導(dǎo)讀

自 2001 年起，《麻省理工科技評論》每年都會(huì)評選出當(dāng)年的“十大突破性技術(shù)”，這份在全球科技領(lǐng)域舉足輕重的榜單曾精準(zhǔn)預(yù)測了腦機(jī)接口、智能手表、癌癥基因療法、深度學(xué)習(xí)等諸多熱門技術(shù)的崛起。當(dāng)然，與其說是“預(yù)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(chuàng)新的百年變遷后的一種沉淀，是對科研邁向產(chǎn)業(yè)的可行性分析，是對技術(shù)商業(yè)化及影響力的研判。

今年是《麻省理工科技評論》創(chuàng)刊 120 周年，2019 年的“十大突破性技術(shù)”榜單也與過去稍有不同。在本次的榜單評選中，我們非常榮幸的邀請到了比爾·蓋茨先生作為客座評選人，他全程參與了評選工作，并為本屆榜單作序。本屆榜單的入選技術(shù)也多是以“人類福祉”為最終目標(biāo)。

正如比爾·蓋茨先生所說，看過這些突破性技術(shù)之后，你會(huì)覺得“美好的未來，值得我們?yōu)橹畩^斗”。

世界未來，盡在吾輩手中

比爾·蓋茨

能受邀成為《麻省理工科技評論》“十大突破性技術(shù)”誕生以來的首位客座評選人，我倍感榮幸。從眾多科技成果中優(yōu)中選優(yōu)并不容易。因?yàn)槲蚁Ｍ覅⑴c選出的技術(shù)，不僅是 2019 年的關(guān)注焦點(diǎn)，更能為整個(gè)科技史留下濃重的一筆。這也令我思考，科技創(chuàng)新是如何隨著時(shí)間的推移而演變的。

說到改變世界的突破性技術(shù)，我第一個(gè)想到的，是犁。它完美代表了人類創(chuàng)新的歷史。早在公元前 4000 年，美索不達(dá)米亞的農(nóng)民們就開始用磨尖了的棍子給土壤透氣。后來，經(jīng)歷了漫長的修補(bǔ)和完善，我們終于看到了今天的犁，這一技術(shù)上的奇跡。

但犁到底有什么用呢？犁，能用來創(chuàng)造：有了犁，我們能播撒更多種子，收獲更多糧食，有更多東西吃。可以毫不夸張地說，在那些缺乏食物的地方，犁就是人們多活幾年的保障。與古代、現(xiàn)代的很多技術(shù)一樣，犁能以更有效的方式創(chuàng)造更多東西，也讓更多人受益。

實(shí)驗(yàn)室人造肉類是我今年選出的十大突破性技術(shù)之一。與犁相比，在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)動(dòng)物蛋白并不是為了養(yǎng)活更多人。即便肉類需求上升，現(xiàn)在的家畜也已足夠養(yǎng)活全世界了。下一代蛋白質(zhì)不是為了讓肉更多，而是為了讓肉更好。它讓我們在不助長森林砍伐或甲烷排放的前提下，更好地供給這個(gè)人口不斷增長、生活水平不斷提升的世界，讓我們不用殺害任何動(dòng)物就能享用漢堡。

換句話說，犁延長了我們的壽命，而實(shí)驗(yàn)室中制造的肉類則改善了我們的生活質(zhì)量。人類歷史中，我們的大部分創(chuàng)新都給了前者，我們的努力也取得了回報(bào)：全球人口預(yù)期壽命從 1913 年的 34 歲，1973 年的 60 歲，提高到了今天的 71 歲。隨著壽命的延長，我們的注意力也慢慢轉(zhuǎn)向生活幸福感的提升。如果我們把突破性技術(shù)分為增加物質(zhì)滿足和提升生活質(zhì)量兩類，你可能會(huì)覺得 2009 年的榜單好像和今年的沒什么不同。因?yàn)槿藗冴P(guān)注點(diǎn)的改變和大多數(shù)進(jìn)步一樣，非常漸進(jìn)，難以察覺。整個(gè)過程需要幾十年而不是幾年 - 我相信，我們只是還在轉(zhuǎn)型的過程中。

