導 讀：日前，《麻省理工科技評論》揭曉了 2018 年“全球十大突破性技術”(10 Breakthrough Technologies)。這份全球新興科技領域的權威榜單至今已經有 17 年的歷史，自2001年起，每年都會選出大家眼中的“十大突破性技術”。
找不到一顆絕版金屬零部件，
沒關係，3D打印分分鐘給你製造出來；
想去那些小語種國家散散心卻只會說些磕磕絆絆的“Chinglish”，
別擔心，智能的“同聲傳譯”就在你耳邊。
這年頭，
人工智能已經開始自學“造假”，
成年人的疾病和行為習慣從嬰兒時期就可以被預測，
胚胎髮育也漸漸“違背”了中學的生物知識。
不要覺得不可能，
它們正在世界各地發生著。
何謂“突破性”？
#關於這個問題，MIT是這樣解釋的
“我們選出的技術中有些並沒有得到廣泛應用，然而有些則即將實現商業化。實際上，我們尋找的是即將對我們的生活產生深遠影響的單項技術或者一系列技術。”
今年上榜的10項技術分別是：有給所有人的人工智能(雲端 AI)、對抗性神經網絡、人造胚胎、“基因占卜”、傳感城市、巴別魚耳塞、完美的網絡隱私、材料的量子飛躍、實用型3D 金屬打印機、零碳排放天然氣發電共 10 大突破性技術。
以下是榜單詳細內容，快來看看吧~
1.3D金屬打印
● 入選理由:新型設備首次讓3D打印金屬零部件成為實用型技術
● 技術突破:3D金屬打印機實現了低成本快速金屬物體打印
● 重大意義:按需打印大型複雜金屬物體的能力將為製造業帶來變革
● 主要研究者:Markforged、Desktop Metal、GE等
● 成熟期:現在
雖然 3D 打印技術已經存在了幾十年，但它之前仍然侷限在業餘愛好者和設計師的小圈子內，只是用來製造一次性原型。不過現在，隨著成本越來越低，使用也越來越簡單，3D 打印有望成為可用於零部件生產的實用技術。如果它被廣泛應用，將有可能改變我們大規模量產產品的方式。
這項技術的優勢在於它可以生產出更輕、更堅固的金屬零部件，以及用傳統金屬加工方法無法制造出來的複雜形狀的零部件。它甚至還可以在製造過程中精確調控金屬的微觀結構。
2.完美網絡隱私
● 入選理由:原本為加密貨幣的交易過程開發的一種工具，現在能讓你在上網時避免透露任何非必要信息；
● 技術突破:計算機科學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證；
● 重大意義:如果你需要透露個人信息以在網上完成某件事，這個方法可以讓你在免除隱私洩漏或身份被盜竊風險的同時輕鬆實現；
● 主要研究者:Zcash、摩根大通、荷蘭國際集團等；
● 成熟期:現在。
多虧一款新工具的出現，真正的互聯網隱私終於可以實現了。
舉個例子，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餘額或其他細節，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洩漏或身份盜用的風險。這款工具是一種叫做“零知識驗證”（zero-knowledge proof）的新密碼協議。
世界第二大區塊鏈網絡以太坊創始人 Vitalik Buterin 也將 zk-SNARK 稱為一項“徹底改變遊戲規則的技術”。
3.零碳天然氣發電
● 入選理由:一種針對天然氣發電廠的新工程學方法，將二氧化碳回收再利用；
● 技術突破:一家發電廠能夠以廉價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:天然氣發電為美國提供了近 32% 的電力，其碳排放量也達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。
在美國煉油工業區的中心休斯頓城外出現了一家前沿發電廠，他們正在測試一項可以實現清潔天然氣能源的技術。
這家名為Net Power的公司擁有 50 兆瓦特的項目。該公司相信他們能捕獲天然氣發電過程中釋放的所有二氧化碳，同時又能夠以低廉的成本發電，至少和標準天然氣發電廠的成本相同。
這家發電廠將燃燒天然氣產生的二氧化碳放置到高壓高溫的環境中，並用合成的超臨界二氧化碳作為“工質”，驅動一個特製的渦輪機。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。降低成本的關鍵在於出售部分二氧化碳。Net Power 希望其他行業對二氧化碳的需求能夠漲起來，比如水泥製造業、塑料製造業及其他碳基材料行業。
