麻省理工選出的全球十大突破性技術(shù)
《麻省理工科技評論》每年都會評選出當(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，看過這些突破性技術(shù)之后，你會覺得“美好的未來，值得我們?yōu)橹畩^斗”。
今年，《麻省理工科技評論》選出的全球十大突破性技術(shù)包括：
01
靈巧機(jī)器人
重大意義：機(jī)器正在通過自我學(xué)習(xí)學(xué)會應(yīng)對這個現(xiàn)實(shí)世界。有朝一日，機(jī)器人學(xué)會應(yīng)對現(xiàn)實(shí)世界之際，正是它們真正解放人類雙手之時。
主要研究者：OpenAI（人工智能非營利組織）、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)著同一個動作，同時還能保持超高的精度，但哪怕目標(biāo)物體被稍微移動了一點(diǎn)，或?qū)⑵涮鎿Q成不同的零件，都直接Game Over。
如今，機(jī)器人雖然還無法做到和人一樣，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)軟件能夠通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)，讓機(jī)器人在模擬的環(huán)境中學(xué)會抓取并轉(zhuǎn)動魔方后，再讓機(jī)器手進(jìn)行實(shí)際操作。開始時，軟件會進(jìn)行隨機(jī)的嘗試，并在不斷地接近最終目標(biāo)的過程中，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，未來的機(jī)器人將有望能夠?qū)W會組裝電子產(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。
02
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（TerraPower）、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)堆仍需至少十年時間。
這個東西多牛逼不用多解釋了吧？一旦我們成功突破核聚變，能源問題將得到一勞永逸的解決。這其中，我們中國也扮演著重要的角色。
在過去的一年中，新型核反應(yīng)堆發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，核能的使用將會變得更安全，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)開始與電力公司建立研發(fā)合作關(guān)系，力爭在 2020 年代之前實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電（這個估計可能有些樂觀）。
03
早產(chǎn)預(yù)測
重大意義：每年有 1500 萬嬰兒過早出生，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)入臨床測試。
借著早產(chǎn)預(yù)測，簡單的驗(yàn)血可以預(yù)測孕婦是否有過早分娩的風(fēng)險。
在過去幾年中，研究人員開始通過從血液中檢測腫瘤細(xì)胞的 DNA，以及通過血液檢測對孕婦進(jìn)行唐氏綜合癥等疾病的產(chǎn)前篩查。這些檢測依賴于尋找 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)。
通過對母親血液中的自由漂浮的 RNA 進(jìn)行測序，篩選出與早產(chǎn)有關(guān)的七種基因表達(dá)的波動，可以識別可能過早分娩的女性。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。
04
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和研究變得更為容易，其中包括使貧困地區(qū)的數(shù)百萬兒童發(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）可能是你從未聽說過的花費(fèi)最高昂的疾病之一。以腸道發(fā)炎、腸道泄露和營養(yǎng)吸收不良為特征，這一疾病在貧窮國家廣泛傳播，這也是這些地區(qū)許多人營養(yǎng)不良、發(fā)育遲緩、未能達(dá)到正常身高的原因之一。
沒有人知道引起 EED 的具體原因是什么，也沒有人知道怎樣預(yù)防或治療這一疾病。切實(shí)可行的檢測手段迫在眉睫。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 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)保健檢測過程中應(yīng)用簡單。
05
定制癌癥疫苗
重大意義： 通過識別各腫瘤的特異性突變，激發(fā)人體的天然防御能力，從而對癌細(xì)胞進(jìn)行針對性破壞。傳統(tǒng)化學(xué)療法對健康細(xì)胞有很大影響，而且對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)家正處于將首支個性定制疫苗商業(yè)化的關(guān)鍵時刻。如果效果真如預(yù)期的話，該疫苗就的確能夠通過腫瘤獨(dú)特的突變，觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)對其進(jìn)行識別，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，疫苗是通過使用人體的天然防御系統(tǒng)來選擇性地破壞腫瘤細(xì)胞的，對健康細(xì)胞的損害較有限。
06
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)肉類的味道和營養(yǎng)價值。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：美國人造肉企業(yè)Beyond Meat
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)合國的預(yù)測，世界人口數(shù)量將在 2050 年達(dá)到 98 億，人口富裕水平也會上升。但這于對氣候變化來說可不是什么好事——人類一旦脫貧致富，就往往要吃掉更多肉。
據(jù)預(yù)測，到 2050 年，人類吃掉的肉會比 2005 年多 70%。事實(shí)證明，飼養(yǎng)供人類食用的動物，是對環(huán)境的最大傷害之一。根據(jù)動物種類的不同，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。
而問題在于，人肯定不會馬上就戒掉肉類。也就是說，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)室人造肉的過程，是從動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。
07
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CO2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)依然會持續(xù)數(shù)千年之久。為防止氣溫攀升至危險范圍，聯(lián)合國氣候變化委員會當(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。
08
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，人們可以輕松通過可穿戴設(shè)備持續(xù)監(jiān)測自己的心臟健康。可檢測心電圖的智能手表可以預(yù)警如心房顫動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，這個技術(shù)你比我更清楚啦~
心電監(jiān)測智能手表已經(jīng)問世，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，該腕帶可以檢測出心房顫動，這是導(dǎo)致血栓和中風(fēng)的常見原因。
去年，蘋果發(fā)布了帶有心電圖 (ECG) 功能的 Apple Watch，并且該功能已經(jīng)通過 FDA 認(rèn)證。隨后，健康設(shè)備公司 Withings 也宣布計劃發(fā)布一款配有心電圖功能的手表。現(xiàn)階段的可穿戴心電圖監(jiān)測設(shè)備仍然只有一個傳感器，而真正的心電圖設(shè)備則有 12 個傳感器。
目前還沒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迎來轉(zhuǎn)機(jī)。
09
無下水道衛(wèi)生間
重大意義： 節(jié)能廁所可以在沒有下水道系統(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，這會傳播細(xì)菌、病毒和寄生蟲，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發(fā)一種新型廁所，這種廁所對發(fā)展中國家來說也足夠便宜，不僅可以處理糞便，還可以對其進(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。
自從挑戰(zhàn)開始以來，有幾個團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將設(shè)計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：捕捉單詞之間語義關(guān)系的新技術(shù)正在使機(jī)器更好地理解自然語言。人工智能助手現(xiàn)在可以執(zhí)行基于對話的任務(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——智能音箱的語音助手，Siri 在你的手機(jī)上為你定鬧鐘——但它們并沒有真正做到所謂的智能，還有點(diǎn)“弱智”。
但這一切正越來越好。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)對話了，這都是進(jìn)步。
這些改進(jìn)加上更好的語音合成系統(tǒng)，讓我們從簡單的向人工智能助手下指令轉(zhuǎn)向與它們交談。它們將能夠處理日常瑣事，如做會議記錄、查找信息或網(wǎng)上購物。
在我們中國，很多人正在習(xí)慣阿里巴巴的小蜜，小蜜能通過電話幫你跟快遞小哥溝通，還可以與顧客討價還價。
