2019年全球十大突破性技术
MIT
《麻省理工科技评论》每年都会评选出当年的“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、智能手表、癌症基因疗法、深度学习等诸多热门技术的崛起。
今年，《麻省理工科技评论》选出的全球十大突破性技术包括：
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灵巧机器人
重大意义：机器正在通过自我学习学会应对这个现实世界。有朝一日，机器人学会应对现实世界之际，正是它们真正解放人类双手之时。
主要研究者：OpenAI（人工智能非营利组织）、卡内基梅隆大学、密歇根大学、加州大学伯克利分校
成熟期：3-5年
机器取代人类工作的话题吹了这么多年，但目前工业机器人还是笨得要死。虽然机器人可以在装配线上不厌其烦地重复着同一个动作，同时还能保持超高的精度，但哪怕目标物体被稍微移动了一点，或将其替换成不同的零件，都直接Game Over。
如今，机器人虽然还无法做到和人一样，在看到物体后就明白如何拿起，但现在它可以在虚拟空间里反复训练，最终学会处理眼前的物体。
位于旧金山的非盈利组织 OpenAI 就推出了这样一套 AI 系统 Dactyl，并已成功操控一个机器手灵活地翻转一块魔方：
这套神经网络软件能够通过强化学习，让机器人在模拟的环境中学会抓取并转动魔方后，再让机器手进行实际操作。开始时，软件会进行随机的尝试，并在不断地接近最终目标的过程中，逐渐加强网络内部的连接。
现阶段，让机器人变得更加灵活还有很多困难。但如果研究人员能够很好地利用这种学习方法，未来的机器人将有望能够学会组装电子产品、将餐具放到洗碗机、甚至是能够将卧床的人从床上扶起。
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2
核能新浪潮
重大意义：先进的核聚变和核裂变反应堆正在变成现实。在减少碳排放和限制气候变化的路上，核能的作用不可或缺。
主要研究者：陆地能源（Terrestrial Energy）、泰拉能源（TerraPower）、纽斯凯尔（NuScale）、通用核聚变（General Fusion）
成熟期：新型核裂变反应堆到 2020 年代中期有望实现大规模应用；核聚变反应堆仍需至少十年时间。
这个东西多牛逼不用多解释了吧？一旦我们成功突破核聚变，能源问题将得到一劳永逸的解决。这其中，我们中国也扮演着重要的角色。
在过去的一年中，新型核反应堆发展势头强劲，核能的使用将会变得更安全，成本也更低。新型反应堆的发展包括：
•颠覆了传统设计的第四代核裂变反应堆
•小型模块化反应堆
•核聚变反应堆的突破
第四代核裂变反应堆的开发者，比如加拿大的 Terrestrial Energy 和总部位于华盛顿的泰拉能源（TerraPower），已经开始与电力公司建立研发合作关系，力争在 2020 年代之前实现并网发电（这个估计可能有些乐观）。
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早产预测
重大意义：每年有 1500 万婴儿过早出生，这是 5 岁以下儿童死亡的主要原因
主要研究者：Akna Dx
成熟期：可在 5 年内进入临床测试。
借着早产预测，简单的验血可以预测孕妇是否有过早分娩的风险。
在过去几年中，研究人员开始通过从血液中检测肿瘤细胞的 DNA，以及通过血液检测对孕妇进行唐氏综合症等疾病的产前筛查。这些检测依赖于寻找 DNA 中的基因突变。另一方面，RNA 是调节基因表达的分子物质，能够决定从基因中产生多少蛋白质。
通过对母亲血液中的自由漂浮的 RNA 进行测序，筛选出与早产有关的七种基因表达的波动，可以识别可能过早分娩的女性。一旦警告，医生可以采取措施避免早产，并给予孩子更好的生存机会。
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肠道显微胶囊
重大意义：一种小型的、可吞咽的设备，不使用麻醉也可以捕捉到肠道的详细图像，婴儿、儿童也适用。这一设备让肠道疾病的探测和研究变得更为容易，其中包括使贫困地区的数百万儿童发育不良的一种疾病。
成熟期：目前在成人体内使用；婴儿试验在今年进行。环境性肠功能障碍（EED）可能是你从未听说过的花费最高昂的疾病之一。以肠道发炎、肠道泄露和营养吸收不良为特征，这一疾病在贫穷国家广泛传播，这也是这些地区许多人营养不良、发育迟缓、未能达到正常身高的原因之一。没有人知道引起 EED 的具体原因是什么，也没有人知道怎样预防或治疗这一疾病。切实可行的检测手段迫在眉睫。目前唯一的办法是：麻醉患者，并将内窥镜插入喉咙。这种方法昂贵、不舒服，还不一定有用。因此，麻省总医院（MGH）的病理学家和工程师 Guillermo Tearney 研发了一种小型设备，这种设备能够检测 EED 的表现症状，甚至可以进行组织活检。与内窥镜不同，它在基础保健检测过程中应用简单。
