MIT發(fā)布2018年全球10大突破性技術(shù)！
信息來源：智能制造APP 文章整理：市場營銷部 2018年9月30日
作為全球最為著名的技術(shù)榜單之一，《麻省理工科技評論》全球十大突破性技術(shù)具備極大的全球影響力和權(quán)威性，至今已經(jīng)舉辦了18年。每年上榜的技術(shù)突破，有的已經(jīng)在現(xiàn)實中得以應(yīng)用，有的還尚需時日，但注定將在未來對人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生重大影響，甚至?xí)氐赘淖冋麄€社會面貌。
下面是MIT發(fā)布的2018年全球十大突破性技術(shù)榜單及解讀，供大家參考：
入選理由：新型設(shè)備首次讓 3D 打印金屬零部件成為實用型技術(shù)
技術(shù)突破：3D 金屬打印機(jī)實現(xiàn)了低成本快速金屬物體打印
重大意義：按需打印大型復(fù)雜金屬物體的能力將為制造業(yè)帶來變革
主要研究者：Markforged、Desktop Metal、GE等
成熟期：現(xiàn)在
3D打印的發(fā)展已有幾十年時間。但到目前為止，3D打印仍主要用于制造一次性的原型產(chǎn)品。如果希望使用除塑料以外的其他材料，例如金屬去打印，不僅成本高昂，且速度很慢。
不過目前，3D金屬打印的成本正越來越低，并逐漸成為一種制造實際零件的方法。如果得到廣泛普及，那么將改變大批量產(chǎn)品生產(chǎn)的方式。
從短期來看，制造商將不再需要維護(hù)大量庫存。對于汽車零配件這樣的商品，在有需要的時候直接打印即可。
從長期來看，大批量生產(chǎn)少數(shù)幾種零配件的大型工廠可能會被規(guī)模較小、更能適應(yīng)客戶需求變化的工廠所取代。
3D金屬打印可以制造出重量更輕、強(qiáng)度更高的部件，獲得傳統(tǒng)方法難以做到的復(fù)雜形狀，并對金屬微結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的控制。2017年，來自勞倫斯利沃莫國家實驗室的研究人員宣布，已開發(fā)出一種3D打印方法，能制造出強(qiáng)度達(dá)到傳統(tǒng)工藝兩倍的不銹鋼。
同樣在2017年，來自波士頓的3D打印公司Markforged發(fā)布了首款價格不到10萬美元的3D金屬打印機(jī)。
另一家波士頓創(chuàng)業(yè)公司Desktop Metal于2017年推出了金屬打印原型設(shè)備。該公司計劃銷售用于實際產(chǎn)品生產(chǎn)的大型機(jī)器，其生產(chǎn)速度比傳統(tǒng)金屬打印方法快100倍。
金屬零配件的打印正變得更容易。Desktop Metal目前提供的軟件可以生成適合3D打印的設(shè)計。用戶只需告知軟件希望打印的物體參數(shù)，軟件即可生成適合打印的計算機(jī)模型。
通用電氣長期以來一直在其航空產(chǎn)品中使用3D打印技術(shù)。該公司正在測試新的金屬打印機(jī)，速度足以打印大型配件。該公司計劃于2018年銷售這款打印機(jī)。
入選理由：科學(xué)家們已經(jīng)開始通過干細(xì)胞制造胚胎
技術(shù)突破：在不使用卵細(xì)胞或精子細(xì)胞的情況下，研究人員僅從干細(xì)胞中就可以培育出類似胚胎的結(jié)構(gòu)，為創(chuàng)造人造生命提供了一條全新的途徑
重要意義：人造胚胎將為研究人員研究人類生命神秘起源提供更方便的工具，但該技術(shù)正在引發(fā)新的生物倫理爭議
主要研究者：劍橋大學(xué)、密歇根大學(xué)、洛克菲勒大學(xué)、中國科學(xué)院等
成熟期：現(xiàn)在
