麻省理工科技评论：2018年全球十大突破性技术

需要说明的是，“十大突破性技术”榜单中所列出的“主要研究者”并非一个奖项，而是在入选技术的领域具有代表性的机构、公司或个人，供读者参考。

以下是该份榜单详细内容及部分解读节选：

实用型 3D 金属打印机

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

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。

短期来看，有了这项技术后，制造商们将不再需要维持大量的库存，他们可以按需地打印一个部件。长期来看，那些大规模生产某一特定零部件的大工厂将会被产品线丰富的小工坊所取代。这些小工坊将能按照顾客的需求随时打印出各种各样的零部件。

台湾工研院雷射中心副主任洪基彬：我认为，目前全球该领域的主要玩家还有：德国 EOS、德国 SLM Solutions、葡萄牙 Adira、西安铂力特。

目前 3D 金属打印的趋势有三，分别是大尺寸、精致化、自动化。主要积极研究 3D 金属打印的应用行业，包括航太、医材以及顶级跑车，主要是高价、客制化需求高。相较于传统的铸造或锻造工法，3D 金属打印还有几个阻碍，一是机器设备以及金属粉末的成本都仍偏高，二是尽管目前 3D 金属打印已经来到了四支雷射喷头可同时工作，但以用户的角度来看，速度还是慢。

完美的网络隐私

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。这款工具是一种叫做“零知识验证”（zero-knowledge proof）的新密码协议。很大一定程度上也得益于 2016 年末建立的电子货币——Zcash 把零知识验证应用于实际。Zcash 的研发人员使用一种叫做 zk-SNARK（简明非交互零知识验证）的方法让用户进行匿名交易。

世界第二大区块链网络以太坊创始人 Vitalik Buterin 将 zk-SNARK 称为一项“彻底改变游戏规则的技术”。去年，摩根大通将 zk-SNARK 添加到自己基于区块链的支付系统中。不过尽管 zk-SNARK 承诺种种好处，但计算量大，运行缓慢。同时，zk-SNARK 需要“信任安装”，所生成的密钥如果落入坏人之手就可以破坏整个系统。不过，研究人员正在努力研究替代方案。

现在，更多的区块链系统将要或正在集成零知识证明这一技术。零知识证明技术可望在不远的将来得到广泛的应用，成为下一代价值互联网的基石。

零碳排放天然气发电

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

在可预见的未来，我们可能要一直将天然气作为主要的发电能源之一。天然气虽然比煤炭清洁得多，仍造成了大量的碳排放。

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。这家公司拥有 50 兆瓦特的项目，他们就是 Net Power。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。

如果此举真的可以实现，就意味着从此就可以以合理的价格从化石燃料中获得零碳能源。

Net Power 公司是 8 Rivers Capital，Exelon 电力公司以及 CB&I 能源公司合作的产物。这家公司的发电厂已经在试运行且开始了初始测试，他们打算在未来几个月内就公布初次评估的结果。

在正在发展的所有清洁能源技术中 Net Power 的技术是最有远见的技术之一，他向我们展示的是一个真真切切的可减少碳排放的新突破。

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

重要意义：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。团队负责人 Magdelena Zernicka -Goetz 表示，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。

但这并不是 Zernicka-Goetz 的最终目标。她想研究早期胚胎的细胞是如何开始分化出其特殊作用的。她说，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。

人工合成的人类胚胎将是科学家们的福音，但也不可避免会引发一些伦理问题，我们需要在科学竞赛愈演愈烈之前解决这些问题。

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，但问题在于，从无到有创造一个东西需要想象力，而这正是人工智能技术一直难以实现的能力。

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。

这项技术已经成为了在过去十年最具潜力的人工智能突破，帮助机器产生甚至可以欺骗人类的成果，比如十分真实的语音，以及非常逼真的假图片。甚至于一些专家相信，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。而这意味着，随着人工智能开始获得想象力，它们也可能开始理解它在这世界上所看到的东西。

Ian Goodfellow发明出GAN后，获得Facebook首席科学家Yann LeCun、NVIDIA创办人黄仁勋、Landing.ai创办人吴恩达等大牛的赞赏，吸引了诸多的机构及企业开始研究。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，像是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，而商汤－香港中大联合实验室在国际学术大会上发表多项GAN相关研究成果。

