2020年「全球十大突破性技術」有哪些?

IDG君寫在前面：

2020年餘額已不足...這一年從年初開始我們就在和新冠病毒作戰，病毒的肆虐讓人們意識到了衛生體系的重要性，從核酸檢測、治療、防控…我們之所以能打退這個可怕的敵人，是因為有著高科技技術手段的支持，而人們對醫療、防控等技術進步的渴求，也從未如此強烈過。

那麼，2020年，科學領域取得了哪些重要突破？

自2001年起，《麻省理工科技評論》每年都會評選出當年的「全球十大突破性技術」，這份在全球科技領域舉足輕重的榜單曾精準預測了腦機接口、量子密碼、靈巧機器人、智慧傳感城市、深度學習等諸多熱門技術的崛起。

本年度「全球十大突破性技術」有哪些呢？這些看似遙遠的突破性技術能真正改變我們的生活和工作方式嗎？希望能給你帶來有用的參考~

2020年「全球十大突破性技術」

Unhackable internet防黑網際網路

Hyper-personalized medicine超個性化藥物

Digital money數字貨幣

Anti-aging drugs抗衰老藥物

AI-discovered molecules人工智慧發現因子

Satellite mega-constellations超級星座衛星

Quantum supremacy量子優越性

Tiny AI微型人工智慧

Differential privacy差分隱私

Climate change attribution氣候變化歸因

▌防黑網際網路

重大意義：網際網路越來越容易受到黑客攻擊，而量子網絡將無法被黑客攻擊。

主要研究者：代爾夫特理工大學、量子網際網路聯盟、中國科學技術大學

成熟期：5 年

由代爾夫特理工大學的 Stephanie Wehner 領導的團隊，正在通過量子技術建立一個可以連接荷蘭四個城市的網絡，而這個基於量子物理學的網際網路將實現穩定的安全通信，通過該網絡發送的消息將無法破解。

這也將是第一個使用量子技術在城市之間傳輸信息的網絡。

這項技術依賴於一種被稱為 「量子糾纏」 的粒子行為，糾纏的光子在不破壞其內容的情況下無法被秘密讀取。

但是，創建糾纏的粒子很難，遠距離傳輸粒子更難。Wehner 的團隊已經證明，他們可以將粒子發送超過 1.5 公裡 (0.93 英裡) 的距離，他們有信心在今年年底左右建成代爾夫特和海牙之間的量子網絡，而更遠距離的網絡連接將需要量子中繼器來擴展。

代爾夫特理工大學和其他一些機構正在設計這種中繼器。第一個量子中繼器將在未來五到六年內完成，並將在2030年之前建成一個全球量子網絡。

▌超個性化藥物

重大意義：針對個體量身定製的基因藥物，能為身患絕症的人帶來一線希望。

主要研究者：A-T Children’s Project、波士頓兒童醫院、Ionis Pharmaceuticals、美國食品和藥品監督管理局

成熟期：現在

我們先來設想這樣一個絕望的病例：一名兒童身患一種極其罕見的致死性疾病，這種病不僅沒有有效藥物，而且連嘗試研究它的科學家都找不到。

最後醫生只能一聲嘆息，「病症實在太過罕見，隨他去吧。」

如果我們能夠獲得專門針對自身罕見疾病，或者基因突變而量身定製的藥品，結果會怎樣。如今，這種能力不再停留在想像階段，而是有望真正變成現實。如果藥物能夠針對單一患者的實際需求進行量身定製，那麼很多以往無法治療或者治癒的疾病也許將徹底消失。這種超個性化藥物，將給無數身患絕症的人們帶去新的希望。

美國波士頓兒童醫院研究團隊為患有獨特基因突變引發疾病的小女孩米拉·馬科維茨量身定做了一款藥物，證明了超個性化藥物能為罕見病治療提供新的可能性，超個性化藥物可能會採用基因替代、基因編輯或反義核酸等形式。這些治療手段的共同點在於，它們能夠以數位化的方式和速度編程，以糾正和補償遺傳性疾病，或者替代 DNA 字母。

