2019年全球十大突破性技術(shù)

智非凡

《麻省理工科技評(píng)論》每年都會(huì)評(píng)選出當(dāng)年的“十大突破性技術(shù)”，這份在全球科技領(lǐng)域舉足輕重的榜單，曾精準(zhǔn)預(yù)測(cè)了腦機(jī)接口、智能手表、癌癥基因療法、深度學(xué)習(xí)等諸多熱門技術(shù)的崛起。

正如比爾·蓋茨所說(shuō)，看過(guò)這些突破性技術(shù)之后，你會(huì)覺(jué)得“美好的未來(lái)，值得我們?yōu)橹畩^斗”。

今年，《麻省理工科技評(píng)論》選出的全球十大突破性技術(shù)包括：

1.靈巧機(jī)器人

重大意義：機(jī)器正在通過(guò)自我學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)這個(gè)現(xiàn)實(shí)世界。有朝一日，機(jī)器人學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界之際，正是它們真正解放人類雙手之時(shí)。

主要研究者：OpenAI（人工智能非營(yíng)利組織）、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、密歇根大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校

成熟期：3-5年

機(jī)器取代人類工作的話題吹了這么多年，但目前工業(yè)機(jī)器人還是笨得要死。雖然機(jī)器人可以在裝配線上不厭其煩地重復(fù)著同一個(gè)動(dòng)作，同時(shí)還能保持超高的精度，但哪怕目標(biāo)物體被稍微移動(dòng)，了一點(diǎn)，或?qū)⑵涮鎿Q成不同的零件，都直接GameOver。

如今，機(jī)器人雖然還無(wú)法做到和人一樣，在看到物體后就明白如何拿起，但現(xiàn)在它可以在虛擬空間里反復(fù)訓(xùn)練，最終學(xué)會(huì)處理眼前的物體。

位于舊金山的非盈利組織OpenAI就推出了這樣一套AI系統(tǒng)Dactyl，并已成功操控一個(gè)機(jī)器手靈活地翻轉(zhuǎn)一塊魔方：

這套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件能夠通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)，讓機(jī)，器人在模擬的環(huán)境中學(xué)會(huì)抓取并轉(zhuǎn)動(dòng)魔方后，再讓機(jī)器手進(jìn)行實(shí)際操作。開(kāi)始時(shí)，軟件會(huì)進(jìn)行隨機(jī)的嘗試，并在不斷地接近最終目標(biāo)的過(guò)程中，逐漸加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的連接。

現(xiàn)階段，讓機(jī)器人變得更加靈活還有很多困難。但如果研究人員能夠很好地利用這種學(xué)習(xí)方法，未來(lái)的機(jī)器人將有望能夠?qū)W會(huì)組裝電子產(chǎn)品、將餐具放到洗碗機(jī)、甚至是能夠?qū)⑴P床的人從床，上扶起。

2.核能新浪潮

重大意義：先進(jìn)的核聚變和核裂變反應(yīng)堆正在變成現(xiàn)實(shí)。在減少碳排放和限制氣候變化的路上，核能的作用不可或缺。

主要研究者：陸地能源（Terrestrial?Energy）、泰拉能源（Terra?Power）、紐斯凱爾（NuScale）、通用核聚變（General?Fusion）

成熟期：新型核裂變反應(yīng)堆到2020年代中期有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用;核聚變反應(yīng)堆仍需至少十年時(shí)間。

這個(gè)東西多牛逼不用多解釋了吧？一旦我們成功突破核聚變，能源問(wèn)題將得到一勞永逸的解決。這其中，我們中國(guó)也扮演著重要的角色。

在過(guò)去的一年中，新型核反應(yīng)堆發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，核能的使用將會(huì)變得更安全，成本也更低。新型反應(yīng)堆的發(fā)展包括：