英國劍橋大學(xué)的胚胎學(xué)家在一項突破性研究中重新定義了如何創(chuàng)造生命。他們利用單個干細(xì)胞培育出了逼真的小鼠胚胎。沒有用到卵子或精子，只是利用從另一個胚胎中提取的細(xì)胞。
研究者將這些細(xì)胞小心放在三維支架上并觀察。這些細(xì)胞相互之間交流，并排列成幾天大的小鼠胚胎的形狀。
團(tuán)隊負(fù)責(zé)人麥格德萊娜·澤爾尼卡-格茨（Magdelena Zernicka-Goetz）表示：“我們知道，干細(xì)胞的強(qiáng)大潛力很像是魔法。但我們沒有意識到，它們可以如此漂亮完美地進(jìn)行自組織。”
澤爾尼卡-格茨表示，這個“合成”胚胎可能不會發(fā)育成為小鼠。但盡管如此，這仍然表明，我們可以不需要卵細(xì)胞就能培育出哺乳動物。
這還不是澤爾尼卡-格茨的目標(biāo)。她想要研究，早期胚胎細(xì)胞如何發(fā)揮出特殊作用。她表示，下一步是利用人類干細(xì)胞去培育人造胚胎。密歇根大學(xué)和洛克菲勒大學(xué)也在從事這方面的研究。
人工智能合成的人類胚胎將給科學(xué)家們帶來福音，幫助他們理解人體早期發(fā)育的每個過程。而由于這些胚胎來自易于操作的干細(xì)胞，因此實驗室中可以使用各種工具，例如基因編輯工具，在它們的生長過程中開展研究。
然而，人工胚胎帶來了倫理問題。如果這樣的胚胎與真實胚胎難以區(qū)分，那么情況會是什么樣？在胚胎感到疼痛之前，它們能在實驗室里成長多久？生物倫理學(xué)家認(rèn)為，在科學(xué)競賽開始之前，我們需要首先解決這些問題。
入選理由：Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 計劃創(chuàng)建一個高科技社區(qū)來重新思考到底應(yīng)該如何建設(shè)和運營一座城市
技術(shù)突破：多倫多的一個街區(qū)有望成為全球首個成功將尖端城市設(shè)計與前沿科技融合在一起的地方
重大意義：智慧城市會讓都市地區(qū)變得更加可負(fù)擔(dān)、宜居、環(huán)保
主要研究者：Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs、多倫多 Waterfront、阿里巴巴等
成熟期：項目 2017 年 10 月對外公布，預(yù)計在 2019 年開始施工建設(shè)
許多智慧城市計劃正不斷延期，目標(biāo)也在不斷縮小，或者只能覆蓋富豪人群。多倫多的新項目Quayside希望扭轉(zhuǎn)這種失敗的模式。該項目計劃從頭開始思考城市社區(qū)，圍繞最新的數(shù)字技術(shù)重建社區(qū)。
這一項目于2017年10月公布，具體建設(shè)將從2019年開始。來自紐約、Alphabet旗下的Sidewalk Labs正在與加拿大政府就這一項目展開合作，項目計劃在多倫多的海濱工業(yè)區(qū)進(jìn)行。
項目的目標(biāo)之一是，利用龐大的傳感器網(wǎng)絡(luò)收集空氣質(zhì)量、噪音水平、人口活動等多種數(shù)據(jù)，隨后指導(dǎo)設(shè)計、政策和技術(shù)決策。
這樣的計劃要求所有車輛都實現(xiàn)自動駕駛，并進(jìn)入共享出行平臺。機(jī)器人會從事瑣碎的雜務(wù)，例如遞送郵件。Sidewalk Labs表示，將開放對該公司軟件和系統(tǒng)的訪問，讓其他公司可以在此基礎(chǔ)上開發(fā)服務(wù)，就像第三方為智能手機(jī)開發(fā)應(yīng)用一樣。
該公司計劃密切監(jiān)控公共基礎(chǔ)設(shè)施，這引發(fā)了對數(shù)據(jù)管理和隱私保護(hù)的擔(dān)憂。不過Sidewalk Labs表示，可以通過與社區(qū)和當(dāng)?shù)卣暮献鱽斫獬@些擔(dān)憂。
