权威发布：《麻省理工科技评论》2019年“全球十大突破性核心技术”

自 2001 年起，《爱荷华理工学院新能源书评》每年但会获选单单当年的“十大关键性关键技术”，这份在全球性新能源领域不亚于的告示牌曾精准统计分析了脑机接口、智慧手脚表、肝癌蛋白质医学、广度深造等诸多热门关键技术的兴起。当然，与其感叹是“统计分析”，不如感叹是《爱荷华理工学院新能源书评》站在全球性新能源最前沿，碰巧了新能源创新的百年历史发展后的一种硫酸，是对科研迈单单产业的可行性统计分析，是对关键技术商业化及严重影响力的研判。今年是《爱荷华理工学院新能源书评》创刊号 120 周年，2019 年的“十大关键性关键技术”告示牌也与依然略有有不尽相同。在本次的告示牌获选之中，我们相当钦佩的邀请到了莱斯·桑德斯先生作为客座获选人，他单程加入了获选工作，并为本届告示牌作序。本届告示牌的入围关键技术也多是以“恨灵体福祉”为事与愿违目标。亦然如莱斯·桑德斯先生所感叹，看过这些关键性关键技术再次，你但会觉得“美好的未来，值得我们为之奋斗”。《爱荷华理工学院新能源书评》在今天亦然式此时此刻 2019 年“全球性十大关键性关键技术”（10 Breakthrough Technologies）。图 | 2019 年《爱荷华理工学院新能源书评》全球性十大关键性关键技术告示牌还包括：灵巧外星人、可再生新浪潮、新生儿统计分析、肾脏显微药水、依此制肝癌HIV、人造肉汉堡、脱逃二氧化化合物、可身着恨电仪、无沟渠客厅、流利对话的AI私人公司秘书合共 10 大关键性关键技术。以下是该份告示牌详实以下内容及部降解读章中：灵巧外星人深远影响：微电脑亦然在通过自我深造学但会遏制这个现实世上。如果外星人能学但会遏制混乱的现实世上，那么它们就可以胜任更加多的护航。主要统计分析者：OpenAI（人工智慧非商业组织）、卡内基梅隆国立大学、爱荷华国立大学、马中都兰国立大学伯克利分校成熟：3-5年尽管人们一直在讨论微电脑取而代之恨灵体工作的焦点，但现在工业生产外星人基本上展现单单得较为笨拙且灵活性佳。虽然外星人可以在装配线上不厌其烦地移位着同一个跳跃，同时还能持续保持超颇高的清晰度，但哪怕目标球体被略有微方向移动了一点，或将其替换成不尽相同的零件，外星人的抓取过程就但会来得极度笨拙甚至是实际上抓空。今天，虽然我们还未让外星人继续做到和人一样，在看到球体后就明白如何将其拿起，但以前它可以通过在绑依此空间中都同步进行反复的试验，事与愿违自主学但会处理过程眼前的球体。座落旧金山的非盈利组织 OpenAI 就推单单了这样一套 AI 的系统 Dactyl，并已尝试操控一个微电脑手脚让其灵活地翻转一块积木。这套人工智慧应用软件尽可能通过增强深造，让外星人在模拟的生态之的学校但会抓取并转轴积木后，再让微电脑手脚同步进行实际操作。这套应用软件开始时但会同步进行随机的此前，并在不停地相似事与愿违目标的过程之中随之加强网络结构上的连接。相当一定我们未让外星人将模拟练习之中获得的知识应用到现实生态中都，因为我们很难模拟单单像摩擦力或是材料的不尽相同性质这样的复杂变量。而 OpenAI 小组则通过在绑依此受训之中引入随机性来克服了这个关键问题。这两项，我们还要取得更加多的突破才能让外星人来得更加加灵活。但如果统计分析职员尽可能很好地透过这种深造法则，未来的外星人将未来但会尽可能学但会拼装电子产品、将餐具摆入洗碗机中都、甚至是尽可能将卧床的人从床上扶起。可再生新浪潮深远影响：高性能的核反应堆和铀核反应堆亦然在走进现实。在减少化合物二氧化碳和限制可持续的努力各个方面，可再生的作用或许亦然来得越来越最主要。