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定制癌症疫苗
重大意义：通过识别各肿瘤的特异性突变，激发人体的天然防御能力，从而对癌细胞进行针对性破坏。传统化学疗法对健康细胞有很大影响，而且对肿瘤的治疗效果并不总是理想。
主要研究者：BioNTech 、Genentech
成熟期：已在临床试验
目前，科学家正处于将首支个性定制疫苗商业化的关键时刻。如果效果真如预期的话，该疫苗就的确能够通过肿瘤独特的突变，触发人体免疫系统对其进行识别，从而有效地阻止多种癌症的发生。
更重要的是，与传统化学疗法不同，疫苗是通过使用人体的天然防御系统来选择性地破坏肿瘤细胞的，对健康细胞的损害较有限。
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人造肉汉堡
重大意义：实验室培育的人造肉和植物制成的素肉，能在不破坏环境的情况下接近真实肉类的味道和营养价值。人造肉的出现，可以缓解畜牧业生产造成的毁灭性的森林砍伐、水污染和温室气体排放。
主要研究者：美国人造肉企业Beyond Meat
成熟期：目前已经有成形的植物性素肉；2020年左右可研制成功实验室人造肉。
根据联合国的预测，世界人口数量将在 2050 年达到 98 亿，人口富裕水平也会上升。但这于对气候变化来说可不是什么好事——人类一旦脱贫致富，就往往要吃掉更多肉。
据预测，到 2050 年，人类吃掉的肉会比 2005 年多 70%。事实证明，饲养供人类食用的动物，是对环境的最大伤害之一。根据动物种类的不同，以西方工业化方法生产一磅肉类蛋白要比生产等量植物蛋白多用 4 到 25 倍的水，6 到 17 倍的土地，6 到 20 倍的化石燃料。
而问题在于，人肯定不会马上就戒掉肉类。也就是说，实验室培养的人造肉和植物制成的素肉可能是抑制环境恶化的最好办法。
实验室人造肉的过程，是从动物身上提取肌肉组织，然后放入生物反应器进行培育。虽然最终成品的口感可能有待提高，但外形上已经与我们正常吃的肉差不多了。
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捕获二氧化碳
重大意义：实用且经济地从空气中直接捕获二氧化碳的方法，可以吸走超量排放的温室气体。从大气中去除CO2可能是阻止灾难性的气候变化最后的可行方法之一。
主要研究者：Carbon Engineering、Climeworks、Global Thermostat
成熟期：5到10年
即使我们降低目前的二氧化碳排放速度，温室气体造成的变暖效应依然会持续数千年之久。为防止气温攀升至危险范围，联合国气候变化委员会当前得出的结论是，在本世纪，全世界将需要从大气中去除高达 1 万亿吨的二氧化碳。
如今，一种叫做直接空气捕获（Direct Air Capture，DAC）的方法，理论上可以将机器捕集二氧化碳的成本降低到每吨 100 美元以下。
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可穿戴心电仪
重大意义：随着监管机构的批准和相关技术的进步，人们可以轻松通过可穿戴设备持续监测自己的心脏健康。可检测心电图的智能手表可以预警如心房颤动等潜在的危及生命的心脏疾病。
主要研究者：苹果、AliveCor、Withings
成熟期：现在
心电监测智能手表已经问世，它具有可穿戴设备的便利性，并且能够提供接近医疗设备的精度。硅谷初创公司 AliveCor 推出了一款与苹果手表兼容的腕带，该腕带可以检测出心房颤动，这是导致血栓和中风的常见原因。
去年，苹果发布了带有心电图 (ECG) 功能的 Apple Watch，并且该功能已经通过 FDA 认证。随后，健康设备公司 Withings 也宣布计划发布一款配有心电图功能的手表。现阶段的可穿戴心电图监测设备仍然只有一个传感器，而真正的心电图设备则有 12 个传感器。
目前还没有任何一种可穿戴设备能够诊断心脏病，但这种情况可能很快就会迎来转机。
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无下水道卫生间
重大意义：节能厕所可以在没有下水道系统的情况下使用，并且可以就地分解粪便。23亿人缺乏安全的卫生设施，并许多人因此死亡
主要研究者：杜克大学、南佛罗里达大学、Biomass Controls、加州理工学院
成熟期：1-2年
