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科技改變未來:麻省理工發布全球十大突破性技術!

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閱讀量:622
時間:2020-10-12

來源 | 廣東省創新孵化器運營研究院、人工智能學家

編輯 | 注册绑卡秒送38元平台部


麻省理工發布全球十大突破性技術


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《麻省理工科技評論》每年都會評選出當年的“十大突破性技術”,這份在全球科技領域舉足輕重的榜單,曾精準預測了腦機接口、智能手表、癌症基因療法、深度學習等諸多熱門技術的崛起。

正如比爾·蓋茨所說,看過這些突破性技術之後,你會覺得“美好的未來,值得我們為之奮鬥”。

2019年,《麻省理工科技評論》選出的全球十大突破性技術包括:

1.靈巧機器人

重大意義:機器正在通過自我學習學會應對這個現實世界。有朝一日,機器人學會應對現實世界之際,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)、卡內基梅隆大學、密歇根大學、加州大學伯克利分校

成熟期:3-5年

機器取代人類工作的話題吹了這麽多年,但目前工業機器人還是笨得要死。雖然機器人可以在裝配線上不厭其煩地重複著同一個動作,同時還能保持超高的精度,但哪怕目標物體被稍微移動了一點,或將其替換成不同的零件,都直接Game Over。

如今,機器人雖然還無法做到和人一樣,在看到物體後就明白如何拿起,但現在它可以在虛擬空間裏反複訓練,最終學會處理眼前的物體。

位於舊金山的非盈利組織 OpenAI 就推出了這樣一套 AI 係統 Dactyl,並已成功操控一個機器手靈活地翻轉一塊魔方:

這套神經網絡軟件能夠通過強化學習,讓機器人在模擬的環境中學會抓取並轉動魔方後,再讓機器手進行實際操作。開始時,軟件會進行隨機的嚐試,並在不斷地接近最終目標的過程中,逐漸加強網絡內部的連接。

現階段,讓機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習方法,未來的機器人將有望能夠學會組裝電子產品、將餐具放到洗碗機、甚至是能夠將臥床的人從床上扶起。

2.核能新浪潮

重大意義:先進的核聚變和核裂變反應堆正在變成現實。在減少碳排放和限製氣候變化的路上,核能的作用不可或缺。

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:新型核裂變反應堆到 2020 年代中期有望實現大規模應用;核聚變反應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,新型核反應堆發展勢頭強勁,核能的使用將會變得更安全,成本也更低。新型反應堆的發展包括:

  • 顛覆了傳統設計的第四代核裂變反應堆

  • 小型模塊化反應堆

  • 核聚變反應堆的突破

第四代核裂變反應堆的開發者,比如加拿大的 Terrestrial Energy 和總部位於華盛頓的泰拉能源(TerraPower),已經開始與電力公司建立研發合作關係,力爭在 2020 年代之前實現並網發電(這個估計可能有些樂觀)。

3.早產預測

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 年內進入臨床測試。

借著早產預測,簡單的驗血可以預測孕婦是否有過早分娩的風險。

在過去幾年中,研究人員開始通過從血液中檢測腫瘤細胞的 DNA,以及通過血液檢測對孕婦進行唐氏綜合症等疾病的產前篩查。這些檢測依賴於尋找 DNA 中的基因突變。另一方麵,RNA 是調節基因表達的分子物質,能夠決定從基因中產生多少蛋白質。

通過對母親血液中的自由漂浮的 RNA 進行測序,篩選出與早產有關的七種基因表達的波動,可以識別可能過早分娩的女性。一旦警告,醫生可以采取措施避免早產,並給予孩子更好的生存機會。

4. 腸道顯微膠囊

重大意義:一種小型的、可吞咽的設備,不使用麻醉也可以捕捉到腸道的詳細圖像,嬰兒、兒童也適用。這一設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的數百萬兒童發育不良的一種疾病。

主要研究者:麻省總醫院

成熟期:目前在成人體內使用;嬰兒試驗在今年進行。

環境性腸功能障礙(EED)可能是你從未聽說過的花費最高昂的疾病之一。以腸道發炎、腸道泄露和營養吸收不良為特征,這一疾病在貧窮國家廣泛傳播,這也是這些地區許多人營養不良、發育遲緩、未能達到正常身高的原因之一。

沒有人知道引起 EED 的具體原因是什麽,也沒有人知道怎樣預防或治療這一疾病。切實可行的檢測手段迫在眉睫。目前唯一的辦法是:麻醉患者,並將內窺鏡插入喉嚨。這種方法昂貴、不舒服,還不一定有用。

因此,麻省總醫院(MGH)的病理學家和工程師 Guillermo Tearney 研發了一種小型設備,這種設備能夠檢測 EED 的表現症狀,甚至可以進行組織活檢。與內窺鏡不同,它在基礎保健檢測過程中應用簡單。

5. 定製癌症疫苗 

重大意義: 通過識別各腫瘤的特異性突變,激發人體的天然防禦能力,從而對癌細胞進行針對性破壞。傳統化學療法對健康細胞有很大影響,而且對腫瘤的治療效果並不總是理想。

主要研究者:BioNTech 、Genentech

成熟期:已在臨床試驗。

目前,科學家正處於將首支個性定製疫苗商業化的關鍵時刻。如果效果真如預期的話,該疫苗就的確能夠通過腫瘤獨特的突變,觸發人體免疫係統對其進行識別,從而有效地阻止多種癌症的發生。