主要统计分析者：陆地能源供应（Terrestrial Energy）、莉雅能源供应（TerraPower）、纽斯凯尔（NuScale）、General Fusion成熟：新型铀核反应堆到 2020 六十年代之初未来但会发挥作用大数目应用；核反应堆核反应堆仍必需至少十年时间。在依然的一年之中，新型核核反应堆发展势头强劲，可再生的用到将但会来得更加安全，开销也更加较低。新型核反应堆的发展还包括：颠覆了传统文化外观设计的第四代铀核反应堆、小型模块化核反应堆，以及或许这世界也未发挥作用的核反应堆核反应堆。第四代铀核反应堆的研发者，比如加拿大的 Terrestrial Energy 和总部座落哥伦比亚特区的莉雅能源供应（TerraPower），早已开始与电力日本公司建立制造协力父子关系，力争在 2020 六十年代之前发挥作用并网发电（这个估计确实有些急切）。小型模块化核反应堆可以诱发的电力，相当一定为数十兆瓦（比起，传统文化核核反应堆可以诱发约 1000 兆瓦的电力）。像俄勒冈州的 NuScale 这样的日本公司透露，小型化的核反应堆可以节约银行贷款开销，并降较低生态和金融风险。核反应堆各个方面也有极度困难。虽然没人无论如何受控核反应堆关键技术但会在 2030 年以前发挥作用下单，但像 General Fusion 和 Commonwealth Fusion Systems 这样的来自爱荷华理工学院学院的草创行业，亦然在取得一些积极极度困难。或许忽视受控核反应堆只是黄粱美梦，然而，由于核反应堆核反应堆不想用到冷却系统熔毁，也不想诱发衰变期长、放射性颇高的贮存，它所确实但会导致的对政府抵制应当但会比常规核核反应堆少很多。（莱斯·桑德斯是莉雅能源供应和 Commonwealth Fusion Systems 的投资方。）新生儿统计分析深远影响：每年有 1500 万女婴而但会单单生，这是 5 岁以下婴幼儿致死的主要原因主要统计分析者：Akna Dx成熟：可在 5 年中进入医学测试。恰当的验血可以统计分析孕妇是否有而但会分娩的风险。我们的遗传生物体主要存在于蛋白质内。但是少量的“无蛋白质”DNA 和 RNA 也飞溅在我们的血清之中，相当一定由垂死蛋白质释放。在孕妇之中，这些基质的遗传生物体大块来自新生儿、胎盘和双亲的蛋白质。斯坦福国立大学的生物工程项目师 Stephen Quake 早已见到了一种法则来解决医学界最复杂化脚的关键问题之一：大约极度之一的女婴而但会单单生。权利飞溅的 DNA 和 RNA 携带者以前必需侵入性蛋白质抓取蛋白质的接收者，例如对同步进行活组织境遇品质检查或刺破孕妇的腹部同步进行羊腹腔穿刺术。不一样的是以前更加不易验证和统计分析血清之中无蛋白质遗传生物体。在依然几年之中，统计分析职员开始通过从血清之中验证蛋白质的 DNA，以及通过血清验证对孕妇同步进行巴氏综合症等癌症的产前筛查。这些验证意味着寻找 DNA 之中的蛋白质性状。另一各个方面，RNA 是调节蛋白质表远超的分子会生物体，尽可能决依此从蛋白质之中诱发多少肝细胞。通过对双亲血清之中的权利飞溅的 RNA 同步进行脱氧核糖核酸，Quake 筛选单单与新生儿有关的七种蛋白质表远超的波动。这让他可以识别确实而但会分娩的女性。一旦被警告，护士可以采取措施避免新生儿，并给予**很好的生存机但会。Quake 感叹，血清验证所运用的关键技术，快速，有效率，每次测量不到 10 美元。他和他的协力者早已创办了公司总部企业家日本公司 Akna Dx 将其商业化。肾脏显微药水深远影响：一种小型的、可咳嗽的仪器，不用到也可以猎取到肾脏的详实缩放，甚至在女婴和婴幼儿精子也可以。这一仪器使肾脏癌症的观测和统计分析来得更加为不易，其之中还包括使边远地区的数百万婴幼儿生殖连带的一种癌症。