《麻省理工科技評(píng)論》每年都會(huì)評(píng)選出當(dāng)年的“十大突破性技術(shù)”，這份榜單在全球科技領(lǐng)域歷來舉足輕重，倍受關(guān)注，引領(lǐng)前沿。最近，2019年的榜單已經(jīng)出來，讓我們一睹為快。

1.靈巧機(jī)器人

重大意義：機(jī)器正在通過自我學(xué)習(xí)學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)這個(gè)現(xiàn)實(shí)世界。有朝一日，機(jī)器人學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界之際，正是它們真正解放人類雙手之時(shí)。

主要研究者：OpenAI（人工智能非營利組織）、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、密歇根大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校

成熟期：3-5年

目前，位于舊金山的非盈利組織OpenAI就推出了一套AI系統(tǒng)Dactyl，已成功操控一個(gè)機(jī)器手靈活地翻轉(zhuǎn)一塊魔方：

這套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件能夠通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)，讓機(jī)器人在模擬的環(huán)境中學(xué)會(huì)抓取并轉(zhuǎn)動(dòng)魔方后，再讓機(jī)器手進(jìn)行實(shí)際操作。開始時(shí)，軟件會(huì)進(jìn)行隨機(jī)的嘗試，并在不斷地接近最終目標(biāo)的過程中，逐漸加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的連接。

如今，研究人員能夠很好地利用這種學(xué)習(xí)方法，未來的機(jī)器人將有望能夠?qū)W會(huì)組裝電子產(chǎn)品、將餐具放到洗碗機(jī)、甚至是能夠?qū)⑴P床的人從床上扶起。

2.核能新浪潮

重大意義：先進(jìn)的核聚變和核裂變反應(yīng)堆正在變成現(xiàn)實(shí)。在減少碳排放和限制氣候變化的路上，核能的作用不可或缺。

主要研究者：陸地能源（Terrestrial Energy）、泰拉能源（TerraPower）、紐斯凱爾（NuScale）、通用核聚變（General Fusion）

成熟期：新型核裂變反應(yīng)堆到2020年代中期有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；核聚變反應(yīng)堆仍需至少十年時(shí)間。

一旦人類成功突破核聚變，能源問題將得到一勞永逸的解決。其中，中國也扮演著重要的角色。

在過去的一年中，新型核反應(yīng)堆發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，核能的使用將會(huì)變得更安全，成本也更低。新型反應(yīng)堆的發(fā)展包括：顛覆了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的第四代核裂變反應(yīng)堆、小型模塊化反應(yīng)堆、核聚變反應(yīng)堆的突破、第四代核裂變反應(yīng)堆的開發(fā)者，比如加拿大的Terrestrial Energy和總部位于華盛頓的泰拉能源（TerraPower），已開始與電力公司建立研發(fā)合作關(guān)系，力爭在2020年代之前實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

3.早產(chǎn)預(yù)測(cè)

重大意義：每年有1500萬嬰兒過早出生，這是5歲以下兒童死亡的主要原因。

主要研究者：Akna Dx

成熟期：可在5年內(nèi)進(jìn)入臨床測(cè)試。

借著早產(chǎn)預(yù)測(cè)，簡單的驗(yàn)血可以預(yù)測(cè)孕婦是否有過早分娩的風(fēng)險(xiǎn)。

過去幾年，研究人員開始通過從血液中檢測(cè)腫瘤細(xì)胞的DNA，以及通過血液檢測(cè)對(duì)孕婦進(jìn)行唐氏綜合癥等疾病的產(chǎn)前篩查。通過對(duì)母親血液中的自由漂浮的RNA進(jìn)行測(cè)序，篩選出與早產(chǎn)有關(guān)的7種基因表達(dá)的波動(dòng)，可以識(shí)別可能過早分娩的女性。一旦警告，醫(yī)生可以采取措施避免早產(chǎn)，并給予孩子更好的生存機(jī)會(huì)。

4.腸道顯微膠囊

重大意義：一種小型的、可吞咽的設(shè)備，不使用麻醉也可以捕捉到腸道的詳細(xì)圖像，嬰兒、兒童也適用。這一設(shè)備讓腸道疾病的探測(cè)和研究變得更為容易，包括使貧困地區(qū)的數(shù)百萬兒童發(fā)育不良的一種疾病。

