實用型金屬3D打印機入選《麻省理工科技評論》2018年“全球十大突破性技術(shù)”

《麻省理工科技評論》在今天正式揭曉 2018 年“全球十大突破性技術(shù)”(10 Breakthrough Technologies),，這份全球新興科技領(lǐng)域的權(quán)威榜單至今已經(jīng)有 17 年的歷史。

圖 | 2018 年《麻省理工科技評論》全球十大突破性技術(shù)榜單包括：給所有人的人工智能(云端 AI),、對抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、人造胚胎、“基因占卜”,、傳感城市,、巴別魚耳塞、完美的網(wǎng)絡(luò)隱私,、材料的量子飛躍,、實用型 3D 金屬打印機、零碳排放天然氣發(fā)電共 10 大突破性技術(shù),。

回看過去幾年的上榜技術(shù),，我們發(fā)現(xiàn)一個明顯的趨勢：越來越多的人工智能相關(guān)技術(shù)入選榜單，其中包括：2008 年機器學(xué)習(xí),、2009 年的 Siri,、2013 年的深度學(xué)習(xí)、2014 年的神經(jīng)形態(tài)芯片,、2016 年的語音接口與知識分享型機器人,，以及 2017 年的自動駕駛卡車與強化學(xué)習(xí)。

2018 年,，我們在人工智能領(lǐng)域看到最具開創(chuàng)性的突破點,，就在于人工智能將脫離需要大量資料喂養(yǎng)設(shè)定的框架，取得足以自行演化出更精細結(jié)果的能力,。我們認為,，今年最具突破性的人工智能技術(shù)是對抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Dueling Neural Networks)/ 對抗式生成網(wǎng)絡(luò)(GAN)—— 通過兩個 AI 系統(tǒng)的競爭對抗，極大化加速機器學(xué)習(xí)的過程,，進而賦予機器智能過去從未企及的想像力,。

另一個同樣在 2018 年入選榜單的人工智能技術(shù)則是：“給所有人的人工智能”——云端 AI,，足以讓深度學(xué)習(xí)算法變得像微博一樣簡單易用。

回顧人類歷史發(fā)展的過程,，越是先進的技術(shù),，越是被少數(shù)人控制掌握，也越容易成為操縱壟斷的工具,，但今年入選的這兩項人工智能技術(shù)的重要性,，就在于破除過去的陳規(guī)舊習(xí)，達成用 AI 技術(shù)普惠人類世界的愿景目標,。

技術(shù)的強大和普及,，將促進相關(guān)領(lǐng)域科研及社會經(jīng)濟的發(fā)展，但不可諱言的是,，技術(shù)發(fā)展帶來的負面影響也不容忽視,，比如 GAN 能創(chuàng)造出以假亂真的圖片及視頻來混淆視聽，這是伴隨技術(shù)突破發(fā)展而來的全新挑戰(zhàn),。因此,，對于一手打造 GAN 技術(shù)的 Ian Goodfellow 而言，他當前的研究重心就在于 GAN 濫用問題,，就如同父親對待孩子一樣，希望 GAN 技術(shù)不至誤入歧途,。

圖 | Ian Goodfellow

在 2018 年的榜單中,，類似 GAN 這種“亦正亦邪”的技術(shù)不止一個，在生物醫(yī)療領(lǐng)域的“人造胚胎”和“基因占卜”也屬于這樣充滿了爭議性的技術(shù),。我們究竟該如何善用科學(xué)與科技的突破進展,，回答過去無法被回答的問題，解決過去無法被解決的困難,，但卻不致于迷失在誰能扮演上帝的迷惑與恐懼中?

同樣的狀況也出現(xiàn)在谷歌母公司 Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 的一項計劃中,，Sidewalk Labs 準備在加拿大多倫多啟動一項智慧城市試驗性項目，通過遍布城市每個角落的傳感器,，來收集居民活動的所有相關(guān)數(shù)據(jù),。但這到底是大數(shù)據(jù)用于公眾利益的范例，還是個人隱私被侵犯監(jiān)視噩夢的開始?

幸運的是,，并不是所有上榜技術(shù)都是讓人糾結(jié)的雙面刃難題,。

清潔能源一直都是被高度關(guān)注的議題，而在今年我們看到了一個新的機會,，一家位于在美國德州中心點的試點工廠,，正在積極的發(fā)展一項完全乾淨無污染的天然氣發(fā)電技術(shù)，在可預(yù)見的未來,，無污染的天然氣發(fā)電將成為最主要的能源供應(yīng)來源,。

從零碳排放的天然氣發(fā)電、3D 金屬打印機、到《銀河系漫游指南》書中所寫的將巴別魚塞進耳朵就能聽懂不同語言的實時翻譯耳塞等等,，也都是我們認為具有突破性,、且將改變世界的重要技術(shù)。

圖 | 《銀河系漫游指南》中的巴別魚已經(jīng)實現(xiàn)?

值得注意的是,，可能很多人沒有注意到的是,，在這次榜單中也包含了由當前火熱的區(qū)塊鏈所衍生的突破性技術(shù)—零知識驗證(zero-knowledge proof)的新密碼協(xié)議，與當前多項由區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展出的加密貨幣交易有著緊密關(guān)系,，要如何在幾乎完完全公開交易過程中,，仍然維持用戶的隱私安全性，這一直都是在區(qū)塊鏈與加密貨幣蓬勃發(fā)展背后的隱憂,。

該項技術(shù)入選十大突破性技術(shù),，除了顯示區(qū)塊鏈在整體經(jīng)濟、乃至于社會體系中扮演的角色將越來越不容忽視,，也更進一步凸顯于區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)的討論,，已脫離單純的加密貨幣發(fā)行與新興商業(yè)模式的初期狂熱階段，進入更強調(diào)能夠讓區(qū)塊鏈技術(shù)生態(tài)環(huán)境能夠永續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)發(fā)展階段,，安全隱私就是其中的重點所在,，這攸關(guān)于未來區(qū)塊鏈技術(shù)能否真正成為價值互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展基礎(chǔ)，而不只是一時狂熱的資金泡沫,。

2018 年十大突破性技術(shù)榜單重磅解讀,，中國新興科技勢力不容忽視

麻省理工科技評論的年度“十大突破性技術(shù)”榜單有一個明顯的特點，除了列出技術(shù)的入選理由,、突破點,、重大意義、成熟期之外,，還會列出全球范圍內(nèi)主導(dǎo)技術(shù)研發(fā)的“主要研究者”(Key Players),。其中最經(jīng)典的案例就是 2017 年“十大突破性技術(shù)”中的“刷臉支付”(Paying With Your Face)，這項技術(shù)可謂專為中國定制,，主要研究者也均為國內(nèi)一線廠商,。

同樣，在 2018 年“十大突破性技術(shù)”榜單中,，《麻省理工科技評論》中美編輯部經(jīng)過深入調(diào)研與反復(fù)斟酌后,，在針對中國發(fā)布的榜單內(nèi)容中，為了避免以偏概全,，也加入了來自中國本土的主要研究者,，尤其是在人工智能相關(guān)領(lǐng)域等。不可否認,，中國的科技研發(fā)能力已經(jīng)成為全球最重要的勢力之一,，在某些領(lǐng)域已經(jīng)可以與全球頂尖科技公司一決高下,。

