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麻省理工学院在2018年发布了世界十大突破性技术

发布时间:2018-09-20

自2001年以来,我们每年都选择了“十大突破技术”。 TR TR 人们通常会问,“突破”是什么意思?这个问题是合理的:我们选择的一些技术没有被广泛使用,而其他技术即将商业化。事实上,我们正在寻找能够对我们的生活产生深远影响的单一技术或一系列技术。今年,人工智能领域的一项名为GAN的技术正在赋予机器想象力;尽管面临着棘手的伦理限制,人工胚胎正在重新定义生命的创造方式,开辟了人类生命发展早期阶段的研究。一个窗口。 TR TR 在可预见的未来,天然气可能是我们的主要能源之一,德克萨斯化学工业中心的一家实验工厂正在尝试使用天然气来创造清洁能源。这些以及此列表中的其他技术值得我们密切关注。 TR TR 01 TR 3D金属印刷 TR 选择理由:新设备首次使3D打印金属部件成为实用技术。 TR 技术突破:3D金属打印机可实现低成本,快速的金属物体打印 TR 重要的是:按需印刷大型复杂金属物体的能力将彻底改变制造业。 TR 主要研究人员:Markforged,桌面金属,GE等 TR 成熟度:现在 TR 虽然3D打印技术已经存在了几十年,但它仍然仅限于一小部分业余爱好者和设计师,只能制作一次性原型。此外,先前的3D打印技术使用任何非塑料材料(尤其是金属),这非常昂贵且不可接受地慢。但是现在,随着成本越来越低,使用越来越方便,这项技术有望成为零件生产的实用技术。如果它被广泛使用,它可能会改变我们大规模生产产品的方式。 TRTR 在短期内,借助这项技术,制造商将不再需要维持大量库存,他们可以按需印刷零件。 TR TR 从长远来看,大规模生产一定数量零件的大型工厂将被具有丰富产品线的小型车间所取代。这些小作坊将能够根据客户的需求随时打印各种零件。 TR TR 该技术的优点在于它可以生产更轻​​,更坚固的金属部件和复杂形状的部件,这些部件不能使用传统的金属加工方法制造。它甚至可以精确控制制造过程中金属的微观结构。 2017年,劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员宣布他们开发了一种不锈钢零件3D打印方法。通过该方法生产的零件的强度。传统方法产生的两倍。 TR TR 同样在2017年,波士顿附近的3D打印创业公司Markforged发布了第一款价格低于10万美元的3D金属打印机。 TR TR 另一家位于波士顿地区的3D打印创业公司Desktop Metal于2017年12月开始交付他们的第一台3D金属原型打印机。该公司还计划推出比以前的3D金属打印机快100倍的大型工业打印打印机。 3D金属打印的操作现在变得更容易。 Desktop Metal现在推出了一款3D金属打印软件。用户只需在软件中输入要打印的对象规格,软件就会生成用于3D打印的计算机模型。 TR TR GE长期以来一直在其航空航天生产中使用3D打印技术。早在2013年,“十大突破技术”就提到了“增材制造”。 TRTR 该公司还在测试一种新的3D金属打印机,可快速打印并可用于生产大型零件。 GE计划在2018年开始销售3D金属打印机 TR 02 TR 完美的网络隐私 TR 选择原因:最初为加密货币交易过程开发的工具,现在允许您在上网时避免泄露任何非必要信息。 TR 技术突破:计算机科学家正在完善一种加密工具,可以在不泄露非必要信息的情况下执行验证。 TR 重要:如果您需要披露个人信息以在线做某事,这种方法可以让您轻松实施,而不会有隐私泄露或身份盗用的风险。 TR 主要调查人员:Zcash,摩根大通,ING集团等 TR 成熟度:现在 TR 由于新工具的出现,真正的互联网隐私终于可以实现。 