麻省理工科技評論：全球十大突破性技術(shù)

2月24日，《麻省理工科技評論》在杭州余杭未來科技城發(fā)布2021“十大突破性技術(shù)”榜單。人工智能領(lǐng)域引發(fā)熱議的GPT-3語言模型、短短一年時間內(nèi)完成研發(fā)的新冠mRNA疫苗、TikTok推薦算法等技術(shù)位列該榜單。

此外，今年的榜單還包括綠色氫能、多技能AI、遠(yuǎn)程技術(shù)、鋰金屬電池、數(shù)字接觸追蹤、超高精度定位和數(shù)據(jù)信托。

《麻省理工科技評論》中國聯(lián)合出版人劉炯在榜單發(fā)布現(xiàn)場表示，“不論是科技人才，還是科技公司，究其核心都離不開突破性的創(chuàng)新科技。”

他回顧道，自2001年起，《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)”。2009年，評選出了當(dāng)時還未被蘋果收購的Siri；2013年，將“深度學(xué)習(xí)”列入榜單，并準(zhǔn)確給出了3-5年的爆發(fā)期。此外，榜單也曾精準(zhǔn)預(yù)測了腦機(jī)接口、智能手表、癌癥基因療法等現(xiàn)如今熱門技術(shù)的崛起。

“盡管每年選出的十大突破性技術(shù)，有些在當(dāng)年還未大量普及使用，甚至還在早期的發(fā)展階段，但經(jīng)過時間的錘煉與印證，諸多曾經(jīng)被評選出的突破性技術(shù)正站于商業(yè)化應(yīng)用的風(fēng)口浪尖之上?！眲⒕急硎尽?/p>

《麻省理工科技評論》創(chuàng)刊于1899年，其長期關(guān)注新興技術(shù)的發(fā)展及商業(yè)化落地，自2001年起每年都會評選出當(dāng)年的“十大突破性技術(shù)”，今年是該榜單誕生的20周年。

以下為榜單詳細(xì)內(nèi)容解讀：

mRNA疫苗

重大意義：mRNA新冠疫苗有效性約為95%，此前從未投入臨床應(yīng)用，可能帶來醫(yī)藥領(lǐng)域的巨大變革。

主要研究者：BioNTech公司、綠光生物科技公司、Moderna、Strand Therapeutics公司

成熟期：現(xiàn)在

在全球，新冠病毒已奪去200多萬人的生命，mRNA技術(shù)研究人員德魯?魏斯曼的幾位童年好友也因此去世。

如今，幾種不同類型的新冠疫苗已經(jīng)上市，美國所注射的新冠疫苗完全依賴于Moderna的疫苗、以及BioNTech和輝瑞合作開發(fā)的疫苗。以上兩款疫苗有個共同點：都采用了mRNA技術(shù)。

mRNA疫苗與傳統(tǒng)疫苗生效機(jī)制完全不同，傳統(tǒng)疫苗使用活病毒、死病毒、或者病毒外殼部分物質(zhì)，以訓(xùn)練人體免疫系統(tǒng)。而mRNA疫苗含有基因物質(zhì)，由脂質(zhì)體包裹，注射入體內(nèi)后，肌肉細(xì)胞吸收mRNA并產(chǎn)生某種病毒蛋白，免疫系統(tǒng)會及時產(chǎn)生抗體和T細(xì)胞來抵御病毒的入侵。

在此之前，雖然針對mRNA的研究已有20年，但是直到去年，mRNA才首次用于進(jìn)入市場的藥物。

GPT-3

重大意義：學(xué)習(xí)自然語言的大型計算機(jī)模型，朝著構(gòu)建可理解人類、并與人類世界互動的AI邁出的一大步。

主要研究者：OpenAI、Google、Facebook

成熟期：現(xiàn)在

繼DeepMind的AlphaGo和IBM的DeepBlue之后，GPT-3成為AI領(lǐng)域最能引發(fā)公眾想象的存在。

GPT-3是一種“大型語言模型”，由舊金山的研究實驗室OpenAI創(chuàng)建。所謂“大型語言模型”指的是一種利用深度學(xué)習(xí)的算法，通過數(shù)千本書和互聯(lián)網(wǎng)的大量文本進(jìn)行訓(xùn)練，將單詞和短語串在一起。GPT-3于2020年正式發(fā)布，能夠模仿人類書寫文本，逼真程度令人驚異。