還要明確一件事，我認(rèn)為人類短期內(nèi)不會(huì)放棄對延長壽命的探索。我們離人人都能健康長壽這個(gè)目標(biāo)還很遙遠(yuǎn)，還要做出大量的創(chuàng)新。此外，我剛提到的“質(zhì)”和“量”可以同時(shí)提升。舉例來說，有了瘧疾疫苗，兒童不再會(huì)因?yàn)榀懠捕l(fā)育遲緩，這是對孩子生命的拯救，也是對他們生活質(zhì)量的提升。

放在歷史的長河里看，我們對時(shí)下的世界如此著迷，就是因?yàn)楝F(xiàn)在，增加物質(zhì)滿足和提升生活質(zhì)量可以一起實(shí)現(xiàn)。如果要我預(yù)測一下這個(gè)榜單幾年后的評選結(jié)果，我敢打賭，治療慢性病的技術(shù)將會(huì)是一大主題，我說的技術(shù)并不光是新的藥物（雖然我個(gè)人很想看到阿爾茨海默癥等疾病的新藥上榜），還有能幫關(guān)節(jié)炎患者保持靈活的機(jī)械手套，能幫重度抑郁患者得到所需治療的手機(jī)應(yīng)用之類的創(chuàng)新。

如果把眼光放得再遠(yuǎn)一些，比如展望一下 20 年后的技術(shù)榜單，我希望上榜的幾乎都是以提升人類福祉為目標(biāo)的技術(shù)。我認(rèn)為未來的聰明人會(huì)關(guān)注更加形而上學(xué)的問題，比如說：人類的幸福感如何提升？人與人之間有意義的連接如何建立？怎樣才能幫助每個(gè)人都過上充實(shí)的生活？

我很愿意看到 2039 年的榜單是圍繞著這些問題展開的，因?yàn)檫@意味著那時(shí)的我們已經(jīng)成功戰(zhàn)勝了疾病，還能應(yīng)對氣候變化。這就是在我看來人類能取得的最大的進(jìn)步。不過，就目前而言，能改變?nèi)祟惖募夹g(shù)創(chuàng)新都既能延長壽命，又能提高生活質(zhì)量的，我選出的技術(shù)也是基于這兩個(gè)考量。這些技術(shù)從不同方面激勵(lì)我樂觀面對未來，希望它們也能對你有所啟發(fā)。

我所選出的技術(shù)，從預(yù)測早產(chǎn)的簡單血液測試，到能夠消滅致命病原體的廁所，都是未來拯救生命的強(qiáng)大武器。我也為榜單上其他能夠改善我們生活的技術(shù)感到興奮，比如穿戴式健康監(jiān)測設(shè)備，其中腕部心電儀會(huì)給心臟病人預(yù)警即將出現(xiàn)的問題，血糖檢測儀能幫糖尿病人時(shí)刻追蹤血糖指標(biāo)，控制病情發(fā)展；先進(jìn)的核反應(yīng)堆能為世界提供無碳、安全、可靠的能源。

我選出的技術(shù)中，還有一項(xiàng)甚至讓我們看到，未來的世界將會(huì)以實(shí)現(xiàn)個(gè)人價(jià)值為主要目標(biāo)——它就是屬于每個(gè)人的人工智能助理，它甚至能幫你把電子郵箱都整理好。

這聽起來可能沒什么了不起，但是，當(dāng)以往每天用來看電子郵件的 30 分鐘可以用來做別的，就給生命創(chuàng)造了很多其他可能性。我知道，有些人會(huì)用這些時(shí)間做更多工作，但我希望大多數(shù)人能在這段時(shí)間里和朋友喝喝咖啡，輔導(dǎo)一下孩子的功課，甚至是在社區(qū)里做做志愿者。

