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麻省理工选出的全球十大突破性技术!

发布时间:2020-10-27 16:40:56 已有: 人阅读

  《麻省理工科技评论》每年都会评选出当年的“十大突破性技术”,这份在全球科技领域举足轻重的榜单,曾精准预测了脑机接口、智能手表、癌症基因疗法、深度学习等诸多热门技术的崛起。本文主要介绍了今年《麻省理工科技评论》选出的全球十大突破性技术。

  重大意义:机器正在通过自我学习学会应对这个现实世界。有朝一日,机器人学会应对现实世界之际,正是它们真正解放人类双手之时。

  主要研究者:OpenAI(人工智能非营利组织)、卡内基梅隆大学、密歇根大学、加州大学伯克利分校

  机器取代人类工作的话题吹了这么多年,但目前工业机器人还是笨得要死。虽然机器人可以在装配线上不厌其烦地重复着同一个动作,同时还能保持超高的精度,但哪怕目标物体被稍微移动了一点,或将其替换成不同的零件,都直接Game Over。

  如今,机器人虽然还无法做到和人一样,在看到物体后就明白如何拿起,但现在它可以在虚拟空间里反复训练,最终学会处理眼前的物体。

  位于旧金山的非盈利组织 OpenAI 就推出了这样一套 AI 系统 Dactyl,并已成功操控一个机器手灵活地翻转一块魔方:

  这套神经网络软件能够通过强化学习,让机器人在模拟的环境中学会抓取并转动魔方后,再让机器手进行实际操作。开始时,软件会进行随机的尝试,并在不断地接近最终目标的过程中,逐渐加强网络内部的连接。

  现阶段,让机器人变得更加灵活还有很多困难。但如果研究人员能够很好地利用这种学习方法,未来的机器人将有望能够学会组装电子产品、将餐具放到洗碗机、甚至是能够将卧床的人从床上扶起。

  重大意义:先进的核聚变和核裂变反应堆正在变成现实。在减少碳排放和限制气候变化的路上,核能的作用不可或缺。

  成熟期:新型核裂变反应堆到 2020 年代中期有望实现大规模应用;核聚变反应堆仍需至少十年时间。

  这个东西多不用多解释了吧?一旦我们成功突破核聚变,能源问题将得到一劳永逸的解决。这其中,我们中国也扮演着重要的角色。

  在过去的一年中,新型核反应堆发展势头强劲,核能的使用将会变得更安全,成本也更低。新型反应堆的发展包括:

  核裂变反应堆的开发者,比如加拿大的 Terrestrial Energy 和总部位于华盛顿的泰拉能源(TerraPower),已经开始与电力公司建立研发合作关系,力争在 2020 年代之前实现并网发电(这个估计可能有些乐观)。

  在过去几年中,研究人员开始通过从血液中检测肿瘤细胞的 DNA,以及通过血液检测对孕妇进行唐氏综合症等疾病的产前筛查。这些检测依赖于寻找 DNA 中的基因突变。另一方面,RNA 是调节基因表达的分子物质,能够决定从基因中产生多少蛋白质。

  通过对母亲血液中的自由漂浮的 RNA 进行测序,筛选出与早产有关的七种基因表达的波动,可以识别可能过早分娩的女性。一旦警告,医生可以采取措施避免早产,并给予孩子更好的生存机会。

  重大意义:一种小型的、可吞咽的设备,不使用也可以捕捉到肠道的详细图像,婴儿、儿童也适用。这一设备让肠道疾病的探测和研究变得更为容易,其中包括使贫困地区的数百万儿童发育不良的一种疾病。

  环境性肠功能障碍(EED)可能是你从未听说过的花费最高昂的疾病之一。以肠道发炎、肠道泄露和营养吸收不良为特征,这一疾病在贫穷国家广泛传播,这也是这些地区许多人营养不良、发育迟缓、未能达到正常身高的原因之一。

  没有人知道引起 EED 的具体原因是什么,也没有人知道怎样预防或治疗这一疾病。切实可行的检测手段迫在眉睫。目前唯一的办法是:患者,并将内窥镜插入喉咙。这种方法昂贵、不舒服,还不一定有用。

  因此,麻省总医院(MGH)的病理学家和工程师 Guillermo Tearney 研发了一种小型设备,这种设备能够检测 EED 的表现症状,甚至可以进行组织活检。与内窥镜不同,它在基础保健检测过程中应用简单。

  重大意义:通过识别各肿瘤的特异性突变,激发的天然防御能力,从而对癌细胞进行针对性破坏。传统化学疗法对健康细胞有很大影响,而且对肿瘤的治疗效果并不总是理想。

  目前,科学家正处于将首支个性定制疫苗商业化的关键时刻。如果效果真如预期的话,该疫苗就的确能够通过肿瘤独特的突变,触发免疫系统对其进行识别,从而有效地阻止多种癌症的发生。