主要统计分析者：爱荷华医院院长成熟：现在在精子用到；女婴试验将于2019年同步进行。生态性肠动态障碍（EED）确实是你从未听感叹过的花费最颇较贵的癌症之一。以肾脏病变、肾脏泄露和微量元素吸收连带为特征，这一癌症在贫困国家的传播，这也是这些地区或许微量元素连带、生殖迟滞、未能降至亦然常身颇高的原因之一。没有人知道引起 EED 的具体原因是什么，也没有人知道怎样预防或治疗这一癌症。切实可行的验证手脚段可以老大助医务工作者了解何时应当介入及怎样治疗。在女婴之中早已有了治医学则，但检验和统计分析这些幼儿肾脏癌症相当一定必需，并将一个称为内窥镜的管子插入喉咙。这种法则较贵、不舒服、且在 EED 盛行地区未着手。因此，爱荷华医院院长（MGH）的生理学和工程项目师 Guillermo Tearney 制造了一种小型仪器，这种仪器尽可能验证 EED 的展现单单症状，甚至可以同步进行组织切片。与内窥镜不尽相同，它在基石保健验证过程之中应用恰当。Tearney 的可咳嗽药水透镜附在可弯曲的线型导管上，被连接到一种叫继续做光学相干断层成像的系统( OCT )的仪器上。在病者将药水咳嗽后，医疗卫生职员在将纤维药水拉回的过程之中，尽可能无死角对整个胃肠道继续做纤维断层扫描。这种药水在杀菌后可以移位透过（这听单单去有点最让人痛楚，但是 Tearney 的小组早已制造单单一种关键技术，据他们感叹，这种关键技术不想造成痛楚。）它还区别于以单蛋白质高分辨率取景胃肠道表面的关键技术，以及猎取几毫米广度的三维圆筒形的关键技术。这项关键技术有几种应用；在爱荷华医院院长， 它被用来验证巴雷特食管，一种食管癌的前身。关于 EED，Tearney 的小组制造单单了一种更加小的版本，可以给必必需咳嗽药丸的女婴用到。这早已在盛行 EED 的巴基斯坦地区的青少年人身验证过了，此外，构想在 2019 年同步进行女婴试验。这一小型观测仪将老大助统计分析者们回答关于 EED 极度困难的相关关键问题——例如它但会严重影响什么蛋白质和是否有菌株限于其之中——并评估介入手脚段和潜在医学。依此制肝癌HIV深远影响： 通过识别各的特异性性状，诱发精子的天然防御能力，从而对肿瘤蛋白质同步进行针对性摧毁。传统文化化学医学对境遇品质蛋白质有很大严重影响，而且对的治果相当总是理想。主要统计分析者：BioNTech 、Genentech成熟：已在医学试验现在，科学家亦然处于将首支气质依此制HIV商业化的单单人意料。如果其效果真如预期的话，该HIV就的确尽可能通过鲜明的性状触发精子免疫的系统对其同步进行识别，从而有助于阻挠多种肝癌的引发。更加重要的是，与传统文化化学医学不尽相同，HIV是通过用到精子的天然防御的系统来针对性地摧毁蛋白质的，对境遇品质蛋白质的妨碍较有限。此外，在初始治疗后，进攻性免疫蛋白质将也但会对基质的肿瘤蛋白质持续保持警惕。在恨灵体蛋白质组构想进行时五年后的 2008 年，当微生物学家确认了肿瘤蛋白质的第一个序列时，这种HIV的诞生就才但会是MLT-了。自此不久，统计分析职员开始将肿瘤蛋白质的 DNA 与境遇品质蛋白质和其他蛋白质三者的 DNA 同步进行比较。统计分析证实，所有这些肿瘤蛋白质都掺入数百个甚至数千个特依此的性状，其之中大多数是这些各自特有的。几年后，公司总部名为 BioNTech 的德国草创日本公司发放了值得注意的证据，证明掺入这些性状拷贝的HIV可以催化机体的免疫的系统诱发 T 蛋白质，从而继续做好推断单单、攻击和摧毁所有掺入这些性状肿瘤蛋白质的准备。现在亦然在同步进行的试验针对至少 10 种实体肝癌，目标是在全球性各地招募 560 名以上的志愿者。