2018年度十大突破性技術排行榜
2023-03-31 05:54:15
2018年麻省理工學院技術評論的前10項突破性技術包括人工智慧(雲人工智慧)、對抗性神經網絡、人工胚胎、基因佔卜、傳感城市、巴別魚耳塞、完美的網絡隱私、材料的量子飛躍、pra3D金屬印表機，零碳。天然氣發電有10個突破點。
麻薩諸塞科學技術評論的年度十大突破性技術清單具有鮮明的特點。除了列出了技術選擇的原因、突破點、重要性和成熟度外，還列出了關鍵參與者，全球領先的技術研發人員。其中為中國定做，主要研究人員均為國內一線生產廠家。
同樣，在2018年十大突破性技術排行榜上，經過深入調查和反覆考慮，《麻薩諸塞科技評論》中美編輯部也加入了中國的主要研究人員行列，尤其是在與藝術相關的領域。中國的研發能力已經成為世界上最重要的力量之一，在某些領域可以與世界頂尖的技術公司競爭。
3D印刷已經發展了幾十年。但是到目前為止，3D印刷仍然主要用於一次性原型產品的製造。如果你想使用塑料以外的材料，如金屬，來印刷，不僅昂貴，而且慢。
然而，目前3D金屬印刷的成本越來越低，逐漸成為一種實用的零件製造方法，如果廣泛推廣，將會改變批量生產的方式。
在短期內，製造商將不再需要維持大量的庫存。對於汽車零部件，這種產品可以在必要時直接印刷。
從長遠來看，生產少量大量備件的大型工廠可能被更適應客戶需求變化的小型工廠所取代。
三維金屬印刷可以生產更輕、更強的部件，獲得傳統方法難以實現的複雜形狀，並能更精確地控制金屬微觀結構。
實驗室研究人員宣布，他們已經開發了一種三維印刷方法，可以生產出比傳統工藝強兩倍的不鏽鋼。
同樣在2017，來自波士頓的3D列印公司MalfFrand發布了它的第一臺3D金屬印表機，售價不到100000美元。
波士頓的另一家初創公司DesktopMetal在2017年推出了金屬印刷原型機。該公司計劃銷售用於實際生產的大型機器，這種機器的生產速度比傳統的金屬印刷方法快100倍。
金屬零件的列印變得更加容易。DesktopMetal目前可用的軟體可以生成適合3D列印的設計。用戶只需要通知對象參數該軟體想要列印，並且該軟體可以生成適合列印的計算機模型。
通用電氣在航空產品中長期使用3D印刷技術。該公司正在測試新型金屬印表機，這種印表機的速度足以印刷大型附件。該公司計劃在2018年銷售這種印表機。
技術突破：不使用卵子或精子細胞，研究人員可以從幹細胞單獨生長胚胎樣結構，為創造人工生命提供了新的途徑。
意義：人工胚胎將為研究人員提供更方便的工具來研究人類生命的神秘起源，但是這項技術正在引起新的生命倫理學爭論。
劍橋大學的胚胎學家在一項突破性的研究中重新定義了如何創造生命。他們使用一個幹細胞來產生逼真的小鼠胚胎。不使用卵子或精子，只使用從另一個胚胎中提取的細胞。
研究人員仔細地把這些細胞放在三維支架上進行觀察。這些細胞相互交流，排列成幾天大的小鼠胚胎的形狀。
研究小組組長MagdelenaZernicka-Goetz說：我們知道幹細胞的潛力是非常神奇的，但是我們沒有意識到它們可以如此美麗和完美地自我組織。
ZelnicaGross說合成胚胎可能無法發育成老鼠。然而，這仍然表明我們可以在不需要卵細胞的情況下繁殖哺乳動物。
這不是Zelnicagross的目標。她想研究早期胚胎細胞是如何發揮特殊作用的。她說下一步是利用人類幹細胞來開發人工胚胎。密西根大學和洛克菲勒大學也在這方面進行研究。
人工智慧合成的人類胚胎將給科學家帶來好消息，幫助他們了解人類早期發育的每一個過程。由於這些胚胎來源於易於操作的幹細胞，因此在實驗室中可以使用各種工具，例如基因編輯工具，以適應人類早期發育的需要。UCT在其生長過程中的研究。
然而，人工胚胎帶來了倫理問題。如果這些胚胎無法與真正的胚胎區分開來，它們能在實驗室中生長多久才能感到疼痛生物倫理學家認為，在科學競爭開始之前，我們需要首先解決這些問題。
選擇的原因：字母表的人行道實驗室計劃創建一個高科技社區重新思考如何建設和經營城市