我想，以上的美好生活，就是值得為之奮斗的未來。

《麻省理工科技評論》在今天正式揭曉2019 年“全球十大突破性技術(shù)”（10 Breakthrough Technologies）。

圖 |2019 年《麻省理工科技評論》全球十大突破性技術(shù)榜單包括：靈巧機(jī)器人、核能新浪潮、早產(chǎn)預(yù)測、腸道顯微膠囊、定制癌癥疫苗、人造肉漢堡、捕獲二氧化碳、可穿戴心電儀、無下水道衛(wèi)生間、流利對話的AI助手共 10 大突破性技術(shù)。

以下是該份榜單詳細(xì)內(nèi)容及部分解讀節(jié)選：

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)對這個(gè)現(xiàn)實(shí)世界。如果機(jī)器人能學(xué)會(huì)應(yīng)對混亂的現(xiàn)實(shí)世界，那么它們就可以勝任更多的任務(wù)。

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

盡管人們一直在討論機(jī)器取代人類工作的話題，但目前工業(yè)機(jī)器人仍然表現(xiàn)得較為笨拙且靈活性欠佳。雖然機(jī)器人可以在裝配線上不厭其煩地重復(fù)著同一個(gè)動(dòng)作，同時(shí)還能保持超高的精度，但哪怕目標(biāo)物體被稍微移動(dòng)了一點(diǎn)，或?qū)⑵涮鎿Q成不同的零件，機(jī)器人的抓取過程就會(huì)變得十分笨拙甚至是直接抓空。

如今，雖然我們還無法讓機(jī)器人做到和人一樣，在看到物體后就明白如何將其拿起，但現(xiàn)在它可以通過在虛擬空間里進(jìn)行反復(fù)的試驗(yàn)，最終自主學(xué)會(huì)處理眼前的物體。

位于舊金山的非盈利組織OpenAI 就推出了這樣一套 AI 系統(tǒng) Dactyl，并已成功操控一個(gè)機(jī)器手讓其靈活地翻轉(zhuǎn)一塊積木。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)積木后，再讓機(jī)器手進(jìn)行實(shí)際操作。這套軟件開始時(shí)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。

通常我們無法讓機(jī)器人將模擬練習(xí)中獲得的知識應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)環(huán)境里，因?yàn)槲覀兒茈y模擬出像摩擦力或是材料的不同性質(zhì)這樣的復(fù)雜變量。而 OpenAI 團(tuán)隊(duì)則通過在虛擬訓(xùn)練中引入隨機(jī)性來克服了這個(gè)問題。

現(xiàn)階段，我們還要取得更多的突破才能讓機(jī)器人變得更加靈活。但如果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、將餐具擺入洗碗機(jī)里、甚至是能夠?qū)⑴P床的人從床上扶起。

核能新浪潮

重大意義：先進(jìn)的核聚變和核裂變反應(yīng)堆正在走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。在減少碳排放和限制氣候變化的努力方面，核能的作用似乎正變得越來越不可或缺。

主要研究者：陸地能源（Terrestrial Energy）、泰拉能源（TerraPower）、紐斯凱爾（NuScale）、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。

在過去的一年中，新型核反應(yīng)堆發(fā)展勢頭強(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，以及似乎永遠(yuǎn)也無法實(shí)現(xiàn)的核聚變反應(yīng)堆。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），已經(jīng)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（這個(gè)估計(jì)可能有些樂觀）。

小型模塊化反應(yīng)堆可以產(chǎn)生的電力，通常為數(shù)十兆瓦（相比之下，傳統(tǒng)核反應(yīng)堆可以產(chǎn)生約 1000 兆瓦的電力）。像俄勒岡州的 NuScale 這樣的公司表示，小型化的反應(yīng)堆可以節(jié)約資金成本，并降低環(huán)境和金融風(fēng)險(xiǎn)。