圖 | 2017年入選“十大突破性技術(shù)”的“刷臉支付”

需要說明的是，“十大突破性技術(shù)”榜單中所列出的“主要研究者”并非一個獎項,，而是在入選技術(shù)的領(lǐng)域具有代表性的機構(gòu),、公司或個人，供讀者參考,。編輯部在此也希望廣大讀者們更多的去關(guān)心我們甄選出的十大技術(shù)趨勢,，而不是去過分解讀背后的廠商及其商業(yè)意義。

除了發(fā)布 2018 年《麻省理工科技評論》全球十大突破性技術(shù)榜單,，DeepTech 深科技也邀請多位專家參與解讀此次公布的十大突破性技術(shù),，其中包括 Innovators Under 35 China 首屆獲獎人叢樂、王旭,、韓壁丞,、沈亦晨、陳成猛,、朱明杰,、曾曉東、李林鮮,、韋福如等,，另外還有多位國內(nèi)重量級科技企業(yè)代表，如商湯-香港中大聯(lián)合實驗室教授李鴻升,、達闥科技創(chuàng)始人兼 CEO 黃曉慶,、臺灣工研院雷射中心副主任洪基彬、阿里巴巴,、科大訊飛等，以及 DeepTech 深科技內(nèi)部專家群,，逐一針對十項突破性技術(shù)進行深度剖析探究——這一板塊的詳細內(nèi)容我們將集結(jié)成書在《科技之巔》系列叢書中出版,。

以下是該份榜單詳細內(nèi)容及部分解讀節(jié)選：

實用型 3D 金屬打印機

入選理由：新型設(shè)備首次讓 3D 打印金屬零部件成為實用型技術(shù)

技術(shù)突破：3D 金屬打印機實現(xiàn)了低成本快速金屬物體打印

重大意義：按需打印大型復(fù)雜金屬物體的能力將為制造業(yè)帶來變革

主要研究者：Markforged、Desktop Metal,、GE等

成熟期：現(xiàn)在

雖然 3D 打印技術(shù)已經(jīng)存在了幾十年,，但它之前仍然局限在業(yè)余愛好者和設(shè)計師的小圈子內(nèi)，只是用來制造一次性原型,。而且,，之前的 3D 打印技術(shù)使用任何非塑料材料(尤其是金屬)時，成本非常昂貴,，速度也慢得讓人無法接受,。

不過現(xiàn)在，隨著成本越來越低,，使用也越來越簡單,，這項技術(shù)有望成為可用于零部件生產(chǎn)的實用技術(shù),。如果它被廣泛應(yīng)用，將有可能改變我們大規(guī)模量產(chǎn)產(chǎn)品的方式,。

短期來看,，有了這項技術(shù)后，制造商們將不再需要維持大量的庫存,，他們可以按需地打印一個部件,。比如說，當顧客需要給舊車替換一個零部件的時候,，就可以立即提供給他,。

長期來看，那些大規(guī)模生產(chǎn)某一特定零部件的大工廠將會被產(chǎn)品線豐富的小工坊所取代,。這些小工坊將能按照顧客的需求隨時打印出各種各樣的零部件,。

這項技術(shù)的優(yōu)勢在于它可以生產(chǎn)出更輕、更堅固的金屬零部件,，以及用傳統(tǒng)金屬加工方法無法制造出來的復(fù)雜形狀的零部件,。它甚至還可以在制造過程中精確調(diào)控金屬的微觀結(jié)構(gòu)。

2017 年,，來自勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)的研究人員宣布他們研發(fā)出了一種 3D 打印不銹鋼零部件的方法,，通過這種方法生產(chǎn)出來的零部件的強度是通過傳統(tǒng)方法生產(chǎn)出來的兩倍。

同樣在 2017 年,，位于波士頓附近的 3D 打印初創(chuàng)公司 Markforged 發(fā)布了第一臺價格在 10 萬美元以下的 3D 金屬打印機,。

而另一家位于波士頓地區(qū)的 3D 打印初創(chuàng)公司 Desktop Metal 也在 2017 年 12 月開始交付他們的第一臺 3D 金屬原型打印機。該公司還計劃推出體積更大的,、用于工業(yè)制造的打印機,，它們的速度將會比之前的 3D 金屬打印機快 100 倍。

3D 金屬打印的操作如今也變得越來越容易,。Desktop Metal 公司現(xiàn)在推出了一款用于 3D 金屬打印的軟件,。使用者只要在軟件中輸入他們所要打印的物體規(guī)格，軟件就會生成一個適用于 3D 打印的計算機模型,。

GE 公司長期以來一直將 3D 打印技術(shù)用于它的航空產(chǎn)品生產(chǎn)中,。早在 2013 年“十大突破性技術(shù)”中就曾提到“增材制造”(Additive Manufacturing)。該公司現(xiàn)在也正在測試一款新型 3D 金屬打印機,，該打印機打印速度很快,，可用于大型零部件的生產(chǎn)。而 GE 計劃在 2018 年開始銷售該 3D 金屬打印機,。

專業(yè)解讀

臺灣工研院雷射中心副主任洪基彬：我認為,，目前全球該領(lǐng)域的主要玩家還有：德國 EOS、德國 SLM Solutions,、葡萄牙 Adira,、西安鉑力特,。

3D 打印在 2012、2013 年受到媒體熱烈矚目,，在外界看來后續(xù)的發(fā)展雖從火熱回歸平實,，但技術(shù)的演進并未停止，特別是有機會能改變傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)方式的 3D 金屬打印,，潛力更大,。

根據(jù)美國材料試驗學(xué)會旗下 F42 技術(shù)委員會訂定的相關(guān)標準，將增材制造,，也就是俗稱的 3D 打印,，分為七大類技術(shù)方法，目前應(yīng)用在“金屬”的打印主要有四種技術(shù),，分別為金屬粉床熔化(PBF,，Powder BedFusion)、雷射金屬沉積(LMD,，Laser Metal Deposition),、黏著劑噴涂成型(Binder Jetting)，以及分層實體制造(LOM,，Laminated Object Manufacturing),。

在上述的技術(shù)中，現(xiàn)階段最被看好且應(yīng)用最多的是金屬粉床熔化,，在列印時披上一層粉末,，再透過雷射進行燒熔出想要的形狀，兩點重要的原因：可以制作出各種復(fù)雜形狀的產(chǎn)品,，以及如果金屬粉末控制得宜,，就能做出精致度很好的產(chǎn)品。舉例來說,，25 微米(Micrometer)的金屬粉末顆粒就能打印出表面細致度是 25 微米的產(chǎn)品,，如果把金屬粉末顆粒縮小至 2~5 微米,，就可達到表面細致度就是 2~5 微米，就會比傳統(tǒng) CNC 制程做出的更漂亮,，但前提是金屬粉末必須控制得宜,。

