實(shí)用型金屬3D打印機(jī)入選《麻省理工科技評(píng)論》2018年“全球十大突破性技術(shù)”

《麻省理工科技評(píng)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(píng)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(duì)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(shí)用型 3D 金屬打印機(jī)、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(gè)明顯的趨勢(shì)：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(jī)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(shí)分享型機(jī)器人，以及 2017 年的自動(dòng)駕駛卡車與強(qiáng)化學(xué)習(xí)。

2018 年，我們?cè)谌斯ぶ悄茴I(lǐng)域看到最具開創(chuàng)性的突破點(diǎn)，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(xì)結(jié)果的能力。我們認(rèn)為，今年最具突破性的人工智能技術(shù)是對(duì)抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Dueling Neural Networks)/ 對(duì)抗式生成網(wǎng)絡(luò)(GAN)—— 通過兩個(gè) AI 系統(tǒng)的競爭對(duì)抗，極大化加速機(jī)器學(xué)習(xí)的過程，進(jìn)而賦予機(jī)器智能過去從未企及的想像力。

另一個(gè)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(jìn)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(xiàng)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(dá)成用 AI 技術(shù)普惠人類世界的愿景目標(biāo)。

技術(shù)的強(qiáng)大和普及，將促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域科研及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但不可諱言的是，技術(shù)發(fā)展帶來的負(fù)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(duì)于一手打造 GAN 技術(shù)的 Ian Goodfellow 而言，他當(dāng)前的研究重心就在于 GAN 濫用問題，就如同父親對(duì)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(gè)，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(jìn)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(xiàng)計(jì)劃中，Sidewalk Labs 準(zhǔn)備在加拿大多倫多啟動(dòng)一項(xiàng)智慧城市試驗(yàn)性項(xiàng)目，通過遍布城市每個(gè)角落的傳感器，來收集居民活動(dòng)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(gè)人隱私被侵犯監(jiān)視噩夢(mèng)的開始?

幸運(yùn)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(gè)新的機(jī)會(huì)，一家位于在美國德州中心點(diǎn)的試點(diǎn)工廠，正在積極的發(fā)展一項(xiàng)完全乾淨(jìng)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(jī)、到《銀河系漫游指南》書中所寫的將巴別魚塞進(jìn)耳朵就能聽懂不同語言的實(shí)時(shí)翻譯耳塞等等，也都是我們認(rèn)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(shí)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(dāng)前火熱的區(qū)塊鏈所衍生的突破性技術(shù)—零知識(shí)驗(yàn)證(zero-knowledge proof)的新密碼協(xié)議，與當(dāng)前多項(xiàng)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(xiàng)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(jì)、乃至于社會(huì)體系中扮演的角色將越來越不容忽視，也更進(jìn)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(jìn)入更強(qiáng)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(diǎn)所在，這攸關(guān)于未來區(qū)塊鏈技術(shù)能否真正成為價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展基礎(chǔ)，而不只是一時(shí)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(shì)力不容忽視

麻省理工科技評(píng)論的年度“十大突破性技術(shù)”榜單有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，除了列出技術(shù)的入選理由、突破點(diǎn)、重大意義、成熟期之外，還會(huì)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(xiàng)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(píng)論》中美編輯部經(jīng)過深入調(diào)研與反復(fù)斟酌后，在針對(duì)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(rèn)，中國的科技研發(fā)能力已經(jīng)成為全球最重要的勢(shì)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(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，而是在入選技術(shù)的領(lǐng)域具有代表性的機(jī)構(gòu)、公司或個(gè)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(shì)，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(píng)論》全球十大突破性技術(shù)榜單，DeepTech 深科技也邀請(qǐng)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(jiǎng)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(jí)科技企業(yè)代表，如商湯-香港中大聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室教授李鴻升、達(dá)闥科技創(chuàng)始人兼 CEO 黃曉慶、臺(tái)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(duì)十項(xiàng)突破性技術(shù)進(jìn)行深度剖析探究——這一板塊的詳細(xì)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(xì)內(nèi)容及部分解讀節(jié)選：