主要研究者：麻省總醫(yī)院

成熟期：目前在成人體內(nèi)使用；嬰兒試驗(yàn)在2019年進(jìn)行。

環(huán)境性腸功能障礙（EED）可能是你從未聽說過的花費(fèi)最高昂的疾病之一。以腸道發(fā)炎、腸道泄露和營養(yǎng)吸收不良為特征，這一疾病在貧窮國家廣泛傳播，這也是這些地區(qū)許多人營養(yǎng)不良、發(fā)育遲緩、未能達(dá)到正常身高的原因之一。

目前仍不知道引起EED的具體病因，也無法預(yù)防或治療這一疾病。切實(shí)可行的檢測(cè)手段迫在眉睫。目前唯一的辦法是：麻醉患者，并將內(nèi)窺鏡插入喉嚨。這種方法昂貴、不舒服，還不一定有用。

麻省總醫(yī)院（MGH）的病理學(xué)家和工程師Guillermo Tearney研發(fā)了一種小型設(shè)備，這種設(shè)備能夠檢測(cè)EED的表現(xiàn)癥狀，甚至可以進(jìn)行組織活檢。與內(nèi)窺鏡不同，它在基礎(chǔ)保健檢測(cè)過程中應(yīng)用簡單。

5.定制癌癥疫苗

重大意義： 通過識(shí)別各腫瘤的特異性突變，激發(fā)人體的天然防御能力，從而對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行針對(duì)性破壞。傳統(tǒng)化學(xué)療法對(duì)健康細(xì)胞有很大影響，而且對(duì)腫瘤的治療效果并不總是理想。

主要研究者：BioNTech、Genentech

成熟期：已在臨床試驗(yàn)

目前，科學(xué)家正處于將首支個(gè)性定制疫苗商業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)刻。若效果如預(yù)期的話，就能夠通過腫瘤獨(dú)特的突變，觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，從而有效地阻止多種癌癥的發(fā)生。

更重要的是，與傳統(tǒng)化學(xué)療法不同，疫苗是通過使用人體的天然防御系統(tǒng)來選擇性地破壞腫瘤細(xì)胞的，對(duì)健康細(xì)胞的損害較有限。

6.人造肉漢堡

重大意義：實(shí)驗(yàn)室培育的人造肉和植物制成的素肉，能在不破壞環(huán)境的情況下接近真實(shí)肉類的味道和營養(yǎng)價(jià)值。人造肉的出現(xiàn)，可以緩解畜牧業(yè)生產(chǎn)造成的毀滅性的森林砍伐、水污染和溫室氣體排放。

主要研究者：美國人造肉企業(yè)Beyond Meat

成熟期：目前已經(jīng)有成形的植物性素肉；2020年左右可研制成功實(shí)驗(yàn)室人造肉。

根據(jù)聯(lián)合國的預(yù)測(cè)，世界人口數(shù)量將在2050年達(dá)到98億，人口富裕水平也會(huì)上升。據(jù)預(yù)測(cè)，到2050年，人類吃掉的肉會(huì)比2005年多70%。事實(shí)證明，飼養(yǎng)供人類食用的動(dòng)物，是對(duì)環(huán)境的最大傷害之一。根據(jù)動(dòng)物種類的不同，以西方工業(yè)化方法生產(chǎn)一磅肉類蛋白要比生產(chǎn)等量植物蛋白多用4－到25倍的水，6－到17倍的土地，6－20倍的化石燃料。

而實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的人造肉和植物制成的素肉可能是抑制環(huán)境惡化的最好辦法。實(shí)驗(yàn)室人造肉的過程，是從動(dòng)物身上提取肌肉組織，然后放入生物反應(yīng)器進(jìn)行培育。雖然最終成品的口感可能有待提高，外形上已經(jīng)與我們正常吃的肉差不多了。

7.捕獲二氧化碳

重大意義：實(shí)用且經(jīng)濟(jì)地從空氣中直接捕獲二氧化碳的方法，可以吸走超量排放的溫室氣體。從大氣中去除CO2可能是阻止災(zāi)難性的氣候變化最后的可行方法之一。