目前 3D 金屬打印的趨勢有三，分別是大尺寸,、精致化,、自動化。在3D打印最專業(yè)的展覽,、于德國法蘭克福舉辦的Formnext 2017上,，GE展出可打印出尺寸可達1米*1米*0.3米的航空零部件,，並強調(diào)未來可以提高到1米*1米*1米。另外,，在自動化部分,，GE 也以燃油噴嘴尖端(powerfuel nozzle tip)為例，透過 3D 金屬打印,，制造工期可由 15～18 個月縮為 3～5 個月,，而且此噴射引擎的零件可由 20 件整成 1 件。3D 金屬打印也可與機器手臂,、工業(yè) 4.0 概念結(jié)合,，提升制造業(yè)的自動化程度。

主要積極研究 3D 金屬打印的應(yīng)用行業(yè),，包括航太,、醫(yī)材以及頂級跑車，主要是高價,、客制化需求高,。而未來的發(fā)展又是如何?從 Formnext 2017 上業(yè)者展出的不少設(shè)備都已量產(chǎn)，或是朝量產(chǎn)的方向走去,，顯示金屬 3D 打印的商業(yè)運轉(zhuǎn)已經(jīng)可行,，但相較于傳統(tǒng)的鑄造或鍛造工法，3D 金屬打印還有幾個阻礙,，一是機器設(shè)備以及金屬粉末的成本都仍偏高,，二是盡管目前 3D 金屬打印已經(jīng)來到了四支雷射噴頭可同時工作，但以用戶的角度來看,，速度還是慢,。

完美的網(wǎng)絡(luò)隱私

入選理由：原本為加密貨幣的交易過程開發(fā)的一種工具，現(xiàn)在能讓你在上網(wǎng)時避免透露任何非必要信息

技術(shù)突破：計算機科學(xué)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驗證,。

重大意義：如果你需要透露個人信息以在網(wǎng)上完成某件事，這個方法可以讓你在免除隱私泄漏或身份被盜竊風(fēng)險的同時輕松實現(xiàn)

主要研究者：Zcash,、摩根大通,、荷蘭國際集團等

成熟期：現(xiàn)在

多虧一款新工具的出現(xiàn)，真正的互聯(lián)網(wǎng)隱私終于可以實現(xiàn)了,。舉個例子,，該工具可以讓你不用透露出生日期就能證明自己年滿 18 歲，或者不用透露自己的銀行余額或其他細節(jié),，就能證明自己在銀行有足夠的存款可以完成金融交易,。這樣就大大降低了隱私泄漏或身份盜用的風(fēng)險。這款工具是一種叫做“零知識驗證”(zero-knowledge proof)的新密碼協(xié)議。

盡管研究人員已經(jīng)研究了幾十年,，但直到去年人們對零知識驗證的興趣才開始暴增,，某種程度上，這要得益于人們對加密貨幣日益增長的熱情,，以及大多數(shù)加密貨幣都為機構(gòu)所擁有的的現(xiàn)實,。同時，很大一定程度上也得益于 2016 年末建立的電子貨幣——Zcash 把零知識驗證應(yīng)用于實際,。Zcash 的研發(fā)人員使用一種叫做 zk-SNARK(簡明非交互零知識驗證)的方法讓用戶進行匿名交易,。通常，這在比特幣以及其他公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中是不可能實現(xiàn)的,，比特幣以及其他公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的交易對所有人都是公開透明的,。

盡管理論上來說，這些交易都是匿名的,，但通過與其他數(shù)據(jù)進行結(jié)合,，還是可以追蹤到甚至識別出交易人。世界第二大區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)以太坊創(chuàng)始人 Vitalik Buterin 將 zk-SNARK 稱為一項“徹底改變游戲規(guī)則的技術(shù)”,。對銀行來說,，這樣就可以在支付系統(tǒng)中使用區(qū)塊鏈了，同時還能保護客戶隱私,。

去年,，摩根大通將 zk-SNARK 添加到自己基于區(qū)塊鏈的支付系統(tǒng)中。不過盡管 zk-SNARK 承諾種種好處,，但計算量大,，運行緩慢。同時,，zk-SNARK 需要“信任安裝”,，所生成的密鑰如果落入壞人之手就可以破壞整個系統(tǒng)。不過,，研究人員正在努力研究替代方案,，希望可以更加高效地部署零知識驗證，同時不需要上述密鑰,。

專業(yè)解讀

氪信創(chuàng)始人兼 CEO 朱明杰：如果有一個系統(tǒng)能夠在機制公開透明的同時又能夠保證用戶的隱私得到充分的保證,，那么這個系統(tǒng)就會有足夠的吸引力，尤其是在區(qū)塊鏈中,，所有的交易是全網(wǎng)公開的,，基于零知識證明的區(qū)塊鏈系統(tǒng)就可以以完全公開透明的形式實現(xiàn)信息的隱私保護，這無疑是有著巨大的現(xiàn)實意義的,。Zcash 以及 JP Morgan 的區(qū)塊鏈系統(tǒng)都基于此實現(xiàn)。

現(xiàn)在,，更多的區(qū)塊鏈系統(tǒng)將要或正在集成零知識證明這一技術(shù),。區(qū)塊鏈中有部分成熟的應(yīng)用,，其交易相關(guān)的隱私數(shù)據(jù)需要對任意第三方保密，如在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中一旦暴露就會造成巨大的后果,。對于這類不能將信息暴露給潛在第三方的系統(tǒng),，零知識證明毫無疑問是一個“剛需”。搭上區(qū)塊鏈高速發(fā)展的快車,，零知識證明技術(shù)可望在不遠的將來得到廣泛的應(yīng)用,，成為下一代價值互聯(lián)網(wǎng)的基石。

達闥科技創(chuàng)始人兼 CEO 黃曉慶：如果認同零知識證明的創(chuàng)新性,，這的確是 Zcash 的非常突破的創(chuàng)新,，因為它解決了比特幣等區(qū)塊鏈技術(shù)交易完全透明的問題，但在應(yīng)用方面仍必須要考慮到根密鑰的問題,，這會是最大的限制所在,。事實上，現(xiàn)在也有其他區(qū)塊鏈技術(shù)如以太坊也開始集成零知識證明功能,。

零碳排放天然氣發(fā)電

入選理由：一種針對天然氣發(fā)電廠的新工程學(xué)方法,，將二氧化碳回收再利用

技術(shù)突破：一家發(fā)電廠能夠以廉價高效的方式捕捉天然氣燃燒釋放的碳元素，避免了溫室氣體的排放

重大意義：天然氣發(fā)電為美國提供了近 32% 的電力,，其碳排放量也達到電力部門總碳排放量的 30%

主要研究者：8 RiversCapital,、Exelon 電力公司、CB&I等

成熟期：3-5 年

在可預(yù)見的未來,，我們可能要一直將天然氣作為主要的發(fā)電能源之一�,，F(xiàn)成又便宜的天然氣發(fā)出的電占美國總發(fā)電量的 30%, 全世界發(fā)電量的 22%。天然氣雖然比煤炭清潔得多,，仍造成了大量的碳排放,。

