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【物理前沿】十大突破性技术——世界科技的发展前沿和未来的发展

2018-07-05 11:21

  麻省理工科技评论从 2001 年开始,每年都会公布“十大突破性技术”。这些技术代表了当前世界科技的发展前沿和未来的发展方向,反映了近年来世界科技发展的新特点和新趋势。

  正如麻省理工科技评论主编 Jason Pontin 所言,突破性技术的定义非常简单,就是能够给人们带来高质量的运用科技的解决方案。这一榜单今年第一次中美进行同步发布。

  基因工程改造的免疫细胞正在挽救癌症患者的生命。人体内的T细胞(即免疫系统中所谓的杀伤性细胞)可以识别和杀灭入侵者,而通过基因技术制造的工程化T细胞,可以识别、攻击特定的病毒细胞,并且具有记忆功能,可以对病毒进行永久阻断,达到“功能性治愈”。这项技术目前已不仅局限于癌症或者白血病,通过免疫系统工程治疗疾病将是未来医学的一个主攻方向。

  重要意义:提高农业生产率,以满足日益增长人口的需要。到 2050 年世界人口预计将达到 100亿。

  基因编辑技术 CRISPR为改造农作物提供了精确方法,可以使它们提高产量、更有效地抵御干旱和疾病。过去一年的研究表明,被编辑过的植物没有外源 DNA 的踪迹。中国已经用它来创建抗真菌的小麦以及提高水稻产量。至于 CRISPR 作物是否将受转基因作物同样的法规监管,目前还并不明确。

  中国可以说是发展语音接口的理想市场,因为使用触摸屏来进行汉字输入十分麻烦。不过,随着百度在语音技术方面的不断进步,语音接口将变得更为实用和有效,人们可以更加便利的与身边的设备进行互动。百度的深度语音识别系统(Deep Speech 2)包含了一个非常大的神经网络,它引入了数以百万计的转录语音,让它在识别汉语语音片段方面,要比人为识别更加准确。

  火箭通常会在其首航的过程中损毁。但是如今,人们可以让火箭垂直着陆,并且在重新添加燃料之后,开启另一段新的航程,这为人类航天事业创造了新纪元。蓝源公司(Blue Origin)以及太空探索技术公司(SpaceX)均已研发出了这种火箭着陆方式。可以预见,未来的航天飞行将比过去 40 年阿波罗时代所带来的更有影响力和趣味性。

  主要研究者:Brain of Things、布朗大学、加利福尼亚大学伯克利分校、德国达姆施塔特工业大学

  如果机器人能够独立解决更多的问题,并互相分享这些内容,那会怎么样呢?布朗大学的计算机科学系的教授斯蒂芬妮·泰勒斯正在进行一项研究,目的是帮助世界各地的研究型机器人学习如何发现和处理简单的物品,并将数据同步上传至云端,允许其他机器人分析和使用这些信息。她如今已经收集了大约 200 个物品的数据,并已经开始共享这些数据。她希望能建立一个信息库,让机器人能够很容易地获取它们所需要的全部信息。

  如果有科学家告诉你,已经发现了“甜食基因”(sweet tooth gene),有人偏爱甜食就与这种基因有关。你是否会花 5 美元看看自己有没有这种基因?Illumina 与 Helix 正在筹建一个世界上最大的基因测序中心,并计划在明年推出 DNA 应用商店。

  SolarCity 的电池板采用了一种新型材料组合,通过简化的、低成本的制造工艺生产出转换效率为 22% 的太阳能电池板。目前SolarCity 正在水牛河(Buffalo River)附近的工业园区内筹建北美最大的太阳能电池生产工厂,预计将于明年全面投入生产。该工厂的产能为每天 10,000 个太阳能电池板,每年可以实现太阳能发电一千兆瓦。该公司称,SolarCity 只需要少于常规设备三分之一的电池板,便可以产生与之相等的电量。

  重要意义:在很多工作场所,“饮水机效应”(指偶然相遇和意想不到的同事对话会催生新想法)可以提升生产率。

  名为 Slack 的办公室内部通讯系统,经常被描述为有史以来增长速度最快的工作软件。自 2013 年推出以来,在不到 3 年的时间里,每日用户数量就已经超过了 200 万。市场上也存在其他一些类似于 Slack 的“Facebook 版办公软件套件”,但却未能争取到如 Slack 般的用户热情。

  特斯拉采用了增量方法,它的客户都是其广泛的测试参与者。这与那些组建小型测试车队来收集数据,从而希望有朝一日能够推出全自动驾驶汽车的谷歌及其它公司大不相同。真正自动化所需的硬件已准备就绪,马斯克表示,全自动驾驶汽车在两年内就已具备技术上的可行性,虽然在法律上尚不被认可。

  开发此项技术的华盛顿大学研究人员已证明微弱的无线电信号确实能满足一个互联网装置的电能需求。他们其中一项名为无源 Wi-Fi(passiveWi-Fi)的技术,正由一家衍生公司JeevaWireless 商业化。无源 Wi-Fi 通过后向散射 Wi-Fi 信号,让无电池装置与传统设备(如电脑和智能手机等)连接。无源 Wi-Fi 的功耗只是当前 Wi-Fi 芯片组的万分之一,是一些采用蓝牙LE 和 ZigBee 通信标准的小型连接设备功耗的千分之一,但覆盖范围却更广。而这些小型无源 Wi-Fi 设备制造成本极为低廉,可能不到 1 美元。