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权威发布:《麻省理工科技评论》2020年“全球十大突破性技术”
  • 权威发布:《麻省理工科技评论》2020年“全球十大突破性技术”

    Innov100
    2020-11-12 16:20:50
  • 《麻省理工科技评论》每年评选的“十大突破性技术”曾精准预测了深度学习、智慧传感城市、流利对话AI助手等热门技术的崛起,更特别的是,上榜技术并非是较为完善的前沿科技,而是对科研技术向产业化和商业化迈进的可能性的分析判断。

    一、防黑互联网

    基于量子物理学的互联网将很快实现稳定的安全通信。由代尔夫特理工大学的Stephanie Wehner领导的团队,正在完全通过量子技术建立一个可以连接荷兰四个城市的网络。通过这个网络发送的消息将无法破解。

    这项技术依赖于一种被称为 “量子纠缠” 的粒子行为。纠缠的光子在不破坏其内容的情况下无法被秘密读取。但是,创建纠缠粒子很难,远距离传输粒子更难。Wehner团队表明,他们可以将粒子传输超过1.5公里(0.93英里)的距离,还有信心在2020年底建成代尔夫特和海牙之间的量子网络。而更远距离的网络连接将需要量子中继器来扩展。代尔夫特理工大学和其他一些机构正在设计这种中继器。第一个量子中继器将在未来五到六年内完成,而2020年代末一个全球量子网络将有望建成。

    图片来源: 官方APP

    二、超个性化药物

    想象一下,如果我们能够获得专门针对自身罕见疾病或者基因突变而量身定制的药品,结果会怎样。如今,这种能力不再停留在想象阶段,而是有望真正变成现实。如果药物能够针对单一患者的实际需求进行量身定制,那么很多以往无法治疗或者治愈的疾病也许将彻底消失。这种超个性化药物,将给无数身患绝症的人们带去新的希望。

    美国波士顿儿童医院研究团队为患有独特基因突变引发疾病的小女孩米拉·马科维茨量身定做了一款药物,证明了超个性化药物能为罕见病治疗提供新的可能性,超个性化药物可能会采用基因替代、基因编辑或反义核酸等形式。这些治疗手段的共同点在于,它们能够以数字化的方式和速度编程,以纠正和补偿遗传性疾病,或者替代DNA字母。但与此同时,这类针对单一患者的“多对一”治疗方案也引发了这类药物研发、测试成本的讨论。

    图片来源: 官方APP

    三、数字货币

    数字货币的兴起对金融隐私有着巨大的影响。数字货币纯以数字化形式存在,这将彻底颠覆长期困扰各国的财务隐私问题。除了即时交易这一直观的收益之外,数字货币的普及还有望重塑交易中介的形态,甚至彻底淘汰传统中间机构。在使用区块链技术支持下的加密货币时,数字货币将具备去中心化特性,且信任体系由全体参与者共同支持。数字货币技术有可能全面打破现有全球金融体系的固有形态,将整个社会带入新的资金流动时代。

    图片来源: 官方APP

    四、抗衰老药物

    第一波新型抗衰老药物已经开始人体测试。虽然它们目前还不能延长寿命,但有望通过减缓或逆转基本的衰老过程来治疗特定疾病。这类药物被称为“长寿药物(Senolytics)”,其工作原理是消除某些随着年龄增长而积累的“衰老细胞”。该类药物在轻度至重度膝关节炎患者身上的初步测试结果,预计将在2020年下半年从更大规模的临床试验中获得更多结果。类似用来治疗与年龄有关的眼部和肺部疾病药物也在进一步研究中。

    图片来源: 官方APP

    五、人工智能发现分子

    科学家们正利用AI技术发现可能在医疗保健领域发挥惊人效用的新分子,这是人类与机器协作力量的又一证明。2019年9月,香港Insilico Medicine公司和多伦多大学的研究团队实现了重大实验突破,通过合成人工智能算法发现了几种候选药物,证明了AI发现分子策略的有效性。研究人员利用深度学习和生成模型相关的技术,即类似于让计算机在围棋比赛中击败世界冠军的技术,成功确定了大约30000种具有理想特性的新分子。他们从中选择了6种进行药物合成和测试,其中的一种在动物实验中表现出了较高的活性,被证明很有希望。