在許多人看來，GPT-3的這一能力，堪稱是通往真正的機(jī)器智能道路上的里程碑。

數(shù)據(jù)信托

重大意義：面對個人數(shù)據(jù)被濫用這一情況，數(shù)據(jù)信托可以幫助更好地管理數(shù)據(jù)。

主要研究者：Google Sidewalk Labs

成熟期：2-3年

數(shù)據(jù)時代，在人們生活更加方便的同時，隱私和安全問題日益突顯。那么，是否有一個組織可以像工會維護(hù)勞工權(quán)利一樣來維護(hù)人們的數(shù)據(jù)權(quán)利？并且，能夠像醫(yī)生一樣，根據(jù)個人的數(shù)據(jù)管理幫助人們做出明智的決策？

或許，數(shù)據(jù)信托是一種可行性方案。

在法律中，信托是指基于對受托人的信任，委托人從其自身利益出發(fā)，將資產(chǎn)交給受托人管理的行為。而在數(shù)據(jù)信托中，受托人將管理一群人的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)權(quán)利。這就像醫(yī)生有責(zé)任依據(jù)病人的利益行事一樣，數(shù)據(jù)受托人管理委托人的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)權(quán)利，也對其利益負(fù)責(zé)。理論上，數(shù)據(jù)信托允許用戶行使其作為數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的權(quán)利。

對于數(shù)據(jù)引發(fā)的隱私、安全性等問題，數(shù)據(jù)信托不是唯一的解決辦法，但能夠控制數(shù)據(jù)、讓數(shù)據(jù)共享造福人類的數(shù)據(jù)治理是十分必要的。

鋰金屬電池

重大意義：鋰金屬電池能量密度高、充電速度快，而且安全可靠，使電動汽車像汽油汽車一樣方便和便宜。

主要研究者：QuantumScape公司、卡耐基梅隆大學(xué)、橡樹嶺國家實驗室

成熟期：5年

制約電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大難題就是電池技術(shù)。

目前，電動汽車普遍使用的是鋰離子電池，這種電池昂貴、笨重、能量密度低，并且其所依賴的液體電解質(zhì)在碰撞時極易起火。電池的一系列缺點體現(xiàn)在電動汽車上就是：價格高、續(xù)航低、充電慢，而且還存在安全隱患，這些正是讓眾多車主對電動汽車望而卻步的原因。

顯然，要使電動汽車比汽油汽車更具競爭力，就需要一種突破性電池來彌補這些缺陷。

硅谷初創(chuàng)公司QuantumScape聲稱已經(jīng)開發(fā)出全新的鋰金屬電池，其采用固體電解質(zhì)（陶瓷）克服了傳統(tǒng)鋰離子電池存在的這些缺陷。

數(shù)字接觸追蹤

重大意義：在不獲取個人位置信息的情況下，手機(jī)使用者可獲知自己是否與新冠病毒感染者接觸。

主要研究者：蘋果、谷歌等

成熟期：現(xiàn)在

2020年全球都在經(jīng)歷的新冠疫情讓“數(shù)字接觸追蹤”引起人們的關(guān)注。

新冠疫情之下，科技為公共衛(wèi)生調(diào)查人員追溯感染者的行蹤提供新思路——數(shù)字接觸追蹤。使用該技術(shù)，衛(wèi)生調(diào)查人員不再需要依靠病人的記憶對其行蹤進(jìn)行追蹤，這減輕了對疾病監(jiān)控的壓力。

這一技術(shù)對應(yīng)到實際應(yīng)用被稱為“曝光通知”（Exposure Notification）。對于該數(shù)字接觸追蹤系統(tǒng)，程序員在幾周內(nèi)完成了建立和運行，并將代碼開源共享，以保證全球各地的、蘋果和安卓的用戶都可以使用這一功能。