核聚變方面也有進(jìn)展。雖然沒人指望可控核聚變技術(shù)會(huì)在 2030 年以前實(shí)現(xiàn)交付，但像 General Fusion 和 Commonwealth Fusion Systems 這樣的來自麻省理工學(xué)院的初創(chuàng)企業(yè)，正在取得一些積極進(jìn)展。許多人認(rèn)為可控核聚變只是黃粱美夢，然而，由于核聚變反應(yīng)堆不會(huì)出現(xiàn)堆芯熔毀，也不會(huì)產(chǎn)生衰變期長、放射性高的核廢料，它所可能會(huì)面臨的公眾抵制應(yīng)該會(huì)比常規(guī)核反應(yīng)堆少很多。（比爾·蓋茨是泰拉能源和 Commonwealth Fusion Systems 的投資方。）

早產(chǎn)預(yù)測

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)入臨床測試。

簡單的驗(yàn)血可以預(yù)測孕婦是否有過早分娩的風(fēng)險(xiǎn)。我們的遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞內(nèi)。

但是少量的“無細(xì)胞”DNA 和 RNA 也漂浮在我們的血液中，通常由垂死細(xì)胞釋放。在孕婦中，這些游離的遺傳物質(zhì)碎片來自胎兒、胎盤和母親的細(xì)胞。斯坦福大學(xué)的生物工程師 Stephen Quake 已經(jīng)找到了一種方法來解決醫(yī)學(xué)界最棘手的問題之一：大約十分之一的嬰兒過早出生。

自由漂浮的 DNA 和 RNA 攜帶者以前需要侵入性細(xì)胞抓取細(xì)胞的信息，例如對腫瘤進(jìn)行活組織檢查或刺破孕婦的腹部進(jìn)行羊膜穿刺術(shù)。不一樣的是現(xiàn)在更容易檢測和分析血液中無細(xì)胞遺傳物質(zhì)。

在過去幾年中，研究人員開始通過從血液中檢測腫瘤細(xì)胞的 DNA，以及通過血液檢測對孕婦進(jìn)行唐氏綜合癥等疾病的產(chǎn)前篩查。這些檢測依賴于尋找 DNA 中的基因突變。另一方面，RNA 是調(diào)節(jié)基因表達(dá)的分子物質(zhì)，能夠決定從基因中產(chǎn)生多少蛋白質(zhì)。

通過對母親血液中的自由漂浮的 RNA 進(jìn)行測序，Quake 篩選出與早產(chǎn)有關(guān)的七種基因表達(dá)的波動(dòng)。這讓他可以識別可能過早分娩的女性。一旦被警告，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)。

Quake 說，血液檢測所運(yùn)用的技術(shù)，快速，簡便，每次測量不到 10 美元。他和他的合作者已經(jīng)創(chuàng)辦了一家創(chuàng)業(yè)公司 Akna Dx 將其商業(yè)化。

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，甚至在嬰兒和兒童體內(nèi)也可以。這一設(shè)備使腸道疾病的探測和研究變得更為容易，其中包括使貧困地區(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)將于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。

沒有人知道引起 EED 的具體原因是什么，也沒有人知道怎樣預(yù)防或治療這一疾病。切實(shí)可行的檢測手段可以幫助醫(yī)務(wù)工作者了解何時(shí)應(yīng)該干預(yù)及怎樣治療。在嬰兒中已經(jīng)有了治療方法，但診斷和研究這些幼兒腸道疾病通常需要麻醉，并將一個(gè)稱為內(nèi)窺鏡的管子插入喉嚨。這種方法昂貴、不舒服、且在 EED 盛行地區(qū)難以開展。

因此，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 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)保健檢測過程中應(yīng)用簡單。

Tearney 的可吞咽膠囊顯微鏡附在可彎曲的線型導(dǎo)管上，被連接到一種叫做光學(xué)相干斷層成像系統(tǒng)( OCT )的設(shè)備上。在病人將膠囊吞咽后，醫(yī)療人員在將纖維膠囊拉回的過程中，能夠無死角對整個(gè)消化道做纖維斷層掃描。這種膠囊在消毒后可以重復(fù)利用（這聽起來有點(diǎn)令人不適，但是 Tearney 的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出一種技術(shù)，據(jù)他們說，這種技術(shù)不會(huì)造成不適。）它還帶有以單細(xì)胞分辨率拍攝消化道表面的技術(shù)，以及捕捉幾毫米深度的三維橫截面的技術(shù)。