在美國煉油工業(yè)區(qū)的中心休斯頓城外出現(xiàn)了一家前沿發(fā)電廠，他們正在測試一項可以實現(xiàn)清潔天然氣能源的技術(shù),。這家公司擁有 50 兆瓦特的項目,，他們就是 Net Power。該公司相信他們能捕獲天然氣發(fā)電過程中釋放的所有二氧化碳,，同時又能夠以低廉的成本發(fā)電,，至少和標準天然氣發(fā)電廠的成本相同。

如果此舉真的可以實現(xiàn),，就意味著從此就可以以合理的價格從化石燃料中獲得零碳能源,。這樣的天然氣發(fā)電必會改善能源供給的局面，因為它既不像核能那樣成本高企,，也不像可再生能源那樣供給不穩(wěn),。

Net Power 公司是 8 Rivers Capital，Exelon 電力公司以及 CB&I 能源公司合作的產(chǎn)物。這家公司的發(fā)電廠已經(jīng)在試運行且開始了初始測試,，他們打算在未來幾個月內(nèi)就公布初次評估的結(jié)果,。

這家發(fā)電廠將燃燒天然氣產(chǎn)生的二氧化碳放置到高壓高溫的環(huán)境中，并用合成的超臨界二氧化碳作為“工質(zhì)”,，驅(qū)動一個特制的渦輪機,。其中，大部分的二氧化碳都能被不斷地再利用,，剩下不能利用的可以用一種低成本的方式捕獲,。

降低成本的關(guān)鍵在于出售部分二氧化碳。目前二氧化碳主要用于協(xié)助開采原油,。這個市場容量有限,，也并不環(huán)保。然而最終 Net Power 希望其他行業(yè)對二氧化碳的需求能夠漲起來,，比如水泥制造業(yè),、塑料制造業(yè)及其他碳基材料行業(yè)。

Net Power 的科技并不能解決天然氣帶來的所有問題,，尤其是開采方面的問題,，但是只要我們還在使用天然氣，就應(yīng)該讓天然氣變的更清潔,。在正在發(fā)展的所有清潔能源技術(shù)中 Net Power 的技術(shù)是最有遠見的技術(shù)之一,，他向我們展示的是一個真真切切的可減少碳排放的新突破。

專業(yè)解讀

中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所副研究員陳成猛：中國目前天然氣約占總電力供應(yīng)量的 3%,，截止 2020 年預(yù)計將占 6.7%,。為使以天然氣和煤炭等為燃料的火電廠更清潔環(huán)保，在現(xiàn)有技術(shù)體系通常是進一步增設(shè) CO2 吸附,、脫硫脫硝,、降灰等環(huán)保裝置來實現(xiàn)。

然而,，這些手段大都是補救性質(zhì)的,，會增加發(fā)電成本和能耗，降低經(jīng)濟效益,。Net Power 公司則不然,，在天然氣發(fā)電領(lǐng)域，他們選擇了源頭創(chuàng)新,，徹底摒棄傳統(tǒng)的以水蒸氣為工質(zhì)的熱能循環(huán)過程,，選用全新的以高壓高溫超臨界 CO2 為介質(zhì)的 Allam 循環(huán)過程。這樣就從本質(zhì)上解決了 CO2 排放和 NOx 污染的問題,，且回收的 CO2 還變廢為寶,，可應(yīng)用于采油或作為化工原材料等利用,。

該技術(shù)發(fā)電綜合效率更高，設(shè)施大幅簡化,，固定投資少,，占地面積小。如果該技術(shù)成熟并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,，將引領(lǐng)熱力發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)革命，不僅對天然氣發(fā)電意義重大,，對煤電領(lǐng)域也有非常重要的參考價值,。另外，該技術(shù)的突破還有望改變當前全球碳排放和碳交易的格局,。

該技術(shù)的工藝方案獨辟蹊徑,，從熱力學(xué)原理上是可行的，但估計存在如下工程技術(shù)難點：一,、由于工質(zhì)從水蒸氣變成了 CO2,，對裝置的技術(shù)要求變化會很大，許多設(shè)備都需重新設(shè)計開發(fā),，其與工藝的匹配性還需進一步的中試和工業(yè)示范驗證,。二、由于燃燒氣氛從空氣改為純氧,，這就需要在前端增加空氣分離裝置,，會增加一些固定投資和單位能耗。此外,，由此帶來的燃燒速度控制和安全隱患亦不容小覷,。

人造胚胎

入選理由：科學(xué)家們已經(jīng)開始通過干細胞制造胚胎

技術(shù)突破：在不使用卵細胞或精子細胞的情況下，研究人員僅從干細胞中就可以培育出類似胚胎的結(jié)構(gòu),，為創(chuàng)造人造生命提供了一條全新的途徑

重要意義：人造胚胎將為研究人員研究人類生命神秘起源提供更方便的工具,，但該技術(shù)正在引發(fā)新的生物倫理爭議

主要研究者：劍橋大學(xué)、密歇根大學(xué),、洛克菲勒大學(xué),、中國科學(xué)院等

成熟期：現(xiàn)在

英國劍橋大學(xué)的胚胎學(xué)家們在一項重新定義了如何創(chuàng)造人造生命的突破性研究中，利用干細胞培育出了一種逼真的小鼠胚胎,。該胚胎并不是由卵細胞與精子結(jié)合而來的,，只使用了從另一個胚胎中得到的細胞。

研究人員將這些細胞小心翼翼地放在三維支架上觀察,，細胞隨后彼此開始聯(lián)結(jié),，并且排列成幾天大的老鼠胚胎獨有的子彈形狀，研究人員被這一景象吸引住了,�,！拔覀冎�道干細胞有著極其強大的潛能,，可以展現(xiàn)出近乎魔法般的能力。然而,，我們沒有意識到,，他們可以如此完美地實現(xiàn)自組織”，團隊負責(zé)人 Magdelena Zernicka -Goetz 表示,。

Zernicka-Goetz 稱,，她的“合成”的胚胎可能不會發(fā)育成老鼠。盡管如此,，它們也意味著,，我們很快就可以實現(xiàn)在沒有卵子的情況下育出哺乳動物。

但這并不是 Zernicka-Goetz 的最終目標,。她想研究早期胚胎的細胞是如何開始分化出其特殊作用的,。她說，研究的下一步是使用人類胚胎干細胞生成人造胚胎,，這也是密歇根大學(xué)和洛克菲勒大學(xué)正在進行的研究,。

人工合成的人類胚胎將是科學(xué)家們的福音，這可以讓他們梳理出胚胎在早期發(fā)展中經(jīng)歷的過程,。而且,，由于這些胚胎是從易操作的干細胞發(fā)展而來的，實驗室將能夠使用各種工具,，例如基因編輯技術(shù),，在它們生長的過程中對它們進行研究。

然而,，人造胚胎將會引發(fā)一些倫理問題,。如果它們最終與真實的人類胚胎難以區(qū)分，我們該怎么辦? 在它們形成痛覺之前,，它們能在實驗室里成長多久? 生物倫理學(xué)家們說,，我們需要在科學(xué)競賽愈演愈烈之前解決這些問題。

