人們通常會(huì)問(wèn)，你們所說(shuō)的“突破性”指的是什么?實(shí)際上，我們選出的技術(shù)中有些并沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，然而有些則即將實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。實(shí)際上，我們尋找的是即將對(duì)我們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的單項(xiàng)技術(shù)或者一系列技術(shù)。
《麻省理工科技評(píng)論》揭曉了2018年“全球十大突破性技術(shù)”，這份全球新興科技領(lǐng)域的權(quán)威榜單至今已有17年的歷史。以下為內(nèi)容摘編。
1、3D金屬打印
入選理由：新型設(shè)備首次讓3D打印金屬零部件成為實(shí)用型技術(shù)。
技術(shù)突破：3D金屬打印機(jī)實(shí)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(lái)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(shí)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(guò)目前，3D金屬打印的成本正越來(lái)越低，并逐漸成為一種制造實(shí)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(lái)看，制造商將不再需要維護(hù)大量庫(kù)存。對(duì)于汽車零配件這樣的商品，在有需要的時(shí)候直接打印即可。從長(zhǎng)期來(lái)看，大批量生產(chǎn)少數(shù)幾種零配件的大型工廠可能會(huì)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(duì)金屬微結(jié)構(gòu)進(jìn)行更精確的控制。
2017年，來(lái)自勞倫斯利沃莫國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員宣布，已開(kāi)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(lái)自波士頓的3D打印公司Markforged發(fā)布了首款價(jià)格不到10萬(wàn)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(jì)劃銷售用于實(shí)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。
3D 金屬打印的操作如今也變得越來(lái)越容易。Desktop Metal 公司現(xiàn)在推出了一款用于 3D 金屬打印的軟件。使用者只要在軟件中輸入他們所要打印的物體規(guī)格，軟件就會(huì)生成一個(gè)適用于 3D 打印的計(jì)算機(jī)模型。
GE 公司長(zhǎng)期以來(lái)一直將 3D 打印技術(shù)用于它的航空產(chǎn)品生產(chǎn)中。早在 2013 年“十大突破性技術(shù)”中就曾提到“增材制造”(Additive Manufacturing)。該公司現(xiàn)在也正在測(cè)試一款新型 3D 金屬打印機(jī)，該打印機(jī)打印速度很快，可用于大型零部件的生產(chǎn)。而 GE 計(jì)劃在 2018 年開(kāi)始銷售該 3D 金屬打印機(jī)。
2、人工胚胎
入選理由：科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)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(zhēng)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(guó)科學(xué)院等。
成熟期：現(xiàn)在。
英國(guó)劍橋大學(xué)的胚胎學(xué)家們?cè)谝豁?xiàng)重新定義了如何創(chuàng)造人造生命的突破性研究中，利用干細(xì)胞培育出了一種逼真的小鼠胚胎。該胚胎并不是由卵細(xì)胞與精子結(jié)合而來(lái)的，只使用了從另一個(gè)胚胎中得到的細(xì)胞。研究人員將這些細(xì)胞小心翼翼地放在三維支架上觀察，細(xì)胞隨后彼此開(kāi)始聯(lián)結(jié)，并且排列成幾天大的老鼠胚胎獨(dú)有的子彈形狀，研究人員被這一景象吸引住了。