這項(xiàng)技術(shù)有幾種應(yīng)用；在麻省總醫(yī)院, 它被用來檢測巴雷特食管，一種食管癌的前身。關(guān)于 EED，Tearney 的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種更小的版本，可以給不能吞咽藥丸的嬰兒使用。這已經(jīng)在盛行 EED 的巴基斯坦地區(qū)的青少年身上驗(yàn)證過了，此外，計(jì)劃在 2019 年進(jìn)行嬰兒試驗(yàn)。

這一小型探測儀將幫助研究者們回答關(guān)于 EED 進(jìn)展的相關(guān)問題——例如它會(huì)影響什么細(xì)胞和是否有細(xì)菌涉及其中——并評估干預(yù)手段和潛在療法。

定制癌癥疫苗

重大意義：通過識別各腫瘤的特異性突變，激發(fā)人體的天然防御能力，從而對癌細(xì)胞進(jìn)行針對性破壞。傳統(tǒng)化學(xué)療法對健康細(xì)胞有很大影響，而且對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。如果其效果真如預(yù)期的話，該疫苗就的確能夠通過腫瘤獨(dú)特的突變觸發(fā)人體免疫系統(tǒng)對其進(jìn)行識別，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，對健康細(xì)胞的損害較有限。

此外，在初始治療后，攻擊性免疫細(xì)胞將也會(huì)對游離的癌細(xì)胞保持警惕。在人類基因組計(jì)劃完成五年后的 2008 年，當(dāng)遺傳學(xué)家公布了癌細(xì)胞的第一個(gè)序列時(shí)，這種疫苗的誕生就不再是天方夜譚了。

此后不久，研究人員開始將癌細(xì)胞的 DNA 與健康細(xì)胞和其他腫瘤細(xì)胞三者的 DNA 進(jìn)行比較。研究證實(shí)，所有這些癌細(xì)胞都含有數(shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)特定的突變，其中大多數(shù)是這些腫瘤各自特有的。幾年后，一家名為 BioNTech 的德國初創(chuàng)公司提供了令人信服的證據(jù)，證明含有這些突變拷貝的疫苗可以催化機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生 T 細(xì)胞，從而做好發(fā)現(xiàn)、攻擊和摧毀所有含有這些突變癌細(xì)胞的準(zhǔn)備。

目前正在進(jìn)行的試驗(yàn)針對至少 10 種實(shí)體癌癥，目標(biāo)是在全球各地招募 560 名以上的志愿者。目前，這兩家公司正在設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)技術(shù)，以期能廉價(jià)快速地生產(chǎn)數(shù)千種私人訂制疫苗。

但這會(huì)是塊“硬骨頭”，因?yàn)橹圃煲呙缧枰獙Σ∪说哪[瘤進(jìn)行活檢，對其 DNA 進(jìn)行測序和分析，并將這些信息迅速傳遞到生產(chǎn)現(xiàn)場。一旦生產(chǎn)出來，疫苗就必須及時(shí)送到醫(yī)院，而任何延誤都可能是致命的。

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，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。但這于對氣候變化來說可不是什么好事——人類一旦脫貧致富，就往往要吃掉更多肉。據(jù)預(yù)測，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 到 20 倍的化石燃料。

而問題在于，人肯定不會(huì)馬上就戒掉肉類。也就是說，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，但外形上已經(jīng)與我們正常吃的肉差不多了。荷蘭馬斯特里赫大學(xué)的研究人員已在為實(shí)驗(yàn)室人造肉的量產(chǎn)而努力。