Sidewalk Labs城市系統(tǒng)規(guī)劃負(fù)責(zé)人利特·阿加瓦拉（Rit Aggarwala）表示：“我們?yōu)镼uayside所做的不同之處在于，這個項目不僅雄心勃勃，也有一定的人文關(guān)懷。”這或許有助于Quayside避免重蹈以往智慧城市計劃的覆轍。
負(fù)責(zé)Quayside開發(fā)的政府機(jī)構(gòu)Waterfront Toronto表示，其他北美城市也在與Sidewalk Labs聯(lián)系，希望成為下一個合作的城市。該機(jī)構(gòu)CEO威爾·福萊西格（Will Fleissig）表示：“舊金山、丹佛、洛杉磯和波士頓都已經(jīng)致電，希望獲得介紹。”
05 對抗的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
入選理由：兩個 AI 系統(tǒng)通過玩“貓捉老鼠”游戲來獲得想象
技術(shù)突破：兩個 AI 系統(tǒng)可以通過相互對抗來創(chuàng)造超級真實的原創(chuàng)圖像或聲音，而在此之前，機(jī)器從未有這種能力
重大意義：這給機(jī)器帶來一種類似想象力的能力，因此可能讓它們變得不再那么依賴人類，但也把它們變成了一種能力驚人的數(shù)字造假工具
主要研究者：Google Brain、DeepMind、英偉達(dá)、中科院自動化所、百度、阿里巴巴、騰訊、商湯科技、依圖科技、云從科技、曠視科技等
成熟期：現(xiàn)在
人工智能非常擅長識別物體。在100萬張照片中，它可以準(zhǔn)確指出哪張照片中有行人正在過馬路。然而，人工智能并不適合繪制一張圖片，顯示有行人正在過馬路。如果能做到這一點，那么人工智能就能創(chuàng)造出非常逼真的模擬環(huán)境，讓無人駕駛汽車在這樣的模擬環(huán)境中訓(xùn)練。
問題在于，創(chuàng)造新東西需要想象力，而想象力是人工智能所不擅長的。
2014年，蒙特利爾大學(xué)博士生伊安·古德費羅（Ian Goodfellow）在一家酒吧的學(xué)術(shù)辯論中首先想到了這個解決方案，這被稱作“生成對抗網(wǎng)絡(luò)”（GAN）。GAN讓兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字版的“貓鼠游戲”中相互對抗。
兩個網(wǎng)絡(luò)都使用相同的數(shù)據(jù)集去訓(xùn)練。其中一個名為“生成器”，任務(wù)是利用所看到的圖像去創(chuàng)建不同版本，例如3只手的人。而另一個名為“鑒別器”，任務(wù)是識別所看到的圖像是否是生成器制造的假圖像。
通過這樣的過程，生成器將非常善于產(chǎn)生圖像，導(dǎo)致鑒別器無法判斷哪些是真實圖像，哪些是假的。從本質(zhì)上來看，生成器被訓(xùn)練去識別并制作看起來真實的圖像。
過去10年，GAN成為了人工智能最有前景的領(lǐng)域之一，幫助機(jī)器生成能迷惑人眼的結(jié)果。
GAN已被投入使用，用于制作聽起來很逼真的語音和圖像。例如，英偉達(dá)的研究者向GAN提供了大量明星照片，隨后創(chuàng)造出數(shù)百張并不存在的頭像。另一個研究團(tuán)隊則生成了類似梵高作品的假畫。更進(jìn)一步，GAN可以以不同方式來重新想象畫面，例如將陽光燦爛的道路變成一條雪路，或是將馬變成斑馬。
結(jié)果并不總是完美的：GAN或許會給自行車安上兩個車把，或是把眉毛放在頭像錯誤的地方。不過，由于生成的圖像和聲音往往非常真實，因此專家認(rèn)為，從某種意義上來說，GAN已經(jīng)開始了解所看到和聽到的世界的底層結(jié)構(gòu)。這意味著除了想象力之外，人工智能還能獲得更獨立的能力，理解所見的世界.