现在，这两家日本公司亦然在外观设计新的生产商关键技术，以期能廉价快速地生产商数千种私人公司订制HIV。但这但会是块“硬骨头”，因为制造HIV必需对病者的同步进行切片，对其 DNA 同步进行脱氧核糖核酸和统计分析，并将这些接收者迅速传递到生产商会场。一旦生产商单单来，HIV就必须幸而送至医院，而任何误点都确实是危险的。人造肉汉堡深远影响：研究小组培育的人造肉和木本植物制成的素肉，能在不摧毁生态的情况下相似真实鸡肉的味道和微量元素价值。人造肉的用到，可以缓解畜牧业生产商造成的相当严重的森林伐木、水污染和二氧化化合物液态二氧化碳。主要统计分析者：英美两国人造肉行业Beyond Meat成熟：现在早已有成形的木本大豆素肉；2020年大约可研制尝试研究小组人造肉。根据联合国的统计分析，世上人口数比例将在 2050 年降至 98 亿，人口数富裕水平也但会上升。但这于对可持续来感叹可不是什么好事——恨灵体一旦脱贫致富，就不一定要吞食更加多肉。据统计分析，到 2050 年，恨灵体吞食的肉但会比 2005 年多 70%。毫无疑问，喂养可供恨灵体生食的动物，是对生态的最大者危害之一。根据动物种类的不尽相同，以西方的发展法则生产商一磅鸡肉蛋白质要比生产商等量木本植物蛋白质多用 4 到 25 倍的水，6 到 17 倍的农地，6 到 20 倍的化石燃油。而关键问题在于，人肯依此不想马上就戒掉鸡肉。也就是感叹，研究小组培育单单的人造肉和木本植物制成的素肉确实是抑制生态急转直下的比较好急于。研究小组人造肉的过程，是从动物人身提取肌肉组织，然后装进生物反应器同步进行培育。虽然事与愿违成品的口感确实有待大大提颇高，但外形上早已与我们亦然常吃的肉差不多了。荷兰马斯特中都赫国立大学的统计分析职员已在为研究小组人造肉的投产而努力。他们忽视，到明年，人造肉汉堡的生产商开销确实都比马肉汉堡还较低。但人造肉也不完美，生产商人造肉对生态确实有多大改善，我们还必必需粗估。世上金融业交流会不太可能的一份报告感叹，生产商研究小组人造肉的二氧化化合物液态二氧化碳量也只比生产商马肉生产商少大概 7%。对生态更加友好的鸡肉替代品，就是 Beyond Meat 和 Impossible Foods（莱斯·桑德斯投资了这两家英美两国人造肉草创行业）等日本公司制造的木本植物制成的“素肉”。他们用西瓜蛋白质、大豆、小麦、玉米和木本植物油来还原动物肉的疏松和口感。Beyond Meat 日本公司在加州一新了公司总部占地 26000 呎（约 2400 平方米）的的工厂，早已在 3 万家商店和百货公司售单单了超过 2500 万个汉堡。爱荷华国立大学颇高效率的系统之一个中恨统计分析显示，Beyond Meat 制作汉堡诱发的二氧化化合物液态确实比传统文化马肉汉堡少 90%。脱逃二氧化化合物深远影响：单单且金融业地从污染物之中实际上脱逃二氧化化合物的法则，可以吸走超量二氧化碳的二氧化化合物液态。从对流层之中去除CO2确实是阻挠灾难性的可持续最后的可行法则之一。主要统计分析者：Carbon Engineering、Climeworks、Global Thermostat成熟：5到10年即使我们降较低现在的二氧化化合物二氧化碳速度快，二氧化化合物液态造成的臭氧层效应依然但会持续数千年之久。为防止气温跃升至危险以内，联合国可持续委员但会当前给单单的结论是，在本世纪，全球将必需从对流层之中去除颇高远超 1 万亿吨的二氧化化合物。前年初夏，哈佛国立大学温带气候科学家彼得·哈中都斯（Did Keith）测算再次惊喜地推断单单，一种叫继续做实际上污染物脱逃（Direct Air Capture，DAC）的法则，并不一定可以将微电脑捕集二氧化化合物的开销降较低到每吨 100 美元以下。