全球大约有 23 亿人没有良好的卫生条件。由于缺乏卫生的厕所，人们将粪便倾倒在附近的池塘和溪流中，这会传播细菌、病毒和寄生虫，从而导致腹泻和霍乱。全世界每 9 名儿童中就有 1 名死于腹泻。
现在，研究人员正在努力开发一种新型厕所，这种厕所对发展中国家来说也足够便宜，不仅可以处理粪便，还可以对其进行分解。2011 年，比尔·盖茨提出重新发明厕所挑战，并设立了 X 大奖。
自从挑战开始以来，有几个团队已经将设计的厕所原型投入使用。所有的粪便都是就地处理的，不需要用大量的水把它们送到遥远的处理厂。
所以，现在的挑战是如何让这些厕所更便宜，更能适应不同规模的社区。
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真·可以聊天的 AI 助手
重大意义：捕捉单词之间语义关系的新技术正在使机器更好地理解自然语言。人工智能助手现在可以执行基于对话的任务，如预订餐厅或协调行李托运，而不仅仅是服从简单命令。
主要研究者：谷歌、阿里巴巴、亚马逊
成熟期：1-2 年后
我们已经习惯了人工智能助手——智能音箱的语音助手，Siri 在你的手机上为你定闹钟——但它们并没有真正做到所谓的智能，还有点“弱智”。
但这一切正越来越好。OpenAI 、谷歌的团队正加速推进，你也可能联想到，小米手机的AI已经可以和你连续对话了，这都是进步。
这些改进加上更好的语音合成系统，让我们从简单的向人工智能助手下指令转向与它们交谈。它们将能够处理日常琐事，如做会议记录、查找信息或网上购物。
《2019十大科技趋势》
阿里巴巴达摩院
1月2日，阿里达摩院发布了《2019十大科技趋势》，对于处在“2018年是过去十年来最糟糕的一年，也是未来十年最好的一年”的纠结与迷茫中的人来说，无疑是一次指明方向的重要报告。
该报告包含了智能城市、语音AI、AI专用芯片、图神经网络系统、计算体系结构、5G、数字身份、自动驾驶、区块链、数据安全等领域。
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城市实时仿真成为可能，智能城市诞生
城市公共基础设施的感知数据与城市实时脉动数据流将汇聚到大计算平台上，算力与算法发展将推动视频等非结构化信息与其他结构化信息实时融合，城市实时仿真成为可能，城市局部智能将升级为全局智能，未来会出现更多的力量进行城市大脑技术和应用的研发，实体城市之上将诞生全时空感知、全要素联动、全周期迭代的智能城市，大大推动城市治理水平优化提升，预计在新的一年，中国会有越来越多城市具有大脑。
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语音AI在特定领域通过图灵测试
随着端云一体语音交互模组的标准化、低成本化，会说话的公共设施会越来越多，未来每一个空间都至少会有一个可以进行语音交互的触点。随着智能语音技术的提升，移动设备上的实时语音生成与真人语音可能将无法区分，甚至在一些特定对话中通过图灵测试。针对这一领域的规则甚至法律会逐步建立，引导行业走向规范化。
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AI专用芯片将挑战GPU的绝对统治地位
当下数据中心的AI训练场景下，计算和存储之间数据搬移已成为瓶颈，新一代的基于3D堆叠存储技术的AI芯片架构已经成为趋势。AI芯片中数据带宽的需求会进一步推动3D堆叠存储芯片在AI训练芯片中的普遍应用。而类脑计算芯片也会在寻找更合适的应用中进一步推动其发展。在数据中心的训练场景，AI专用芯片将挑战GPU的绝对统治地位。真正能充分体现Domain Specific的AI芯片架构还是会更多地体现在诸多边缘场景。
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超大规模图神经网络系统将赋予机器常识
单纯的深度学习已经成熟，而结合了深度学习的图神经网络将端到端学习与归纳推理相结合，有望解决深度学习无法处理的关系推理、可解释性等一系列问题。强大的图神经网络将会类似于由神经元等节点所形成网络的人的大脑，机器有望成为具备常识，具有理解、认知能力的AI。
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计算体系结构将被重构
无论是数据中心或者边缘计算场景，计算体系将被重构。未来的计算、存储、网络不仅要满足人工智能对高通量计算力的需求，也要满足物联网场景对低功耗的需求。基于FPGA、GPU、ASIC等计算芯片的异构计算架构，以及新型存储器件的出现，已经为传统计算架构的演进拉开了序幕。从过去以CPU为核心的通用计算而走向由应用驱动（Application-driven) 和技术驱动（Technology-driven）所带来的Domain-specific 体系结构的颠覆性改变，将加速人工智能甚至是量子计算黄金时代的到来。