專業(yè)解讀：

瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院助理教授李林鮮：首次在體外培養(yǎng)皿里通過兩種干細胞的 3D 共培養(yǎng)模擬了胚胎發(fā)育的早期過程,，為研究胚胎的早期發(fā)育提供了一種可能的替代方法,。人造胚胎的研究的價值依然是非常顯而易見的，例如應(yīng)用在胚胎早期發(fā)育的基礎(chǔ)研究上,。在胚胎早期發(fā)育的基礎(chǔ)研究中,，很多時候需要用到如 CRISPR 的基因組編輯工具，比較在培養(yǎng)皿里對干細胞和胚胎的操作難度,，干細胞的相關(guān)操作要容易些,。對干細胞使用 CRISPR 之類的基因組編輯技術(shù)比胚胎會更方便。

對抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

入選理由：兩個 AI 系統(tǒng)通過玩“貓捉老鼠”游戲來獲得想象力

技術(shù)突破：兩個 AI 系統(tǒng)可以通過相互對抗來創(chuàng)造超級真實的原創(chuàng)圖像或聲音,，而在此之前,，機器從未有這種能力

重大意義：這給機器帶來一種類似想象力的能力,，因此可能讓它們變得不再那么依賴人類，但也把它們變成了一種能力驚人的數(shù)字造假工具

主要研究者：Google Brain,、DeepMind,、英偉達、中科院自動化所,、百度,、阿里巴巴、騰訊,、商湯科技,、依圖科技、云從科技,、曠視科技等

成熟期：現(xiàn)在

人工智能識別物體的能力已經(jīng)越來越強了：給它看一百萬張圖片，它就可以用驚人的準確度來告訴你究竟哪張里面有個行人在過馬路,。但是 AI 幾乎不可能獨自生成行人的圖片,。如果它可以實現(xiàn)這一點，它將可以創(chuàng)造大量看似真實的合成圖片,，把行人放在各種環(huán)境下,。而自動駕駛系統(tǒng)或許足不出戶就能使用這些圖片進行訓(xùn)練。

但問題在于,，從無到有創(chuàng)造一個東西需要想象力,，而這正是人工智能技術(shù)一直難以實現(xiàn)的能力。

直到 2014 年,，當時還是蒙特利爾大學(xué)博士生的 Ian Goodfellow 在酒吧里與友人進行學(xué)術(shù)辯論時,，他突然想到了這個問題的答案。這種名為“對抗式生成網(wǎng)絡(luò)”(GAN)的手段會使用兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(一種簡化人腦數(shù)學(xué)模型,，是現(xiàn)代機器學(xué)習(xí)基石),，然后讓這兩者在數(shù)字版的“貓捉老鼠”游戲中相互拼殺。

這兩個網(wǎng)絡(luò)會使用同一個數(shù)據(jù)集進行訓(xùn)練,。其中一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)叫生成網(wǎng)絡(luò),，它的任務(wù)就是依照所見過的圖片來生成新的圖片，比如一個多長一條手臂的行人,。而另外那個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)叫判別網(wǎng)絡(luò),，它的任務(wù)則是判斷它所見得圖片是否與訓(xùn)練時的圖片相似，還是由生成模型創(chuàng)造出來的“假貨”,，比如,，判斷那個長著三個手臂的人有沒有可能是真的?

慢慢的，生成網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造圖片的能力會強到無法被判別網(wǎng)絡(luò)識破的程度,�,；�本��,，經(jīng)過訓(xùn)練之后，生成網(wǎng)絡(luò)學(xué)會了識別并創(chuàng)造看起來十分真實的行人圖片,。

這項技術(shù)已經(jīng)成為了在過去十年最具潛力的人工智能突破,，幫助機器產(chǎn)生甚至可以欺騙人類的成果。

目前,，GAN 已被用于創(chuàng)造聽起來十分真實的語音,，以及非常逼真的假圖片。就拿一個很有名的例子來說,，來自芯片公司英偉達的研究人員們用明星照片訓(xùn)練出了一個 GAN 系統(tǒng),，而這個系統(tǒng)則生成了數(shù)百張根本不存在、但看起來十分真實的人臉照片,。另外一個研究團隊則生成了看起來十分逼真的梵高油畫,。在進一步訓(xùn)練后，GAN 可以對圖片進行各種修改,，比如在干凈的馬路上蓋上一層雪,，或者把馬變成斑馬。

但是 GAN 的成果并非完美：它們可能生成有兩套把手的自行車,，或者眉毛錯位的臉,。但由于有些圖片與聲音實在太逼真了，一些專家相信,，GAN 在某種程度上已經(jīng)開始理解它們所見到,，所聽到的世界的底層結(jié)構(gòu)。而這意味著,，隨著人工智能開始獲得想象力,，它們也可能開始理解它在這世界上所看到的東西。

Ian Goodfellow發(fā)明出GAN后,，獲得Facebook首席科學(xué)家Yann LeCun,、NVIDIA創(chuàng)辦人黃仁勛、Landing.ai創(chuàng)辦人吳恩達等大牛的贊賞,，吸引了諸多的機構(gòu)及企業(yè)開始研究,。在中國部分，學(xué)術(shù)機構(gòu)致力于研究GAN理論的近一步改良及優(yōu)化,，像是中科院自動化所研究人員受人類視覺識別過程啟發(fā),，提出了雙路徑GAN(TP-GAN)，用于正面人臉圖像合成,，而商湯-香港中大聯(lián)合實驗室在國際學(xué)術(shù)大會上發(fā)表多項GAN相關(guān)研究成果,。

中國企業(yè)界則是更傾向于把技術(shù)應(yīng)用在服務(wù)中，相關(guān)案例不勝枚舉,，比如,，百度使用GAN構(gòu)建語音識別框架,，科大訊飛通過GAN與傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)框架的結(jié)合在語音合成領(lǐng)域獲得了很大的進展。而阿里巴巴的城市大腦項目團隊在ACM MM2017會議上,，其中發(fā)表的一篇論文便是使用GAN來生成用以進行車牌識別的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,。

專業(yè)解讀：

商湯—香港中文大學(xué)聯(lián)合實驗室教授李鴻升：GAN 未來可能對計算機圖形學(xué)產(chǎn)生沖擊，發(fā)展三年多的 GAN,，在已經(jīng)發(fā)展了 60 年的人工智能領(lǐng)域中,，雖然還是很新的技術(shù)，不過已經(jīng)有各種變體或進階版出現(xiàn),，而且在諸多研究人員及企業(yè)的投入下未來仍有許多的可能性,。例如有機會從二維的圖片進展到三維的視頻等等，在更遠的將來,，有可能會對圖形學(xué)產(chǎn)生沖擊或挑戰(zhàn),。