“我們知道干細(xì)胞有著極其強(qiáng)大的潛能，可以展現(xiàn)出近乎魔法般的能力。然而，我們沒(méi)有意識(shí)到，他們可以如此完美地實(shí)現(xiàn)自組織”，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Magdelena Zernicka -Goetz 表示。
Zernicka-Goetz 稱，她的“合成”的胚胎可能不會(huì)發(fā)育成老鼠。盡管如此，它們也意味著，我們很快就可以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有卵子的情況下育出哺乳動(dòng)物。
但這并不是 Zernicka-Goetz 的最終目標(biāo)。她想研究早期胚胎的細(xì)胞是如何開(kāi)始分化出其特殊作用的。她說(shuō)，研究的下一步是使用人類胚胎干細(xì)胞生成人造胚胎，這也是密歇根大學(xué)和洛克菲勒大學(xué)正在進(jìn)行的研究。
人工合成的人類胚胎將是科學(xué)家們的福音，這可以讓他們梳理出胚胎在早期發(fā)展中經(jīng)歷的過(guò)程。而且，由于這些胚胎是從易操作的干細(xì)胞發(fā)展而來(lái)的，實(shí)驗(yàn)室將能夠使用各種工具，例如基因編輯技術(shù)，在它們生長(zhǎng)的過(guò)程中對(duì)它們進(jìn)行研究。
然而，人造胚胎將會(huì)引發(fā)一些倫理問(wèn)題。如果它們最終與真實(shí)的人類胚胎難以區(qū)分，我們?cè)撛趺崔k? 在它們形成痛覺(jué)之前，它們能在實(shí)驗(yàn)室里成長(zhǎng)多久? 生物倫理學(xué)家們說(shuō)，我們需要在科學(xué)競(jìng)賽愈演愈烈之前解決這些問(wèn)題。
3、傳感城市
入選理由：Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 計(jì)劃創(chuàng)建一個(gè)高科技社區(qū)來(lái)重新思考到底應(yīng)該如何建設(shè)和運(yùn)營(yíng)一座城市.
技術(shù)突破：多倫多的一個(gè)街區(qū)有望成為全球首個(gè)成功將尖端城市設(shè)計(jì)與前沿科技融合在一起的地方。
重大意義：智慧城市會(huì)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(xiàng)目 2017 年 10 月對(duì)外公布，預(yù)計(jì)在 2019 年開(kāi)始施工建設(shè)。
如今，全球很多智慧城市計(jì)劃都已擱淺，要么下調(diào)了曾經(jīng)雄心勃勃的目標(biāo)，要么因?yàn)樯畛杀驹虮谱吡顺?jí)富豪之外的普通居民。而多倫多的一個(gè)叫 Quayside 的項(xiàng)目，卻希望從頭開(kāi)始重新設(shè)計(jì)一個(gè)社區(qū)，用最新的數(shù)字技術(shù)將其重建，打破現(xiàn)有的失敗局面。
Alphabet 旗下位于紐約市的 Sidewalk Labs 將和加拿大政府進(jìn)行合作，讓這一高科技項(xiàng)目落地在多倫多 Waterfront 工業(yè)區(qū)。
該項(xiàng)目的目標(biāo)之一就是讓一切關(guān)于設(shè)計(jì)、政策以及信息科技的決策都以一個(gè)巨大的傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)將收集各種信息：空氣質(zhì)量、噪聲水平以及人們的行為等數(shù)據(jù)。
在該規(guī)劃中，一切車輛都是自動(dòng)駕駛的共享車輛，地下也將跑著負(fù)責(zé)送快遞這種低級(jí)體力勞動(dòng)的機(jī)器人。Sidewalk Labs 表示，他們計(jì)劃讓正在設(shè)計(jì)的軟件與系統(tǒng)開(kāi)源，可以允許其他公司在其上創(chuàng)建服務(wù)，類似為手機(jī)開(kāi)發(fā) APP 的做法。
該公司計(jì)劃密切監(jiān)視公共基礎(chǔ)設(shè)施，然而這卻引起了對(duì)數(shù)據(jù)管理與隱私的擔(dān)憂。但是 Sidewalk Labs 相信，它可以通過(guò)與社區(qū)和當(dāng)?shù)卣暮献?，緩解部分?dān)憂。
4、共享AI
入選理由：將機(jī)器學(xué)習(xí)工具搬上云端，將有助于人工智能更廣泛的傳播。
技術(shù)突破：基于云端的人工智能正在降低這項(xiàng)技術(shù)的使用難度和價(jià)格。
