导 读：日前，《麻省理工科技评论》揭晓了 2018 年“全球十大突破性技术”(10 Breakthrough Technologies)。这份全球新兴科技领域的权威榜单至今已经有 17 年的历史，自2001年起，每年都会选出大家眼中的“十大突破性技术”。
找不到一颗绝版金属零部件，
没关系，3D打印分分钟给你制造出来；
想去那些小语种国家散散心却只会说些磕磕绊绊的“Chinglish”，
别担心，智能的“同声传译”就在你耳边。
这年头，
人工智能已经开始自学“造假”，
成年人的疾病和行为习惯从婴儿时期就可以被预测，
胚胎发育也渐渐“违背”了中学的生物知识。
不要觉得不可能，
它们正在世界各地发生着。
何谓“突破性”？
#关于这个问题，MIT是这样解释的
“我们选出的技术中有些并没有得到广泛应用，然而有些则即将实现商业化。实际上，我们寻找的是即将对我们的生活产生深远影响的单项技术或者一系列技术。”
今年上榜的10项技术分别是：有给所有人的人工智能(云端 AI)、对抗性神经网络、人造胚胎、“基因占卜”、传感城市、巴别鱼耳塞、完美的网络隐私、材料的量子飞跃、实用型3D 金属打印机、零碳排放天然气发电共 10 大突破性技术。
以下是榜单详细内容，快来看看吧~
1.3D金属打印
● 入选理由:新型设备首次让3D打印金属零部件成为实用型技术
● 技术突破:3D金属打印机实现了低成本快速金属物体打印
● 重大意义:按需打印大型复杂金属物体的能力将为制造业带来变革
● 主要研究者:Markforged、Desktop Metal、GE等
● 成熟期:现在
虽然 3D 打印技术已经存在了几十年，但它之前仍然局限在业余爱好者和设计师的小圈子内，只是用来制造一次性原型。不过现在，随着成本越来越低，使用也越来越简单，3D 打印有望成为可用于零部件生产的实用技术。如果它被广泛应用，将有可能改变我们大规模量产产品的方式。
这项技术的优势在于它可以生产出更轻、更坚固的金属零部件，以及用传统金属加工方法无法制造出来的复杂形状的零部件。它甚至还可以在制造过程中精确调控金属的微观结构。
2.完美网络隐私
● 入选理由:原本为加密货币的交易过程开发的一种工具，现在能让你在上网时避免透露任何非必要信息；
● 技术突破:计算机科学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验证；
● 重大意义:如果你需要透露个人信息以在网上完成某件事，这个方法可以让你在免除隐私泄漏或身份被盗窃风险的同时轻松实现；
● 主要研究者:Zcash、摩根大通、荷兰国际集团等；
● 成熟期:现在。
多亏一款新工具的出现，真正的互联网隐私终于可以实现了。
举个例子，该工具可以让你不用透露出生日期就能证明自己年满 18 岁，或者不用透露自己的银行余额或其他细节，就能证明自己在银行有足够的存款可以完成金融交易。
这样就大大降低了隐私泄漏或身份盗用的风险。这款工具是一种叫做“零知识验证”（zero-knowledge proof）的新密码协议。
世界第二大区块链网络以太坊创始人 Vitalik Buterin 也将 zk-SNARK 称为一项“彻底改变游戏规则的技术”。
3.零碳天然气发电
● 入选理由:一种针对天然气发电厂的新工程学方法，将二氧化碳回收再利用；
● 技术突破:一家发电厂能够以廉价高效的方式捕捉天然气燃烧释放的碳元素，避免了温室气体的排放；
● 重大意义:天然气发电为美国提供了近 32% 的电力，其碳排放量也达到电力部门总碳排放量的 30%；
● 主要研究者:8 RiversCapital、Exelon 电力公司、CB&I等；
● 成熟期:3-5 年。
在美国炼油工业区的中心休斯顿城外出现了一家前沿发电厂，他们正在测试一项可以实现清洁天然气能源的技术。
这家名为Net Power的公司拥有 50 兆瓦特的项目。该公司相信他们能捕获天然气发电过程中释放的所有二氧化碳，同时又能够以低廉的成本发电，至少和标准天然气发电厂的成本相同。
这家发电厂将燃烧天然气产生的二氧化碳放置到高压高温的环境中，并用合成的超临界二氧化碳作为“工质”，驱动一个特制的涡轮机。其中，大部分的二氧化碳都能被不断地再利用，剩下不能利用的可以用一种低成本的方式捕获。降低成本的关键在于出售部分二氧化碳。Net Power 希望其他行业对二氧化碳的需求能够涨起来，比如水泥制造业、塑料制造业及其他碳基材料行业。
4.人造胚胎
