名字中带有“量子”，但是这个下降速率是经典方法能达到的极限。如果能把测量中所有的技术噪声都压制到很低，从而使量子涨落成为主要噪声，就可以达到这个极限。但是在实际测量场景中，起主导作用的经常是各种技术噪声，这时放大信号提升信噪比是一个提升最终精度的有效途径。一个典型的方法是“弱测量”方法，它可以后选择(post-selection)出移动幅度最大的一小部分探针，从而将信号放大100倍甚至1000倍以上。中国科学技术大学研究团队使用了一种改进型的偏置弱测量方法，在放大信号的同时大幅降低了探测器的光电饱和效应，相比标准弱测量方法的探测精度又提升了一个数量级[2]。但是这种弱测量方法并不能超越标准量子极限，因为它本质上是经典光的干涉效应。02量子精密测量量子精密测量是最近十年来在量子信息研究中一个蓬勃发展的领域，旨在利用量子的方法和资源实现突破标准量子极限的测量精度。如前所述，引力波探测装置使用量子压缩光之后可以实现超过标准量子极限的测量精度，这充分证明了量子精密测量的可行性和重要性。那么一个对于量子力学本身的理解和实际测量精度都很重要的问题是：量子精密测量可以提供的精度极限在哪里？实际上对于这个问题，海森伯在1927年就给出了很好的答案，也就是海森伯不确定原理。它是量子力学的一个基本原理，根据这个原理给出的最高测量精度我们称之为海森伯极限：即测量的不确度Δ与N的1次方成反比下降。因此，量子精密测量的一个重要任务是发明新的方法和量子资源来逼近这个极限。光或原子的压缩态不可能达到这个极限，因为实际实验中压缩比总是有限的。一个原理上可以达到这个极限的方法是使用多体纠缠态，比如在量子信息中常使用的N00N态，它通常具有如下的形式：这个形式的物理理解为：N个粒子同时处于0状态，或者同时处于1状态，这两种可能性之间是量子相干叠加的。显然N个没有关联的个体不可能处于这样的状态，因为它们中每个都可能处于0或1态，造成总的状态有2N种可能。这样一种量子资源原则上可以实现海森伯极限的测量精度，但是一个现实的困难是，N很大的量子态很难确定性地产生。利用光子可以实现大约10个光子的纠缠，但是产生和探测效率都极低。即便可以确定性地产生和探测10光子纠缠，一个经典的激光脉冲可能含有1010以上的光子，即便取0.5次方的反比，不确定度也比10光子纠缠达到的1/10小4个数量级。因而现阶段使用N00N态进行精密测量只是原理上演示了一种潜在的优势，并不具有实际价值。2018年，来自于中国科学技术大学的研究团队发展了一种量子化的新型弱测量方法。这种方法用光子数的混态作为探针，以单光子的量子叠加性作为量子资源，实现了对单光子克尔效应反比于N的1次方的测量精度，反比系数约为6.2[3]。该工作的最好精度相当于使用N = 100000的N00N态可以达到的效果，并优于之前最好的经典方法[4]一个数量级。不久后，该团队又通过使用单光子投影测量代替混态探针，实现了逼近海森伯极限的测量精度，反比系数进一步降低到了1.2[5]。其最好精度相当于使用N = 1000000的N00N态可以达到的效果，并优于之前最好的经典方法[4]两个数量级。虽然是在一个特定的测量任务中进行的，但是这两个工作首次实现了在实际测量任务中达到海森伯极限并优于经典方法，充分展现了量子精密测量的优势。海森伯极限被学术界广泛认为是量子力学所允许的测量极限，是否有可能超越这个极限一直是学术上备受关注和存在争议的问题。2011年，Napolitano等人的一个工作声称超越了海森伯极限[6]，对光非线性系数测量达到反比于N的1.5次方的超海森伯极限。但是这个工作后来受到了广泛的置疑甚至是批评[7—9]，因为所使用的资源为光子通过原子团产生的经典非线性，其哈密顿量里已经含有了N的平方项。在以所使用的总能量作为规范化资源定义的前提下，这个工作甚至没有超过标准量子极限。03基于量子不定因果序的精密测量近些年来，一种新的量子结构，即量子不定因果序(indefinite causal order，ICO)引起了学术界极大的研究兴趣。量子力学显然允许一个粒子处于不同状态的量子叠加，比如光子可以处于不同偏振叠加态，原子可以处于不同能级的叠加态。事实上，量子力学还允许两个演化不同的时序之间的量子叠加，这点显然不同于经典世界的因果关系。在经典世界里，如果两个事情A和B之间存在关联，那么它们之间孰因孰果是确定的。如果A发生在B之前，那必然A是因B是果；反过来的话，就是B因A果。而在量子世界里，两个事件可以处于如图1所示的两个相反时序的量子叠加上，也就是说孰因孰果这个问题是不确定的。这样的系统状态可以表示为：图1 量子不定因果序的示意图。图中的薛定谔猫处在先过左边门后过右边门和先过右边门后过左边门这两种相反时序的量子叠加态这样一种新的量子结构已经被证明在各种量子信息过程中可以提供进一步的量子增强。