實(shí)用型 3D 金屬打印機(jī)

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

技術(shù)突破：3D 金屬打印機(jī)實(shí)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(jì)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(shí)，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(xiàng)技術(shù)有望成為可用于零部件生產(chǎn)的實(shí)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(xiàng)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(gè)部件。比如說，當(dāng)顧客需要給舊車替換一個(gè)零部件的時(shí)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(huì)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(shí)打印出各種各樣的零部件。

這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于它可以生產(chǎn)出更輕、更堅(jiān)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(tái)價(jià)格在 10 萬美元以下的 3D 金屬打印機(jī)。

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(tái) 3D 金屬原型打印機(jī)。該公司還計(jì)劃推出體積更大的、用于工業(yè)制造的打印機(jī)，它們的速度將會(huì)比之前的 3D 金屬打印機(jī)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(huì)生成一個(gè)適用于 3D 打印的計(jì)算機(jī)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(cè)試一款新型 3D 金屬打印機(jī)，該打印機(jī)打印速度很快，可用于大型零部件的生產(chǎn)。而 GE 計(jì)劃在 2018 年開始銷售該 3D 金屬打印機(jī)。

專業(yè)解讀

臺(tái)灣工研院雷射中心副主任洪基彬：我認(rèn)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(shí)，但技術(shù)的演進(jìn)并未停止，特別是有機(jī)會(huì)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(yàn)學(xué)會(huì)旗下 F42 技術(shù)委員會(huì)訂定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)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(shí)披上一層粉末，再透過雷射進(jìn)行燒熔出想要的形狀，兩點(diǎn)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(xì)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(dá)到表面細(xì)致度就是 2~5 微米，就會(huì)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(shì)有三，分別是大尺寸、精致化、自動(dòng)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(dá)1米*1米*0.3米的航空零部件，並強(qiáng)調(diào)未來可以提高到1米*1米*1米。另外，在自動(dòng)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(gè)月縮為 3～5 個(gè)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(jī)器手臂、工業(yè) 4.0 概念結(jié)合，提升制造業(yè)的自動(dòng)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(jí)跑車，主要是高價(jià)、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(yùn)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(gè)阻礙，一是機(jī)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(shí)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(shí)避免透露任何非必要信息

技術(shù)突破：計(jì)算機(jī)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(yàn)證。

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

主要研究者：Zcash、摩根大通、荷蘭國際集團(tuán)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(shí)現(xiàn)了。舉個(gè)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(xì)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(xiǎn)。這款工具是一種叫做“零知識(shí)驗(yàn)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(duì)零知識(shí)驗(yàn)證的興趣才開始暴增，某種程度上，這要得益于人們對(duì)加密貨幣日益增長的熱情，以及大多數(shù)加密貨幣都為機(jī)構(gòu)所擁有的的現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，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(shí)驗(yàn)證應(yīng)用于實(shí)際。Zcash 的研發(fā)人員使用一種叫做 zk-SNARK(簡明非交互零知識(shí)驗(yàn)證)的方法讓用戶進(jìn)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(shí)現(xiàn)的，比特幣以及其他公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的交易對(duì)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(jìn)行結(jié)合，還是可以追蹤到甚至識(shí)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(xiàng)“徹底改變游戲規(guī)則的技術(shù)”。對(duì)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(shí)還能保護(hù)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(jì)算量大，運(yùn)行緩慢。同時(shí)，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(gè)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(shí)驗(yàn)證，同時(shí)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(gè)系統(tǒng)能夠在機(jī)制公開透明的同時(shí)又能夠保證用戶的隱私得到充分的保證，那么這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)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(shí)證明的區(qū)塊鏈系統(tǒng)就可以以完全公開透明的形式實(shí)現(xiàn)信息的隱私保護(hù)，這無疑是有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義的。Zcash 以及 JP Morgan 的區(qū)塊鏈系統(tǒng)都基于此實(shí)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(shí)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(duì)任意第三方保密，如在供應(yīng)鏈系統(tǒng)中一旦暴露就會(huì)造成巨大的后果。對(duì)于這類不能將信息暴露給潛在第三方的系統(tǒng)，零知識(shí)證明毫無疑問是一個(gè)“剛需”。搭上區(qū)塊鏈高速發(fā)展的快車，零知識(shí)證明技術(shù)可望在不遠(yuǎn)的將來得到廣泛的應(yīng)用，成為下一代價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的基石。