  更重要的是,与传统化学疗法不同,疫苗是通过使用的天然防御系统来选择性地破坏肿瘤细胞的,对健康细胞的损害较有限。

  重大意义:实验室培育的人造肉和植物制成的素肉,能在不破坏环境的情况下接近真实肉类的味道和营养价值。人造肉的出现,可以缓解畜牧业生产造成的毁灭性的森林砍伐、水污染和温室气体排放。

  根据联合国的预测,世界人口数量将在 2050 年达到 98 亿,人口富裕水平也会上升。但这于对气候变化来说可不是什么好事——人类一旦脱贫致富,就往往要吃掉更多肉。

  据预测,到 2050 年,人类吃掉的肉会比 2005 年多 70%。事实证明,饲养供人类食用的动物,是对环境的最大伤害之一。根据动物种类的不同,以西方工业化方法生产一磅肉类蛋白要比生产等量植物蛋白多用 4 到 25 倍的水,6 到 17 倍的土地,6 到 20 倍的化石燃料。

  而问题在于,人肯定不会马上就戒掉肉类。也就是说,实验室培养的人造肉和植物制成的素肉可能是抑制环境恶化的最好办法。

  实验室人造肉的过程,是从动物身上提取肌肉组织,然后放入生物反应器进行培育。虽然最终成品的口感可能有待提高,但外形上已经与我们正常吃的肉差不多了。

  重大意义:实用且经济地从空气中直接捕获二氧化碳的方法,可以吸走超量排放的温室气体。从大气中去除CO2可能是阻止灾难性的气候变化最后的可行方法之一。

  即使我们降低目前的二氧化碳排放速度,温室气体造成的变暖效应依然会持续数千年之久。为防止气温攀升至危险范围,联合国气候变化委员会当前得出的结论是,在本世纪,全世界将需要从大气中去除高达 1 万亿吨的二氧化碳。

  如今,一种叫做直接空气捕获(Direct Air Capture,DAC)的方法,理论上可以将机器捕集二氧化碳的成本降低到每吨 100 美元以下。

  重大意义:随着监管机构的批准和相关技术的进步,人们可以轻松通过可穿戴设备持续监测自己的心脏健康。可检测心电图的智能手表可以预警如心房颤动等潜在的危及生命的心脏疾病。

  心电监测智能手表已经问世,它具有可穿戴设备的便利性,并且能够提供接近医疗设备的精度。硅谷初创公司 AliveCor 推出了一款与苹果手表兼容的腕带,该腕带可以检测出心房颤动,这是导致血栓和中风的常见原因。

  去年,苹果发布了带有心电图 (ECG) 功能的 Apple Watch,并且该功能已经通过 FDA 认证。随后,健康设备公司 Withings 也宣布计划发布一款配有心电图功能的手表。现阶段的可穿戴心电图监测设备仍然只有一个传感器,而线 个传感器。

  重大意义:节能厕所可以在没有下水道系统的情况下使用,并且可以就地分解粪便。23亿人缺乏安全的卫生设施,并许多人因此死亡。

  全球大约有 23 亿人没有良好的卫生条件。由于缺乏卫生的厕所,人们将粪便倾倒在附近的池塘和溪流中,这会传播细菌、病毒和寄生虫,从而导致腹泻和霍乱。全世界每 9 名儿童中就有 1 名死于腹泻。

  现在,研究人员正在努力开发一种新型厕所,这种厕所对发展中国家来说也足够便宜,不仅可以处理粪便,还可以对其进行分解。2011 年,比尔·盖茨提出重新发明厕所挑战,并设立了 X 大奖。

  自从挑战开始以来,有几个团队已经将设计的厕所原型投入使用。所有的粪便都是就地处理的,不需要用大量的水把它们送到遥远的处理厂。

  重大意义:捕捉单词之间语义关系的新技术正在使机器更好地理解自然语言。人工智能助手现在可以执行基于对话的任务,如预订餐厅或协调行李托运,而不仅仅是服从简单命令。

  我们已经习惯了人工智能助手——智能音箱的语音助手,Siri 在你的手机上为你定闹钟——但它们并没有真正做到所谓的智能,还有点“弱智”。

  但这一切正越来越好。OpenAI 、谷歌的团队正加速推进,你也可能联想到,小米手机的AI已经可以和你连续对话了,这都是进步。

  这些改进加上更好的语音合成系统,让我们从简单的向人工智能助手下指令转向与它们交谈。它们将能够处理日常琐事,如做会议记录、查找信息或网上购物。

  在中国,很多人正在习惯阿里巴巴的小蜜,小蜜能通过电话帮你跟快递小哥沟通,还可以与顾客讨价还价。

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