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”榜單。人工智能領域引發(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推薦算法等技術位列該榜單。
此外,今年的榜單還包括綠色氫能、多技能AI、遠程技術、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?!?/p>
他回顧道,自2001年起,《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”。2009年,評選出了當時還未被蘋果收購的Siri;2013年,將“深度學習”列入榜單,并準確給出了3-5年的爆發(fā)期。此外,榜單也曾精準預測了腦機接口、智能手表、癌癥基因療法等現(xiàn)如今熱門技術的崛起。
“盡管每年選出的十大突破性技術,有些在當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正站于商業(yè)化應用的風口浪尖之上。”劉炯表示。
《麻省理工科技評論》創(chuàng)刊于1899年,其長期關注新興技術的發(fā)展及商業(yè)化落地,自2001年起每年都會評選出當年的“十大突破性技術”,今年是該榜單誕生的20周年。
以下為榜單詳細內(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用,可能帶來醫(yī)藥領域的巨大變革。
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。
mRNA疫苗與傳統(tǒng)疫苗生效機制完全不同,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才首次用于進入市場的藥物。
GPT-3
重大意義:學習自然語言的大型計算機模型,朝著構建可理解人類、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習的算法,通過數(shù)千本書和互聯(lián)網(wǎng)的大量文本進行訓練,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勞工權利一樣來維護人們的數(shù)據(jù)權利?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)權利。這就像醫(yī)生有責任依據(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)權利,也對其利益負責。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、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。
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,衛(wèi)生調(diào)查人員不再需要依靠病人的記憶對其行蹤進行追蹤,這減輕了對疾病監(jiān)控的壓力。
這一技術對應到實際應用被稱為“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,而是使用藍牙來匿名連接附近運行同一應用程序的手機設備,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”應用共有77個。
超高精度定位
重大意義:當定位技術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)地表的細微變化,并于當年預測到中國湖南省將遭遇數(shù)十年來最嚴重的山體滑坡,使村民得以提前撤離。中國科學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)精度的進一步提升都需要通過地面設施來提高定位精度。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3cm以下;另一種是精確點定位(Precise Point Positioning,PPP),也可以達到厘米級別的精度。此外,中國科學院航天信息研究所專家表示:“我們正在開發(fā) PPP-RTK技術,結合二者的優(yōu)勢,有望在幾年后投入使用?!?/p>
遠程技術
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本身而是我們的行為,因為遠程會議和遠程醫(yī)療早已存在。
主要研究者:中國香港在線輔導公司Snapask、作業(yè)幫、印度Byju’s
成熟期:現(xiàn)在
2020年四月,全球疫情進入高峰期,170余個國家的學校關閉,受到影響的學生規(guī)模高達16億。全球大部分地區(qū)的傳統(tǒng)學校轉為線上教學模式,亞洲也不例外,例如中國香港在線輔導公司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到的用戶數(shù)量,由于疫情的原因只用了一年就實現(xiàn)了?!?/p>
多技能AI
重大意義:“多模態(tài)”系統(tǒng)能解決更加復雜的問題,讓機器人能夠?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、OpenAI
成熟期:3-5年
2012年底,人工智能科學家首次弄清了如何讓神經(jīng)網(wǎng)絡“擁有視覺”,隨后,他們還掌握了如何讓神經(jīng)網(wǎng)絡模仿人類推理、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習技能,并將其應用到另一種情境中。
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展到棋盤之外,無法理解和適應不斷變化的外部世界。
另外,人工智能系統(tǒng)的設計是一次只做其中的一件事。比如,計算機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“談論”世界來了解世界,當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雜的現(xiàn)象和動態(tài),并構建一個復雜的世界模型,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),應該會生成一種更強大的人工智能,也更容易適應新情況、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,是可再生風能和太陽能的擴充,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、國際能源署、麥肯錫咨詢公司
成熟期:預計2030年
大多數(shù)氫氣是通過天然氣與高溫蒸汽結合的方式制造的,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)濟效應的出現(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,通過氫氣和氧氣反應來生成水和電,同時又不產(chǎn)生氮氧化物。另一方面,通過把氫和碳結合起來,能生產(chǎn)比氫更容易處理的液態(tài)合成碳氫燃料。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,當風力減弱、云層遮擋太陽或用電量需求增加時,這些能量可以重新轉化為電能并輸入電網(wǎng)。
國際能源署(International Energy Agency)預測,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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