具體而言，“曝光通知”不會追蹤用戶的位置，而是使用藍(lán)牙來匿名連接附近運行同一應(yīng)用程序的手機(jī)設(shè)備，從而保證健康數(shù)據(jù)的匿名性和隱私性。截至2021年1月，《麻省理工科技評論》了解到的全球各地政府使用的“曝光通知”應(yīng)用共有77個。

超高精度定位

重大意義：當(dāng)定位技術(shù)精確到毫米級或更高水平，將開創(chuàng)全新的產(chǎn)業(yè)。

主要研究者：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院、ColdQuanta

成熟期：現(xiàn)在

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的精度正在從“米”提高到“厘米”級別，這將為自動駕駛汽車、送貨機(jī)器人等在街道上安全行駛提供更大支撐。

2020年正式開通的北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可實時捕獲地面上幾米的位置變化，甚至其處理精度能夠達(dá)到毫米級。該系統(tǒng)已用于檢測中國各地山體滑坡易發(fā)地區(qū)地表的細(xì)微變化，并于當(dāng)年預(yù)測到中國湖南省將遭遇數(shù)十年來最嚴(yán)重的山體滑坡，使村民得以提前撤離。中國科學(xué)院航天信息研究所專家表示，如果衛(wèi)星定位精度仍然在米或分米的水平，對此，這是不可能實現(xiàn)的。

其實，北斗和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）精度的進(jìn)一步提升都需要通過地面設(shè)施來提高定位精度。在目前廣泛使用的方法中，一種是實時動態(tài)（Real Time Kinematic，RTK）定位，精度可達(dá)3cm以下；另一種是精確點定位（Precise Point Positioning，PPP），也可以達(dá)到厘米級別的精度。此外，中國科學(xué)院航天信息研究所專家表示：“我們正在開發(fā) PPP-RTK技術(shù)，結(jié)合二者的優(yōu)勢，有望在幾年后投入使用?！?/p>

遠(yuǎn)程技術(shù)

重大意義：2020年疫情期間，醫(yī)療保健和教育這兩項重要服務(wù)中發(fā)生的變化，對人們的整體福祉和生活質(zhì)量產(chǎn)生了巨大影響。但最重要的改變其實不是技術(shù)本身而是我們的行為，因為遠(yuǎn)程會議和遠(yuǎn)程醫(yī)療早已存在。

主要研究者：中國香港在線輔導(dǎo)公司Snapask、作業(yè)幫、印度Byju’s

成熟期：現(xiàn)在

2020年四月，全球疫情進(jìn)入高峰期，170余個國家的學(xué)校關(guān)閉，受到影響的學(xué)生規(guī)模高達(dá)16億。全球大部分地區(qū)的傳統(tǒng)學(xué)校轉(zhuǎn)為線上教學(xué)模式，亞洲也不例外，例如中國香港在線輔導(dǎo)公司Snapask的用戶需求激增。

目前，Snapask在亞洲9個國家擁有超過350萬名用戶，較疫情之前翻了一番。于2015年創(chuàng)立Snapask的Timothy Yu表示，“之前我們需要五年才能達(dá)到的用戶數(shù)量，由于疫情的原因只用了一年就實現(xiàn)了。”

多技能AI

重大意義：“多模態(tài)”系統(tǒng)能解決更加復(fù)雜的問題，讓機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)與人類真正意義上交流和協(xié)作。

主要研究者：艾倫人工智能研究所、北卡羅來納大學(xué)、OpenAI

成熟期：3-5年

2012年底，人工智能科學(xué)家首次弄清了如何讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“擁有視覺”，隨后，他們還掌握了如何讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模仿人類推理、聽覺、語言和寫作的方式。雖然人工智能在完成特定任務(wù)方面已經(jīng)變得非常像人類，甚至是超越人類，但它仍然沒有人類大腦的“靈活性”，即人腦可以在一種情境中學(xué)習(xí)技能，并將其應(yīng)用到另一種情境中。

例如，AlphaGo雖然能擊敗世界上最好的圍棋高手，但它無法將這種策略擴(kuò)展到棋盤之外，無法理解和適應(yīng)不斷變化的外部世界。

另外，人工智能系統(tǒng)的設(shè)計是一次只做其中的一件事。比如，計算機(jī)視覺和音頻識別算法可以感知事物，但無法使用語言來描述它們；自然語言模型可以操縱文字，但文字是脫離任何感官現(xiàn)實的。