4.人造胚胎
● 入選理由:科學家們已經開始通過幹細胞製造胚胎；
● 技術突破:在不使用卵細胞或精子細胞的情況下，研究人員僅從幹細胞中就可以培育出類似胚胎的結構，為創造人造生命提供了一條全新的途徑；
● 重大意義: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，但該技術正在引發新的生物倫理爭議；
● 主要研究者:劍橋大學、密歇根大學、洛克菲勒大學、中國科學院等
● 成熟期:現在。
英國劍橋大學的胚胎學家們在一項重新定義瞭如何創造人造生命的突破性研究中，利用幹細胞培育出了一種逼真的小鼠胚胎。該胚胎並不是由卵細胞與精子結合而來的，只使用了從另一個胚胎中得到的細胞。研究人員稱，她的“合成”的胚胎可能不會發育成老鼠。儘管如此，它們也意味著，我們很快就可以實現在沒有卵子的情況下育出哺乳動物。
同時，研究的下一步是使用人類胚胎幹細胞生成人造胚胎，這也是密歇根大學和洛克菲勒大學正在進行的研究。
5.對抗性神經網絡
● 入選理由:兩個 AI 系統通過玩“貓捉老鼠”遊戲來獲得想象力；
● 技術突破:兩個 AI 系統可以通過相互對抗來創造超級真實的原創圖像或聲音，而在此之前，機器從未有這種能力；
● 重大意義:這給機器帶來一種類似想象力的能力，因此可能讓它們變得不再那麼依賴人類，但也把它們變成了一種能力驚人的數字造假工具；
● 主要研究者:Google Brain、DeepMind、英偉達、中科院自動化所、百度、阿里巴巴、騰訊、商湯科技、依圖科技、雲從科技、曠視科技等；
● 成熟期:現在。
人工智能識別物體的能力已經越來越強了：給它看一百萬張圖片，它就可以用驚人的準確度來告訴你究竟哪張裡面有個行人在過馬路。但是 AI 幾乎不可能獨自生成行人的圖片。
直到 2014 年，當時還是蒙特利爾大學博士生的 Ian Goodfellow 在酒吧裡與友人進行學術辯論時，他突然想到了這個問題的答案。這種名為“對抗式生成網絡”（GAN）的手段會使用兩個神經網絡（一種簡化人腦數學模型，是現代機器學習基石），然後讓這兩者在數字版的“貓捉老鼠”遊戲中相互拼殺。
目前，GAN 已被用於創造聽起來十分真實的語音，以及非常逼真的假圖片。雖然GAN的成果並非完美，一些專家相信，GAN 在某種程度上已經開始理解它們所見到，所聽到的世界的底層結構。
在中國部分，學術機構致力於研究GAN理論的近一步改良及優化，中科院自動化所研究人員受人類視覺識別過程啟發，提出了雙路徑GAN（TP-GAN），用於正面人臉圖像合成。而中國企業界則是更傾向於把技術應用在服務中。比如，百度使用GAN構建語音識別框架，科大訊飛通過GAN與傳統深度學習框架的結合在語音合成領域獲得了很大的進展。
6.共享AI
● 入選理由:將機器學習工具搬上雲端，將有助於人工智能更廣泛的傳播；
● 技術突破:基於雲端的人工智能正在降低這項技術的使用難度和價格；
● 重大意義:目前，人工智能的應用是受到少數幾家公司統治的。但其一旦與雲技術相結合，那它將可以對許多人變得觸手可及，從而實現經濟的爆發式增長；
● 主要研究者:亞馬遜、谷歌、微軟、百度、騰訊、阿里巴巴、科大訊飛、第四範式等；
● 成熟期:現在。
人工智能一直以來都只是亞馬遜、百度、谷歌和微軟等大型科技公司，以及少數初創公司的玩物。對於其他領域的眾多公司來說，人工智能太貴也太難，無法全面普及。
這個問題該如何解決？基於雲端的機器學習工具正在將人工智能帶給更廣泛的群體。
微軟與亞馬遜合作，推出了一款開源深度學習框架 Gluon。在理論上，Gluon 可以讓創建神經網絡——一款試圖複製人腦學習方式的重要人工智能技術——變得和開發手機 APP 一樣簡單。
如果可以在醫療、製造以及能源等行業裡更全面地推行人工智能技術，將極大提高各產業的生產力。
7.基因占卜
● 入選理由:大規模基因研究將讓科學家能夠預測普通疾病及人格特徵；
● 技術突破:科學家們現在可以利用你的基因組數據預測你患心臟病或乳腺癌的幾率，甚至你的智商也能被預測；
● 重大意義:基於 DNA 的預測技術可能公共健康領域下一個重大突破，但它將增加歧視的風險；
● 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:現在。
將來有一天，嬰兒出生時就會得到一份 DNA 檢測報告。這些報告將提供嬰兒患心臟病或癌症的幾率、是否對菸草上癮，以及是否比一般人更聰明的預測。由於大型基因研究（部分研究涉及人數超過 100 萬人）的開展以及科學進步，這樣的報告很快就會從概念變成現實。