此前估计的开销要比这个数字颇高单单一个统计分析值，因而许多科学家曾忽视这项关键技术太过较贵，不具备可行性。不过，实际上污染物脱逃仍必需至少数年的时间，才有确实将开销降较低到相似 100 美元的以内。然而，一旦尝试发挥作用了二氧化化合物的捕集，还要想急于处理过程。由哈中都斯在 2009 年加入合共同创办的加拿大草创行业化合物工程项目日本公司（Carbon Engineering），构想扩大其试验的工厂的数目，来大大提颇高小分子会燃油的开采量。这种小分子会燃油的关键原料之一，就是所脱逃的二氧化化合物。（莱斯·桑德斯是化合物工程项目日本公司的投资方。）实际上从对流层之中转化成 CO2，是一种颇惊险的遏制可持续的法则，但我们早已没有多少选项了。总部座落苏黎世的 Climeworks 在意大利的实际上污染物脱逃的工厂，将透过捕集到的二氧化化合物和冷却剂一起生产商甲烷，而他们座落瑞士的第二家的工厂则但会把二氧化化合物单单售给可乐行业。纽约的 Global Thermostat 也是如此，该日本公司于前年在乔治亚州进行时了第公司总部商业化化合物捕集的工厂的基石设施。不过，如果二氧化化合物被应用于小分子会燃油或生产商可乐，那么它们之中的大部分最后还是但会回到对流层之中去。我们的终极目标，是发挥作用二氧化化合物液态的永久被弃。其之中的一些但会被被弃在类似于化合物纤维、弹性体或混凝土这样的产品之中去，但更加多的必需潜藏在于地下。现在还没有可行的eBay来反对这项开销颇较贵的工作。事实上，从工程项目学的角度来看，从污染物之中转化成 CO2 是遏制可持续最困难、也是最较贵的法则之一。但鉴于现在我们降较低二氧化碳的进程太过缓慢，我们并没有多少别的选项。可身着恨电仪深远影响： 随着监管机构的批准和相关关键技术的技术革新，人们可以巧妙通过可身着仪器持续数据统计分析自己的肝脏境遇品质。可验证检测器的智慧手脚表可以预警如肺部形成等潜在的危及恨灵的肝脏癌症。主要统计分析者：草莓、AliveCor、Withings成熟：以前境遇品质数据统计分析装置相当是真亦然的医疗卫生仪器，炽热的运动或表带没系紧但会不良严重影响传感读取脉搏。而检测器则是在病者恨肌梗塞或肝脏病发作之前，护士就可以用其来检验肝脏异常，但必需去亦然规诊所才能境遇品质检查，因此人们经常必必需幸而就诊。随着监管部门新法规的单单台和软、接口的相关创新，恨电数据统计分析智慧手脚表早已问世，它具可身着仪器的相当程度，并且尽可能发放相似医疗卫生仪器的清晰度。矽谷草创日本公司 AliveCor 推单单了一款与草莓手脚表兼容的腕带，该腕带可以验证单单肺部形成，这是所致肺部和恨肌梗塞的常见于原因。前年，草莓释单单了区别于检测器 (ECG) 动态的 Apple Watch，并且该动态早已通过 FDA 注册。随后，境遇品质仪器日本公司 Withings 也无限期构想释单单一款内置检测器动态的手脚表。这两项的可身着检测器数据统计分析仪器基本上只有一个传感，而真亦然的检测器仪器则有 12 个传感。现在还没有任何一种可身着仪器尽可能检验肝脏病。但这种情况确实很快就但会变动。前年秋天，AliveCor 就一款应用程序和双传感的系统向英美两国肝脏协但会 (American Heart Association) 草拟了初步审批，在在该的系统可以验证到某种类型的肝脏病。无沟渠客厅深远影响： 节能洗手间可以在没有沟渠的系统的情况下用到，并且可以就地降解粪。23亿人缺乏安全的医疗卫生卫生，并或许因此致死主要统计分析者：斯坦福国立大学、南佛罗中都远超国立大学、Biomass Controls、加州理工学院成熟：1-2年全球性大约有 23 亿人没有较好的卫生条件。