技術突破：多倫多的一個街區有望成為世界上第一個成功地將尖端城市設計與尖端技術結合起來的地方。
許多智能城市的計劃被推遲了，他們的目標正在縮小，或者只能覆蓋富人。多倫多的新項目碼頭希望扭轉這種失敗模式。該項目計劃開始從零開始思考城市社區，並圍繞最新的數位技術重建社區。人類學。
該項目於2017年10月宣布，建設將於2019年開始。來自紐約和字母表的人行道實驗室正在與加拿大政府合作進行該項目，該項目計劃在多倫多海岸工業區實施。
該項目的目標之一是利用大型傳感器網絡收集空氣品質、噪聲水平、人口活動和其他數據，然後指導設計、政策和技術決策。
這樣的計劃要求所有車輛實現自動駕駛，並進入共享的旅行平臺。機器人將從事一些瑣碎的家務，如遞送郵件。路邊實驗室說，它將開放對公司軟體和系統的訪問，以便其他公司可以在此基礎上開發服務。就像第三方開發智慧型手機的應用一樣。
該公司計劃密切監測公共基礎設施，引起人們對數據管理和隱私保護的關注。然而，SidewalkLabs說，這些關注可以通過與社區和地方政府的合作來消除。
路邊實驗室城市系統規劃主管RitAggarwala說：我們為碼頭所做的不同之處在於，這個項目不僅雄心勃勃，而且人性化。這可以幫助碼頭避免重複過去智能城市規劃的錯誤。
負責岸邊開發的政府機構多倫多濱水說，其他北美城市也在與側牆實驗室聯繫，成為下一個合作城市。該機構的執行長WillFleissig說：舊金山、丹佛、洛杉磯和波士頓都要求進入。誘拐。
意義：目前，人工智慧的應用是由少數幾家公司管理的，但是一旦與雲技術相結合，它將使許多人能夠訪問它，並實現爆炸性的經濟增長。
到目前為止，AI主要由亞馬遜、百度、谷歌、微軟等公司以及一些初創企業的玩具所主導。對於許多其他公司來說，AI的成本太高，整體部署非常困難。
因此，解決辦法就是基於雲的機器學習工具將人工智慧帶給更廣泛的受眾。到目前為止，亞馬遜AWS是雲人工智慧的領導者。谷歌通過其開源人工智慧庫TensorFlow向亞馬遜發起挑戰。最近，谷歌還宣布了CloudAutoML。Chan-AI更容易使用。
微軟還擁有Azure，一個集成AI的雲計算平臺。此外，微軟還與亞馬遜合作，提供開源的深度學習庫GISON。Gluon主要用於開發神經網絡，使神經網絡易於作為移動應用開發。
目前還不清楚哪家公司將成為雲AI的領導者，但對於贏家來說，這意味著巨大的商機。
目前，人工智慧主要應用於科技產業，在這個行業中，人工智慧創造了效率，帶來了新的產品和服務，然而，許多其他的企業和行業也在嘗試利用人工智慧，如果該技術也可以完全部署在製藥領域，人工智慧。隨著能源和工業的發展，生產力將大大提高，整個產業將發生革命性的變化。
然而，大多數企業仍然缺乏足夠的人才來發現如何使用雲人工智慧。亞馬遜和谷歌也在提供諮詢服務。一旦雲計算向每個人普及技術，真正的人工智慧革命將開始。
技術突破：兩個人工智慧系統可以通過面對面來創建超真實的原始圖像或聲音，而這些機器以前從未能夠做到。
重要意義：這賦予了機器一種想像力，使它們不那麼依賴人類，同時也使它們成為令人驚嘆的數字偽造工具。
主要研究方向：GoogleBrain、DeepMind、.gweida、中國科學院自動化研究所、百度、阿里巴巴、騰訊、上塘科技、伊藤科技、雲聰科技、無知科技等。
人工智慧非常擅長識別物體。在一百萬張照片中，它可以精確地指出哪些行人正在過馬路。然而，人工智慧不適合畫出顯示行人過馬路的圖片。如果這樣做，人工智慧可以創建一個非常逼真的仿真環境，其中無人駕駛汽車可以進行訓練。
2014年，蒙特婁大學博士生伊恩·古德費羅（IanGood.）在一家名為生成對抗網絡（GeneratedAntagonisticNetwork，GAN）的酒吧舉行的學術辯論中首次提出了這一解決方案。GAN允許兩個神經網絡在貓和老鼠遊戲的數字版本中相互競爭。
這兩個網絡使用相同的數據集進行訓練，其中一個被稱為發電機。任務是創建你所看到的圖像的不同版本，比如三手的人。另一個任務，叫做鑑別器，是為了識別你看到的圖像是否是由發生器生成的虛假圖像。