給所有人的人工智能

入選理由：將機器學(xué)習(xí)工具搬上云端，將有助于人工智能更廣泛的傳播

技術(shù)突破：基于云端的人工智能正在降低這項技術(shù)的使用難度和價格

重大意義：目前,，人工智能的應(yīng)用是受到少數(shù)幾家公司統(tǒng)治的,。但其一旦與云技術(shù)相結(jié)合，那它將可以對許多人變得觸手可及,，從而實現(xiàn)經(jīng)濟的爆發(fā)式增長。

主要研究者包括：亞馬遜,、谷歌,、微軟、百度,、騰訊,、阿里巴巴、科大訊飛,、第四范式等

成熟期：現(xiàn)在

人工智能一直以來都只是亞馬遜,、百度、谷歌和微軟等大型科技公司,，以及少數(shù)初創(chuàng)公司的玩物,。對于其他領(lǐng)域的眾多公司來說，人工智能太貴也太難,，無法全面普及,。

這個問題該如何解決?基于云端的機器學(xué)習(xí)工具正在將人工智能帶給更廣泛的群體。如今,，亞馬遜旗下的 AWS 子公司幾乎統(tǒng)治了云 AI 市場,。谷歌則試圖通過 TensorFlow 這款可以開發(fā)機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開源人工智能框架來挑戰(zhàn)它的地位。而谷歌近日剛公開的 Cloud AutoML 也是一套經(jīng)過預(yù)先訓(xùn)練,，可以讓人工智能變得更容易使用的系統(tǒng),。

以 Azure 平臺加入云服務(wù)大戰(zhàn)的微軟則選擇與亞馬遜合作,，推出了一款開源深度學(xué)習(xí)框架 Gluon。在理論上,，Gluon 可以讓創(chuàng)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——一款試圖復(fù)制人腦學(xué)習(xí)方式的重要人工智能技術(shù)——變得和開發(fā)手機 APP 一樣簡單,。

雖然我們不知道究竟哪家公司將會成為人工智能云服務(wù)市場的領(lǐng)頭羊，但贏家一定會獲得巨大的商業(yè)機會,。

如果人工智能革命會擴散至經(jīng)濟領(lǐng)域的各個角落,，那么機器學(xué)習(xí)工具也將會隨之成為必需品。

如今的人工智能技術(shù)絕大多數(shù)僅用于科技行業(yè),，為這個領(lǐng)域帶來了效率的提升以及多種新的產(chǎn)品和服務(wù),。但是其他的公司與行業(yè)一直難以利用人工智能技術(shù)的發(fā)展。如果可以在醫(yī)療,、制造以及能源等行業(yè)里更全面地推行人工智能技術(shù),，將極大提高各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力。

可惜,，絕大多數(shù)的公司依然缺乏了解如何使用云端人工智能的人才,。所以，亞馬遜與谷歌也創(chuàng)辦了咨詢服務(wù),。當這項技術(shù)通過云端來到每個人的面前的時候,，真正的人工智能革命才會開始。

專業(yè)解讀：

Lightelligence 聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CEO 沈亦晨：計算硬件是人工智能的核心之一,，算力更高的計算硬件可以在更短的時間里完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練,，而由于 AI 處理器(如 NVIDIA 的 GPU)更新?lián)Q代很快，售價高,，更換硬件也比較麻煩,，個人用戶每年更換處理器并不經(jīng)濟，而云計算平臺把有限的資源集約化共享給大眾,。AI 算法共享也是云平臺的一大優(yōu)勢,，目前有一些已經(jīng)被廣泛使用的 AI 算法，如人臉識別,，語音識別,，圖像識別等，都是定義非常清晰的,，公眾也只需要一個結(jié)果最好的算法,。

基因占卜

入選理由：大規(guī)模基因研究將讓科學(xué)家能夠預(yù)測普通疾病及人格特征

技術(shù)突破：科學(xué)家們現(xiàn)在可以利用你的基因組數(shù)據(jù)預(yù)測你患心臟病或乳腺癌的幾率,，甚至你的智商也能被預(yù)測

重大意義：基于 DNA 的預(yù)測技術(shù)可能公共健康領(lǐng)域下一個重大突破,，但它將增加歧視的風(fēng)險

主要研究者：Helix、23andMe、Myriad Genetics,、UKBiobank ,、Broad Institute、華大基因,、奕真生物,、WeGene等

成熟期：現(xiàn)在

將來有一天，嬰兒出生時就會得到一份 DNA 檢測報告,。這些報告將提供嬰兒患心臟病或癌癥的幾率,、是否對煙草上癮，以及是否比一般人更聰明的預(yù)測,。由于大型基因研究(部分研究涉及人數(shù)超過 100 萬人)的開展以及科學(xué)進步,，這樣的報告很快就會從概念變成現(xiàn)實。

事實證明,，最常見的疾病和人們的許多行為和特征,，包括智力水平，都不是一個或幾個基因影響的結(jié)果,，而是許多基因作用的結(jié)果,。利用正在進行的大型基因研究的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們正在創(chuàng)造他們所謂的“多基因風(fēng)險評分”指標,。

盡管新的 DNA 測試只是提供了概率推斷,，而不是直接得出診斷結(jié)論，但依然可以極大地造福醫(yī)學(xué)的發(fā)展,。例如,，如果那些患乳腺癌幾率高的女性做更多的乳房 X 光檢查，而患病幾率低的女性做更少的乳房 X 光檢查,，那么這些檢查可能會發(fā)現(xiàn)更多真正罹患癌癥的患者，也能降低假警報發(fā)生的幾率,。制藥公司還可以在針對阿爾茨海默病或心臟病等疾病的預(yù)防性藥物的臨床試驗中使用這些分數(shù)指標,。通過挑選患病風(fēng)險更高的志愿者，他們可以更準確地測試藥物的效果,。

問題是,，這些預(yù)測遠非完美。誰愿意知道他們未來可能會患上阿茲海默癥? 如果癌癥風(fēng)險指標得分低的人推遲接受篩查,，然后又患上癌癥怎么辦? 多基因檢查指標評分也存在其他爭議,，因為它們幾乎可以預(yù)測任何個體特征，不僅僅是疾病,。例如,，我們現(xiàn)在可能只能預(yù)測一個人在智商測試中表現(xiàn)的 10%。隨著評分技術(shù)的提升，基于 DNA 的智商預(yù)測很可能會成為常態(tài),。

然而,，家長和教育工作者應(yīng)該如何使用這些信息呢? 對此，行為遺傳學(xué)家 EricTurkheimer 表示,，這項新技術(shù)“既令人興奮又令人擔憂”,，因為基因數(shù)據(jù)不僅可以造福我們，也有可能會被用于其他用途,，產(chǎn)生不好的影響,。

專業(yè)解讀

麻省理工學(xué)院-哈佛大學(xué)布羅德研究所研究員、清華大學(xué)訪問學(xué)者叢樂：基因組學(xué)的科研進展結(jié)合大規(guī)模臨床研究,，使科學(xué)家看到基因預(yù)測未來的曙光,。