TR TR 例如,该工具允许您在未透露出生日期的情况下证明您已年满18周岁,或者您可以证明您的银行有足够的资金来完成金融交易而不会泄露您的银行余额或其他详细信息。 TR TR 这大大降低了隐私泄露或身份盗用的风险。该工具是一种称为零知识证明的新加密协议。 TR TR 虽然研究人员已经研究了几十年,但直到去年,人们对零知识验证的兴趣才开始飙升,部分原因是由于对加密货币和大多数加密货币的热情越来越高。组织拥有的现实。 TR TR 同时,在很大程度上,它还受益于2016年底建立的电子货币—— Zcash,以实施零知识验证。 Zcash的开发人员使用一种名为zk-SNARK(简明非交互式零知识验证)的方法来允许用户进行匿名交易。通常,这在比特币和其他公共区块链系统中是不可能的,比特币和其他公共区块链系统中的交易对每个人都是透明的。 TRTR 虽然从理论上讲,这些交易是匿名的,但通过与其他数据相结合,仍然可以跟踪甚至识别交易者。世界第二大区块链网络以太坊创始人Vitalik Buterin称zk-SNARK为“完全改变游戏规则的技术”。 TR TR 去年,摩根大通将zk-SNARK添加到自己的基于区块链的支付系统中。然而,尽管有zk-SNARK的承诺,但它计算密集且速度慢。 TR TR 同时,zk-SNARK需要“信任安装”,如果生成的密钥落入坏人手中,生成的密钥可能会损坏整个系统。然而,研究人员正在研究替代方案,并希望在不需要上述密钥的情况下更有效地部署零知识验证。 TR TR 03 TR 零碳天然气发电 TR 选择理由:天然气发电厂的一种新工程方法,可循环使用二氧化碳进行再利用。 TR 技术突破:发电厂可以低成本有效地捕获天然气燃烧产生的碳排放,避免温室气体排放。 TR 重要意义:天然气发电为美国提供近32%的电力,其碳排放量也达到电力部门碳排放总量的30%。 TR 首席研究员:8 Rivers Capital,Exelon Power Company,CB&I等 TR 成熟期:3 - 5年 TR 在可预见的未来,我们可能不得不使用天然气作为发电的主要来源之一。现成的廉价天然气产生的电力占美国总发电量的30%,占世界发电量的22%。虽然天然气比煤更清洁,但它仍会产生大量的碳排放。 TR TR 在美国炼油厂中心休斯顿以外出现了一个领先的发电厂,他们正在测试一种能够实现清洁天然气能源的技术。 TRTR 该公司拥有一个50兆瓦的项目,他们是Net Power。该公司认为,他们可以捕获天然气发电过程中释放的所有二氧化碳,同时以低成本发电,至少与标准天然气发电厂的成本一样多。如果这真的可以实现,那就意味着可以以合理的价格从化石燃料中获得零碳能源。这种天然气发电肯定会改善能源供应形势,因为它既不像核能那样昂贵,也不像可再生能源那样不稳定。 TR TR Net Power是8 Rivers Capital,Exelon Power和CB&I Energy的产品。该公司的发电厂已经开始试运行并已开始初步测试,他们计划在未来几个月公布初步评估结果。 TR TR 该发电厂将来自天然气燃烧的二氧化碳置于高压高温环境中,并使用合成超临界二氧化碳作为“工作流体”来驱动特殊的涡轮机。其中,大部分二氧化碳可以连续重复使用,剩余的不可用可以以低成本方式捕获。降低成本的关键是出售部分二氧化碳。目前,二氧化碳主要用于辅助原油的提取。该市场容量有限,不环保。然而,最终,Net Power希望其他行业对二氧化碳的需求将会增加,例如水泥制造,塑料制造和其他碳基材料行业。 TR TR Net Power的技术并不能解决天然气造成的所有问题,尤其是采矿问题,但只要我们仍在使用天然气,就应该使天然气更加清洁。 TR TR 04 TR 人造胚胎 TR 选择理由:科学家们已经开始用干细胞制造胚胎。 TR 技术突破:不使用卵细胞或精子细胞,研究人员可以单独从干细胞开发胚胎样结构,提供创造人工生命的新方法。TR 重要提示:人工胚胎将为研究人员提供更方便的工具来研究人类生命的神秘起源,但该技术正在引发新的生命伦理争议。 