● 入选理由:科学家们已经开始通过干细胞制造胚胎；
● 技术突破:在不使用卵细胞或精子细胞的情况下，研究人员仅从干细胞中就可以培育出类似胚胎的结构，为创造人造生命提供了一条全新的途径；
● 重大意义:人造胚胎将为研究人员研究人类生命神秘起源提供更方便的工具，但该技术正在引发新的生物伦理争议；
● 主要研究者:剑桥大学、密歇根大学、洛克菲勒大学、中国科学院等
● 成熟期:现在。
英国剑桥大学的胚胎学家们在一项重新定义了如何创造人造生命的突破性研究中，利用干细胞培育出了一种逼真的小鼠胚胎。该胚胎并不是由卵细胞与精子结合而来的，只使用了从另一个胚胎中得到的细胞。研究人员称，她的“合成”的胚胎可能不会发育成老鼠。尽管如此，它们也意味着，我们很快就可以实现在没有卵子的情况下育出哺乳动物。
同时，研究的下一步是使用人类胚胎干细胞生成人造胚胎，这也是密歇根大学和洛克菲勒大学正在进行的研究。
5.对抗性神经网络
● 入选理由:两个 AI 系统通过玩“猫捉老鼠”游戏来获得想象力；
● 技术突破:两个 AI 系统可以通过相互对抗来创造超级真实的原创图像或声音，而在此之前，机器从未有这种能力；
● 重大意义:这给机器带来一种类似想象力的能力，因此可能让它们变得不再那么依赖人类，但也把它们变成了一种能力惊人的数字造假工具；
● 主要研究者:Google Brain、DeepMind、英伟达、中科院自动化所、百度、阿里巴巴、腾讯、商汤科技、依图科技、云从科技、旷视科技等；
● 成熟期:现在。
人工智能识别物体的能力已经越来越强了：给它看一百万张图片，它就可以用惊人的准确度来告诉你究竟哪张里面有个行人在过马路。但是 AI 几乎不可能独自生成行人的图片。
直到 2014 年，当时还是蒙特利尔大学博士生的 Ian Goodfellow 在酒吧里与友人进行学术辩论时，他突然想到了这个问题的答案。这种名为“对抗式生成网络”（GAN）的手段会使用两个神经网络（一种简化人脑数学模型，是现代机器学习基石），然后让这两者在数字版的“猫捉老鼠”游戏中相互拼杀。
目前，GAN 已被用于创造听起来十分真实的语音，以及非常逼真的假图片。虽然GAN的成果并非完美，一些专家相信，GAN 在某种程度上已经开始理解它们所见到，所听到的世界的底层结构。
在中国部分，学术机构致力于研究GAN理论的近一步改良及优化，中科院自动化所研究人员受人类视觉识别过程启发，提出了双路径GAN（TP-GAN），用于正面人脸图像合成。而中国企业界则是更倾向于把技术应用在服务中。比如，百度使用GAN构建语音识别框架，科大讯飞通过GAN与传统深度学习框架的结合在语音合成领域获得了很大的进展。
6.共享AI
● 入选理由:将机器学习工具搬上云端，将有助于人工智能更广泛的传播；
● 技术突破:基于云端的人工智能正在降低这项技术的使用难度和价格；
● 重大意义:目前，人工智能的应用是受到少数几家公司统治的。但其一旦与云技术相结合，那它将可以对许多人变得触手可及，从而实现经济的爆发式增长；
● 主要研究者:亚马逊、谷歌、微软、百度、腾讯、阿里巴巴、科大讯飞、第四范式等；
● 成熟期:现在。
人工智能一直以来都只是亚马逊、百度、谷歌和微软等大型科技公司，以及少数初创公司的玩物。对于其他领域的众多公司来说，人工智能太贵也太难，无法全面普及。
这个问题该如何解决？基于云端的机器学习工具正在将人工智能带给更广泛的群体。
微软与亚马逊合作，推出了一款开源深度学习框架 Gluon。在理论上，Gluon 可以让创建神经网络——一款试图复制人脑学习方式的重要人工智能技术——变得和开发手机 APP 一样简单。
如果可以在医疗、制造以及能源等行业里更全面地推行人工智能技术，将极大提高各产业的生产力。
7.基因占卜
● 入选理由:大规模基因研究将让科学家能够预测普通疾病及人格特征；
● 技术突破:科学家们现在可以利用你的基因组数据预测你患心脏病或乳腺癌的几率，甚至你的智商也能被预测；
● 重大意义:基于 DNA 的预测技术可能公共健康领域下一个重大突破，但它将增加歧视的风险；
● 主要研究者:Helix、23andMe、Myriad Genetics、UKBiobank 、Broad Institute、华大基因、奕真生物、WeGene等；
● 成熟期:现在。
将来有一天，婴儿出生时就会得到一份 DNA 检测报告。这些报告将提供婴儿患心脏病或癌症的几率、是否对烟草上瘾，以及是否比一般人更聪明的预测。由于大型基因研究（部分研究涉及人数超过 100 万人）的开展以及科学进步，这样的报告很快就会从概念变成现实。
