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2019 年《麻省理工科技评论》发布了改变世界十大突破性技术的清单。这次入选的技术大都以“造福人类”为宗旨。 这十大突破性技术榜单包括：灵巧机器人、核能新浪潮、早产预测、肠道显微胶囊、定制癌症疫苗、人造肉汉堡、捕获二氧化碳、可穿戴心电仪、无下水道卫生间、流利对话的AI助手共 10 大突破性技术。 1.灵巧机器人 现实意义：机器正在通过自我学习学会应对这个现实世界。如果机器人能学会应对混乱的现实世界，那么它们就可以胜任更多的任务。 位于旧金山的非盈利组织OpenAI 就推出了这样一套 AI 系统 Dactyl，并能成功操控机器手让其灵活地翻转一块积木。通过强化学习，让机器人在模拟的环境中学会抓取并转动积木后，再让机器手进行实际操作。这套软件开始时会进行随机的尝试，并在不断地接近最终目标的过程中逐渐加强网络内部的连接。 让机器人变得更加灵活，还需要许多技术突破。但如果研究人员能够很好地利用这种学习方法，未来的机器人将有望能够学会组装电子产品、将餐具摆入洗碗机里、甚至是能够将卧床的人从床上扶起。 2. 核能新浪潮 现实意义：先进的核聚变和核裂变反应堆正在走进现实。在减少碳排放和限制气候变化的努力方面，核能的作用似乎正变得越来越不可或缺。 在过去的一年中，新型核反应堆发展势头强劲，核能的使用将会变得更安全，成本也更低。现已经有反应堆研发者开始与电力公司建立研发合作关系，力争在 2020 年代之前实现并网发电（这个估计可能有些乐观）。 核聚变方面也有进展。虽然没人指望可控核聚变技术会在 2030 年以前实现交付，但像 General Fusion 和 Commonwealth Fusion Systems 这样的来自麻省理工学院的初创企业，正在取得一些积极进展。（比尔·盖茨是泰拉能源和 Commonwealth Fusion Systems 的投资方。）裂变和聚变的方式会让核能的使用变得更安全，成本也更低。 3. 早产预测 现实意义：每年有 1500 万婴儿过早出生，这是 5 岁以下儿童死亡的主要原因。简单的验血可以预测孕妇是否有过早分娩的风险。 医学界最棘手的问题之一：大约十分之一的婴儿过早出生。 在过去几年中，研究人员开始通过从血液中检测肿瘤细胞的 DNA，以及通过血液检测对孕妇进行唐氏综合症等疾病的产前筛查。这些检测依赖于寻找 DNA 中的基因突变。通过对母亲血液中的自由漂浮的 RNA 进行测序，专家筛选出与早产有关的七种基因表达的波动。这让他可以识别可能过早分娩的女性。一旦被警告，医生可以采取措施避免早产，并给予孩子更好的生存机会。研究者说，血液检测所运用的技术，快速，简便，每次测量不到 10 美元。这项技术已经被创办公司将其商业化。预计可在五年内进入临床测试。 4. 肠道显微胶囊 现实意义：一种小型的、可吞咽的设备，不使用麻醉也可以捕捉到肠道的详细图像，甚至在婴儿和儿童体内也可以。这一设备使肠道疾病的探测和研究变得更为容易。 环境性肠功能障碍（EED）花费及其昂贵。以肠道发炎、肠道泄露和营养吸收不良为特征，这一疾病在贫穷国家广泛传播，治疗昂贵且不舒服，在EED盛行地区很难以开展，这也是这些地区许多人营养不良、发育迟缓、未能达到正常身高的原因之一。 麻省总医院（MGH）的研究者研发了一种小型设备，这种设备能够检测 EED 的表现症状，甚至可以进行组织活检。与内窥镜不同，它在基础保健检测过程中应用简单。目前在成人体内使用；科研团队还研发出了一种更小的版本，可以给不能吞咽药丸的婴儿使用。计划在 2019 年进行婴儿试验。 5. 定制癌症疫苗 现实意义：通过识别各肿瘤的特异性突变，激发人体的天然防御能力，从而对癌细胞进行针对性破坏。 目前，科学家正处于将首支个性定制疫苗商业化的关键时刻。如果其效果真如预期的话，该疫苗就的确能够通过肿瘤独特的突变触发人体免疫系统对其进行识别，从而有效地阻止多种癌症的发生。 目前正在进行的试验针对至少 10 种实体癌症，目标是在全球各地招募 560 名以上的志愿者。目前，研究者正在设计新的生产技术，以期能廉价快速地生产数千种私人订制疫苗。 6. 人造肉汉堡 现实意义：实验室培育的人造肉和植物制成的素肉，能在不破坏环境的情况下接近真实肉类的味道和营养价值。人造肉的出现，可以缓解畜牧业生产造成的毁灭性的森林砍伐、水污染和温室气体排放。 根据联合国的预测，世界人口数量将在 2050 年达到 98 亿，人类吃掉的肉会比 2005 年多 70%。事实证明，饲养供人类食用的动物，是对环境的最大伤害之一。根据动物种类的不同，以西方工业化方法生产一磅肉类蛋白要比生产等量植物蛋白多用 4 到 25 倍的水，6 到 17 倍的土地，6 到 20 倍的化石燃料。 