TR 首席研究员:剑桥大学,密歇根大学,洛克菲勒大学,中国科学院等 TR 成熟度:现在 TR 英国剑桥大学的胚胎学家利用干细胞在突破性研究中创造了一个真实的小鼠胚胎,重新定义了如何创造人造生命。胚胎不是来自卵细胞和精子的组合,而是来自另一个胚胎的细胞。研究人员小心翼翼地将细胞置于三维支架上,然后细胞开始相互关联,并以几天小鼠胚胎特有的子弹形状排列,研究人员被现场所吸引。 TR TR “我们知道干细胞具有非常强大的潜能,可以表现出近乎神奇的能力。但是,我们并没有意识到他们可以如此完美地实现自我组织,”团队领导Magdelena Zernicka-Goetz说。 TR TR Zernicka-Goetz说她的“合成”胚胎可能不会发育成老鼠。尽管如此,它们还意味着我们可以很快培育出没有蛋的哺乳动物。 TR TR 但这不是Zernicka-Goetz的终极目标。她想研究早期胚胎的细胞如何开始分化成它们的特殊效果。她说,研究的下一步是利用人类胚胎干细胞生成人工胚胎,这是密歇根大学和洛克菲勒大学正在进行的一项研究。 TR TR 合成人类胚胎将成为科学家的福音,使他们能够理清胚胎早期发育过程中所经历的过程。此外,由于这些胚胎是由易于操作的干细胞开发的,因此实验室将能够使用各种工具,如基因编辑技术,在它们成长时对其进行研究。 TR TR然而,人造胚胎会引发一些道德问题。如果它们与真正的人类胚胎难以区分,我们该怎么办?在他们形成痛苦之前,他们可以在实验室中成长多久?生命伦理学家说,在科学竞争恶化之前,我们需要解决这些问题。 TR TR 05 TR 拮抗神经网络 TR 选择理由:两个AI系统通过玩“猫捉老鼠”游戏获得想象力。 TR 技术突破:两个人工智能系统可以通过相互争斗创造出超真实的原始图像或声音,而以前从未有过这种能力。 TR 重要的是:这为机器提供了富有想象力的能力,因此它可以减少对人类的依赖,但它们也将它们变成了一种惊人的数字假冒工具。 TR 首席研究员:Google Brain,DeepMind,Nvidia,中国科学院自动化研究所,百度,阿里巴巴,腾讯,上唐科技,益图科技,云聪科技,视觉技术等 TR 成熟度:现在 TR 人工智能识别物体的能力越来越强:通过显示一百万张图片,它可以准确地告诉您哪个行人正在过马路。但人工智能几乎不可能单独生成一个行人的照片。 TR TR 如果能够实现这一目标,它将能够创建大量看似逼真的合成图像,将行人置于各种环境中。自动驾驶系统可以在不离开家的情况下使用这些图片进行训练。 TR TR 但问题是从头开始创造某些东西需要想象力,这就是人工智能技术难以实现的能力。 TR TR 直到2014年,Ian Goodfellow博士才获博士学位。蒙特利尔大学的学生与酒吧的朋友进行了学术辩论,他突然想到了这个问题的答案。这种“对抗性生成网络”(GAN)的手段使用两个神经网络(一种简化的人脑数学模型,这是现代机器学习的基石),然后让它们两者都在数字版“猫与老鼠”中进行游戏相互杀戮。 TRTR 两个网络都使用相同的数据集进行培训。其中一个神经网络称为生成网络。它的任务是根据您看到的图片生成新图片,例如一只手臂的行人。另一个神经网络称为判别网络。它的任务是判断它看到的图片是否与训练中的图片类似,或者是生成的模型创建的“假”。例如,判断三臂。人们有可能是真的吗? TR TR 慢慢地,生成网络以创建图片的能力非常强,以至于网络无法识别。基本上,在训练之后,发电网络学会识别并创建看起来非常真实的行人的图片。技术已成为过去十年中最有前途的人工智能突破,帮助机器生产甚至欺骗人类的成果。目前,GAN已被用于创建听起来非常真实的语音,以及非常逼真的假图片。举一个着名的例子。来自芯片公司NVIDIA的研究人员使用星形照片培训了一个GAN系统,该系统生成了数百张不存在但看起来很真实的面部照片。 。另一个研究小组制作了梵高的油画,看起来非常逼真。