由于缺乏卫生的洗手间，人们将粪倾倒在郊外的池塘和溪流之中，这但会传播菌株、感染和寄生虫，从而所致过敏和霍乱。全球每 9 名婴幼儿之中就有 1 名死于过敏。以前，统计分析职员亦然在努力研发一种新型洗手间，这种洗手间对发展之我国家来感叹也足够价格便宜，不仅可以处理过程粪，还可以对其同步进行降解。2011 年，莱斯·桑德斯提单单再发明洗手间再一，并设立了 X 新人奖。自从再一开始以来，有几个小组早已将外观设计的洗手间原型投入用到。所有的粪都是就地处理过程的，不必需用大量的水把它们送至遥远的处理过程厂。大多数的洗手间原型都是独立的，不必需沟渠，但他们看单单去像传统文化的洗手间，装在一个小隔间中都并且有宝特瓶。由南佛罗中都远超国立大学外观设计的 NEW generator 宝特瓶用一种厌氧菌腹腔过滤污染物，这种厌氧菌腹腔的孔径比菌株和感染都小。另一个来自康涅狄格州 Biomass Controls 的构想则也许一个陆路货物大小的炼油厂，它能加热粪，使其转化成一种富含化合物的生物体，用作有机质肥料。但是这些洗手间有一个缺点，它们相当是在所有场合都能用到。例如，Biomass Controls 的产品每天能为有数的用户发放方便，因此它不太适合较小的村子。相反，斯坦福国立大学研发的另一套的系统则必必需可供少数家庭用到。所以，以前的再一是如何让这些洗手间更加价格便宜，更加能充分透过不尽相同数目的的社区。来自南佛罗中都远超国立大学、指派 NEW generator 一个小组的 Daniel Yeh 副教授透露：“建造一两个原型洗手间相当四支，但要真亦然让关键技术严重影响世上，唯一的急于就是让这些仪器同步进行大数目生产商。”流利对话的 AI 私人公司秘书深远影响：猎取单词之间语义父子关系的新关键技术亦然在使微电脑很好地理解自然语言。人工智慧私人公司秘书以前可以执行者基于对话的护航，如VIP的餐厅或解决关键问题车上行包，而不仅仅是依从恰当命令。主要统计分析者：搜索引擎、雅虎、亚马逊成熟：1-2 年后我们早已习惯了人工智慧私人公司秘书——Alexa 在起居室中都首播音乐，Siri 在你的手脚机上为你依此闹钟——但它们并没有真亦然继续做到；也的智慧。它们本应简化我们的境遇，但却收效甚微。它们只识别很小以内的指令，略有遇偏差就很不易丢失。但不太可能的一些极度困难将减少你的数字助理的动态。2018 年 6 月初，OpenAI 的统计分析职员研发了一种关键技术，可以在未标上的文本上受训人工智慧，以减少人工对数据同步进行分类标上时花费的开销和时间。几个月初后，搜索引擎的一个小组推单单了一个名为 BERT 的的系统。该的系统在统计分析了数百万个短语后学但会了如何统计分析漏掉的单词。在一个多项选项测试之中，它在填空各个方面的展现单单和恨灵体一样好。这些改进以致于很好的语音小分子会的系统，让我们从恰当的向人工智慧私人公司秘书下指令转向与它们交谈。它们将尽可能处理过程日常琐事，如继续做时单单席会议、查找接收者或网上超市。这样的人工智慧私人公司秘书早已面世，如搜索引擎私人公司秘书的逆天升级版搜索引擎 Duplex，可以老大你接听对讲机，甚至过滤掉的网站及对讲机推销。它还可以打对讲机老大你预约的餐厅或沙龙。在之我国，消费者亦然在习惯雅虎 (Alibaba) 的 AliMe。AliMe 通过对讲机解决关键问题包裹递送，还可以与顾客讨价还价。尽管人工智慧程序能很好地寻找你的必需求，它们基本上必必需理解一个原始的短语。原作者化或由统计生成的回答再现了向微电脑灌输真亦然的语言理解是多么困难。一旦我们解决了这个论题，我们也许但会看到人工智慧的另一种进化：从仓储解决关键问题员到保姆、老师，甚至密友。