▌數字貨幣

重大意義：隨著實體貨幣使用頻率的下降，沒有中介的交易自由也隨之減少。與此同時，數字貨幣技術將使得全球的金融體系更加獨立。

主要研究者：中國人民銀行、Facebook

成熟期：2020 年

數字貨幣的興起對金融隱私有著巨大的影響。數字貨幣純以數位化形式存在，這將徹底顛覆長期困擾各國的財務隱私問題。除了即時交易這一直觀的收益之外，數字貨幣的普及還有望重塑交易中介的形態，甚至徹底淘汰傳統中間機構。在使用區塊鏈技術支持下的加密貨幣時，數字貨幣將具備去中心化特性，且信任體系由全體參與者共同支持。數字貨幣技術有可能全面打破現有全球金融體系的固有形態，將整個社會帶入新的資金流動時代。

▌抗衰老藥物

重大意義：諸如癌症、心臟病和失智症等許多不同疾病或許都可以通過延緩衰老來治療。

主要研究者：聯合生物技術公司、Alkahest、梅奧診所、Oisín Biotechnologies

成熟期：五年之內

第一波新型抗衰老藥物已經開始人體測試。雖然它們目前還不能延長壽命，但有望通過減緩或逆轉基本的衰老過程來治療特定疾病。這類藥物被稱為「長壽藥物（Senolytics）」，其工作原理是消除某些隨著年齡增長而積累的「衰老細胞」。

2019 年 6 月，總部位於舊金山的聯合生物技術公司（Unity Biotechnology）公布了該類藥物在輕度至重度膝關節炎患者身上的初步測試結果，預計將在 2020 年下半年從更大規模的臨床試驗中獲得更多結果。這家公司還在研發類似的藥物，用來治療與年齡有關的眼部和肺部疾病。

▌人工智慧發現分子

重大意義：一種新藥的商業化平均花費約 25 億美元，原因之一是很難找到有希望成為藥物的分子。

主要研究者：Insilico Medicine、Kebotix、Atomwise、多倫多大學、BenevolentAI

成熟期：3-5 年

科學家們正利用 AI 技術發現可能在醫療保健領域發揮驚人效用的新分子，這是人類與機器協作力量的又一證明。2019 年 9 月，香港 Insilico Medicine 公司和多倫多大學的研究團隊實現了重大實驗突破，通過合成人工智慧算法發現了幾種候選藥物，證明了 AI 發現分子策略的有效性。研究人員利用深度學習和生成模型相關的技術，即類似於讓計算機在圍棋比賽中擊敗世界冠軍的技術，成功確定了大約 30，000 種具有理想特性的新分子。他們從中選擇了 6 種進行藥物合成和測試，其中的一種在動物實驗中表現出了較高的活性，被證明很有希望。

這是 AI 第一次從零開始發現全新抗生素分子。傳統新藥開發之所以成本高昂，部分原因就在於分子鑑定既耗時又困難重重。在 AI 技術的支持下，我們得以快速、有效地評估數百萬種分子構型，並從中選擇符合需求的選項。

▌超級星座衛星

重大意義：這些系統可以讓高速網際網路覆蓋全球

主要研究者：SpaceX、OneWeb、亞馬遜、Telesat

成熟期：現在

世界上仍有超過 35 億人無法使用網際網路。像 SpaceX 和 OneWeb 這樣的公司認為，他們可以通過發射數千顆衛星來組成巨大的衛星星座，讓地球上的每一寸土地都能通過寬帶連上網際網路終端。

部署這些巨大的衛星星座是可行的，因為我們已經學會了如何製造更小的衛星，並以更低的價格進行發射。在太空梭時代，將衛星發射到太空的成本約為每磅 24,800 美元。發射一顆重量 4 噸的小型通信衛星的成本接近 2 億美元。

▌量子優越性

重大意義：量子計算機將能夠解決經典機器不能解決的問題。

主要研究者：谷歌、IBM、微軟、Rigetti、D-Wave、IonQ、Zapata Computing，Quantum Circuits

成熟期：5-10 年以上

美國谷歌公司領銜的團隊於 2019 年 10 月宣稱成功演示「量子優越性」，他們通過一個包含 53 個有效量子比特的處理器（Sycamore處理器）花費約 200 秒完成當前最強超級計算機 1 萬年才能完成的計算任務。儘管美國國際商用機器（IBM）公司對谷歌的說法提出了質疑，但這仍是一個裡程碑式的提升。