顛覆了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的第四代核裂變反應(yīng)堆

小型模塊化反應(yīng)堆

核聚變反應(yīng)堆的突破

第四代核裂變反應(yīng)堆的開(kāi)發(fā)者，比如加拿大的Terrestrial?Energy和總部位于華盛頓的泰拉能源（TerraPower），已經(jīng)開(kāi)始與電力公司建立研發(fā)合作關(guān)系，力爭(zhēng)在2020年代之前實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，（這個(gè)估計(jì)可能有些樂(lè)觀）。

3.早產(chǎn)預(yù)測(cè)

重大意義：每年有1500萬(wàn)嬰兒過(guò)早出生，這是5歲以下兒童死亡的主要原因

主要研究者：Akna?Dx

成熟期：可在5年內(nèi)進(jìn)入臨床測(cè)試。

借著早產(chǎn)預(yù)測(cè)，簡(jiǎn)單的驗(yàn)血可以預(yù)測(cè)孕婦是否有過(guò)早分娩的風(fēng)險(xiǎn)。

在過(guò)去幾年中，研究人員開(kāi)始通過(guò)從血液中檢測(cè)腫瘤細(xì)胞的DNA，以及通過(guò)血液檢測(cè)對(duì)孕婦進(jìn)行唐氏綜合癥等疾病的產(chǎn)前篩查。這些檢測(cè)依賴于尋找DNA中的基因突變。另一方面，RNA是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的分子物質(zhì)，能夠決定從基因中產(chǎn)生多少蛋白質(zhì)。

通過(guò)對(duì)母親血液中的自由漂浮的RNA進(jìn)行測(cè)序，篩選出與早產(chǎn)有關(guān)的七種基因表達(dá)的波動(dòng)，可以識(shí)別可能過(guò)早分娩的女性。一旦警告，醫(yī)生可以采取措施避免早產(chǎn)，并給予孩子更好的生存機(jī)會(huì)。

4.腸道顯微膠囊

重大意義：一種小型的、可吞咽的設(shè)備，不使用麻醉也可以捕捉到腸道的詳細(xì)圖像，嬰兒、兒童也適用。這一設(shè)備讓腸道疾病的探測(cè)和研究變得更為容易，其中包括使貧困地區(qū)的數(shù)百萬(wàn)兒童發(fā)育不良的一種疾病。

主要研究者：麻省總醫(yī)院

成熟期：目前在成人體內(nèi)使用;嬰兒試驗(yàn)在今年進(jìn)行。

環(huán)境性腸功能障礙（EED）可能是你從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)的花費(fèi)最高昂的疾病之一。以腸道發(fā)炎、腸道泄露和營(yíng)養(yǎng)吸收不良為特征，這一疾病在貧窮國(guó)家廣泛傳播，這也是這些地區(qū)許多人營(yíng)養(yǎng)不良、發(fā)育遲緩、未能達(dá)到正常身高的原因之一。

沒(méi)有人知道引起EED的具體原因是什么，也沒(méi)有人知道怎樣預(yù)防或治療這一疾病。切實(shí)可行的檢測(cè)手段迫在眉睫。目前唯一的辦法是：麻醉患者，并將內(nèi)窺鏡插入喉嚨。這種方法昂貴、不舒服，還不一定有用。

因此，麻省總醫(yī)院（MGH）的病理學(xué)家和工程師Guillermo?Tearney研發(fā)了一種小型設(shè)備，這種設(shè)備能夠檢測(cè)EED的表現(xiàn)癥狀，甚至可以進(jìn)行組織活檢。與內(nèi)窺鏡不同，它在基礎(chǔ)保健檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用簡(jiǎn)單。

5.定制癌癥疫苗

重大意義：通過(guò)識(shí)別各腫瘤的特異性突變，激發(fā)人體的天然防御能力，從而對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行針對(duì)性破壞。傳統(tǒng)化學(xué)療法對(duì)健康細(xì)胞有很大影響，而且對(duì)腫瘤的治療效果并不總是理想。

主要研究者：BioNTech、Genentech

成熟期：已在臨床試驗(yàn)

目前，科學(xué)家正處于將首支個(gè)性定制疫苗商業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)刻。如果效果真如預(yù)期的話，該疫苗就的確能夠通過(guò)腫瘤獨(dú)特的突變，觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，從而有效地阻止多種癌癥的發(fā)生。