比如降低量子计算问题中的复杂度，提升量子通信中通过信道的互信息量。尤其让大家感觉到意外的是，2020年香港大学的一个理论工作证明[10]，量子不确定因果序可以在精密测量中突破海森伯极限，达到前所未极的反比于N的2次方的超海森伯极限。这样一个理论突破考虑了由两组连续变量进行N次独立演化产生的几何相位A的测量，比如一个变量是坐标空间的本征值x，另外一个变量是动量空间的本征值p。传统确定因果序的方法在这样一个测量问题中最好的精度极限是海森伯极限，可以由如图2(a)所示的串行测量装置达到。如果把这样两组演化制备到两个相反时序的叠加上，如图2(b)所示，就可以获得一个随着N2A增加的总体相位，也就是获得了指数加速的能力，从而对几何相位的估计可以达到反比于N2的精度，也就是超海森伯极限。图2 (a)确定性因果序方法通过分别测量x的N 步演化和p 的N步演化来估计两种演化产生的几何相位；(b)两组演化可以制备到两种相反时序的量子叠加上，两种时序如图中的蓝色和橙色线路所示；(c)实验结果(黑色方点)证明量子不定因果序方法可以达到超海森伯极限精度(红线)，并优于确定因果序方法能达到的最好精度(蓝色虚线)这样一个结果在实验实现上遇到了很大的困难，因为它同时涉及到了离散变量和连续变量体系，并且需要将这两种体系纠缠起来，也就是利用离散的量子比特状态去控制两组连续变量的演化时序。量子信息方案中的离散变量体系无法实现连续变量的演化，而连续变量体系无法把两组演化制备到两个相反时序的量子叠加上。中国科学技术大学的团队通过构造一种全新的杂化(hybrid)装置实现了这样一个量子结构[11]，用光子的偏振状态来控制光子横向模式的位置和动量的演化。他们用特制的光学元件精准实现了这两个连续变量的多步微小演化，在一个接近1 m长的马赫—曾德尔(MZ)干涉仪的两臂上分别实现了两个时序相反的演化过程。实验结果对几何相位的测量精度可以达到如图2(c)所示的超海森伯极限，并且优于任意确定因果序方案能达到的最高精度。这个实验中所使用的探针是单个光子，所以每次测量所需要的能量与N无关。在以能量为规范定义的前提下，这是目前唯一可以达到1/N2超海堡极限的实验工作。这一点和以经典非线性作为资源的工作形成了鲜明对比。同时在这样一个测量任务中，两种时序所能达到的精度已经是最优的结果，用更多的时序并不能获得更好的测量精度。这使得用光子的二维偏振就可以控制不定因果序，而不需要更高维度的离散变量。特别值得强调的是，这样一个实验在演示的范围内已经实现了相对于传统方法的绝对优势，而不仅仅是一种潜在的优势。因为这个实验中N代表的是独立演化的次数，而不是量子态的规模。如N00N态精密测量所具有的潜在优势无法变成现实优势，就是因为现阶段量子态的规模无法做大。04总结和展望一个无法避免的情况是，关于海森伯极限是否是量子力学的最终极限的争议会一直持续下去，这主要是由学术界对测量资源定义的不统一所导致的。用量子不定因果序可以实现超海森伯极限的测量精度也必然会引起学术界的广泛讨论和争议。但是如果我们搁置这些争议，从一个更加现实的角度去考量这种新方法，它确实达到了比之前任何确定因果方法都要更好的测量精度，这种优势独立于海森伯极限该如何定义这样一个深刻的问题。当然另外一个值得思考的问题是，不确定度反比于N的2次方是不是测量精度的极限？是否有方法可以达到更高的极限，比如反比关系是N的3次方，4次方……这仍然是一个未解之谜。参考文献[1] Abbott B P et al. Phys. Rev. Lett.，2016，116：061102[2] Yin P et al. Light Sci. Appl.，2021，10：103[3] Chen G et al. Nature Communications，2018，9：1[4] Matsuda N et al. Nature Photonics，2008，3：95[5] Chen G et al. Phys. Rev. Lett.，2018，121：060506[6] Napolitano M et al. Nature，2011，471：486[7] Zwierz M et al. Physical Review A，2012，85：042112[8] Berry D W et al. Phys. Rev. Lett.，2012，86：053813[9] Hall M J et al. Physical Review X，2012，2：041006[10] Zhao X et al. Phys. Rev. Lett.，2020，124：190503[11] Yin P et al. Nature Physics，2023，https://doi.org/10.1038/s41567-023-02046-y