他們認(rèn)為，到明年，人造肉漢堡的生產(chǎn)成本可能都比牛肉漢堡還低。但人造肉也不完美，生產(chǎn)人造肉對環(huán)境到底有多大改善，我們還只能粗估。世界經(jīng)濟(jì)論壇最近的一份報(bào)告說，生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室人造肉的溫室氣體排放量也只比生產(chǎn)牛肉生產(chǎn)少大概 7%。對環(huán)境更友好的肉類替代品，就是 Beyond Meat 和 Impossible Foods（比爾·蓋茨投資了這兩家美國人造肉初創(chuàng)企業(yè)）等公司研發(fā)的植物制成的“素肉”。

他們用豌豆蛋白、大豆、小麥、馬鈴薯和植物油來還原動(dòng)物肉的質(zhì)地和口感。Beyond Meat 公司在加州新開了一家占地 26000 平方英尺（約 2400 平方米）的工廠，已經(jīng)在 3 萬家商店和餐館售出了超過 2500 萬個(gè)漢堡。密歇根大學(xué)可持續(xù)系統(tǒng)中心分析顯示，Beyond Meat 制作漢堡產(chǎn)生的溫室氣體可能比傳統(tǒng)牛肉漢堡少 90%。

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到10年

即使我們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。

去年夏天，哈佛大學(xué)氣候科學(xué)家大衛(wèi)·凱斯（David Keith）計(jì)算之后驚喜地發(fā)現(xiàn)，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。先前估計(jì)的成本要比這個(gè)數(shù)字高出一個(gè)數(shù)量級，因而許多科學(xué)家曾認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)太過昂貴，不具備可行性。不過，直接空氣捕獲仍需至少數(shù)年的時(shí)間，才有可能將成本降低到接近 100 美元的范圍。

然而，一旦成功實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的捕集，還要想辦法處理。由凱斯在 2009 年參與共同創(chuàng)辦的加拿大初創(chuàng)企業(yè)碳工程公司（Carbon Engineering），計(jì)劃擴(kuò)大其試驗(yàn)工廠的規(guī)模，來提高合成燃料的產(chǎn)量。這種合成燃料的關(guān)鍵原料之一，就是所捕獲的二氧化碳。（比爾·蓋茨是碳工程公司的投資方。）

直接從大氣中吸取 CO2，是一種高難度的應(yīng)對氣候變化的方法，但我們已經(jīng)沒有多少選擇了。

總部位于蘇黎世的 Climeworks 在意大利的直接空氣捕獲工廠，將利用捕集到的二氧化碳和氫氣一起生產(chǎn)甲烷，而他們位于瑞士的第二家工廠則會(huì)把二氧化碳出售給汽水企業(yè)。紐約的 Global Thermostat 也是如此，該公司于去年在阿拉巴馬州完成了第一家商業(yè)化碳捕集工廠的建設(shè)。

不過，如果二氧化碳被用于合成燃料或生產(chǎn)汽水，那么它們中的大部分最后還是會(huì)回到大氣中去。我們的終極目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)溫室氣體的永久封存。其中的一些會(huì)被封存在類似于碳纖維、聚合物或混凝土這樣的產(chǎn)品中去，但更多的需要深埋于地下。目前還沒有可行的商業(yè)模式來支持這項(xiàng)成本高昂的工作。

事實(shí)上，從工程學(xué)的角度來看，從空氣中吸取 CO2 是應(yīng)對氣候變化最困難、也是最昂貴的方法之一。但鑒于目前我們降低排放的進(jìn)程太過緩慢，我們并沒有多少別的選擇。

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)測自己的心臟健康。可檢測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

健康監(jiān)測裝置并不是真正的醫(yī)療設(shè)備，劇烈的運(yùn)動(dòng)或表帶沒系緊都會(huì)干擾傳感器讀取脈搏。而心電圖則是在病人中風(fēng)或心臟病發(fā)作之前，醫(yī)生就可以用其來診斷心臟異常，但需要去正規(guī)診所才能檢查，因此人們經(jīng)常不能及時(shí)就診。