06 巴別魚耳塞
入選理由：雖然現(xiàn)有硬件并不那么好用，但谷歌 Pixel Buds 卻展示了實時翻譯的前景
技術(shù)突破：近實時翻譯適用于多種語言，而且使用起來很方便
重大意義：在全球化日益發(fā)展的今天，語言仍是交流的一大障礙
主要研究者：谷歌、科大訊飛、百度、騰訊、搜狗、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)
成熟期：現(xiàn)在
在風(fēng)靡一時的科幻經(jīng)典《銀河系漫游指南》（The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy）中，你可以將黃色的巴別魚滑進(jìn)耳朵，聽到同聲翻譯。在現(xiàn)實世界中，谷歌已經(jīng)想出了臨時解決方案：一對售價159美元的耳機(jī)，名為Pixel Buds（中文譯為“像素花蕾”），可與Pixel智能手機(jī)和谷歌翻譯App應(yīng)用配合使用，獲得實時翻譯。
一個人戴著耳機(jī)，另一個人拿著手機(jī)。耳塞佩戴者用他或她的語言說話——默認(rèn)語言為英語——App應(yīng)用把語句翻譯過來，傳到電話中，大聲播放出來。拿手機(jī)的人回應(yīng)；回答被翻譯過來，傳到耳機(jī)里播放。
谷歌翻譯已經(jīng)擁有會話功能，它的iOS和Android應(yīng)用程序允許兩個用戶交談，對話將被自動識別并翻譯過來。但是，背景噪音會使App應(yīng)用難以理解人們的對話，也不知道人們何時停止交談，何時開始翻譯。
Pixel Buds繞開了這些問題，辦法是讓用戶在講話時按住右耳塞。將手機(jī)和耳機(jī)的互動區(qū)分開來，可以人為控制麥克風(fēng)，有利于通話者保持目光接觸，不用將手機(jī)拿來拿去。
Pixel Buds的設(shè)計欠佳，廣受批評。它們看起來很傻，可能不適合你的耳朵，也很難與手機(jī)互連使用。
但是，笨重的硬件不難搞定。Pixel Buds展示了在語言之間實現(xiàn)實時理解溝通的大好前景，而且，不再需要魚兒了。
07 零碳排放天然氣
入選理由：一種針對天然氣發(fā)電廠的新工程學(xué)方法，將二氧化碳回收再利用
技術(shù)突破：一家發(fā)電廠能夠以廉價高效的方式捕捉天然氣燃燒釋放的碳元素，避免了溫室氣體的排放
重大意義：天然氣發(fā)電為美國提供了近 32% 的電力，其碳排放量也達(dá)到電力部門總碳排放量的 30%
主要研究者：8 RiversCapital、Exelon 電力公司、CB&I等
成熟期：3-5 年
在可預(yù)見的將來，天然氣可能成為世界能源的主要來源之一，因為它成本低廉，易于獲得，現(xiàn)在，美國超過30%、世界超過22%的電力都得益于天然氣。不過，盡管天然氣比煤炭的造價更低，但它仍然是碳排放的一大來源。
在休斯敦郊外的美國天然氣和煉油工業(yè)中心，一家試驗性發(fā)電廠正在測試一項技術(shù)，有望使天然氣變?yōu)榍鍧嵞茉吹膲粝氤蔀楝F(xiàn)實。這個50兆瓦的項目名為“凈電力”（Net Power），主辦企業(yè)相信可以以更低成本發(fā)電，至少能夠與標(biāo)準(zhǔn)天然氣發(fā)電廠的成本不相上下，作業(yè)過程中所排放的二氧化碳可全部回收。
如果是這樣的話，那就意味著全世界已經(jīng)找到了一種方法，可以以合理的價格從化石燃料中提取無碳能源。天然氣發(fā)電廠可以根據(jù)需求提高或降低產(chǎn)量， 避免核電的高資本成本，規(guī)避可再生能源的供應(yīng)不穩(wěn)定問題。
“凈電力”項目的合作方包括科技開發(fā)企業(yè)8 Rivers資本和Exelon Generation公司，以及能源建設(shè)公司CB&I公司。目前，公司正處于工廠建設(shè)階段，已經(jīng)開始初步測試，并打算在未來幾個月公布早期評估結(jié)果。
該工廠將燃燒的天然氣所排放的二氧化碳置于高壓高溫環(huán)境下，利用它所產(chǎn)生的超臨界二氧化碳作為“工作流體”驅(qū)動特制渦輪機(jī)。大部分二氧化碳可以連續(xù)循環(huán)使用，其余的可被便宜地回收。
降低成本的關(guān)鍵部分在于出售二氧化碳。今天，二氧化碳的主要用途是幫助從油井中提取石油。這是一個有限的市場，而且，不是一個特別環(huán)保的市場。然而，“凈電力”項目最終希望看到二氧化碳在水泥制造和制造塑料和其他碳基材料方面的需求日益增長。
“凈電力”技術(shù)并不能解決天然氣的所有問題，特別是在開采方面。但是，只要我們在使用天然氣，就應(yīng)該盡可能清潔地使用它。在所有正在開發(fā)的清潔能源技術(shù)中，“凈電力”是最有希望大幅削減碳排放的一項.