通過這個過程，發生器將非常善於生成圖像，導致鑑別器不能確定哪個是真實圖像哪個是假圖像，本質上，發生器被訓練來識別並產生真實外觀的圖像。
GAN已經被投入使用以產生聽起來非常逼真的聲音和圖像。例如，因維達研究人員為GAN提供了大量的明星照片，然後創建了數百個不存在的化身。另一個研究小組製作了類似於梵谷的作品的假畫。進一步她，GAN可以用不同的方式重新想像照片，比如把陽光路變成雪路，或者把馬變成斑馬。
結果並不總是完美的：GAN可能把兩個把手放在自行車上，或者把眉毛放在錯誤的地方放在頭上。然而，由於產生的圖像和聲音往往是非常真實的，專家們相信，在某種意義上，GAN已經開始理解世界的底層結構了。這意味著除了想像力之外，人工智慧還能獲得更多獨立的能力去理解它所看到的世界。
主要研究方向：谷歌、科技大學、迅飛、百度、騰訊、搜狗、清華大學、哈爾濱理工大學、蘇州大學等。
在通俗科幻小說《銀河系漫遊指南》中，你可以把黃色的巴別魚放進耳朵，同時聽到翻譯。在現實世界中，Google提出了一個臨時的解決方案：一副159美元的耳機，叫做PixelBuds，可以和wit一起使用。H像素智慧型手機和谷歌翻譯應用程式進行實時翻譯。
一個戴著耳機，另一個拿著手機。耳塞佩戴者用他或她的語言（默認情況下是英語）說話，App應用程式翻譯句子，把它們發送到電話並大聲播放。用電話回答對方；答案被翻譯並傳送他戴上耳機。
谷歌翻譯已經具備了會話功能。它的iOS和Android應用程式允許兩個用戶交談，並且會話將被自動識別和翻譯。然而，背景噪聲使得應用程式很難理解人們的談話，並且很難知道人們何時停止談話以及何時開始翻譯。
PixelBuds通過允許用戶一邊說話一邊拿著右耳塞來繞開這些問題。分離手機和耳機之間的交互可以人工控制麥克風，這有助於打電話者在不拿手機的情況下保持目光接觸。
PixelBuds的設計很差而且受到廣泛的批評。它們看起來很傻，可能不適合你的耳朵，並且很難與行動電話互連。
但是龐大的硬體並不難弄清楚。PixelBuds顯示了語言之間實時理解和通信的前景，並且不再需要魚了。
技術突破：發電廠可以廉價有效地捕獲天然氣燃燒釋放的碳，避免溫室氣體排放
重要意義：在美國，天然氣發電量佔電力總量的32%，其碳排放量佔電力行業總碳排放量的30%。
在可預見的將來，天然氣可能是世界上主要的能源之一，因為它便宜且容易獲得。今天，美國超過30%的電力和世界22%的電力受益於天然氣。然而，儘管天然氣比煤炭便宜，但它仍然是碳排放的主要來源。
在休斯敦郊外的美國天然氣和煉油中心，一個試點發電廠正在測試一種技術，該技術承諾使天然氣成為清潔能源夢想的實現。這個50兆瓦的項目，叫做NetPower，據信能以較低的成本發電，至少與t.標準的天然氣發電廠的帽子，並回收所有在運行過程中排放的二氧化碳。
如果這樣的話，就意味著世界已經找到了一種以合理的價格從化石燃料中提取無碳能源的方法，天然氣發電廠可以根據需求增加或減少產量，避免核電的高資本成本，避免可再生能源供應的不穩定性。
該電網項目的合作夥伴包括技術開發公司8RiversCapital、埃克森發電公司和能源建設公司CBI。未來幾個月的結果。
該工廠將天然氣燃燒排放的二氧化碳置於高壓、高溫下，利用該工廠產生的超臨界二氧化碳作為工作流體驅動特種渦輪。費用低廉。
降低成本的關鍵是銷售二氧化碳。今天，二氧化碳的主要目的是幫助從油井中提取石油。這是一個有限的市場，它不是一個特別環保的市場。然而，淨電力項目最終希望看到二氧化碳在水泥製造和塑料和其他碳基材料的製造中的應用。
淨能技術不能解決天然氣，尤其是採礦中的所有問題，但是，只要我們使用天然氣，就應該儘可能清潔地使用它。減少碳排放。
包含理由：最初為加密貨幣交易過程開發的工具現在允許您避免在網上洩露任何不必要的信息。
技術突破：計算機科學家正在完善一種加密工具，它可以在不洩露不必要的信息的情況下進行驗證。
