關於科技突破，人們經常問，你說的“突破”是什麼意思？這是一個很好的問題，因為我們的一些技術還沒有得到廣泛的應用，而另一些則可能正處於商業化的邊緣。我們真正想要的是一項將對我們的生活產生深遠影響的技術。2018年，地球上的科技都發生了哪些重大突破呢？
1、3D金屬打印
雖然3D打印技術已經存在了幾十年，但它仍然主要是業餘愛好者和設計師所關心的領域。而且，用塑料或者金屬打印物體的成本很高，而且速度慢得令人抓狂。然而，現在，它變得越來越便宜，很容易成為製造零部件的一種潛在的實用方式。如果被廣泛採用，它可能會改變我們大規模生產許多產品的方式。比如在短期內，製造商不再需要維持大量的庫存。從長遠來看，大規模生產有限系列部件的大型工廠可能會被規模較小的工廠所取代，這些工廠的生產規模卻更大，並且可以適應客戶不斷變化的需求。
這種技術可以製造出更輕、更強的部件，以及複雜的形狀，而傳統的金屬製造方法是不可能的。它還可以對金屬的微觀結構提供更精確的控制。2017年，美國波士頓的一家公司Desktop Metal開始銷售其首個金屬原型機，其3D打印機的速度比老式的金屬打印方法快100倍。另外，通用電氣長期以來一直支持在其航空產品中使用3d打印技術，它的新金屬打印機的測試版本已經足夠快，可以用來製造大部件。該公司計劃在2018年開始銷售這款打印機。
近期幾年，3D打印技術極有可能被商業化。宏觀上來看，3D打印技術為人類社會進步注入了新動力；而對個體而言，及時抓住這個機遇，它可能會為你帶來巨大的財富。
2、人工胚胎
重新定義生命如何被創造的突破性進展中，英國劍橋大學的胚胎學家們用幹細胞培育出了老鼠胚胎。然而，密歇根大學和洛克菲勒大學已經著手用人類幹細胞製造出一個人造胚胎了。然而，人工胚胎提出了倫理問題。如果它們與真正的胚胎沒有區別呢？在他們感到疼痛之前，他們能在實驗室裡培養多久？生物倫理學家說，在科學深入之前，我們需要先解決這些問題。
3、遙感城市
近些年來，許多建造智能城市的計劃都遭遇了擱淺，或者因為這種“智能城市”只有超級富豪能夠住得起，而將大多數人排除在外。多倫多的一個名為Quayside的新項目希望通過重新建立一個城市社區，並採用最新的數字技術重建它。
總部位於紐約的Alphabet’s Sidewalk實驗室正與加拿大政府合作，參與該項目，該項目將在多倫多的工業濱水區進行。該項目的目標之一是，基於宏大的傳感器網絡收集各種決策和信息，包括從空氣質量到噪音水平，再到人們的活動。該計劃要求所有車輛都是自主和共享的。機器人會在地下游蕩，做一些瑣碎的事情，比如送郵件。該實驗室表示，它將開放針對該城市創建的軟件和系統的訪問，這樣其他公司就可以在上面建立服務，就像人們為移動電話開發應用一樣。
該公司打算密切關注公共基礎設施，這引發了對數據治理和隱私的擔憂。但Alphabet’s Sidewalk實驗室認為，它可以與社區和當地政府合作，緩解這些擔憂。
4、人手一個AI
到目前為止，人工智能主要是亞馬遜、谷歌和微軟等大型科技公司的玩物，還有一些創業公司。對於許多其他公司和部分經濟部門來說，人工智能系統太過昂貴，難以完全實現。
這個問題的解決方案是什麼?基於雲計算的機器學習工具將人工智能帶給更廣泛的受眾。到目前為止，亞馬遜的AWS子公司主導著雲計算。谷歌也正在鑽研這一技術，他們推出了TensorFlow，是一個開源的人工智能圖書館，可以用來構建其他的機器學習軟件。最近，谷歌宣佈了雲自動系統Cloud AutoML，這是一套預先訓練的系統，可以讓人工智能更容易使用。另外微軟也有自己的人工智能雲平臺Azure，它正與亞馬遜合作，提供一個開源的深度學習圖書館Gluon。Gluon被認為是製造神經網絡的一種關鍵技術，它可以粗略地模仿人類大腦的學習方式。
目前還不清楚這些公司中哪一家將成為提供人工智能雲服務的領導者。但對於贏家來說，這是一個巨大的商機。如果人工智能革命將在經濟的不同領域更廣泛地傳播，這些產品將是必不可少的。目前，人工智能主要應用於科技行業。如果能夠更充分地利用這項技術，這將會對經濟生產力產生巨大的推動作用，醫藥、製造業和能源等行業也可能發生轉變。一旦雲將技術應用到幾乎所有人的範圍內，真正的人工智能革命就可以開始了。
5、神經網絡
人工智能在識別事物方面做得非常好，它可以展示上百萬張照片，可以用不可思議的精確度告訴你，哪一幅畫描繪的是行人過馬路。但是人工智能在生成行人圖像方面是毫無希望的。問題是，創造一種全新的東西需要想象力，而單純靠人工智能是不可能的。那麼這個問題該如何解決？