達(dá)闥科技創(chuàng)始人兼 CEO 黃曉慶：如果認(rèn)同零知識(shí)證明的創(chuàng)新性，這的確是 Zcash 的非常突破的創(chuàng)新，因?yàn)樗�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(huì)是最大的限制所在。事實(shí)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(shí)證明功能。

零碳排放天然氣發(fā)電

入選理由：一種針對(duì)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(jià)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(dá)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。現(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(cè)試一項(xiàng)可以實(shí)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(xiàng)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(shí)又能夠以低廉的成本發(fā)電，至少和標(biāo)準(zhǔn)天然氣發(fā)電廠的成本相同。

如果此舉真的可以實(shí)現(xiàn)，就意味著從此就可以以合理的價(jià)格從化石燃料中獲得零碳能源。這樣的天然氣發(fā)電必會(huì)改善能源供給的局面，因?yàn)樗�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(yùn)行且開始了初始測(cè)試，他們打算在未來幾個(gè)月內(nèi)就公布初次評(píng)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(dòng)一個(gè)特制的渦輪機(jī)。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(gè)市場(chǎng)容量有限，也并不環(huán)保。然而最終 Net Power 希望其他行業(yè)對(duì)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(yuǎn)見的技術(shù)之一，他向我們展示的是一個(gè)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(jì)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(jìn)一步增設(shè) CO2 吸附、脫硫脫硝、降灰等環(huán)保裝置來實(shí)現(xiàn)。

然而，這些手段大都是補(bǔ)救性質(zhì)的，會(huì)增加發(fā)電成本和能耗，降低經(jīng)濟(jì)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(shí)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(duì)天然氣發(fā)電意義重大，對(duì)煤電領(lǐng)域也有非常重要的參考價(jià)值。另外，該技術(shù)的突破還有望改變當(dāng)前全球碳排放和碳交易的格局。

該技術(shù)的工藝方案獨(dú)辟蹊徑，從熱力學(xué)原理上是可行的，但估計(jì)存在如下工程技術(shù)難點(diǎn)：一、由于工質(zhì)從水蒸氣變成了 CO2，對(duì)裝置的技術(shù)要求變化會(huì)很大，許多設(shè)備都需重新設(shè)計(jì)開發(fā)，其與工藝的匹配性還需進(jìn)一步的中試和工業(yè)示范驗(yàn)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(huì)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(xì)胞制造胚胎

技術(shù)突破：在不使用卵細(xì)胞或精子細(xì)胞的情況下，研究人員僅從干細(xì)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?cè)谝豁?xiàng)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(xì)胞培育出了一種逼真的小鼠胚胎。該胚胎并不是由卵細(xì)胞與精子結(jié)合而來的，只使用了從另一個(gè)胚胎中得到的細(xì)胞。

研究人員將這些細(xì)胞小心翼翼地放在三維支架上觀察，細(xì)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(dú)有的子彈形狀，研究人員被這一景象吸引住了。“我們知道干細(xì)胞有著極其強(qiáng)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(shí)到，他們可以如此完美地實(shí)現(xiàn)自組織”，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Magdelena Zernicka -Goetz 表示。

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

但這并不是 Zernicka-Goetz 的最終目標(biāo)。她想研究早期胚胎的細(xì)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(xì)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(jìn)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(xì)胞發(fā)展而來的，實(shí)驗(yàn)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(duì)它們進(jìn)行研究。