中国企业界则是更倾向于把技术应用在服务中，相关案例不胜枚举，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。而阿里巴巴的城市大脑项目团队在ACM MM2017会议上，其中发表的一篇论文便是使用GAN来生成用以进行车牌识别的训练数据集。

给所有人的人工智能

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。

主要研究者包括：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。如果人工智能革命会扩散至经济领域的各个角落，那么机器学习工具也将会随之成为必需品。

如今的人工智能技术绝大多数仅用于科技行业，为这个领域带来了效率的提升以及多种新的产品和服务。但是其他的公司与行业一直难以利用人工智能技术的发展。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。

Lightelligence 联合创始人兼 CEO 沈亦晨：AI 算法共享也是云平台的一大优势，目前有一些已经被广泛使用的 AI 算法，如人脸识别，语音识别，图像识别等，都是定义非常清晰的，公众也只需要一个结果最好的算法。

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

事实证明，最常见的疾病和人们的许多行为和特征，包括智力水平，都不是一个或几个基因影响的结果，而是许多基因作用的结果。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。行为遗传学家 EricTurkheimer 表示，这项新技术“既令人兴奋又令人担忧”，因为基因数据不仅可以造福我们，也有可能会被用于其他用途，产生不好的影响。

基因信息具有很强的个性化差异与地区性差异，所以，针对一个地区一类人群的研究与技术结果不一定适用于全球其他个体（比如亚洲人vs.欧美人），这无疑会带来更多挑战，但也意味着有更多的机会。

整体来看，尽管基因预测技术的发展受到高度瞩目，但就实际的发展历程来看，目前我们还只看到人类基因信息的冰山一角而已。  

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，要么下调了曾经雄心勃勃的目标，要么因为生活成本原因逼走了超级富豪之外的普通居民。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。

在该规划中，一切车辆都是自动驾驶的共享车辆，地下也将跑着负责送快递这种低级体力劳动的机器人。Sidewalk Labs 表示，他们计划让正在设计的软件与系统开源，可以允许其他公司在其上创建服务，类似为手机开发 APP 的做法。

该公司计划密切监视公共基础设施，然而这却引起了对数据管理与隐私的担忧。但是 Sidewalk Labs 相信，它可以通过与社区和当地政府的合作，缓解部分担忧。

“在 Quayside 项目中，我们所做的最独特的一点就是，这个项目不仅包含我们巨大的野心，也有着一定程度上的谦逊”，负责城市系统规划的 Sidewalk Labs 高管 RitAggarwala 说道。而这种谦逊有望帮助 Quayside 避开之前那些智慧城市计划时常遭遇的各种问题。

目前，北美已有多个城市正在争取成为 Sidewalk Labs 的下一个标的。

蚂蚁技术实验室无人值守算法技术负责人曾晓东：城市版本的“操作系统 OS”，搭载先进的“四肢”与“感官系统”为项目的关键所在。万物实现互联、可感、可控，城市的运行将由一个无比强大的 AI 接管。基于这个超级城市版本的“OS”，能否引入更多的“城市开发者”来搭建上层的“城市APP”，这点很值得期待。

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。在现实世界中，谷歌已经研究出了一个过渡性的解决方案：一副叫做 Pixel Buds 价值 159 美元的耳塞。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——默认是英语——然后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。

目前，Pixel Buds 因为低于行业平均水准的设计而备受抨击。耳塞看起来很不智能，也不是很贴合耳朵，而且很难与手机进行适配。不过硬件笨拙还是有计可施的。Pixel Buds 让大家看到了近实时翻译跨语言障碍自由沟通的曙光，而且你还不用把一条巴别鱼塞到耳朵里。

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，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，搜狗也在日前发表“旅行翻译宝”和“速记翻译笔”。

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，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。

相比传统计算机那样采用“1”或“0”的数字比特（Digital Bits）作为计算和存储单元，量子计算机采用量子系统的量子比特（Qubits）作为运算单元。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，我们更感兴趣的大分子精确仿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，虽然目前的技术层次还无法与前面几家大企业相提并论，但是在产业、学术界，以及政府的通力合作之下，也正一步步追赶上领先者的脚步。

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。另外，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。

综合自微信号“DeepTech深科技”