解決方法最初始於2014年的一場學術辯論中，由當時蒙特利爾大學的博士生Ian Goodfellow提出的“生成式對抗網絡”，也就是所謂的GAN。它採用了兩種神經網絡，即人類大腦的簡化數學模型，用來在數字遊戲中進行對抗。這兩個網絡都是在相同的數據集上進行訓練的，其中一個被稱為“生成器”，任務是在已經看到的圖像上創建不同的圖像。第二種，被稱為鑑別器，被要求識別它所看到的例子是否像它被訓練的圖像。隨著時間的推移，生成器可以變得非常善於產生圖像，以至於鑑別者無法識別哪個是初始圖像。在過去的幾年裡，這項技術已經成為人工智能領域最重大的進步之一，它能夠幫助機器產生出欺騙人類的結果。
6、巴別魚耳塞
在經典科幻電影銀河系漫遊指南中，你往耳朵裡放一條黃色的巴別魚，便瞬間可以得到其他語言的翻譯。在現實世界中，谷歌提出了一個解決方案：一款售價159美元的耳塞，名為Pixel Buds。一個人戴著耳機，而另一個人拿著手機。當一個人說出英語時，耳塞所具有的應用就可以翻譯出對話，並在另一個電話中傳出。
7、零碳天然氣
在可預見的未來，天然氣可能會成為我們主要的電力來源之一。它廉價且容易獲得，目前天然氣的發電量佔美國電力的30%以上，佔世界電力的22%。儘管它比煤炭更清潔，但它仍然是碳排放的巨大來源。
位於美國石油和煉油行業核心的休斯頓郊外的一個試點電廠正在測試一種技術，該技術可以使天然氣變為清潔能源。該公司擁有50兆瓦的發電能力，並聲稱它能以和標準天然氣工廠一樣低的成本發電，並捕獲在這個過程中釋放的所有二氧化碳。如果是這樣的話，這將意味著世界有辦法從化石燃料中以合理的成本生產無碳能源。該工廠將燃燒天然氣釋放出的二氧化碳置於高壓和高溫之下，並利用由此產生的超臨界二氧化碳作為“工作流體”，驅動一個特別建造的渦輪機。大部分的二氧化碳可以持續循環利用，其餘的可以便宜地捕獲。
8、完美的在線隱私
真正的互聯網隱私最終可能會成為現實，這要歸功於一種新的工具。該工具是一種新興的加密協議，稱為zero-knowledge proof（零知識證明）。儘管研究人員已經研究了幾十年，但在過去的一年裡，人們的興趣激增，這在一定程度上要歸因於人們對加密貨幣的痴迷。在2016年年底推出的數字貨幣Zcash，證明了zero-knowledge proof的作用。Zcash的開發人員使用了一種名為zk-SNARK的方法，為用戶提供匿名交易的權力。在比特幣和大多數其他公共區塊鏈系統中，這通常是不可能的，在這種系統中，每個人都可以看到交易。儘管這些交易理論上是匿名的，但是它們可以與其他數據相結合，就可以用來跟蹤甚至識別用戶。對於銀行來說，這可能是一種在支付系統中使用方法，而不會犧牲客戶的隱私。
9、基因”算命“
總有一天，嬰兒會在出生時得到DNA報告卡。這些報告將提供關於他們患心臟病或癌症的幾率，以及比一般人更聰明的預測等等。事實證明，大多數常見的疾病和許多行為和特徵，包括智力，都是由一個或幾個基因組成的結果。利用大量基因研究的數據，科學家們正在創造他們所謂的“多基因風險係數”。
儘管新的DNA測試僅僅能夠提供可能性，而不是診斷，但它們可以極大地造福醫學。例如，如果患乳腺癌高風險的女性可以接受更多的乳房檢查，而那些低風險的女性則可以少一些。製藥公司也可以在預防藥物的臨床試驗中使用這些疾病，如阿爾茨阿爾茨病或心臟病。通過挑選那些更容易生病的志願者，他們可以更準確地測試藥物的療效。
問題是，這些預測遠非完美。誰想知道他們可能會患上阿爾茨阿爾茨病？如果一個癌症風險較低的人推遲了篩查，然後又患上了癌症呢？同時多基因風險係數也有爭議，因為它們可以預測任何特徵，而不僅僅是疾病。例如，他們現在可以預測一個人在智商測試中的10%的表現。但是家長和教育工作者將如何使用這些信息呢？極有可能，基因數據將被用於好的和壞的目的，這使得這項新技術“同時令人興奮和令人擔憂”。
10、材料的量子飛躍
強大的新型量子計算機的前景出現了一個難題。我們能夠用今天的機器來完成計算的壯舉，但我們還沒有弄清楚我們會用這些“壯舉”來做什麼。最近科學家實現了這種技術：精確地設計分子。
化學家們已經在為擁有更有效的藥物、更好的電池、能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而開發著新的蛋白質。
這些是極其困難的事情，因為分子在經典計算機上很難建模。試著在一個相對簡單的分子中模擬電子的行為，你會遇到複雜的問題，這遠遠超出了今天的計算機的能力。
但對於量子計算機來說，這是一個簡單的問題。最近，IBM的研究人員使用了一種帶有7個量子位的量子計算機成功模擬一個由三個原子組成的小分子。當科學家們製造出更多量子位的機器，以及更重要的量子算法時，我們應該能夠精確地模擬更大、更有趣的分子。
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