更重要的是，與傳統(tǒng)化學(xué)療法不同，疫苗是通過(guò)使用人體的天然防御系統(tǒng)來(lái)選擇性地破壞腫瘤細(xì)胞的，對(duì)健康細(xì)胞的損害較有限。

6.人造肉漢堡

重大意義：實(shí)驗(yàn)室培育的人造肉和植物制成的素肉，能在不破壞環(huán)境的情況下接近真實(shí)肉類的味道和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。人造肉的出現(xiàn)，可以緩解畜牧業(yè)生產(chǎn)造成的毀滅性的森林砍伐、水污染和溫室氣體排放。

主要研究者：美國(guó)人造肉企業(yè)BeyondMeat成熟期：目前已經(jīng)有成形的植物性素肉;2020年左右可研制成功實(shí)驗(yàn)室人造肉。

根據(jù)聯(lián)合國(guó)的預(yù)測(cè)，世界人口數(shù)量將在2050年達(dá)到98億，人口富裕水平也會(huì)，上升。但這于對(duì)氣候變化來(lái)說(shuō)可不是什么好事——人類一旦脫貧致富，就往往要吃掉更多肉。

據(jù)預(yù)測(cè)，到2050年，人類吃掉的肉會(huì)比2005年多70%。事實(shí)證明，飼養(yǎng)供人類食用的動(dòng)物，是對(duì)環(huán)境的最大傷害之一。根據(jù)動(dòng)物種類的不同，以西方工業(yè)化方法生產(chǎn)一磅肉類蛋白要比生產(chǎn)等量植物蛋白多用4到25倍的水，6到17倍的土地，6到20倍的化石燃料。

而問(wèn)題在于，人肯定不會(huì)馬上就戒掉肉類。也就是說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人造肉和植物制成的素肉可能是抑制環(huán)境惡化的最好辦法。

實(shí)驗(yàn)室人造肉的過(guò)程，是從動(dòng)物身上提取肌肉組織，然后放入生物反應(yīng)器進(jìn)行培育。雖然最終成品的口感可能有待提高，但外形上已經(jīng)與我們正常吃的肉差不多了。

7.捕獲二氧化碳

重大意義：實(shí)用且經(jīng)濟(jì)地從空氣中直接捕獲二氧化碳的方法，可以吸走超量排放的溫室氣體。從大氣中去除C02可能是阻止災(zāi)難性的氣候變化最后的可行方法之一。

主要研究者：Carbon?Engineering、Climeworks、Global?Thermostat

成熟期：5到10年

即使我們降低目前的二氧化碳排放速度，溫室氣體造成的變暖效應(yīng)依然會(huì)持續(xù)數(shù)千年之久。為防止氣溫攀升至危險(xiǎn)范圍，聯(lián)合國(guó)氣候變化委員會(huì)當(dāng)前得出的結(jié)論是，在本世紀(jì)，全世界將需要從大氣中去除高達(dá)1萬(wàn)億噸的二氧化碳。

如今，一種叫做直接空氣捕獲（Direct?Air?Capture，DAC）的方法，理論上可以將機(jī)器捕集二氧化碳的成本降低到每噸100美元以下。

8.可穿戴心電儀

重大意義：隨著監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，人們可以輕松通過(guò)可穿戴設(shè)備持續(xù)監(jiān)測(cè)自己的心臟健康。可檢測(cè)心電圖的智能手表可以預(yù)警如心房顫動(dòng)等潛在的危及生命的心臟疾病。

主要研究者：蘋果、AliveCor、Withings成熟期：現(xiàn)在

手上有Apple?Watch的富友，這個(gè)技術(shù)你比我更清楚啦～

心電監(jiān)測(cè)智能手表已經(jīng)問(wèn)世，它具有可穿戴設(shè)備的便利性，并且能夠提供接近醫(yī)療設(shè)備的精度。硅谷初創(chuàng)公司AliveCor推出了一款與蘋果手表兼容的腕帶，該腕帶可以檢測(cè)出心房顫動(dòng)，這是導(dǎo)致血栓和中風(fēng)的常見(jiàn)原因。