08 完美的在線隱私
入選理由：原本為加密貨幣的交易過程開發(fā)的一種工具，現(xiàn)在能讓你在上網(wǎng)時避免透露任何非必要信息。
技術(shù)突破：計算機(jī)科學(xué)家正在完善一款加密工具，可以在不透露非必要信息的前提下完成驗證。
重大意義：如果你需要透露個人信息以在網(wǎng)上完成某件事，這個方法可以讓你在免除隱私泄漏或身份被盜竊風(fēng)險的同時輕松實現(xiàn)。
主要研究者：Zcash、摩根大通、荷蘭國際集團(tuán)等
成熟期：現(xiàn)在
真正的互聯(lián)網(wǎng)隱私終于將成為可能，這要歸功于一種新的工具。它的功能多多，包括在不泄露你出生日期的前提下，判斷你已年滿18歲，或者證明你在銀行里有足夠的錢可供金融交易，而不會透露你的余額或其他細(xì)節(jié)。這就限制了隱私泄露或身份盜竊的風(fēng)險。
該工具是一種新興的加密協(xié)議，稱為零知識證明。盡管研究人員為此已經(jīng)研究了幾十年，但在過去的一年里，人們的興趣才開始激增，這在一定程度上要歸功于公眾對加密貨幣的癡迷，其中大部分與私有無關(guān)。
零知識證明的技術(shù)絕大部分得益于Zcash，這是2016年末推出的一種數(shù)字貨幣。Zcash的開發(fā)人員使用了一種名為zk-SNARK的尖端加密技術(shù)，允許用戶以匿名方式進(jìn)行交易。
在比特幣和其他大多數(shù)公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，這通常是不可能的，在那些系統(tǒng)中，每個人都能看到交易內(nèi)容。雖然交易在理論上是匿名的，但它們可以與其他數(shù)據(jù)結(jié)合起來，達(dá)到跟蹤甚至識別用戶的目的。作為世界第二大流行的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)以太坊的創(chuàng)建者，維塔利克·布特林（Vitalik Buterin）將zk-SNARKs描述為一種“絕對改變游戲規(guī)則的技術(shù)”。
對于銀行來說，這可能是一種在不犧牲客戶隱私的情況下，在支付系統(tǒng)中使用區(qū)塊鏈的方法。去年，摩根大通(JPMorgan Chase)在自己的基于區(qū)塊鏈支付系統(tǒng)中加入了zk-SNARKs。
盡管zk-SNARKs前景看好，但它的計算繁瑣而緩慢，還需要一個所謂的“可信設(shè)置”來創(chuàng)建加密密鑰，而一旦密鑰落入居心不良者手中，就可能危及整個系統(tǒng)。不過，研究人員正在尋找一種替代方案，以便更有效地部署零知識證明，而且不需要密鑰。
09 遺傳預(yù)測
入選理由：大規(guī)模基因研究將讓科學(xué)家能夠預(yù)測普通疾病及人格特征
技術(shù)突破：科學(xué)家們現(xiàn)在可以利用你的基因組數(shù)據(jù)預(yù)測你患心臟病或乳腺癌的幾率，甚至你的智商也能被預(yù)測
重大意義：基于 DNA 的預(yù)測技術(shù)可能公共健康領(lǐng)域下一個重大突破，但它將增加歧視的風(fēng)險
主要研究者：Helix、23andMe、Myriad Genetics、UKBiobank 、Broad Institute、華大基因、奕真生物、WeGene等
成熟期：現(xiàn)在
有一天，嬰兒出生時將得到DNA報告卡。這些報告將提供他們患心臟病或癌癥的幾率，以及是否對煙草上癮、是否比一般人更聰明的預(yù)測。