更重要的是,與傳統化學療法不同,疫苗是通過使用人體的天然防禦係統來選擇性地破壞腫瘤細胞的,對健康細胞的損害較有限。

6. 人造肉漢堡 

重大意義:實驗室培育的人造肉和植物製成的素肉,能在不破壞環境的情況下接近真實肉類的味道和營養價值。人造肉的出現,可以緩解畜牧業生產造成的毀滅性的森林砍伐、水汙染和溫室氣體排放。

主要研究者:美國人造肉企業Beyond Meat

成熟期:目前已經有成形的植物性素肉;2020年左右可研製成功實驗室人造肉。

根據聯合國的預測,世界人口數量將在 2050 年達到 98 億,人口富裕水平也會上升。但這於對氣候變化來說可不是什麽好事——人類一旦脫貧致富,就往往要吃掉更多肉。

據預測,到 2050 年,人類吃掉的肉會比 2005 年多 70%。事實證明,飼養供人類食用的動物,是對環境的最大傷害之一。根據動物種類的不同,以西方工業化方法生產一磅肉類蛋白要比生產等量植物蛋白多用 4 到 25 倍的水,6 到 17 倍的土地,6 到 20 倍的化石燃料。

而問題在於,人肯定不會馬上就戒掉肉類。也就是說,實驗室培養的人造肉和植物製成的素肉可能是抑製環境惡化的最好辦法。

實驗室人造肉的過程,是從動物身上提取肌肉組織,然後放入生物反應器進行培育。雖然最終成品的口感可能有待提高,但外形上已經與我們正常吃的肉差不多了。

7. 捕獲二氧化碳

重大意義:實用且經濟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可能是阻止災難性的氣候變化最後的可行方法之一。

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依然會持續數千年之久。為防止氣溫攀升至危險範圍,聯合國氣候變化委員會當前得出的結論是,在本世紀,全世界將需要從大氣中去除高達 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: 隨著監管機構的批準和相關技術的進步,人們可以輕鬆通過可穿戴設備持續監測自己的心髒健康。可檢測心電圖的智能手表可以預警如心房顫動等潛在的危及生命的心髒疾病。

主要研究者:蘋果、AliveCor、Withings

成熟期:現在

手上有Apple Watch的富友,這個技術你比我更清楚啦~

心電監測智能手表已經問世,它具有可穿戴設備的便利性,並且能夠提供接近醫療設備的精度。矽穀初創公司 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,這是導致血栓和中風的常見原因。

去年,蘋果發布了帶有心電圖 (ECG) 功能的 Apple Watch,並且該功能已經通過 FDA 認證。隨後,健康設備公司 Withings 也宣布計劃發布一款配有心電圖功能的手表。現階段的可穿戴心電圖監測設備仍然隻有一個傳感器,而真正的心電圖設備則有 12 個傳感器。

目前還沒有任何一種可穿戴設備能夠診斷心髒病,但這種情況可能很快就會迎來轉機。

9. 無下水道衛生間 

重大意義: 節能廁所可以在沒有下水道係統的情況下使用,並且可以就地分解糞便。23億人缺乏安全的衛生設施,並許多人因此死亡。

主要研究者:杜克大學、南佛羅裏達大學、Biomass Controls、加州理工學院

成熟期:1-2年

全球大約有 23 億人沒有良好的衛生條件。由於缺乏衛生的廁所,人們將糞便傾倒在附近的池塘和溪流中,這會傳播細菌、病毒和寄生蟲,從而導致腹瀉和霍亂。全世界每 9 名兒童中就有 1 名死於腹瀉。

現在,研究人員正在努力開發一種新型廁所,這種廁所對發展中國家來說也足夠便宜,不僅可以處理糞便,還可以對其進行分解。2011 年,比爾·蓋茨提出重新發明廁所挑戰,並設立了 X 大獎。

自從挑戰開始以來,有幾個團隊已經將設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的處理廠。

所以,現在的挑戰是如何讓這些廁所更便宜,更能適應不同規模的社區。

10. 流利對話的 AI 助手 

重大意義:捕捉單詞之間語義關係的新技術正在使機器更好地理解自然語言。人工智能助手現在可以執行基於對話的任務,如預訂餐廳或協調行李托運,而不僅僅是服從簡單命令。

主要研究者:穀歌、阿裏巴巴、亞馬遜

成熟期:1-2 年後

我們已經習慣了人工智能助手——智能音箱的語音助手,Siri 在你的手機上為你定鬧鍾——但它們並沒有真正做到所謂的智能,還有點“弱智”。

但這一切正越來越好。OpenAI 、穀歌的團隊正加速推進,你也可能聯想到,小米手機的AI已經可以和你連續對話了,這都是進步。

這些改進加上更好的語音合成係統,讓我們從簡單的向人工智能助手下指令轉向與它們交談。它們將能夠處理日常瑣事,如做會議記錄、查找信息或網上購物。

在我們中國,很多人正在習慣阿裏巴巴的小蜜,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。

這十大科技突破,有哪幾樣震撼到你了呢?

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