這一領(lǐng)域近年來加速式前進，并獲得來自大學(xué)院校等科研機構(gòu),，初創(chuàng)公司跨國藥廠等企業(yè),，以及風(fēng)險投資等資本市場的持續(xù)投入，從而讓研究人員得以分析預(yù)判遺傳信息對人類的健康狀況,、疾病風(fēng)險,、甚至智力等個人能力等影響，這無疑將會影響醫(yī)療,、保險,、教育等多個層面，而這一連串的效應(yīng)雖然剛剛開始但發(fā)展迅猛,，究竟是福是禍尚未可知,。

基因信息具有很強的個性化差異與地區(qū)性差異，所以,，針對一個地區(qū)一類人群的研究與技術(shù)結(jié)果不一定適用于全球其他個體(比如亞洲人vs.歐美人),，這無疑會帶來更多挑戰(zhàn)，但也意味著有更多的機會,。遺傳信息有靜態(tài)的部分,，比如每個人的細胞最開始都來源于精子卵子結(jié)合后形成的胚胎細胞，也有動態(tài)部分,，比如發(fā)育過程中的基因突變可能導(dǎo)致遺傳病,，或者衰老過程中的基因突變可能導(dǎo)致癌癥和老年病，并不是一生只做一次檢查就足夠,，也不是做的越多就代表越好越準確,，仍需要許多基礎(chǔ)和臨床研究開發(fā)相關(guān)技術(shù)與數(shù)據(jù)分析工具。

除了經(jīng)典的DNA基因組信息,，還有很多疾病是由基因組的修飾和RNA表達變化等因素導(dǎo)致,，我們稱之為表冠遺傳學(xué)。整體來看，儘管基因預(yù)測技術(shù)的發(fā)展受到高度矚目,，但就實際的發(fā)展歷程來看,，目前我們還只看到人類基因信息的冰山一角而已。

傳感城市

入選理由：Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs 計劃創(chuàng)建一個高科技社區(qū)來重新思考到底應(yīng)該如何建設(shè)和運營一座城市

技術(shù)突破：多倫多的一個街區(qū)有望成為全球首個成功將尖端城市設(shè)計與前沿科技融合在一起的地方

重大意義：智慧城市會讓都市地區(qū)變得更加可負擔,、宜居,、環(huán)保

主要研究者：Alphabet 旗下的 Sidewalk Labs、多倫多 Waterfront,、阿里巴巴等

成熟期：項目 2017 年 10 月對外公布,，預(yù)計在 2019 年開始施工建設(shè)

如今，全球很多智慧城市計劃都已擱淺,，要么下調(diào)了曾經(jīng)雄心勃勃的目標,，要么因為生活成本原因逼走了超級富豪之外的普通居民。而多倫多的一個叫 Quayside 的項目,，卻希望從頭開始重新設(shè)計一個社區(qū),，用最新的數(shù)字技術(shù)將其重建，打破現(xiàn)有的失敗局面,。

Alphabet 旗下位于紐約市的 Sidewalk Labs 將和加拿大政府進行合作,，讓這一高科技項目落地在多倫多 Waterfront 工業(yè)區(qū)。

該項目的目標之一就是讓一切關(guān)于設(shè)計,、政策以及信息科技的決策都以一個巨大的傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),。這個網(wǎng)絡(luò)將收集各種信息：空氣質(zhì)量、噪聲水平以及人們的行為等數(shù)據(jù),。

在該規(guī)劃中,，一切車輛都是自動駕駛的共享車輛，地下也將跑著負責(zé)送快遞這種低級體力勞動的機器人,。Sidewalk Labs 表示,，他們計劃讓正在設(shè)計的軟件與系統(tǒng)開源，可以允許其他公司在其上創(chuàng)建服務(wù),，類似為手機開發(fā) APP 的做法,。

該公司計劃密切監(jiān)視公共基礎(chǔ)設(shè)施，然而這卻引起了對數(shù)據(jù)管理與隱私的擔憂,。但是 Sidewalk Labs 相信，它可以通過與社區(qū)和當?shù)卣�府的合��,，緩解部分擔憂,。

“在 Quayside 項目中，我們所做的最獨特的一點就是,，這個項目不僅包含我們巨大的野心,，也有著一定程度上的謙遜”，負責(zé)城市系統(tǒng)規(guī)劃的 Sidewalk Labs 高管 RitAggarwala 說道。而這種謙遜有望幫助 Quayside 避開之前那些智慧城市計劃時常遭遇的各種問題,。

目前,，北美已有多個城市正在爭取成為 Sidewalk Labs 的下一個標的。據(jù)管理 Quayside 開發(fā)的某公共部門 CEO WillFleissig 表示：“舊金山,、丹佛,、洛杉磯以及波士頓都來聯(lián)系我們，就是為了獲得引薦,�,！�

專業(yè)解讀

螞蟻技術(shù)實驗室無人值守算法技術(shù)負責(zé)人曾曉東：城市版本的“操作系統(tǒng) OS”，搭載先進的“四肢”與“感官系統(tǒng)”為項目的關(guān)鍵所在,。毫無疑問,，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在項目中會得到廣泛的應(yīng)用，大量的傳感器將融入整個城市的建設(shè)當中,，就如同給城市裝上全新的數(shù)字肢體和感官,，萬物實現(xiàn)互聯(lián)、可感,、可控,，城市的運行將由一個無比強大的 AI 接管。

城市版本的“Android”有機會成為可能,，項目中搭建的城市平臺打通物質(zhì)空間層面與科技數(shù)據(jù)層面,，透過標準層面輸出基礎(chǔ)工具與功能，這點與智能手機的操作系統(tǒng)類似,。那如果與其和智能手機的生態(tài)進行類比,，基于這個超級城市版本的“OS”，能否引入更多的“城市開發(fā)者”來搭建上層的“城市APP”,，這點很值得期待,。

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心副研究員王旭：到 2050 年，全球 70% 的人口將居住在城市,，而且隨著城市化快速擴張,，傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施存在的問題和產(chǎn)生的社會、經(jīng)濟和環(huán)境壓力將與之俱增,。相比傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和存在模式,，基于傳感器建設(shè)的未來城市基礎(chǔ)設(shè)施新范式，將會以更加集成,、更加智能的方法來建設(shè)和管理基礎(chǔ)設(shè)施,，而不是將城市的能源、交通和水務(wù)等基礎(chǔ)設(shè)施單元或環(huán)節(jié)單獨割裂管理,。

但當前這種基礎(chǔ)設(shè)施新范式,，研究和應(yīng)用熱點更多關(guān)注城市交通和能源系統(tǒng),，對于城市其他的重要基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，例如水與環(huán)境衛(wèi)生等的投入相對較少,，另外,，對城市基礎(chǔ)設(shè)施不同單元環(huán)節(jié)的耦合性、抗干擾性,、彈性和可持續(xù)性方面的研究關(guān)注度仍有待提高,。

巴別魚耳塞

入選理由：雖然現(xiàn)有硬件并不那么好用，但谷歌 Pixel Buds 卻展示了實時翻譯的前景

技術(shù)突破：近實時翻譯適用于多種語言,，而且使用起來很方便

重大意義：在全球化日益發(fā)展的今天,，語言仍是交流的一大障礙

主要研究者：谷歌、科大訊飛,、百度,、騰訊、搜狗,、清華大學(xué),、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)等