利用正在進行的大型基因研究的數據，科學家們正在創造他們所謂的“多基因風險評分”指標。儘管新的 DNA 測試只是提供了概率推斷，而不是直接得出診斷結論，但依然可以極大地造福醫學的發展。
8.傳感城市
● 入選理由:Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 計劃創建一個高科技社區來重新思考到底應該如何建設和運營一座城市；
● 技術突破:多倫多的一個街區有望成為全球首個成功將尖端城市設計與前沿科技融合在一起的地方；
● 重大意義:智慧城市會讓都市地區變得更加可負擔、宜居、環保；
● 主要研究者:Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs、多倫多 Waterfront、阿里巴巴等；
● 成熟期:項目 2017 年 10 月對外公佈，預計在 2019 年開始施工建設。
如今，全球很多智慧城市計劃都已擱淺，而多倫多的一個叫 Quayside 的項目，卻希望從頭開始重新設計一個社區，用最新的數字技術將其重建，打破現有的失敗局面。
Alphabet 旗下位於紐約市的 Sidewalk Labs 將和加拿大政府進行合作，讓這一高科技項目落地在多倫多 Waterfront 工業區。
該項目的目標之一就是讓一切關於設計、政策以及信息科技的決策都以一個巨大的傳感器網絡為基礎。這個網絡將收集各種信息：空氣質量、噪聲水平以及人們的行為等數據。
目前，北美已有多個城市正在爭取成為 Sidewalk Labs 的下一個標的。
9.巴別魚耳塞
● 入選理由:雖然現有硬件並不那麼好用，但谷歌 Pixel Buds 卻展示了實時翻譯的前景；
● 技術突破:近實時翻譯適用於多種語言，而且使用起來很方便；
● 重大意義:在全球化日益發展的今天，語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、哈爾濱工業大學、蘇州大學等；
● 成熟期:現在。
在風靡一時的科幻經典《銀河系漫遊指南》中，你把一條黃色的巴別魚塞到耳朵裡，就可以聽到實時翻譯。
目前，谷歌研發出了一副叫做 Pixel Buds 的耳塞。這副耳塞可以在 Pixel 智能手機上通過谷歌翻譯應用進行實時翻譯。需要一個人佩戴耳塞，另一個人手持手機。
佩戴耳塞的人用自己的語言講話，谷歌翻譯應用就會對所講的話進行翻譯，並在智能手機上大聲播放。手持手機的人回應後，回答被翻譯，然後在耳塞中播放。
在中國，有許多公司也積極投入發展，科大訊飛、百度、搜狗可以說是這個領域的領先者，除了提供智能語音、翻譯等服務外，也將技術引入硬件中，不過，相較於外國業者偏好以耳機作為切入點，中國企業則選擇翻譯機，像是科大訊飛推出曉譯翻譯機，百度則有共享 WiFi 翻譯機。
10.材料的量子飛躍
● 入選理由:研究者們最近開始使用量子計算機對簡單分子進行建模，而這僅僅是開始；
● 技術突破:IBM 採用 7 量子比特的量子計算機對小分子的電子結構成功地進行彷真計算；
● 重大意義:藉助該技術，科學家能瞭解分子的各個方面信息並以此開發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 Alán Aspuru-Guzik 教授、中國科技大學、中國科學院、浙江大學、阿里巴巴等；
● 成熟期:5 到 10 年。
新型量子計算機功能強大，不過它的發展道路上依然籠罩著一層迷霧：量子計算機有著當今計算機無法比擬的計算力，但是我們至今尚未弄清楚這種能力能被用來做什麼。
一個前景無限的應用方向正在向量子計算機招手：精確分子設計。
最近，IBM 的研究者應用 7 量子比特量子計算機針對一個三原子分子進行了彷真實驗。如今，科學家正在打造具有更多量子比特的量子計算機，量子算法也在提升，大分子精確彷真計算也將成為可能。
實際上，中國在量子計算方面也有相當明顯的成長，2017 年 5 月，中國科學院宣佈由中科大、中國科學院──阿里巴巴量子核算實驗室、浙江大學、中科院物理所等單位或公司聯合研製的光量子電腦正式誕生。同年 10 月 11 日，由中科院與阿里雲合作發佈量子計算雲平臺，量子計算的商業化已經近在咫尺，速度毫不遜色於歐美的腳步。
人工智能，生物醫療、清潔能源、新材料，這些突破性科技進步將滲透到我們的日常生活中，成為我們未來生活的一部分~
（部分內容來源於：《麻省理工科技評論》）