重要意義：如果你需要在網上公開個人信息，這種方法可以使你更容易避免隱私洩露或身份被盜的風險。
有了新工具，真正的網絡隱私最終會成為可能。它有很多功能，包括判斷你已經超過18歲而不洩露出生日期，或者證明你在銀行有足夠的錢進行金融交易而不洩露你的餘額或其他細節。這就限制了隱私洩露或身份盜竊的風險。
該工具是一種新的加密協議，稱為零知識證明。儘管進行了幾十年的研究，人們對它的興趣在過去一年中才開始激增，部分原因是公眾對加密貨幣的痴迷，其中大多數與私有制無關。
零知識證明技術大部分得益於Z.，Zcast是2016年底推出的數字貨幣。Zcast開發人員使用了一種稱為zk-SNARK的複雜加密技術，允許用戶匿名交易。
在Bitcoin和大多數其他公共塊鏈中，這通常是不可能的，每個人都可以看到交易。雖然交易在理論上是匿名的，但它們可以與其他數據結合來跟蹤甚至識別用戶。世界第二流行的CC方塊的創始人VitalikButerin海因網絡，稱為ZKSNARKS絕對遊戲改變技術。
對於銀行來說，這可能是一種在支付系統中使用塊鏈而不犧牲客戶隱私的方法。去年，JP摩根大通在其基於塊的鏈支付系統中加入了zk-SNARK。
儘管zk-SNARKs的前景光明，但是它的計算繁瑣而緩慢，並且需要所謂的可信設置來創建加密密鑰，一旦它落入惡意用戶的手中，就可能危及整個系統。在不需要密鑰的情況下更有效地部署零知識證明。
技術突破：科學家現在可以使用你的基因組數據預測你患心臟病或乳腺癌的風險，甚至你的智商也可以預測。
主要研究者：螺旋、23和ME、萬有遺傳學、英國生物庫、博大研究所、華大根鍔、益珍生物、威根等。
有一天，嬰兒出生時將收到DNA報告卡。這些報告將提供關於他們患心臟病或癌症的機會，以及他們是否吸食菸草以及是否比一般人群更聰明的預測者的信息。
已經證明，最常見的疾病和許多行為和特徵，包括智力，不是由一個或多個基因引起的，而是由許多基因的協同作用引起的。M
儘管新的DNA檢測只能提供概率，不能提供診斷，但它可以極大地有益於醫學。例如，如果高危乳腺癌婦女增加乳房X光檢查的數量，而低危婦女減少乳房X光檢查的數量，這些檢測可以檢測出更多真正的癌症並恢復正常。CE錯誤警報。
製藥公司也可以將這些分數應用於阿爾茨海默病或心臟病等疾病的預防藥物的臨床試驗。通過選擇更容易患病的志願者，他們可以更準確地測試藥物的有效性。
問題是這些預測還遠遠不夠完善。誰想知道他們是否會發展成阿爾茨海默病如果低癌症風險的人推遲篩查，然後發展癌症呢
多基因評分也有爭議，因為它們可以預測任何特徵，而不僅僅是疾病。例如，他們現在測試智商測試結果的準確性約10%。RMIT
對於行為遺傳學家EricTurkheimer來說，基因數據是混雜的，使得新技術既令人興奮又令人擔憂。
意義：有了這項技術，科學家可以了解分子信息的所有方面，並且開發更有效的藥物和新材料，以便更有效地產生或傳輸能量。
主要研究方向：IBM、谷歌、哈佛大學、中國科技大學、中國科學院、浙江大學、阿里巴巴等高校的AnAspuru-Guzik教授。
新的量子計算機具有廣闊的前景，但是它也帶來了一個難題。它們的計算能力遠大於今天的機器，強大到令人難以想像，但是我們還沒有弄清楚如何應用它們。
化學家已經夢想著開發新的蛋白質來生產更有效的藥物，開發新的電解質來生產更好的電池，將陽光直接轉化為液體燃料的化合物，以及更高效的太陽能電池。
我們沒有這樣的東西，因為分子很難在傳統的計算機上建模。即使我們試圖模擬相對簡單的分子中電子的運動，其計算複雜度也遠遠超出了當今計算機的能力。
但對於量子計算機來說，這是小菜一碟，因為它不用1和0的數字位，而是量子系統的量子位。
最近，IBM研究人員用量子計算機模擬了一個由三個原子和七個量子比特組成的小分子。
當科學家創造更多的量子比特時，他們應該能夠準確地模擬更大更有趣的分子。同樣重要的是，量子算法將進化得更好。
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