经过进一步的训练,GAN可以对图片进行各种修改,例如在干净的道路上铺一层雪或将马变成斑马。 TR TR 但是GAN的结果并不完美:他们可能会生产带有两组手柄的自行车,或者是眉毛未对齐的面孔。但由于一些图片和声音太现实,一些专家认为GAN已经开始了解他们所见过和听过的世界的基本结构。 TR TR 这意味着随着人工智能开始获得想象力,他们也可能开始理解它在世界上所看到的东西。在发明GAN之后,Ian Goodfellow受到Facebook首席科学家Daniel,NVIDIA创始人黄仁勋和Landing.ai创始人吴恩达的赞扬,并吸引了许多组织和公司开始研究。 TRTR 在中国,学术机构致力于进一步改进和优化GAN理论。例如,中国科学院自动化研究所的研究人员受到人类视觉识别过程的启发,并提出了一种用于正面图像合成的双路径GAN(TP-GAN)。上塘 - 香港中大联合实验室在国际学术会议上发表了一系列与GAN相关的研究成果。 TR TR 中国企业界更倾向于将技术应用于服务。有无数的例子。例如,百度使用GAN构建语音识别框架。 GAN与传统深度学习框架的结合在语音合成领域获得了很多。进步很大。 TR TR 06 TR 共享AI TR 包含的理由:将机器学习工具引入云将有助于传播人工智能的传播。 TR 技术突破:基于云的人工智能正在降低该技术的难度和价格。 TR 重要:目前,人工智能的应用由少数公司统治。但是,一旦它与云技术相结合,许多人就可以使用它,从而实现经济的爆炸性增长。 TR 主要研究人员包括:亚马逊,谷歌,微软,百度,腾讯,阿里巴巴,香港科技大学,第四范式等。 TR 成熟度:现在 TR 人工智能一直是像亚马逊,百度,谷歌和微软这样的大型科技公司,也是一些创业公司。对于其他领域的许多公司来说,人工智能太昂贵,太难以完全普及。 TR TR 如何解决这个问题呢?基于云的机器学习工具正在为更广泛的社区带来人工智能。今天,亚马逊的AWS子公司主导着云AI市场。谷歌正试图通过TensorFlow挑战其地位,TensorFlow是一个可以开发机器学习系统的开源人工智能框架。谷歌最近宣布的Cloud AutoML也是一个经过预先培训的系统,可以让人工智能更易于使用。 TRTR 加入与Azure平台的云服务大战的微软选择与亚马逊合作推出开源深度学习框架Gluon。理论上,Gluon可以创建神经网络——作为一种重要的人工智能技术——,试图复制人类大脑学习的方式变得像开发移动应用程序一样简单。 TR TR 虽然我们不知道哪家公司将成为人工智能云服务市场的领导者,但获胜者肯定会获得巨大的商机。 TR TR 如果人工智能革命蔓延到经济的每个角落,机器学习工具将成为必需品。 TR TR 今天的大多数人工智能技术仅用于技术行业,为该领域带来效率和各种新产品和服务。但其他公司和行业一直在努力利用人工智能技术的发展。如果能够在医疗,制造和能源等行业更全面地实施人工智能技术,将大大提高各行业的生产力。 TR TR 不幸的是,大多数公司仍缺乏理解如何使用云人工智能的人才。因此,亚马逊和谷歌也建立了咨询服务。 TR TR 07 TR 基因占卜 TR 纳入的理由:大规模遗传研究将使科学家能够预测常见疾病和人格特质。 TR 技术突破:科学家现在可以使用您的基因组数据来预测您患心脏病或乳腺癌的可能性,甚至可以预测您的智商。 TR 重要的是:基于DNA的预测技术可能会在公共卫生领域取得重大突破,但会增加歧视的风险。 TR 主要研究人员:Helix,23岁和我,Myriad Genetics,UKBiobank,Broad Institute,BGI,奕真,WeGene等。 成熟度:现在TR 有一天,宝宝出生时会得到DNA测试报告。这些报告将为婴儿提供心脏病或癌症的机会,无论是对烟草上瘾,还是比一般人更聪明的预测。由于大规模遗传研究(其中一些涉及超过一百万人)和科学进步的发展,这些报告很快将从概念转变为现实。 