去年，蘋果發(fā)布了帶有心電圖（ECG）功能的AppleWatch，并且該功能已經(jīng)通過(guò)FDA認(rèn)證。隨后，健康設(shè)備公司W(wǎng)ithings也宣布計(jì)劃發(fā)布一款配有心電圖功能的手表?，F(xiàn)階段的可穿戴心電圖監(jiān)測(cè)設(shè)備仍然只有一個(gè)傳感器，而真正的心電圖設(shè)備則有12個(gè)傳感器。

目前還沒(méi)有任何一種可穿戴設(shè)備能夠診斷心臟病，但這種情況可能很快就會(huì)迎來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)。

9.無(wú)下水道衛(wèi)生間

重大意義：節(jié)能廁所可以在沒(méi)有下水道系統(tǒng)的情況下使用，并且可以就地分解糞便。23億人缺乏安全的衛(wèi)生設(shè)施，并許多人因此死亡

主要研究者：杜克大學(xué)、南佛羅里達(dá)大學(xué)、Biomass?Controls、加州理工學(xué)院

成熟期：1-2年

全球大約有23億人沒(méi)有良好的衛(wèi)生條件。由于缺乏衛(wèi)生的廁所，人們將糞便傾倒在附近的池塘和溪流中，這會(huì)傳播細(xì)菌、病毒和寄生蟲(chóng)，從而導(dǎo)致腹瀉和霍亂。全世界每9名兒童中就有1名死于腹瀉。

現(xiàn)在，研究人員正在努力開(kāi)發(fā)一種新型廁所，這種廁所對(duì)發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)也足夠便宜，不僅可以處理糞便，還可以對(duì)其進(jìn)行分解。2011年，比爾·蓋茨提出重新發(fā)明廁所挑戰(zhàn)，并設(shè)立了X大獎(jiǎng)。

自從挑戰(zhàn)開(kāi)始以來(lái)，有幾個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將設(shè)計(jì)的廁所原型投入使用。所有的糞便都是就地處理.的，不需要用大量的水把它們送到遙遠(yuǎn)的處理廠。

所以，現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是如何讓這些廁所更便宜，更能適應(yīng)不同規(guī)模的社區(qū)。

10.真可以聊天的AI助手

重大意義：捕捉單詞之間語(yǔ)義關(guān)系的新技術(shù)正在使機(jī)器更好地理解自然語(yǔ)言。人工智能助手現(xiàn)，在可以執(zhí)行基于對(duì)話的任務(wù)，如預(yù)訂餐廳或協(xié)調(diào)行李托運(yùn)，而不僅僅是服從簡(jiǎn)單命令。

主要研究者：谷歌、阿里巴巴、亞馬遜

成熟期：1-2年后

我們已經(jīng)習(xí)慣了人工智能助手——智能音箱的語(yǔ)音助手，Siri在你的手機(jī)上為你定鬧鐘——但它們并沒(méi)有真正做到所謂的智能，還有點(diǎn)“弱智”。

但這一切正越來(lái)越好。OpenAI、谷歌的團(tuán)隊(duì).正加速推進(jìn)，你也可能聯(lián)想到，小米手機(jī)的AI已經(jīng)可以和你連續(xù)對(duì)話了，這都是進(jìn)步。

這些改進(jìn)加，上更好的語(yǔ)音合成系統(tǒng)，讓我們從簡(jiǎn)單的向人工智能助手下指令轉(zhuǎn)向與它們交談。它們將能夠處理日?，嵤?，如做會(huì)議記錄、查找信息或網(wǎng)上購(gòu)物。

在我們中國(guó)，很多人正在習(xí)慣阿里巴巴的小蜜，小蜜能通過(guò)電話幫你跟快遞小哥溝通，還可以與顧客討價(jià)還價(jià)。

今年的十大科技突破，有哪幾樣震撼到你了呢？