然而，人造胚胎將會(huì)引發(fā)一些倫理問題。如果它們最終與真實(shí)的人類胚胎難以區(qū)分，我們?cè)撛趺崔k? 在它們形成痛覺之前，它們能在實(shí)驗(yàn)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(xì)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(jià)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(shí)候需要用到如 CRISPR 的基因組編輯工具，比較在培養(yǎng)皿里對(duì)干細(xì)胞和胚胎的操作難度，干細(xì)胞的相關(guān)操作要容易些。對(duì)干細(xì)胞使用 CRISPR 之類的基因組編輯技術(shù)比胚胎會(huì)更方便。

對(duì)抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

入選理由：兩個(gè) 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(gè) AI 系統(tǒng)可以通過相互對(duì)抗來創(chuàng)造超級(jí)真實(shí)的原創(chuàng)圖像或聲音，而在此之前，機(jī)器從未有這種能力

重大意義：這給機(jī)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(dá)、中科院自動(dòng)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(shí)別物體的能力已經(jīng)越來越強(qiáng)了：給它看一百萬張圖片，它就可以用驚人的準(zhǔn)確度來告訴你究竟哪張里面有個(gè)行人在過馬路。但是 AI 幾乎不可能獨(dú)自生成行人的圖片。如果它可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，它將可以創(chuàng)造大量看似真實(shí)的合成圖片，把行人放在各種環(huán)境下。而自動(dòng)駕駛系統(tǒng)或許足不出戶就能使用這些圖片進(jìn)行訓(xùn)練。

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

直到 2014 年，當(dāng)時(shí)還是蒙特利爾大學(xué)博士生的 Ian Goodfellow 在酒吧里與友人進(jìn)行學(xué)術(shù)辯論時(shí)，他突然想到了這個(gè)問題的答案。這種名為“對(duì)抗式生成網(wǎng)絡(luò)”(GAN)的手段會(huì)使用兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(一種簡化人腦數(shù)學(xué)模型，是現(xiàn)代機(jī)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(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)使用同一個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練。其中一個(gè)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(gè)多長一條手臂的行人。而另外那個(gè)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(shí)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(gè)長著三個(gè)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(huì)強(qiáng)到無法被判別網(wǎng)絡(luò)識(shí)破的程度。基本上，經(jīng)過訓(xùn)練之后，生成網(wǎng)絡(luò)學(xué)會(huì)了識(shí)別并創(chuàng)造看起來十分真實(shí)的行人圖片。

這項(xiàng)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(jī)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(shí)的語音，以及非常逼真的假圖片。就拿一個(gè)很有名的例子來說，來自芯片公司英偉達(dá)的研究人員們用明星照片訓(xùn)練出了一個(gè) GAN 系統(tǒng)，而這個(gè)系統(tǒng)則生成了數(shù)百張根本不存在、但看起來十分真實(shí)的人臉照片。另外一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)則生成了看起來十分逼真的梵高油畫。在進(jìn)一步訓(xùn)練后，GAN 可以對(duì)圖片進(jìn)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(cuò)位的臉。但由于有些圖片與聲音實(shí)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(dá)等大牛的贊賞，吸引了諸多的機(jī)構(gòu)及企業(yè)開始研究。在中國部分，學(xué)術(shù)機(jī)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(dòng)化所研究人員受人類視覺識(shí)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(shí)驗(yàn)室在國際學(xué)術(shù)大會(huì)上發(fā)表多項(xiàng)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(shí)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(jìn)展。而阿里巴巴的城市大腦項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在ACM MM2017會(huì)議上，其中發(fā)表的一篇論文便是使用GAN來生成用以進(jìn)行車牌識(shí)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(shí)驗(yàn)室教授李鴻升：GAN 未來可能對(duì)計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jī)會(huì)從二維的圖片進(jìn)展到三維的視頻等等，在更遠(yuǎn)的將來，有可能會(huì)對(duì)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(jī)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(xiàng)技術(shù)的使用難度和價(jià)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(duì)許多人變得觸手可及，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(duì)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(gè)問題該如何解決?基于云端的機(jī)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(chǎng)。谷歌則試圖通過 TensorFlow 這款可以開發(fā)機(jī)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(tái)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(jī) APP 一樣簡單。