TR TR 事实证明,最常见的疾病和许多人的行为和特征,包括智力水平,不是一个或几个基因的结果,而是许多基因的结果。利用正在进行的大规模遗传研究的数据,科学家正在创造他们所谓的“多基因风险评分”指标。尽管新的DNA测试仅提供概率推断,而不是直接得出诊断结论,但它仍然可以极大地有益于医学的发展。 TR TR 例如,如果乳腺癌发病率高的女性乳房X光检查结果较多,而疾病发生率较低的女性乳房X光检查结果较少,则这些检查可能会发现更多的癌症患者。它还减少了误报的可能性。 TR TR 制药公司也可以在临床试验中使用这些分数来预防阿尔茨海默病或心脏病等疾病的预防药物。通过选择风险较高的志愿者,他们可以更准确地测试药物的效果。 TR TR 问题是这些预测远非完美。谁想知道他们将来可能患阿尔茨海默病?如果癌症风险指数低的人在筛查中得分延迟然后患上癌症怎么办?关于多基因检查指数得分存在其他争议,因为它们几乎可以预测任何个体特征,而不仅仅是疾病。 TR TR 但是,父母和教育工作者应该如何使用这些信息呢?在这方面,行为遗传学家Eric Turkheimer表示,新技术“令人兴奋和担忧”,因为遗传数据不仅可以使我们受益,而且还可以用于其他目的,并具有不良影响。 TR TR 08
TR 感应城市 TR 选择理由:Apple的Sidewalk Labs计划创建一个高科技社区,重新思考如何构建和运营城市。 TR 技术突破:多伦多的一个街区预计将成为世界上第一个成功将尖端城市设计与尖端技术相结合的地方。 TR 重要意义:智能城市将使城市地区更加实惠,宜居和环保。 TR 首席研究员:个人人行道实验室,多伦多海滨,阿里巴巴等 TR 成熟度:该项目于2017年10月公布,预计将于2019年开始施工。 TR 今天,世界各地的许多智慧城市计划都陷入困境,无论是降级曾经雄心勃勃的目标,还是因为生活成本迫使普通居民超级富豪。多伦多的一个名为Quayside的项目,我希望从头开始重新设计一个社区,用最新的数字技术重建它,并打破现有的失败。 TR TR Alphabet位于纽约的Sidewalk实验室将与加拿大政府合作,将这一高科技项目带到多伦的滨水工业区。 TR TR 该项目的目标之一是基于庞大的传感器网络做出有关设计,政策和信息技术的所有决策。该网络将收集各种信息:空气质量,噪音水平和人们的行为。 TR TR 在这个计划中,所有车辆都是自动驾驶共用车辆,地下也将运行负责低级手工劳动的机器人。 Sidewalk实验室表示,他们计划开放他们正在设计的软件和系统,允许其他公司在其上创建服务,类似于开发手机应用程序。 TR TR该公司计划密切监控公共基础设施,但这引发了对数据管理和隐私的担忧。但Sidewalk实验室相信,它可以通过与社区和地方政府合作来缓解一些问题。 TR TR “我们在Quayside项目中做的最独特的事情是它不仅包括我们雄心勃勃的野心,还包括一定程度的谦逊,”负责城市系统规划的Sidewalk实验室高级主管RitAggarwala说。 TR TR 目前,北美的几个城市正在努力成为Sidewalk实验室的下一个目标。管理Quayside的公共部门首席执行官WillFleissig表示,“旧金山,丹佛,洛杉矶和波士顿只是为了获得推荐而来联系我们。” TR 09 TR 通天鱼耳塞 TR 选择理由:虽然现有的硬件不是那么容易使用,但Google Pixel Buds显示了实时翻译的前景。 TR 技术突破:近实时翻译适用于多种语言,使用起来非常方便。 TR 意义重大:今天,随着全球化的发展,语言仍然是沟通的主要障碍。 TR 主要研究人员:谷歌,香港科技大学,百度,腾讯,搜狗,清华大学,哈尔滨工业大学,苏州大学等 TR 成熟度:现在 TR 在流行的科幻经典《银河系漫游指南》中,您可以通过将黄色宝贝塞进耳中来听到实时翻译。 TR TR 在现实世界中,谷歌开发了一种过渡解决方案:一对名为Pixel Buds的耳塞价值159美元。