重大意義：目前，人工智能的應(yīng)用是受到少數(shù)幾家公司統(tǒng)治的。但其一旦與云技術(shù)相結(jié)合，那它將可以對(duì)許多人變得觸手可及，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的爆發(fā)式增長(zhǎng)。
主要研究者包括：亞馬遜、谷歌、微軟、百度、騰訊、阿里巴巴、科大訊飛、第四范式等。
成熟期：現(xiàn)在。
人工智能一直以來(lái)都只是亞馬遜、百度、谷歌和微軟等大型科技公司，以及少數(shù)初創(chuàng)公司的玩物。對(duì)于其他領(lǐng)域的眾多公司來(lái)說(shuō)，人工智能太貴也太難，無(wú)法全面普及。
這個(gè)問(wèn)題該如何解決?基于云端的機(jī)器學(xué)習(xí)工具正在將人工智能帶給更廣泛的群體。如今，亞馬遜旗下的 AWS 子公司幾乎統(tǒng)治了云 AI 市場(chǎng)。谷歌則試圖通過(guò) TensorFlow 這款可以開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開(kāi)源人工智能框架來(lái)挑戰(zhàn)它的地位。而谷歌近日剛公開(kāi)的 Cloud AutoML 也是一套經(jīng)過(guò)預(yù)先訓(xùn)練，可以讓人工智能變得更容易使用的系統(tǒng)。
以 Azure 平臺(tái)加入云服務(wù)大戰(zhàn)的微軟則選擇與亞馬遜合作，推出了一款開(kāi)源深度學(xué)習(xí)框架 Gluon。在理論上，Gluon 可以讓創(chuàng)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——一款試圖復(fù)制人腦學(xué)習(xí)方式的重要人工智能技術(shù)——變得和開(kāi)發(fā)手機(jī) APP 一樣簡(jiǎn)單。
雖然我們不知道究竟哪家公司將會(huì)成為人工智能云服務(wù)市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊，但贏家一定會(huì)獲得巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。
如果人工智能革命會(huì)擴(kuò)散至經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)角落，那么機(jī)器學(xué)習(xí)工具也將會(huì)隨之成為必需品。
如今的人工智能技術(shù)絕大多數(shù)僅用于科技行業(yè)，為這個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了效率的提升以及多種新的產(chǎn)品和服務(wù)。但是其他的公司與行業(yè)一直難以利用人工智能技術(shù)的發(fā)展。如果可以在醫(yī)療、制造以及能源等行業(yè)里更全面地推行人工智能技術(shù)，將極大提高各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力。
5、對(duì)抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
入選理由：兩個(gè) AI 系統(tǒng)通過(guò)玩“貓捉老鼠”游戲來(lái)獲得想象力。
技術(shù)突破：兩個(gè) AI 系統(tǒng)可以通過(guò)相互對(duì)抗來(lái)創(chuàng)造超級(jí)真實(shí)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(lái)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(dòng)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。
人工智能識(shí)別物體的能力已經(jīng)越來(lái)越強(qiáng)了：給它看一百萬(wàn)張圖片，它就可以用驚人的準(zhǔn)確度來(lái)告訴你究竟哪張里面有個(gè)行人在過(guò)馬路。但是 AI 幾乎不可能獨(dú)自生成行人的圖片。如果它可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，它將可以創(chuàng)造大量看似真實(shí)的合成圖片，把行人放在各種環(huán)境下。而自動(dòng)駕駛系統(tǒng)或許足不出戶就能使用這些圖片進(jìn)行訓(xùn)練。
問(wèn)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(zhǎng)的。