隨著監(jiān)管部門新法規(guī)的出臺和軟、硬件的相關(guān)創(chuàng)新，心電監(jiān)測智能手表已經(jīng)問世，它具有可穿戴設(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 Withings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。目前還沒有任何一種可穿戴設(shè)備能夠診斷心臟病。

但這種情況可能很快就會(huì)改變。去年秋天，AliveCor 就一款應(yīng)用程序和雙傳感器系統(tǒng)向美國心臟協(xié)會(huì) (American Heart Association) 提交了初步審查，據(jù)稱該系統(tǒng)可以檢測到某種類型的心臟病。

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。23億人缺乏安全的衛(wèi)生設(shè)施，并許多人因此死亡

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，這會(huì)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，這種廁所對發(fā)展中國家來說也足夠便宜，不僅可以處理糞便，還可以對其進(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)。

自從挑戰(zhàn)開始以來，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。

（來源：GATES FOUNDATION）

大多數(shù)的廁所原型都是獨(dú)立的，不需要下水道，但他們看起來像傳統(tǒng)的廁所，裝在一個(gè)小隔間里并且有馬桶。由南佛羅里達(dá)大學(xué)設(shè)計(jì)的 NEW generator 馬桶用一種厭氧膜過濾污染物，這種厭氧膜的孔徑比細(xì)菌和病毒都小。另一個(gè)來自康涅狄格州 Biomass Controls 的項(xiàng)目則像是一個(gè)海運(yùn)集裝箱大小的煉油廠，它能加熱糞便，使其轉(zhuǎn)化成一種富含碳的物質(zhì)，用作土壤肥料。但是這些廁所有一個(gè)缺點(diǎn)，它們并不是在所有場合都能使用。

例如，Biomass Controls 的產(chǎn)品每天能為成千上萬的用戶提供方便，因此它不太適合較小的村莊。相反，杜克大學(xué)開發(fā)的另一套系統(tǒng)則只能供少數(shù)家庭使用。

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)。

來自南佛羅里達(dá)大學(xué)、領(lǐng)導(dǎo) NEW generator 小組的 Daniel Yeh 副教授表示:“建造一兩個(gè)原型廁所非常棒，但要真正讓技術(shù)影響世界，唯一的辦法就是讓這些設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。”

流利對話的 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——Alexa 在客廳里播放音樂，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。它們本應(yīng)簡化我們的生活，但卻收效甚微。它們只識別很小范圍的指令，稍遇偏差就很容易出錯(cuò)。

但最近的一些進(jìn)展將增加你的數(shù)字助理的功能。2018 年 6 月，OpenAI 的研究人員開發(fā)了一種技術(shù)，可以在未標(biāo)記的文本上訓(xùn)練人工智能，以減少人工對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類標(biāo)記時(shí)花費(fèi)的成本和時(shí)間。幾個(gè)月后，谷歌的一個(gè)團(tuán)隊(duì)推出了一個(gè)名為 BERT 的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在研究了數(shù)百萬個(gè)句子后學(xué)會(huì)了如何預(yù)測漏掉的單詞。在一個(gè)多項(xiàng)選擇測試中，它在填空方面的表現(xiàn)和人類一樣好。

這些改進(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。這樣的人工智能助手已經(jīng)面世，如谷歌助手的逆天升級版谷歌 Duplex，可以幫你接聽電話，甚至過濾掉垃圾郵件及電話推銷。它還可以打電話幫你預(yù)約餐廳或沙龍。

在中國，消費(fèi)者正在習(xí)慣阿里巴巴 (Alibaba) 的 AliMe。AliMe 通過電話協(xié)調(diào)包裹遞送，還可以與顧客討價(jià)還價(jià)。

盡管人工智能程序能更好地找出你的需求，它們?nèi)匀徊荒芾斫庖粋€(gè)完整的句子。腳本化或由統(tǒng)計(jì)生成的回答反映了向機(jī)器灌輸真正的語言理解是多么困難。一旦我們解決了這個(gè)難題，我們也許會(huì)看到人工智能的另一種進(jìn)化：從物流協(xié)調(diào)員到保姆、老師，甚至朋友。