利用正在进行的大型基因研究的数据，科学家们正在创造他们所谓的“多基因风险评分”指标。尽管新的 DNA 测试只是提供了概率推断，而不是直接得出诊断结论，但依然可以极大地造福医学的发展。
8.传感城市
● 入选理由:Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 计划创建一个高科技社区来重新思考到底应该如何建设和运营一座城市；
● 技术突破:多伦多的一个街区有望成为全球首个成功将尖端城市设计与前沿科技融合在一起的地方；
● 重大意义:智慧城市会让都市地区变得更加可负担、宜居、环保；
● 主要研究者:Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs、多伦多 Waterfront、阿里巴巴等；
● 成熟期:项目 2017 年 10 月对外公布，预计在 2019 年开始施工建设。
如今，全球很多智慧城市计划都已搁浅，而多伦多的一个叫 Quayside 的项目，却希望从头开始重新设计一个社区，用最新的数字技术将其重建，打破现有的失败局面。
Alphabet 旗下位于纽约市的 Sidewalk Labs 将和加拿大政府进行合作，让这一高科技项目落地在多伦多 Waterfront 工业区。
该项目的目标之一就是让一切关于设计、政策以及信息科技的决策都以一个巨大的传感器网络为基础。这个网络将收集各种信息：空气质量、噪声水平以及人们的行为等数据。
目前，北美已有多个城市正在争取成为 Sidewalk Labs 的下一个标的。
9.巴别鱼耳塞
● 入选理由:虽然现有硬件并不那么好用，但谷歌 Pixel Buds 却展示了实时翻译的前景；
● 技术突破:近实时翻译适用于多种语言，而且使用起来很方便；
● 重大意义:在全球化日益发展的今天，语言仍是交流的一大障碍；
● 主要研究者:谷歌、科大讯飞、百度、腾讯、搜狗、清华大学、哈尔滨工业大学、苏州大学等；
● 成熟期:现在。
在风靡一时的科幻经典《银河系漫游指南》中，你把一条黄色的巴别鱼塞到耳朵里，就可以听到实时翻译。
目前，谷歌研发出了一副叫做 Pixel Buds 的耳塞。这副耳塞可以在 Pixel 智能手机上通过谷歌翻译应用进行实时翻译。需要一个人佩戴耳塞，另一个人手持手机。
佩戴耳塞的人用自己的语言讲话，谷歌翻译应用就会对所讲的话进行翻译，并在智能手机上大声播放。手持手机的人回应后，回答被翻译，然后在耳塞中播放。
在中国，有许多公司也积极投入发展，科大讯飞、百度、搜狗可以说是这个领域的领先者，除了提供智能语音、翻译等服务外，也将技术引入硬件中，不过，相较于外国业者偏好以耳机作为切入点，中国企业则选择翻译机，像是科大讯飞推出晓译翻译机，百度则有共享 WiFi 翻译机。
10.材料的量子飞跃
● 入选理由:研究者们最近开始使用量子计算机对简单分子进行建模，而这仅仅是开始；
● 技术突破:IBM 采用 7 量子比特的量子计算机对小分子的电子结构成功地进行彷真计算；
● 重大意义:借助该技术，科学家能了解分子的各个方面信息并以此开发出更有效的药物以及更高效生成或传输能源的新材料；
● 主要研究者:IBM、Google、哈佛大学 Alán Aspuru-Guzik 教授、中国科技大学、中国科学院、浙江大学、阿里巴巴等；
● 成熟期:5 到 10 年。
新型量子计算机功能强大，不过它的发展道路上依然笼罩着一层迷雾：量子计算机有着当今计算机无法比拟的计算力，但是我们至今尚未弄清楚这种能力能被用来做什么。
一个前景无限的应用方向正在向量子计算机招手：精确分子设计。
最近，IBM 的研究者应用 7 量子比特量子计算机针对一个三原子分子进行了彷真实验。如今，科学家正在打造具有更多量子比特的量子计算机，量子算法也在提升，大分子精确彷真计算也将成为可能。
实际上，中国在量子计算方面也有相当明显的成长，2017 年 5 月，中国科学院宣布由中科大、中国科学院──阿里巴巴量子核算实验室、浙江大学、中科院物理所等单位或公司联合研製的光量子电脑正式诞生。同年 10 月 11 日，由中科院与阿里云合作发佈量子计算云平台，量子计算的商业化已经近在咫尺，速度毫不逊色于欧美的脚步。
人工智能，生物医疗、清洁能源、新材料，这些突破性科技进步将渗透到我们的日常生活中，成为我们未来生活的一部分~
（部分内容来源于：《麻省理工科技评论》）