2014年，蒙特利爾大學(xué)博士生伊安·古德費(fèi)羅(Ian Goodfellow)在一家酒吧的學(xué)術(shù)辯論中首先想到了這個(gè)解決方案，這被稱作“生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)”(GAN)。GAN讓兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字版的“貓鼠游戲”中相互對(duì)抗。
兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都使用相同的數(shù)據(jù)集去訓(xùn)練。其中一個(gè)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(gè)名為“鑒別器”，任務(wù)是識(shí)別所看到的圖像是否是生成器制造的假圖像。
通過(guò)這樣的過(guò)程，生成器將非常善于產(chǎn)生圖像，導(dǎo)致鑒別器無(wú)法判斷哪些是真實(shí)圖像，哪些是假的。從本質(zhì)上來(lái)看，生成器被訓(xùn)練去識(shí)別并制作看起來(lái)真實(shí)的圖像。
過(guò)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(tīng)起來(lái)很逼真的語(yǔ)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?gòu)埐⒉淮嬖诘念^像。另一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)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(lái)重新想象畫面，例如將陽(yáng)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(huì)給自行車安上兩個(gè)車把，或是把眉毛放在頭像錯(cuò)誤的地方。不過(guò)，由于生成的圖像和聲音往往非常真實(shí)，因此專家認(rèn)為，從某種意義上來(lái)說(shuō)，GAN已經(jīng)開(kāi)始了解所看到和聽(tīng)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(dú)立的能力，理解所見(jiàn)的世界。
中國(guó)企業(yè)界則是更傾向于把技術(shù)應(yīng)用在服務(wù)中，相關(guān)案例不勝枚舉，比如，百度使用GAN構(gòu)建語(yǔ)音識(shí)別框架，科大訊飛通過(guò)GAN與傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)框架的結(jié)合在語(yǔ)音合成領(lǐng)域獲得了很大的進(jìn)展。而阿里巴巴的城市大腦項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在ACM MM2017會(huì)議上，其中發(fā)表的一篇論文便是使用GAN來(lái)生成用以進(jìn)行車牌識(shí)別的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。
6、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(shí)時(shí)翻譯的前景。
技術(shù)突破：近實(shí)時(shí)翻譯適用于多種語(yǔ)言，而且使用起來(lái)很方便。
重大意義：在全球化日益發(fā)展的今天，語(yǔ)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)等。
成熟期：現(xiàn)在。
在風(fēng)靡一時(shí)的科幻經(jīng)典《銀河系漫游指南》中，你把一條黃色的巴別魚塞到耳朵里，就可以聽(tīng)到實(shí)時(shí)翻譯。在現(xiàn)實(shí)世界中，谷歌已經(jīng)研究出了一個(gè)過(guò)渡性的解決方案：一副叫做 Pixel Buds 價(jià)值 159 美元的耳塞。這副耳塞可以在 Pixel 智能手機(jī)上通過(guò)谷歌翻譯應(yīng)用進(jìn)行實(shí)時(shí)翻譯。
佩戴耳塞的人用自己的語(yǔ)言講話——然后谷歌翻譯應(yīng)用就會(huì)對(duì)所講的話進(jìn)行翻譯，并在智能手機(jī)上大聲播放。手持手機(jī)的人回應(yīng)后，回答被翻譯，然后在耳塞中播放。