    这是AI第一次从零开始发现全新抗生素分子。传统新药开发之所以成本高昂,部分原因就在于分子鉴定既耗时又困难重重。在AI技术的支持下,我们得以快速、有效地评估数百万种分子构型,并从中选择符合需求的选项。

    图片来源: 官方APP

    六、超级星座卫星

    美国太空探索技术公司(SpaceX)正在建造的“星链”卫星互联网——这一系统可以让高速互联网“无死角”覆盖全球,但同时,也可以让地球的卫星轨道变成一个充满太空垃圾的“雷区”。

    仅SpaceX一家计划在十年内入轨的卫星数量,就比人类历史上发射卫星的数量总和还多 4~5倍。我们很快就会看到成千上万颗卫星协同工作,让地球上哪怕是最贫穷和最偏远的地区也能用上互联网。

    但学界认为大量卫星会对天文学的研究造成干扰。尤其是如此多的卫星在轨运动,可能会引发雪崩式碰撞,最终形成千万块空间碎片。这样的灾难会让未来人类几乎无法再使用卫星服务和进行太空探索。未来十年内,这些巨形卫星互联网的命运将决定地球轨道空间的未来。

    图片来源: 官方APP

    七、量子优越性

    “量子优越性”于2019年10月成功演示,他们通过一个包含53个有效量子比特的处理器(Sycamore处理器),花费约200秒完成当前最强超级计算机1万年才能完成的计算任务,这是一个里程碑式的提升。

    现在的目标是要制造有足够量子位的机器来解决实际问题。这是一个艰巨的挑战:因为量子位越多,就越难维持它们微妙的量子态。谷歌方面也承认,现有成果距离能够真正解决重要问题(即传统计算机无法解决的实际问题)的量子计算机还有数年、甚至数十年的距离。

    图片来源: 官方APP

    八、微型人工智能

    时至今日,强大的人工智能算法已经能够在手机乃至其他消费级设备上独立运行,不再需要依赖于云端通信。借助微型AI,研究人员能够通过所谓“知识蒸馏”方法显著缩小现有AI模型的体积,同时保证不对现有算法功能或性能造成任何影响。这种在本地设备上运行AI算法具有诸多优势,包括无延迟(不需要与云端通信)以及改善隐私问题等等。微型人工智能所带来的好处是显而易见的。现有的服务将变得更好更快,新的应用可以成为可能,本地化的人工智能也更利于隐私保护,因为你的数据不再需要离开设备就能实现服务或功能的进化。

    但是,随着人工智能技术得到分布普及,其面临的挑战也随之而来。例如,打击那些不法监视系统或深度伪造视频可能会变得更加困难,歧视性算法也可能激增。

    图片来源: 官方APP

    九、差分隐私

    在2020年的美国人口普查中,差异化隐私将得到大规模使用,这也将成为该技术迄今为止覆盖面最广的应用实例。差异化隐私允许相关组织从提交或收集到的数据中整理并共享与用户相关的汇总信息,同时不影响与个人身份相关的隐私权益。这种技术的核心诉求是在不损害个人隐私的前提下最大限度利用数据资源。在它的帮助下,数据科学家以及数据库管理员将无法直接访问原始数据。这种新技术,为各类组织机构带来解决隐私问题、建立牢固信任体系的可行方法。

    图片来源: 官方APP

    十、气候变化归因

    随着计算机处理能力的快速提升,科学家们现在能够对气候变化在恶劣天气中的实际作用进行归因。通过把气候变化的影响从其他因素剥离出来,有助于我们弄清如何为未来可能出现的极端状况做好准备,包括预计会有多少洪灾发生,以及随着全球变暖的加剧,热浪会有多严重。气候变化归因可以帮助我们了解我们的城市和基础设施需要进行怎样的改造,以应对气候已发生变化的世界。同时证明各国政府及企业是否应该为由气候变化导致的恶劣天气事件负责。对气候变化的归因能力,也将给相关谈判及诉讼带来指导,先将由整体气候变化引发的特定天气状况确定下来,再判断由此造成的财产甚至生命损失该由哪方承担。

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    来源:MIT科技评论

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