这对耳塞可以通过谷歌翻译应用程序在Pixel智能手机上实时翻译。一个人需要戴耳塞,另一个人拿着手机。 TRTR 戴着耳塞的人用自己的语言说话。——默认为英语——然后谷歌翻译应用程序将翻译所说的单词并在智能手机上大声播放。拿着电话的人回应后,答案将被翻译并在耳塞中播放。 TR TR 谷歌翻译之前有一个对话功能,其iOS和Android应用程序可以自动识别说话者的语言,然后自动翻译。但是背景噪音增加了应用程序理解话语的难度,并且还使应用程序难以确定说话者何时暂停以及何时开始翻译。 TR TR Pixel Buds有效地解决了这些问题,因为佩戴者可以在说话时轻拍并握住右耳塞。将交互分开放在智能手机和耳机上可以让双方控制麦克风并帮助扬声器保持目光接触,因为无需来回传递手机。 TR TR 目前,Pixel Buds因其设计低于行业平均水平而受到批评。耳塞看起来难以理解,不是非常贴近耳朵,很难适应手机。但是,硬件很笨拙或者有些事可做。 Pixel Buds让您可以看到跨越跨语障碍的近实时翻译中的自由交流的曙光,您不必将Babel鱼放入耳中。 TR TR 在中国,许多公司也在积极投资发展。 Keda Xunfei,Baidu和Sogou可以说是这个领域的领导者。除了提供智能语音和翻译等服务外,技术也被引入硬件,但与国外相比。业界更倾向于使用耳机作为切入点,而中国公司选择翻译机器,如Keda Xunfei推出孝义翻译机,百度有一个共享的WiFi翻译。 TR TR 10 TR 量子飞跃的材料 TR 纳入的理由:研究人员最近开始使用量子计算机对简单分子进行建模,这仅仅是个开始。 TR 技术突破:IBM使用7-qubit量子计算机成功模拟了小分子的电子结构。TR 重要意义:通过这项技术,科学家们可以了解分子的各个方面,并利用它来开发更有效的药物和新材料,从而更有效地产生或传递能量。 TR 主要研究人员:IBM,Google,哈佛大学AlánAspuru-Guzik教授,中国科学技术大学,中国科学院,浙江大学,阿里巴巴等。 TR 成熟期:5至10年 TR 新的量子计算机功能强大,但它的发展路径仍然悬而未决:量子计算机拥有当今计算机无法比拟的计算能力,但我们尚未弄清楚这种能力可以用于什么。 TR TR 无限的应用方向正在向量子计算机中召唤:精确的分子设计。多年来,化学家们一直梦想着设计新的蛋白质来开发更有效的药物,或者在新型高效电池中设计电解质,将太阳能直接转化为液体燃料的神奇化合物,以及更高效的太阳能电池。 。 TR TR 然而,这些技术中的材料分子难以在计算机上建模和模拟,并且设计和合成了悖论。即使是模拟简单分子的电子形式的任务也可能很难打败现有的计算机。然而,这对量子计算机来说是小菜一碟。 TR TR 与传统计算机相比,数字位(1)或“0”用作计算和存储单元。量子计算机使用量子系统的量子比特(Qubits)作为算术单位。 TR TR 最近,IBM研究人员应用7比特量子计算机来模拟三原子分子。 TR TR 如今,科学家们正在构建具有更多量子比特的量子计算机,量子算法也在不断提升。也可以对我们更感兴趣的大分子进行精确的模拟计算 TR 事实上,中国的量子计算也经历了相当大的增长。虽然目前的技术水平无法与以往的大公司相提并论,但它正在逐步赶上工业界,学术界和政府的合作。领导者的脚步。 TRTR 2017年5月,中国科学院宣布由中国科学院,中国科学院,阿里巴巴量子会计实验室,浙江大学和物理研究所联合开发的轻量子计算机正式诞生。中国科学院。 TR TR 此外,同年10月11日,中国科学院和阿里巴巴云推出了量子计算云平台。量子计算的商业化即将到来,速度并不逊于欧洲和美国。 TR TR 然而,量子计算仍有许多突破。首先,量子计算的准确性非常低。虽然它非常适合具有低精度要求的计算,例如深度学习,但是可以处理传统计算机的一般计算。权力还没有被抓住。 (来源:黑科技智慧)