研究人员已在为实验室人造肉的量产而努力。他们认为，到明年，人造肉汉堡的生产成本可能都比牛肉汉堡还低。世界经济论坛最近的一份报告说，生产实验室人造肉的温室气体排放量也只比生产牛肉生产少大概 7%。对环境更友好的肉类替代品，是比尔·盖茨投资的两家美国人造肉初创企业研发的植物制成的“素肉”。他们用豌豆蛋白、大豆、小麦、马铃薯和植物油来还原动物肉的质地和口感。密歇根大学可持续系统中心分析显示，Beyond Meat 制作汉堡产生的温室气体可能比传统牛肉汉堡少 90%。 7. 捕获二氧化碳 现实意义：实用且经济地从空气中直接捕获二氧化碳，吸走超量排放的温室气体。从大气中去除CO2可能是阻止灾难性的气候变化最后的可行方法之一。 即使我们降低目前的二氧化碳排放速度，温室气体造成的变暖效应依然会持续数千年之久。为防止气温攀升至危险范围，联合国气候变化委员会当前得出的结论是，在本世纪，全世界将需要从大气中去除高达1万亿吨的二氧化碳。 研究者发现一种叫做直接空气捕获（Direct Air Capture，DAC）的方法，理论上可以将机器捕集二氧化碳的成本降低到每吨 100 美元以下。成为最物美价廉的新型捕捉二氧化碳方案。然而，一旦成功实现了二氧化碳的捕集，还要想办法处理。 有一种方式是将捕集到的二氧化碳和氢气一起产生甲烷，另一种方式是把二氧化碳用于合成燃料或生产汽水。这样它们中的大部分最后还是会回到大气中去。我们的终极目标，是实现温室气体的永久封存。目前还没有可行的商业模式来支持这项成本高昂的工作。事实上，从工程学的角度来看，从空气中吸取 CO2 是应对气候变化最困难、也是最昂贵的方法之一。但鉴于目前我们降低排放的进程太过缓慢，我们并没有多少别的选择。 8. 可穿戴心电仪 现实意义：随着监管机构的批准和相关技术的进步，人们可以轻松通过可穿戴设备持续监测自己的心脏健康。可检测心电图的智能手表可以预警如心房颤动等潜在的危及生命的心脏疾病。 健康监测装置并不是真正的医疗设备，剧烈的运动或表带没系紧都会干扰传感器读取脉搏。而心电图则是在病人中风或心脏病发作之前，医生就可以用其来诊断心脏异常，但需要去正规诊所才能检查，因此人们经常不能及时就诊。 随着监管部门新法规的出台和软、硬件的相关创新，心电监测智能手表已经问世，它具有可穿戴设备的便利性，并且能够提供接近医疗设备的精度。目前还没有任何一种可穿戴设备能够诊断心脏病。但这种情况可能很快就会改变。去年秋天，有一款应用程序和双传感器系统向美国心脏协会提交了初步审查，据称该系统可以检测到某种类型的心脏病。 9. 无下水道卫生间 现实意义：节能厕所可以在没有下水道系统的情况下使用，并且可以就地分解粪便。 全球大约有 23 亿人没有良好的卫生条件，并且有许多人因此死亡。由于缺乏卫生的厕所，人们将粪便倾倒在附近的池塘和溪流中，这会传播细菌、病毒和寄生虫，从而导致腹泻和霍乱。全世界每 9 名儿童中就有 1 名死于腹泻。 现在，研究人员正在努力开发一种新型厕所，这种厕所对发展中国家来说也足够便宜，不仅可以处理粪便，还可以对其进行分解。自从挑战开始以来，有几个团队已经将设计的厕所原型投入使用。所有的粪便都是就地处理的，不需要用大量的水把它们送到遥远的处理厂。 所以，现在的挑战是如何让这些厕所更便宜，更能适应不同规模的社区。 来自南佛罗里达大学、领导 NEW generator 小组的 Daniel Yeh 副教授表示:“建造一两个原型厕所非常棒，但要真正让技术影响世界，唯一的办法就是让这些设备进行大规模生产。” 10. 流利对话的 AI 助手
现实意义：捕捉单词之间语义关系的新技术正在使机器更好地理解自然语言。人工智能助手现在可以执行基于对话的任务，如预订餐厅或协调行李托运，而不仅仅是服从简单命令。 我们已经习惯了人工智能助手——Alexa 在客厅里播放音乐，Siri 在你的手机上为你定闹钟——但它们并没有真正做到所谓的智能。它们本应简化我们的生活，但却收效甚微。它们只识别很小范围的指令，稍遇偏差就很容易出错。 但最近的一些进展将增加你的数字助理的功能。研究人员开发了一种技术，可以在未标记的文本上训练人工智能，以减少人工对数据进行分类标记时花费的成本和时间。这些改进加上更好的语音合成系统，让我们从简单的向人工智能助手下指令转向与它们交谈。它们将能够处理日常琐事，如做会议记录、查找信息或网上购物。这样的人工智能助手已经面世，可以帮你接听电话，甚至过滤掉垃圾邮件及电话推销。它还可以打电话帮你预约餐厅或沙龙。 尽管人工智能程序能更好地找出你的需求，它们仍然不能理解一个完整的句子。一旦我们解决了这个难题，我们也许会看到人工智能的另一种进化：从物流协调员到保姆、老师，甚至朋友。
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