主要研究者：Carbon Engineering、Climeworks、Global Thermostat

成熟期：5－10年

即使人類降低目前的二氧化碳排放速度，溫室氣體造成的變暖效應(yīng)依然會(huì)持續(xù)數(shù)千年之久。為防止氣溫攀升至危險(xiǎn)范圍，聯(lián)合國氣候變化委員會(huì)當(dāng)前得出的結(jié)論是，在本世紀(jì)，全世界將需要從大氣中去除高達(dá)1萬億噸的二氧化碳。

如今，一種叫做直接空氣捕獲（Direct Air Capture，DAC）的方法，理論上可以將機(jī)器捕集二氧化碳的成本降低到每噸100美元以下。

8.可穿戴心電儀

重大意義： 隨著監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，人們可以輕松通過可穿戴設(shè)備持續(xù)監(jiān)測(cè)自己的心臟健康?？蓹z測(cè)心電圖的智能手表可以預(yù)警如心房顫動(dòng)等潛在的危及生命的心臟疾病。

主要研究者：蘋果、AliveCor、Withings

成熟期：現(xiàn)在

心電監(jiān)測(cè)智能手表具有可穿戴設(shè)備的便利性，并且能夠提供接近醫(yī)療設(shè)備的精度。硅谷初創(chuàng)公司AliveCor推出了一款與蘋果手表兼容的腕帶，該腕帶可以檢測(cè)出心房顫動(dòng)，這是導(dǎo)致血栓和中風(fēng)的常見原因。

去年，蘋果發(fā)布了帶有心電圖(ECG)功能的Apple Watch，并且該功能已經(jīng)通過FDA認(rèn)證。隨后，健康設(shè)備公司W(wǎng)ithings也宣布計(jì)劃發(fā)布一款配有心電圖功能的手表。現(xiàn)階段的可穿戴心電圖監(jiān)測(cè)設(shè)備仍然只有一個(gè)傳感器，而真正的心電圖設(shè)備則有12個(gè)傳感器?；蛟S不久，可穿戴設(shè)備能夠診斷心臟病。

9.無下水道衛(wèi)生間

重大意義： 節(jié)能廁所可以在沒有下水道系統(tǒng)的情況下使用，并且可以就地分解糞便。

主要研究者：杜克大學(xué)、南佛羅里達(dá)大學(xué)、Biomass Controls、加州理工學(xué)院

成熟期：1-2年

全球大約有23億人沒有良好的衛(wèi)生條件。由于缺乏衛(wèi)生的廁所，人們將糞便傾倒在附近的池塘和溪流中，傳播細(xì)菌、病毒和寄生蟲，從而導(dǎo)致腹瀉和霍亂。全世界每9名兒童中就有1名死于腹瀉。

現(xiàn)在，研究人員正在努力開發(fā)一種新型廁所，這種廁所對(duì)發(fā)展中國家來說足夠便宜，不僅可以處理糞便，還可以對(duì)其進(jìn)行分解。2011年，比爾·蓋茨提出重新發(fā)明廁所挑戰(zhàn)，并設(shè)立了X大獎(jiǎng)。有幾個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將設(shè)計(jì)的廁所原型投入使用。所有的糞便都是就地處理的，不需要用大量的水把它們送到遙遠(yuǎn)的處理廠。所以，現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是如何讓這些廁所更便宜，更能適應(yīng)不同規(guī)模的社區(qū)。

10.真可以聊天的AI助手

重大意義：捕捉單詞之間語義關(guān)系的新技術(shù)正在使機(jī)器更好地理解自然語言。人工智能助手現(xiàn)在可以執(zhí)行基于對(duì)話的任務(wù)，如預(yù)訂餐廳或協(xié)調(diào)行李托運(yùn)，而不僅僅是服從簡單命令。

主要研究者：谷歌、阿里巴巴、亞馬遜

成熟期：1-2年后

我們已經(jīng)習(xí)慣了人工智能助手——智能音箱的語音助手，Siri在你的手機(jī)上為你定鬧鐘——但它們并沒有真正做到所謂的智能，還有點(diǎn)“弱智”。

但這一切正越來越好。OpenAI、谷歌的團(tuán)隊(duì)正加速推進(jìn)，改進(jìn)加上更好的語音合成系統(tǒng)，讓我們從簡單的向人工智能助手下指令轉(zhuǎn)向與它們交談。它們將能夠處理日常瑣事，如做會(huì)議記錄、查找信息或網(wǎng)上購物。

今年的十大科技突破，有哪幾樣震撼到你了呢？