然而，谷歌的演示只是對量子計算概念的一個證明，相當於在計算器上做隨機加法並證明答案是正確的。現在的目標是要製造有足夠量子位的機器來解決實際問題，是一個艱巨的挑戰：因為量子位越多，就越難維持它們微妙的量子態。谷歌方面也承認，現有成果距離能夠真正解決重要問題（即傳統計算機無法解決的實際問題）的量子計算機還有數年、甚至數十年的距離。

▌微型人工智慧

重大意義：得益於最新的人工智慧技術驅動，我們的設備不需要與雲端交互就能實現很多智能化操作。

主要研究者：谷歌、IBM、蘋果、亞馬遜

成熟期：現在

時至今日，強大的人工智慧算法已經能夠在手機乃至其他消費級設備上獨立運行，不再需要依賴於雲端通信。藉助微型 AI，研究人員能夠通過所謂「知識蒸餾」方法顯著縮小現有 AI 模型的體積，同時保證不對現有算法功能或性能造成任何影響。這種在本地設備上運行 AI 算法具有諸多優勢，包括無延遲（不需要與雲端通信）以及改善隱私問題等等。

目前，谷歌、IBM、蘋果以及亞馬遜在這一領域佔據主導地位。微型人工智慧所帶來的好處是顯而易見的。現有的服務將變得更好更快，新的應用可以成為可能，本地化的人工智慧也更利於隱私保護，因為你的數據不再需要離開設備就能實現服務或功能的進化。

▌差分隱私

重大意義：美國人口普查局的數據保密難度越來越大，不過，一種被稱為差分隱私的技術可以解決這個問題。

主要研究者：美國人口普查局、蘋果、Facebook

成熟期：現在

在 2020 年的美國人口普查中，差異化隱私將得到大規模使用，這也將成為該技術迄今為止覆蓋面最廣的應用實例。差異化隱私允許相關組織從提交或收集到的數據中整理並共享與用戶相關的匯總信息，同時不影響與個人身份相關的隱私權益。這種技術的核心訴求是在不損害個人隱私的前提下最大限度利用數據資源。在它的幫助下，數據科學家以及資料庫管理員將無法直接訪問原始數據。這種新技術，為各類組織機構帶來解決隱私問題、建立牢固信任體系的可行方法。

▌氣候變化歸因

重大意義：它使人們更加清楚地認識到氣候變化是如何讓天氣惡化的，以及我們需要為此做出哪些準備工作。

主要研究者：世界氣候歸因組織、荷蘭皇家氣象研究所、紅十字會與紅新月氣候研究中心

成熟期：現在

隨著計算機處理能力的快速提升，科學家們現在能夠對氣候變化在惡劣天氣中的實際作用進行歸因。通過把氣候變化的影響從其他因素剝離出來，有助於我們弄清如何為未來可能出現的極端狀況做好準備，包括預計會有多少洪災發生，以及隨著全球變暖的加劇，熱浪會有多嚴重。

氣候變化歸因可以幫助我們了解我們的城市和基礎設施需要進行怎樣的改造，以應對氣候已發生變化的世界。同時證明各國政府及企業是否應該為由氣候變化導致的惡劣天氣事件負責。

▌小結：

為了讓你對近幾年的科技突破有更加全面的感知，IDG君特此附上2019年《麻省理工科技評論》選出的全球「十大」——

是不是很多都已經逐漸實現了？其實，與其說是「預測」，不如說是《麻省理工科技評論》站在全球科技最前沿，目睹了科技創新的百年變遷後的一種沉澱，是對科研邁向產業的可行性分析，是對技術商業化及影響力的研判。

正如去年這份榜單的客座評選人比爾 · 蓋茨（Bill Gates）所說：「看過這些突破性技術之後，你會覺得美好的未來，值得我們為之奮鬥。」

END

美好的未來值得為之奮鬥