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

如果人工智能革命會(huì)擴(kuò)散至經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)角落，那么機(jī)器學(xué)習(xí)工具也將會(huì)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(gè)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(dāng)這項(xiàng)技術(shù)通過云端來到每個(gè)人的面前的時(shí)候，真正的人工智能革命才會(huì)開始。

專業(yè)解讀：

Lightelligence 聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CEO 沈亦晨：計(jì)算硬件是人工智能的核心之一，算力更高的計(jì)算硬件可以在更短的時(shí)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(jià)高，更換硬件也比較麻煩，個(gè)人用戶每年更換處理器并不經(jīng)濟(jì)，而云計(jì)算平臺(tái)把有限的資源集約化共享給大眾。AI 算法共享也是云平臺(tái)的一大優(yōu)勢(shì)，目前有一些已經(jīng)被廣泛使用的 AI 算法，如人臉識(shí)別，語音識(shí)別，圖像識(shí)別等，都是定義非常清晰的，公眾也只需要一個(gè)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(cè)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(cè)你患心臟病或乳腺癌的幾率，甚至你的智商也能被預(yù)測(cè)

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

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(shí)就會(huì)得到一份 DNA 檢測(cè)報(bào)告。這些報(bào)告將提供嬰兒患心臟病或癌癥的幾率、是否對(duì)煙草上癮，以及是否比一般人更聰明的預(yù)測(cè)。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(jìn)步，這樣的報(bào)告很快就會(huì)從概念變成現(xiàn)實(shí)。

事實(shí)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(gè)或幾個(gè)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(jìn)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(xiǎn)評(píng)分”指標(biāo)。

盡管新的 DNA 測(cè)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(huì)發(fā)現(xiàn)更多真正罹患癌癥的患者，也能降低假警報(bào)發(fā)生的幾率。制藥公司還可以在針對(duì)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(yàn)中使用這些分?jǐn)?shù)指標(biāo)。通過挑選患病風(fēng)險(xiǎn)更高的志愿者，他們可以更準(zhǔn)確地測(cè)試藥物的效果。

問題是，這些預(yù)測(cè)遠(yuǎn)非完美。誰愿意知道他們未來可能會(huì)患上阿茲海默癥? 如果癌癥風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)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(biāo)評(píng)分也存在其他爭議，因?yàn)樗鼈儙缀蹩梢灶A(yù)測(cè)任何個(gè)體特征，不僅僅是疾病。例如，我們現(xiàn)在可能只能預(yù)測(cè)一個(gè)人在智商測(cè)試中表現(xiàn)的 10%。隨著評(píng)分技術(shù)的提升，基于 DNA 的智商預(yù)測(cè)很可能會(huì)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(duì)此，行為遺傳學(xué)家 EricTurkheimer 表示，這項(xiàng)新技術(shù)“既令人興奮又令人擔(dān)憂”，因?yàn)榛�因�?shù)據(jù)不僅可以造福我們，也有可能會(huì)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(jìn)展結(jié)合大規(guī)模臨床研究，使科學(xué)家看到基因預(yù)測(cè)未來的曙光。

這一領(lǐng)域近年來加速式前進(jìn)，并獲得來自大學(xué)院校等科研機(jī)構(gòu)，初創(chuàng)公司跨國藥廠等企業(yè)，以及風(fēng)險(xiǎn)投資等資本市場(chǎng)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(duì)人類的健康狀況、疾病風(fēng)險(xiǎn)、甚至智力等個(gè)人能力等影響，這無疑將會(huì)影響醫(yī)療、保險(xiǎn)、教育等多個(gè)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(qiáng)的個(gè)性化差異與地區(qū)性差異，所以，針對(duì)一個(gè)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(gè)體(比如亞洲人vs.歐美人)，這無疑會(huì)帶來更多挑戰(zhàn)，但也意味著有更多的機(jī)會(huì)。遺傳信息有靜態(tài)的部分，比如每個(gè)人的細(xì)胞最開始都來源于精子卵子結(jié)合后形成的胚胎細(xì)胞，也有動(dòng)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(zhǔn)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(dá)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(cè)技術(shù)的發(fā)展受到高度矚目，但就實(shí)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(jì)劃創(chuàng)建一個(gè)高科技社區(qū)來重新思考到底應(yīng)該如何建設(shè)和運(yùn)營一座城市

