乔治沃克布什在承诺成为致力于削减税收、促进教育和提振经济的“有同情心的保守主义者”后，赢得了2000年总统大选。不过，他的总统任期很快被2001年的以及在阿富汗和伊拉克发动的战争所主导。然而，历史将会注意到，两次聚焦科学的事件可同911袭击相提并论。1个月后，布什开始全力应对是否允许联邦政府资助人类胚胎干细胞研究的问题。而在911袭击的仅一周后，有人向媒体和政客邮寄了装有炭疽的信封，导致5人死亡并促使白宫发起了改善生物恐怖防御的大规模努力。

  通常，新任总统在入主白宫时既不希望在此类晦涩难懂的技术问题上花费太多时间，也没有作好应对的准备。不过，历史证明，不管有没有准备好，每位总统最终都得应对一系列和科学相关的政策问题或危机。

  下一任总统将面临哪些和科学相关的问题？气候平均状态随时间的变化无疑赫然在列，关于政府应当在基础研究上花多少钱以及哪些领域可能提供最大的短期经济回报的年度争论亦是如此。从无人驾驶汽车到基因工程等诸多技术进步，将带来监管方面的新挑战。同时，几乎能确定的是，诸如疾病暴发、石油泄漏、自然灾害等突发事件也会发生。

  在每种情况下，一点科学知识或许便能帮助总统更好地理解问题并且找到应对它们的最佳方案。出于这一考虑，《科学》杂志为此次总统大选的获胜者提供了未来4年或8年内在大多数情况下要引起总统办公室注意的若干科学领域的速成课。

  在人类、农场动物、野生动物、森林和农作物中引发疾病的病毒、细菌、真菌和寄生虫，正在同它们的宿主进行着一场“军备竞赛”。对于人类来说，不幸的是，它们通常会占据上风，进化出躲开或者击溃宿主防线的能力，并且可能正在变成致命的超级病菌。由于很多引发疾病的病原体繁殖得非常快大肠杆菌能在17分钟内将其数量翻番，它们可能胜过人类研发新疗法的能力。这一基本过程促使产生了能抵抗抗生素的细菌以及可从诸如鸟类、蝙蝠、猪等动物传播到人类的致死性流感病毒，从而造成了可能会引起数百万人死亡的全世界疫情威胁。细菌和其他有机体甚至能通过一个被称为横向迁移的过程交换基因，导致像抗药性一样的特质加速扩散。

  正在进化的病原体会威胁到人类的食物和水供应、自然资源以及健康。在美国，每年有200万人患上对抗生素具有抗性的传染病，2.3万人因此死亡。放眼全球，据世界卫生组织估测，2005年有5.8万新发肺结核病例对两种用来医治该疾病的最强有力药物产生了耐药性。在疟疾、艾滋病病毒和其他重大疾病中出现的日益增加的抗药性，可能正在削弱防控措施带来的效果。诸如寨卡和埃博拉病毒等最近出现的威胁，必然以很难被预测的方式进化而来。为研发治疗方法，科学家通常必须和实验室中最危险的病原体打交道，有时甚至要设计新菌株。这创造了偶然间或故意使细菌泄漏的可能性，并会产生可怕的后果。

  美国需要作好应对严重流行病，甚至是全世界疫情的准备。准备就绪需要全球合作和协调，因为疾病没有国界之分。专家这样认为，虽然诊断工具、治疗方法和疾病监测系统要改善，但获得对这些活动的资助已被证明存在问题。政策必须确保同最危险的病原体打交道是在安全、可靠的实验室中进行的，但监管举措不能抑制必要的研究。下一任总统还需要实施“对抗耐抗生素细菌国家行动计划”。该计划于2015年发起，目的是在卫生保健和农业领域抑制加速耐药菌株进化的抗生素过度使用。同时，新一届政府不得不想办法建立针对制药公司的激励机制，以研发基本上没有潜在利润的新抗生素替代失效药物。

  CRISPR是一种新的基因编辑技术，并且使改变包括细菌和人类在内的任何有机体的DNA变得比以往任何一个时间里都要简单、快捷和廉价。它基于单细胞生物为防御入侵病毒而进化出的分子系统。CRISPR大大偏离了此前包括转录激活样效应子核酸酶和锌指酶在内的基因工程技术。后者的花费更高、速度更慢，并没那么精确。CRISPR很容易剪断DNA，从而使科学家得以让某个基因丧失活性、添加DNA，甚至将来自不相干有机体的基因混在一起。

  作为开展基础研究的一个强大工具，CRISPR还会带来针对人类遗传疾病的新疗法、拥有更高产量的抗虫害农作物以及抗病牲畜。不过，CRISPR的使用也会引发影响深远的伦理和监督管理问题。它使得创建在生殖细胞系（卵子和）中拥有改良基因的人类胚胎成为可能，而这在某种程度上预示着改变可能被传递给后代。同时，在一种被称为基因驱动的方法中，CRISPR可通过一种转变进化路径和生态作用，甚至将物种从地球上清除的方式，被用于永久性地改变整个物种的基因组。原则上，基因驱动有助于拯救濒危物种，破坏使一些杂草对抗除草剂的基因防御，或者驱动携带疾病的蚊子走向灭绝。

  政府面临的一个重要问题是，是否应对以研究为目的的人类胚胎CRISPR编辑进行资助。更麻烦的是这样一种前景，即CRISPR或被用来制造摆脱了已知遗传缺陷甚至拥有诸如更好的夜间视力或更强壮的投球手臂等增强特质的婴儿。下一任总统还将面临关于政府是否应以对待其他转基因生物的相同方式，监管通过CRISPR被改变的植物和动物的争论。

  在多年停止进步后，旨在赋予机器像人类一样收集信息、学习和作出独立决定等各种能力的人工智能正在起飞。更强大的处理器和复杂的模式寻找算法已将科幻小说变成日常现实：理解语言的手机、自动导航的车辆以及在复杂游戏中打败人类的机器。研究人员还打造出能准确识别图像、帮助作出投资决定和控制交通流量和能源使用的系统。同时，他们找到了帮助广告商在网络上更加有效地投放广告的方法。

  尽管专家这样认为，距离制造出真正像人类一样思考的机器还有很多年的时间，但人工智能目前相对狭窄的应用已对整个社会产生了影响。从无人驾驶汽车到指导医疗保健和治疗方法的系统等各种产品和服务带来了巨大的好处，包括劳动生产力提高、利润丰厚的新市场产生以及交通事故和医疗失误的死亡人数减少。人工智能同时带来了忧虑。它将使雇主得以用自动化技术完成更多任务并且解雇员工。经济学家预测，一些低薪工作将最先被淘汰，而这可能加重经济上的不平等。让机器自己作决定还会引发影响深远的伦理、法律和监督管理问题。如果无人驾驶汽车发生碰撞事故，软件破坏了投资组合，或者传感器在错误的时间将红灯变成绿灯，谁该对此负责？在战场上，人工智能产生的风险会更高。目前，军队正在探寻将能自主决定何时发射的自动化致命武器派上战场的可能性。

  很多公司渴望让无人驾驶汽车上路，让自主飞行器飞上天空，并且想让联邦监管者尽快明确规则。下一任总统还必须决定联邦政府在AI研究上的开支（目前每年投资约10亿美元）。同时，政府需要重视AI对经济、劳动力和国家安全的影响。（宗华编译）