成熟期：現(xiàn)在

在風(fēng)靡一時的科幻經(jīng)典《銀河系漫游指南》中,，你把一條黃色的巴別魚塞到耳朵里,，就可以聽到實時翻譯。在現(xiàn)實世界中,，谷歌已經(jīng)研究出了一個過渡性的解決方案：一副叫做 Pixel Buds 價值 159 美元的耳塞,。這副耳塞可以在 Pixel 智能手機上通過谷歌翻譯應(yīng)用進行實時翻譯。需要一個人佩戴耳塞,，另一個人手持手機,。

佩戴耳塞的人用自己的語言講話——默認是英語——然后谷歌翻譯應(yīng)用就會對所講的話進行翻譯，并在智能手機上大聲播放,。手持手機的人回應(yīng)后,，回答被翻譯，然后在耳塞中播放,。

谷歌翻譯之前就已經(jīng)有了對話功能,，其 iOS 和安卓版應(yīng)用都可以自動識別說話者的語言，然后自動翻譯,。但背景噪音會增加應(yīng)用理解話語的難度,，同時也會讓應(yīng)用很難判斷說話人何時停頓，何時開始翻譯,。Pixel Buds 有效解決了這些問題,，因為佩戴人可以在說話的同時用手指點擊和長按右邊的耳塞。將交互分別放在智能手機和耳塞上,，可以讓雙方都能控制麥克風(fēng),，幫助講者保持眼神交流，因為這樣就不用來回傳遞手機了,。

目前,，Pixel Buds 因為低于行業(yè)平均水準的設(shè)計而備受抨擊。耳塞看起來很不智能,，也不是很貼合耳朵,，而且很難與手機進行適配。不過硬件笨拙還是有計可施的,。Pixel Buds 讓大家看到了近實時翻譯跨語言障礙自由溝通的曙光,，而且你還不用把一條巴別魚塞到耳朵里。

在中國,，有許多公司也積極投入發(fā)展,，科大訊飛、百度,、搜狗可以說是這個領(lǐng)域的領(lǐng)先者,，除了提供智能語音、翻譯等服務(wù)外,，也將技術(shù)引入硬件中,，不過，相較于外國業(yè)者偏好以耳機作為切入點,，中國企業(yè)則選擇翻譯機,，像是科大訊飛推出曉譯翻譯機，百度則有共享 WiFi 翻譯機,，搜狗也在日前發(fā)表“旅行翻譯寶”和“速記翻譯筆”,。

專業(yè)解讀

微軟亞洲研究院資深研究員/研究經(jīng)理韋福如：基于序列到序列(sequenceto sequence)的端對端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機器翻譯(NMT，Neural Machine Translation)近年來大幅度提高了機器翻譯的質(zhì)量和水平,，是深度學(xué)習(xí)算法在自然語言處理領(lǐng)域最大的突破和成果之一,，NMT 技術(shù)的進步也進一步觸發(fā)相關(guān)服務(wù)和硬件的創(chuàng)新。

BrainCo 及 BrainRobotics 創(chuàng)始人兼 CEO 韓璧丞：Google 發(fā)布的這款 pixel buds 是其對于智能耳機領(lǐng)域的第一次的嘗試,，然而小硬件背后卻是大心思,。僅通過這一款硬件，Google 就攢起自家過半的當家 AI 技術(shù)-知識圖譜,、自然語音處理,、翻譯、語音識別,，以家居+車載+便攜的全場景語音接口,，撬動智能家居，智能出行等生態(tài)系統(tǒng),，這次打造耳機便攜 AI 接口的野心不可謂不大,。

材料的量子飛躍

入選理由：研究者們最近開始使用量子計算機對簡單分子進行建模,，而這僅僅是開始

技術(shù)突破：IBM 采用 7 量子比特的量子計算機對小分子的電子結(jié)構(gòu)成功地進行彷真計算

重大意義：借助該技術(shù)，科學(xué)家能了解分子的各個方面信息并以此開發(fā)出更有效的藥物以及更高效生成或傳輸能源的新材料

主要研究者：IBM,、Google,、哈佛大學(xué) Alán Aspuru-Guzik 教授、中國科技大學(xué),、中國科學(xué)院,、浙江大學(xué)、阿里巴巴等

成熟期：5 到 10 年

新型量子計算機功能強大,，不過它的發(fā)展道路上依然籠罩著一層迷霧：量子計算機有著當今計算機無法比擬的計算力,，但是我們至今尚未弄清楚這種能力能被用來做什么。一個前景無限的應(yīng)用方向正在向量子計算機招手：精確分子設(shè)計,。

多少年來,，化學(xué)家都夢想著能設(shè)計出新型蛋白質(zhì)，用于研制更有療效的藥物,，或是設(shè)計出新型高效電池中的電解質(zhì),、直接將太陽能轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料的神奇化合物以及更高效的太陽能電池。然而,，這些技術(shù)中的材料分子都難以在計算機上建模和彷真,，遑論設(shè)計和合成了。即使彷真一個簡單分子的電子形態(tài)這樣的任務(wù),，都會復(fù)雜到讓現(xiàn)有的計算機敗下陣來,。不過，這對于量子計算機而言就是小菜一碟了,。

相比傳統(tǒng)計算機那樣采用“1”或“0”的數(shù)字比特(Digital Bits)作為計算和存儲單元,，量子計算機采用量子系統(tǒng)的量子比特(Qubits)作為運算單元。最近,，IBM 的研究者應(yīng)用 7 量子比特量子計算機針對一個三原子分子進行了彷真實驗,。

如今，科學(xué)家正在打造具有更多量子比特的量子計算機,，量子算法也在提升,，我們更感興趣的大分子精確彷真計算也將成為可能。

實際上,，中國在量子計算方面也有相當明顯的成長,，雖然目前的技術(shù)層次還無法與前面幾家大企業(yè)相提并論，但是在產(chǎn)業(yè),、學(xué)術(shù)界,，以及政府的通力合作之下，也正一步步追趕上領(lǐng)先者的腳步,。

2017 年 5 月,，中國科學(xué)院宣布由中科大,、中國科學(xué)院──阿里巴巴量子核算實驗室、浙江大學(xué),、中科院物理所等單位或公司聯(lián)合研製的光量子電腦正式誕生,。另外，同年 10 月 11 日,，由中科院與阿里云合作發(fā)佈量子計算云平臺，量子計算的商業(yè)化已經(jīng)近在咫尺,，速度毫不遜色于歐美的腳步,。

然而，量子計算還有不少需要突破的地方,，首先,，量子計算的精度相當?shù)停�雖然用在深度學(xué)習(xí)等精度需求不高的計算上相當合適,，但要處理傳統(tǒng)計算機的通用計算工作,，可能就力有未逮了。其次,，量子計算這種高度并行的計算環(huán)境需要框架的適配,，以及編譯器的針對性優(yōu)化，這種開發(fā)邏輯與現(xiàn)有的計算架構(gòu)完全不同,。

來源： DeepTech深科技