在這方面，兒童成長過程是很好的例子，孩子通過“感知”和“談?wù)摗笔澜鐏砹私馐澜?，?dāng)他們開始將單詞與景物、聲音和其他感官信息聯(lián)系起來時，他們能夠描述越來越復(fù)雜的現(xiàn)象和動態(tài)，并構(gòu)建一個復(fù)雜的世界模型，這個模型能幫助他們駕馭陌生的環(huán)境，并將新的知識和經(jīng)驗融入其中。

受兒童成長過程的啟發(fā)，如果將感官和語言結(jié)合起來，并讓人工智能擁有更接近于人類的方式來收集和處理信息，那么它能否發(fā)展出對世界的理解？答案是肯定的。這些可同時獲得人類智能的感官和語言的“多模態(tài)”系統(tǒng)，應(yīng)該會生成一種更強大的人工智能，也更容易適應(yīng)新情況、以及解決新問題。

TikTok推薦算法

重大意義：TikTok不僅能夠精準(zhǔn)地為用戶推薦感興趣的視頻，還能通過推薦算法幫助他們拓展與其有交集的新領(lǐng)域。

主要研究者：TikTok

成熟期：現(xiàn)在

TikTok是全球最具吸引力、增長最快的社交媒體平臺之一。截至目前，TikTok在全球范圍內(nèi)已超過26億次下載量，在美國擁有1億用戶。TikTok發(fā)現(xiàn)和提供內(nèi)容的獨特方式是其具有吸引力的“秘密武器”。

TikTok將網(wǎng)紅博主的視頻與新人博主的視頻混合放在“為你推薦”頁面，然后以瀏覽量獎勵優(yōu)質(zhì)創(chuàng)作內(nèi)容，用這種方式將更多新人博主的視頻推給廣大用戶。

概括來說，TikTok增強用戶粘性的技能越來越“爐火純青”，不僅能夠精準(zhǔn)地為用戶推薦感興趣的視頻，還能通過推薦算法幫助他們拓展與其有交集的新領(lǐng)域。

綠色氫能

重大意義：綠色氫氣是綠色的碳中性能源，是可再生風(fēng)能和太陽能的擴(kuò)充，有可能成為未來低碳化的核心燃料。

主要研究者：綠色氫聯(lián)盟蒂森克虜伯集團(tuán)、國際能源署、麥肯錫咨詢公司

成熟期：預(yù)計2030年

大多數(shù)氫氣是通過天然氣與高溫蒸汽結(jié)合的方式制造的，也就是所謂的灰色氫氣。通過水電解生產(chǎn)出綠色氫氣，目前其生產(chǎn)成本是灰色氫氣的三倍左右。

隨著風(fēng)能和太陽能成本的不斷下降、以及綠色氫氣生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的出現(xiàn)，氫氣的生產(chǎn)成本也有望迎來大幅降低。隨著碳捕集技術(shù)的發(fā)展，在不排放大量二氧化碳的條件下，可從天然氣中提取更多的氫氣，綠色氫氣也將有可能成為未來低碳化的核心燃料。

一方面，運用燃料電池的方法使用氫氣，利用水電解的逆反應(yīng)，通過氫氣和氧氣反應(yīng)來生成水和電，同時又不產(chǎn)生氮氧化物。另一方面，通過把氫和碳結(jié)合起來，能生產(chǎn)比氫更容易處理的液態(tài)合成碳?xì)淙剂?。這類液體燃料更清潔，可以替代汽油或柴油。

氫氣還可用來儲存可再生能源生產(chǎn)的電能，當(dāng)風(fēng)力減弱、云層遮擋太陽或用電量需求增加時，這些能量可以重新轉(zhuǎn)化為電能并輸入電網(wǎng)。

國際能源署（International Energy Agency）預(yù)測，到2050年，氫氣可提供全球能源需求的10%以上，每年可生產(chǎn)1100萬千兆瓦時以上的能源。

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