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5G网络催生全新应用场景
第五代移动通信技术将使移动带宽大幅度增强，提供近百倍于4G 的峰值速率，促进基于4K/8K超高清视频、AR/VR等沉浸式交互模式的逐步成熟。连接能力将增强至百亿级，带来海量的机器类通信及连接的深度融合。网络向云化、软件化演进，网络可切片成多个相互独立、平行的虚拟子网络，为不同应用提供虚拟专属网络，加上高可靠、低时延、大容量的网络能力，将使车路协同、工业互联网等领域获得全新的技术赋能。
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数字身份将成为第二张身份证
生物识别技术正逐渐成熟并进入大规模应用阶段。随着3D传感器的快速普及、多种生物特征的融合，每个设备都能更聪明地“看”和“听”。生物识别和活体技术也将重塑身份识别和认证，数字身份将成为人的第二张身份证。从手机解锁、小区门禁到餐厅吃饭、超市收银，再到高铁进站、机场安检以及医院看病，靠脸走遍天下的时代正在加速到来。
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自动驾驶进入冷静发展期
单纯依靠“单车智能”的方式革新汽车，在很长一段时间内无法实现终极的无人驾驶，但并不意味着自动驾驶完全进入寒冬。车路协同技术路线，会加快无人驾驶的到来。在未来2-3年内，以物流、运输等限定场景为代表的自动驾驶商业化应用会迎来新的进展，例如固定线路公交、无人配送、园区微循环等商用场景将快速落地。
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区块链回归理性，商业化应用加速
在各行业数字化的进程中，物联网技术将支撑链下世界和链上数据的可信映射，区块链技术将促进可信数据在流转路径上的重组和优化，从而提高流转和协同的效率。在跨境汇款，供应链金融，电子票据和司法存证等众多场景中，区块链将开始融入我们的日常生活。随着“链接”价值的体现，分层架构和跨链互联将成为区块链规模化的技术基础。区块链领域将从过度狂热和过度悲观回归理性，商业化应用有望加速落地。
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数据安全保护技术加速涌现
各国政府都会趋向于推出更加严厉的数据安全政策法规，企业将在个人数据隐私保护上投入更多力量。未来几年，黑客、黑产攻击不会停止，但数据安全保护技术将加码推出。跨系统的数据追踪溯源相关的技术，比如水印技术，数据资产保护的技术以及面向强对抗的高级反爬虫技术等将得到更加广泛应用。
基因行业的突破及趋势
尹烨
回首2019，我认为基因行业这一年重大的政策、科研、临床和产业的重大突破主要有5条：
1、多国大规模国家基因组项目计划累计超千万人，从发达国家延展到新兴国家和发展中国家，已成为生命大数据和精准医学的核心发力点；
2、国产测序平台逐步彰显出全球竞争力，围绕其构建的上下游产业生态正在形成；
3、在医保控费大背景下，无创产前业务为代表的基因检测应用进入人人可及时代；
4、基于高通量测序的未知病原检测成为细分领域新贵，测序量成为提升阳性率的关键；
5、基于跨组学的多因子联合预测分析逐步成为临床检验领域的新兴方案。
对于基因行业的未来，我充满了期待：
1、未来关于LDT和IVD的实施路径进一步明确，特别是基于真实世界的数据在其中的证据作用；
2、基因检测各个赛道进一步严格规范，有了规矩方圆，才能行稳致远；
3、出现更多真正理解生命科学并坚持“长期主义”的投资机构。
每个人都会有自己的Bias，但尹哥相信二十一世纪注定是生命科学的世纪。比如Nature的总结：
所以尹哥2020年对基因行业的预测如下：
1、强者恒强，大浪淘沙：头部企业会进一步扩大领先优势，行业洗牌和整合在即；
2、防大于治，普惠精准：以预防为主、人人可及的检测项目会进一步成为热点；
3、瓜熟蒂落，水到渠成：1-3家国内基因检测公司在注册制的背景下成功完成IPO。
资料来源：《麻省理工科技评论》、阿里巴巴达摩院《2019十大科技趋势》
【声明】生命科学与基因技术正在高速发展，针对同一研究课题，不同团队的研究结果存在差异甚至相悖的可能。另受本人知识结构及参阅资料准确性的局限，文章内容仅供参考。欢迎读者随时纠错并参与讨论。
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