佩戴人可以在說(shuō)話的同時(shí)用手指點(diǎn)擊和長(zhǎng)按右邊的耳塞。將交互分別放在智能手機(jī)和耳塞上，可以讓雙方都能控制麥克風(fēng)，幫助講者保持眼神交流，因?yàn)檫@樣就不用來(lái)回傳遞手機(jī)了。
目前，Pixel Buds 因?yàn)榈陀谛袠I(yè)平均水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)而備受抨擊。耳塞看起來(lái)很不智能，也不是很貼合耳朵，而且很難與手機(jī)進(jìn)行適配。不過(guò)硬件笨拙還是有計(jì)可施的。Pixel Buds 讓大家看到了近實(shí)時(shí)翻譯跨語(yǔ)言障礙自由溝通的曙光，而且你還不用把一條巴別魚塞到耳朵里。
在中國(guó)，有許多公司也積極投入發(fā)展，科大訊飛、百度、搜狗可以說(shuō)是這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)先者，除了提供智能語(yǔ)音、翻譯等服務(wù)外，也將技術(shù)引入硬件中，不過(guò)，相較于外國(guó)業(yè)者偏好以耳機(jī)作為切入點(diǎn)，中國(guó)企業(yè)則選擇翻譯機(jī)，像是科大訊飛推出曉譯翻譯機(jī)，百度則有共享 WiFi 翻譯機(jī)，搜狗也在日前發(fā)表“旅行翻譯寶”和“速記翻譯筆”。
7、零碳天然氣發(fā)電
入選理由：一種針對(duì)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(jià)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(guó)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(jiàn)的未來(lái)，我們可能要一直將天然氣作為主要的發(fā)電能源之一。現(xiàn)成又便宜的天然氣發(fā)出的電占美國(guó)總發(fā)電量的 30%, 全世界發(fā)電量的 22%。天然氣雖然比煤炭清潔得多，仍造成了大量的碳排放。
在美國(guó)煉油工業(yè)區(qū)的中心休斯頓城外出現(xiàn)了一家前沿發(fā)電廠，他們正在測(cè)試一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)清潔天然氣能源的技術(shù)。這家公司擁有 50 兆瓦特的項(xiàng)目，他們就是 Net Power。該公司相信他們能捕獲天然氣發(fā)電過(guò)程中釋放的所有二氧化碳，同時(shí)又能夠以低廉的成本發(fā)電，至少和標(biāo)準(zhǔn)天然氣發(fā)電廠的成本相同。
如果此舉真的可以實(shí)現(xiàn)，就意味著從此就可以以合理的價(jià)格從化石燃料中獲得零碳能源。這樣的天然氣發(fā)電必會(huì)改善能源供給的局面，因?yàn)樗炔幌窈四苣菢映杀靖咂?，也不像可再生能源那樣供給不穩(wěn)。
這家發(fā)電廠將燃燒天然氣產(chǎn)生的二氧化碳放置到高壓高溫的環(huán)境中，并用合成的超臨界二氧化碳作為“工質(zhì)”，驅(qū)動(dòng)一個(gè)特制的渦輪機(jī)。其中，大部分的二氧化碳都能被不斷地再利用，剩下不能利用的可以用一種低成本的方式捕獲。
降低成本的關(guān)鍵在于出售部分二氧化碳。目前二氧化碳主要用于協(xié)助開(kāi)采原油。這個(gè)市場(chǎng)容量有限，也并不環(huán)保。然而最終 Net Power 希望其他行業(yè)對(duì)二氧化碳的需求能夠漲起來(lái)，比如水泥制造業(yè)、塑料制造業(yè)及其他碳基材料行業(yè)。
Net Power 的科技并不能解決天然氣帶來(lái)的所有問(wèn)題，尤其是開(kāi)采方面的問(wèn)題，但是只要我們還在使用天然氣，就應(yīng)該讓天然氣變的更清潔。在正在發(fā)展的所有清潔能源技術(shù)中 Net Power 的技術(shù)是最有遠(yuǎn)見(jiàn)的技術(shù)之一，他向我們展示的是一個(gè)真真切切的可減少碳排放的新突破。
8、完美網(wǎng)絡(luò)隱私
入選理由：原本為加密貨幣的交易過(guò)程開(kāi)發(fā)的一種工具，現(xiàn)在能讓你在上網(wǎng)時(shí)避免透露任何非必要信息。
技術(shù)突破：計(jì)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(yàn)證。
重大意義：如果你需要透露個(gè)人信息以在網(wǎng)上完成某件事，這個(gè)方法可以讓你在免除隱私泄漏或身份被盜竊風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)輕松實(shí)現(xiàn)。