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

重大意義：智慧城市會(huì)讓都市地區(qū)變得更加可負(fù)擔(dān)、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(xiàng)目 2017 年 10 月對(duì)外公布，預(yù)計(jì)在 2019 年開始施工建設(shè)

如今，全球很多智慧城市計(jì)劃都已擱淺，要么下調(diào)了曾經(jīng)雄心勃勃的目標(biāo)，要么因?yàn)樯�活成本原因逼走了超�?jí)富豪之外的普通居民。而多倫多的一個(gè)叫 Quayside 的項(xiàng)目，卻希望從頭開始重新設(shè)計(jì)一個(gè)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(jìn)行合作，讓這一高科技項(xiàng)目落地在多倫多 Waterfront 工業(yè)區(qū)。

該項(xiàng)目的目標(biāo)之一就是讓一切關(guān)于設(shè)計(jì)、政策以及信息科技的決策都以一個(gè)巨大的傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。這個(gè)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(dòng)駕駛的共享車輛，地下也將跑著負(fù)責(zé)送快遞這種低級(jí)體力勞動(dòng)的機(jī)器人。Sidewalk Labs 表示，他們計(jì)劃讓正在設(shè)計(jì)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(jī)開發(fā) APP 的做法。

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

“在 Quayside 項(xiàng)目中，我們所做的最獨(dú)特的一點(diǎn)就是，這個(gè)項(xiàng)目不僅包含我們巨大的野心，也有著一定程度上的謙遜”，負(fù)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(jì)劃時(shí)常遭遇的各種問題。

目前，北美已有多個(gè)城市正在爭取成為 Sidewalk Labs 的下一個(gè)標(biāo)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(shí)驗(yàn)室無人值守算法技術(shù)負(fù)責(zé)人曾曉東：城市版本的“操作系統(tǒng) OS”，搭載先進(jìn)的“四肢”與“感官系統(tǒng)”為項(xiàng)目的關(guān)鍵所在。毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在項(xiàng)目中會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，大量的傳感器將融入整個(gè)城市的建設(shè)當(dāng)中，就如同給城市裝上全新的數(shù)字肢體和感官，萬物實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、可感、可控，城市的運(yùn)行將由一個(gè)無比強(qiáng)大的 AI 接管。

城市版本的“Android”有機(jī)會(huì)成為可能，項(xiàng)目中搭建的城市平臺(tái)打通物質(zhì)空間層面與科技數(shù)據(jù)層面，透過標(biāo)準(zhǔn)層面輸出基礎(chǔ)工具與功能，這點(diǎn)與智能手機(jī)的操作系統(tǒng)類似。那如果與其和智能手機(jī)的生態(tài)進(jìn)行類比，基于這個(gè)超級(jí)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(diǎn)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(kuò)張，傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施存在的問題和產(chǎn)生的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)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(huì)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(dú)割裂管理。

但當(dāng)前這種基礎(chǔ)設(shè)施新范式，研究和應(yīng)用熱點(diǎn)更多關(guān)注城市交通和能源系統(tǒng)，對(duì)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(duì)較少，另外，對(duì)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(shí)時(shí)翻譯的前景

技術(shù)突破：近實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)時(shí)翻譯。在現(xiàn)實(shí)世界中，谷歌已經(jīng)研究出了一個(gè)過渡性的解決方案：一副叫做 Pixel Buds 價(jià)值 159 美元的耳塞。這副耳塞可以在 Pixel 智能手機(jī)上通過谷歌翻譯應(yīng)用進(jìn)行實(shí)時(shí)翻譯。需要一個(gè)人佩戴耳塞，另一個(gè)人手持手機(jī)。

