2020年“全球十大突破性技术”有哪些?

正文:

2020年余额已不足...这一年从年初开始我们就在和新冠病毒作战,病毒的肆虐让人们意识到了卫生体系的重要性,从核酸检测、治疗、防控…我们之所以能打退这个可怕的敌人,是因为有着高科技技术手段的支持,而人们对医疗、防控等技术进步的渴求,也从未如此强烈过。

那么,2020年,科学领域取得了哪些重要突破?

自2001年起,《麻省理工科技评论》每年都会评选出当年的“全球十大突破性技术”,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、量子密码、灵巧机器人、智慧传感城市、深度学习等诸多热门技术的崛起。

本年度“全球十大突破性技术”有哪些呢?这些看似遥远的突破性技术能真正改变我们的生活和工作方式吗?

防黑互联网 

重大意义:互联网越来越容易受到黑客攻击,而量子网络将无法被黑客攻击。

主要研究者:代尔夫特理工大学、量子互联网联盟、中国科学技术大学

成熟期:5 年

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

这也将是第一个使用量子技术在城市之间传输信息的网络。

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,创建纠缠的粒子很难,远距离传输粒子更难。Wehner 的团队已经证明,他们可以将粒子发送超过 1.5 公里 (0.93 英里) 的距离,他们有信心在今年年底左右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,并将在2030年之前建成一个全球量子网络。

超个性化药物 

重大意义:针对个体量身定制的基因药物,能为身患绝症的人带来一线希望。

主要研究者:A-T Children’s Project、波士顿儿童医院、Ionis Pharmaceuticals、美国食品和药品监督管理局

成熟期:现在

我们先来设想这样一个绝望的病例:一名儿童身患一种极其罕见的致死性疾病,这种病不仅没有有效药物,而且连尝试研究它的科学家都找不到。

最后医生只能一声叹息,“病症实在太过罕见,随他去吧。”

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。  

数字货币 

重大意义:随着实体货币使用频率的下降,没有中介的交易自由也随之减少。与此同时,数字货币技术将使得全球的金融体系更加独立。

主要研究者:中国人民银行、Facebook

成熟期:2020 年

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。

抗衰老药物

重大意义:诸如癌症、心脏病和失智症等许多不同疾病或许都可以通过延缓衰老来治疗。

主要研究者:联合生物技术公司、Alkahest、梅奥诊所、Oisín Biotechnologies

成熟期:五年之内

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”。

2019 年 6 月,总部位于旧金山的联合生物技术公司(Unity Biotechnology)公布了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。这家公司还在研发类似的药物,用来治疗与年龄有关的眼部和肺部疾病。

人工智能发现分子

重大意义:一种新药的商业化平均花费约 25 亿美元,原因之一是很难找到有希望成为药物的分子。

主要研究者:Insilico Medicine、Kebotix、Atomwise、多伦多大学、BenevolentAI

成熟期:3-5 年

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 30,000 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。

超级星座卫星 

重大意义:这些系统可以让高速互联网覆盖全球

主要研究者:SpaceX、OneWeb、亚马逊、Telesat

成熟期:现在

世界上仍有超过 35 亿人无法使用互联网。像 SpaceX 和 OneWeb 这样的公司认为,他们可以通过发射数千颗卫星来组成巨大的卫星星座,让地球上的每一寸土地都能通过宽带连上互联网终端。

部署这些巨大的卫星星座是可行的,因为我们已经学会了如何制造更小的卫星,并以更低的价格进行发射。在航天飞机时代,将卫星发射到太空的成本约为每磅 24,800 美元。发射一颗重量 4 吨的小型通信卫星的成本接近 2 亿美元。

如今,SpaceX 的 Starlink 卫星重量仅有约 500 磅(227 千克)。可重复使用的设计和低廉的制造成本,意味着我们可以通过火箭一次性发射几十颗卫星,从而大幅降低成本。现在,SpaceX 猎鹰 9 号火箭发射的成本只有每磅 1,240 美元。

量子优越性 

重大意义:量子计算机将能够解决经典机器不能解决的问题。

主要研究者:谷歌、IBM、微软、Rigetti、D-Wave、IonQ、Zapata Computing,Quantum Circuits

成熟期:5-10 年以上

美国谷歌公司领衔的团队于 2019 年 10 月宣称成功演示“量子优越性”,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。尽管美国国际商用机器(IBM)公司对谷歌的说法提出了质疑,但这仍是一个里程碑式的提升。

然而,谷歌的演示只是对量子计算概念的一个证明,相当于在计算器上做随机加法并证明答案是正确的。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,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。

微型人工智能

重大意义:得益于最新的人工智能技术驱动,我们的设备不需要与云端交互就能实现很多智能化操作。

主要研究者:谷歌、IBM、苹果、亚马逊

成熟期:现在

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。

目前,谷歌、IBM、苹果以及亚马逊在这一领域占据主导地位。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。

差分隐私

重大意义:美国人口普查局的数据保密难度越来越大,不过,一种被称为差分隐私的技术可以解决这个问题。

主要研究者:美国人口普查局、苹果、Facebook

成熟期:现在

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。

气候变化归因 

重大意义:它使人们更加清楚地认识到气候变化是如何让天气恶化的,以及我们需要为此做出哪些准备工作。

主要研究者:世界气候归因组织、荷兰皇家气象研究所、红十字会与红新月气候研究中心

成熟期:现在

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。

小结:

为了让你对近几年的科技突破有更加全面的感知,IDG君特此附上2019年《麻省理工科技评论》选出的全球“十大”——

是不是很多都已经逐渐实现了?其实,与其说是“预测”,不如说是《麻省理工科技评论》站在全球科技最前沿,目睹了科技创新的百年变迁后的一种沉淀,是对科研迈向产业的可行性分析,是对技术商业化及影响力的研判。

正如去年这份榜单的客座评选人比尔 · 盖茨(Bill Gates)所说:“看过这些突破性技术之后,你会觉得美好的未来,值得我们为之奋斗。”

posted @ 21-01-04 08:10  作者:admin  阅读量:

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