主要研究者：Zcash、摩根大通、荷蘭國(guó)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?dú)w功于一種新的工具。舉個(gè)例子，該工具可以讓你不用透露出生日期就能證明自己年滿 18 歲，或者不用透露自己的銀行余額或其他細(xì)節(jié)，就能證明自己在銀行有足夠的存款可以完成金融交易。這樣就大大降低了隱私泄漏或身份盜用的風(fēng)險(xiǎn)。這款工具是一種叫做“零知識(shí)驗(yàn)證”(zero-knowledge proof)的新密碼協(xié)議。
盡管研究人員已經(jīng)研究了幾十年，但直到去年人們對(duì)零知識(shí)驗(yàn)證的興趣才開(kāi)始暴增，某種程度上，這要得益于人們對(duì)加密貨幣日益增長(zhǎng)的熱情，以及大多數(shù)加密貨幣都為機(jī)構(gòu)所擁有的的現(xiàn)實(shí)。
一定程度上也得益于 2016 年末建立的電子貨幣——Zcash 把零知識(shí)驗(yàn)證應(yīng)用于實(shí)際。Zcash 的研發(fā)人員使用一種叫做 zk-SNARK(簡(jiǎn)明非交互零知識(shí)驗(yàn)證)的方法讓用戶進(jìn)行匿名交易。
盡管理論上來(lái)說(shuō)，這些交易都是匿名的，但通過(guò)與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，還是可以追蹤到甚至識(shí)別出交易人。世界第二大區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)以太坊創(chuàng)始人 Vitalik Buterin 將 zk-SNARK 稱為一項(xiàng)“徹底改變游戲規(guī)則的技術(shù)”。對(duì)銀行來(lái)說(shuō)，這樣就可以在支付系統(tǒng)中使用區(qū)塊鏈了，同時(shí)還能保護(hù)客戶隱私。
9、基因占卜
入選理由：大規(guī)模基因研究將讓科學(xué)家能夠預(yù)測(cè)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(cè)你患心臟病或乳腺癌的幾率，甚至你的智商也能被預(yù)測(cè)。
重大意義：基于 DNA 的預(yù)測(cè)技術(shù)可能公共健康領(lǐng)域下一個(gè)重大突破，但它將增加歧視的風(fēng)險(xiǎn)。
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。
將來(lái)有一天，嬰兒出生時(shí)就會(huì)得到一份 DNA 檢測(cè)報(bào)告。這些報(bào)告將提供嬰兒患心臟病或癌癥的幾率、是否對(duì)煙草上癮，以及是否比一般人更聰明的預(yù)測(cè)。由于大型基因研究(部分研究涉及人數(shù)超過(guò) 100 萬(wàn)人)的開(kāi)展以及科學(xué)進(jìn)步，這樣的報(bào)告很快就會(huì)從概念變成現(xiàn)實(shí)。
事實(shí)證明，最常見(jiàn)的疾病和人們的許多行為和特征，包括智力水平，都不是一個(gè)或幾個(gè)基因影響的結(jié)果，而是許多基因作用的結(jié)果。利用正在進(jìn)行的大型基因研究的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們正在創(chuàng)造他們所謂的“多基因風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分”指標(biāo)。
盡管新的 DNA 測(cè)試只是提供了概率推斷，而不是直接得出診斷結(jié)論，但依然可以極大地造福醫(yī)學(xué)的發(fā)展。例如，如果那些患乳腺癌幾率高的女性做更多的乳房 X 光檢查，而患病幾率低的女性做更少的乳房 X 光檢查，那么這些檢查可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多真正罹患癌癥的患者，也能降低假警報(bào)發(fā)生的幾率。
問(wèn)題是，這些預(yù)測(cè)遠(yuǎn)非完美。誰(shuí)愿意知道他們未來(lái)可能會(huì)患上阿茲海默癥? 如果癌癥風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)得分低的人推遲接受篩查，然后又患上癌癥怎么辦? 多基因檢查指標(biāo)評(píng)分也存在其他爭(zhēng)議，因?yàn)樗鼈儙缀蹩梢灶A(yù)測(cè)任何個(gè)體特征，不僅僅是疾病。例如，我們現(xiàn)在可能只能預(yù)測(cè)一個(gè)人在智商測(cè)試中表現(xiàn)的 10%。隨著評(píng)分技術(shù)的提升，基于 DNA 的智商預(yù)測(cè)很可能會(huì)成為常態(tài)。