這些報告卡片的突然出現(xiàn)要歸功于基因研究的長足進(jìn)步，其中一些研究涉及超過100萬人。
事實證明，最常見的疾病和包括智力在內(nèi)的許多行為和特征，不是一個或幾個基因所造成的，而是許多基因協(xié)同作用的結(jié)果。利用獲取的基因研究數(shù)據(jù)，科學(xué)家們正在創(chuàng)建所謂的“多基因風(fēng)險評分”機(jī)制。
雖然新的DNA測試只能提供概率，而不是診斷，但卻可以極大地造福醫(yī)學(xué)。例如，如果乳腺癌高危女性增加乳房X光檢查次數(shù)，而低風(fēng)險的女性減少乳房X光檢查次數(shù)，那么，這些檢查可能發(fā)現(xiàn)更多真正的癌癥，并減少假警報。
制藥公司還可以將這些評分應(yīng)用于阿爾茨海默病或心臟病等疾病的預(yù)防性藥物的臨床試驗中。通過挑選更容易生病的志愿者，他們可以更準(zhǔn)確地測試藥物的效果。
問題是，這些預(yù)測遠(yuǎn)非完美。誰想知道自己可能會患上老年癡呆癥？如果癌癥風(fēng)險得分低的人推遲接受篩查，然后又患上癌癥，怎么辦?
多基因評分也面臨爭議，因為它們可以預(yù)測任何特征，而不僅僅是疾病。例如，他們現(xiàn)在對智商測試結(jié)果的測試準(zhǔn)確率約為10%。隨著分?jǐn)?shù)的提高，DNA智商預(yù)測很可能會成為常規(guī)。但是，家長和教育工作者將如何使用這些信息呢?
對行為遺傳學(xué)家埃里克·托克海默（Eric Turk heimer）來說，基因數(shù)據(jù)優(yōu)劣參半，使得這項新技術(shù)“既令人興奮，又令人擔(dān)憂。”
10 材料的量子飛躍
入選理由：研究者們最近開始使用量子計算機(jī)對簡單分子進(jìn)行建模，而這僅僅是開始
技術(shù)突破：IBM 采用 7 量子比特的量子計算機(jī)對小分子的電子結(jié)構(gòu)成功地進(jìn)行彷真計算
重大意義：借助該技術(shù)，科學(xué)家能了解分子的各個方面信息并以此開發(fā)出更有效的藥物以及更高效生成或傳輸能源的新材料
主要研究者：IBM、Google、哈佛大學(xué) Alán Aspuru-Guzik 教授、中國科技大學(xué)、中國科學(xué)院、浙江大學(xué)、阿里巴巴等
成熟期：5 到 10 年
新量子計算機(jī)前景廣闊，同時也帶來了一個難題。它們的計算能力遠(yuǎn)超今天的機(jī)器，功能強(qiáng)大到難以想象，但我們還沒有弄清楚應(yīng)該如何應(yīng)用這些能力。
一種可能且誘人的可能性是精確地設(shè)計分子。
化學(xué)家們已經(jīng)在夢想著可用于更有效藥物的新蛋白質(zhì)、可生產(chǎn)更好電池的新型電解質(zhì)、可將陽光直接轉(zhuǎn)化為液體燃料的化合物，以及更高效的太陽能電池.
我們沒有這些東西，因為分子很難在傳統(tǒng)計算機(jī)上建模。即使是在一個相對簡單的分子中嘗試模擬電子運動，運算的復(fù)雜性就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)今計算機(jī)的能力。
但對于量子計算機(jī)來說，這是小菜一碟，因為它使用的不是表示1和0的數(shù)字位，而是量子系統(tǒng)的“量子位”。
最近，IBM的研究人員使用一臺量子計算機(jī)，用7個量子位模擬出一個由三個原子組成的小分子。
當(dāng)科學(xué)家制造出更多量子位的機(jī)器時，就應(yīng)該能夠精確地模擬出更大更有趣的分子，同樣重要的是，量子算法也會演化得更好。