佩戴耳塞的人用自己的語言講話——默認(rèn)是英語——然后谷歌翻譯應(yīng)用就會(huì)對(duì)所講的話進(jìn)行翻譯，并在智能手機(jī)上大聲播放。手持手機(jī)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(duì)話功能，其 iOS 和安卓版應(yīng)用都可以自動(dòng)識(shí)別說話者的語言，然后自動(dòng)翻譯。但背景噪音會(huì)增加應(yīng)用理解話語的難度，同時(shí)也會(huì)讓應(yīng)用很難判斷說話人何時(shí)停頓，何時(shí)開始翻譯。Pixel Buds 有效解決了這些問題，因?yàn)榕宕魅丝梢栽谡f話的同時(shí)用手指點(diǎn)擊和長按右邊的耳塞。將交互分別放在智能手機(jī)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?yàn)檫@樣就不用來回傳遞手機(jī)了。

目前，Pixel Buds 因?yàn)榈陀谛袠I(yè)平均水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)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(jī)進(jìn)行適配。不過硬件笨拙還是有計(jì)可施的。Pixel Buds 讓大家看到了近實(shí)時(shí)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(gè)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(jī)作為切入點(diǎn)，中國企業(yè)則選擇翻譯機(jī)，像是科大訊飛推出曉譯翻譯機(jī)，百度則有共享 WiFi 翻譯機(jī)，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(duì)端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器翻譯(NMT，Neural Machine Translation)近年來大幅度提高了機(jī)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(jìn)步也進(jìn)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(duì)于智能耳機(jī)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(dāng)家 AI 技術(shù)-知識(shí)圖譜、自然語音處理、翻譯、語音識(shí)別，以家居+車載+便攜的全場(chǎng)景語音接口，撬動(dòng)智能家居，智能出行等生態(tài)系統(tǒng)，這次打造耳機(jī)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(jì)算機(jī)對(duì)簡單分子進(jìn)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(jì)算機(jī)對(duì)小分子的電子結(jié)構(gòu)成功地進(jìn)行彷真計(jì)算

重大意義：借助該技術(shù)，科學(xué)家能了解分子的各個(gè)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(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大，不過它的發(fā)展道路上依然籠罩著一層迷霧：量子計(jì)算機(jī)有著當(dāng)今計(jì)算機(jī)無法比擬的計(jì)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(gè)前景無限的應(yīng)用方向正在向量子計(jì)算機(jī)招手：精確分子設(shè)計(jì)。

多少年來，化學(xué)家都?jí)粝胫�能設(shè)計(jì)出新型蛋白質(zhì)，用于研制更有療效的藥物，或是設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)上建模和彷真，遑論設(shè)計(jì)和合成了。即使彷真一個(gè)簡單分子的電子形態(tài)這樣的任務(wù)，都會(huì)復(fù)雜到讓現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)敗下陣來。不過，這對(duì)于量子計(jì)算機(jī)而言就是小菜一碟了。

相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)那樣采用“1”或“0”的數(shù)字比特(Digital Bits)作為計(jì)算和存儲(chǔ)單元，量子計(jì)算機(jī)采用量子系統(tǒng)的量子比特(Qubits)作為運(yùn)算單元。最近，IBM 的研究者應(yīng)用 7 量子比特量子計(jì)算機(jī)針對(duì)一個(gè)三原子分子進(jìn)行了彷真實(shí)驗(yàn)。

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

實(shí)際上，中國在量子計(jì)算方面也有相當(dāng)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(shí)驗(yàn)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(jì)算云平臺(tái)，量子計(jì)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(jì)算還有不少需要突破的地方，首先，量子計(jì)算的精度相當(dāng)?shù)�，雖然用在深度學(xué)習(xí)等精度需求不高的計(jì)算上相當(dāng)合適，但要處理傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的通用計(jì)算工作，可能就力有未逮了。其次，量子計(jì)算這種高度并行的計(jì)算環(huán)境需要框架的適配，以及編譯器的針對(duì)性優(yōu)化，這種開發(fā)邏輯與現(xiàn)有的計(jì)算架構(gòu)完全不同。

來源： DeepTech深科技