然而，家長(zhǎng)和教育工作者應(yīng)該如何使用這些信息呢?對(duì)此，行為遺傳學(xué)家 EricTurkheimer 表示，這項(xiàng)新技術(shù)“既令人興奮又令人擔(dān)憂”，因?yàn)榛驍?shù)據(jù)不僅可以造福我們，也有可能會(huì)被用于其他用途，產(chǎn)生不好的影響。
10、材料的量子飛躍
入選理由：研究者們最近開(kāi)始使用量子計(jì)算機(jī)對(duì)簡(jiǎn)單分子進(jìn)行建模，而這僅僅是開(kāi)始。
技術(shù)突破：IBM 采用 7 量子比特的量子計(jì)算機(jī)對(duì)小分子的電子結(jié)構(gòu)成功地進(jìn)行彷真計(jì)算。
重大意義：借助該技術(shù)，科學(xué)家能了解分子的各個(gè)方面信息并以此開(kāi)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(guó)科技大學(xué)、中國(guó)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(jì)算機(jī)前景廣闊，同時(shí)也帶來(lái)了一個(gè)難題。它們的計(jì)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(méi)有弄清楚應(yīng)該如何應(yīng)用這些能力。一個(gè)前景無(wú)限的應(yīng)用方向正在向量子計(jì)算機(jī)招手：精確分子設(shè)計(jì)。
化學(xué)家們已經(jīng)在夢(mèng)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(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為液體燃料的化合物，以及更高效的太陽(yáng)能電池。
我們沒(méi)有這些東西，因?yàn)榉肿雍茈y在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上建模。即使是在一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的分子中嘗試模擬電子運(yùn)動(dòng)，運(yùn)算的復(fù)雜性就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)今計(jì)算機(jī)的能力。
但對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，這是小菜一碟，因?yàn)樗褂玫牟皇潜硎?和0的數(shù)字位，而是量子系統(tǒng)的“量子位”。
實(shí)際上，中國(guó)在量子計(jì)算方面也有相當(dāng)明顯的成長(zhǎng)，雖然目前的技術(shù)層次還無(wú)法與前面幾家大企業(yè)相提并論，但是在產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)界，以及政府的通力合作之下，也正一步步追趕上領(lǐng)先者的腳步。
2017 年 5 月，中國(guó)科學(xué)院宣布由中科大、中國(guó)科學(xué)院──阿里巴巴量子核算實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)、中科院物理所等單位或公司聯(lián)合研製的光量子電腦正式誕生。另外，同年 10 月 11 日，由中科院與阿里云合作發(fā)佈量子計(jì)算云平臺(tái)，量子計(jì)算的商業(yè)化已經(jīng)近在咫尺，速度毫不遜色于歐美的腳步。
然而，量子計(jì)算還有不少需要突破的地方，首先，量子計(jì)算的精度相當(dāng)?shù)?，雖然用在深度學(xué)習(xí)等精度需求不高的計(jì)算上相當(dāng)合適，但要處理傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的通用計(jì)算工作，可能就力有未逮了。其次，量子計(jì)算這種高度并行的計(jì)算環(huán)境需要框架的適配，以及編譯器的針對(duì)性優(yōu)化，這種開(kāi)發(fā)邏輯與現(xiàn)有的計(jì)算架構(gòu)完全不同。
