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

日前，《麻省理工科技評論》2021“全球十大突破性技術(shù)”在杭州發(fā)布。今年也是《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術(shù)”連續(xù)發(fā)布的第20年。作為全球歷史悠久、影響力極大的新興科技商業(yè)媒體，《麻省理工科技評論》一直關(guān)注技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用潛力以及對人類社會和生活的重大影響，被認(rèn)為是投資和技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的風(fēng)向標(biāo)。

2020年，新冠肺炎疫情席卷全球。在經(jīng)受疫情考驗(yàn)之時，人們也真切體會到科技正成為人類面對挑戰(zhàn)的“關(guān)鍵之手”。過去一年，大數(shù)據(jù)快速拆解了病毒特性，人工智能技術(shù)助力疫苗和藥物的開發(fā)，遠(yuǎn)程協(xié)作工具保證了社會有效運(yùn)轉(zhuǎn)，智能制造提供了有力保障。

在這一背景下，《麻省理工科技評論》評選的2021年“十大突破性技術(shù)”，囊括了GPT-3、多技能 AI、TikTok 推薦算法、數(shù)據(jù)信托、遠(yuǎn)程技術(shù)、超高精度定位、數(shù)字接觸追蹤、mRNA 疫苗、鋰金屬電池、綠色氫能。

它們是科技領(lǐng)域最熱門、最前沿、最具價值的研究領(lǐng)域，從中孕育出的成果寄托著人類對未來美好生活的憧憬，也必將在未來社會生活中產(chǎn)生巨大的影響。

榜單解讀如下：

mRNA 疫苗

重大意義：mRNA 新冠疫苗有效性約為95%，此前從未投入臨床應(yīng)用，可能帶來醫(yī)藥領(lǐng)域的巨大變革。

主要研究者：BioNTech公司、綠光生物科技公司、Moderna、Strand Therapeutics公司

成熟期：現(xiàn)在

GPT-3

重大意義：學(xué)習(xí)自然語言的大型計(jì)算機(jī)模型，朝著構(gòu)建可理解人類、并與人類世界互動的AI邁出的一大步。

主要研究者：OpenAI、Google、Facebook

成熟期：現(xiàn)在

繼 DeepMind 的 Alpha Go 和 IBM 的 Deep Blue 之后，GPT-3 成為 AI 領(lǐng)域最能引發(fā)公眾想象的存在。

GPT-3 是一種“大型語言模型”，由舊金山的研究實(shí)驗(yàn)室Open AI 創(chuàng)建。所謂“大型語言模型”指的是一種利用深度學(xué)習(xí)的算法，通過數(shù)千本書和互聯(lián)網(wǎng)的大量文本進(jìn)行訓(xùn)練，將單詞和短語串在一起。GPT-3 于2020年正式發(fā)布，能夠模仿人類書寫文本，逼真程度令人驚異。

在許多人看來，GPT-3 的這一能力，堪稱是通往真正的機(jī)器智能道路上的里程碑。

能夠如此嫻熟地運(yùn)用語言的機(jī)器之所以重要，是因?yàn)檎Z言對于理解日常世界至關(guān)重要，人類就是通過語言來交流、分享思想和描述概念。換句話說，掌握了語言的 AI，可對世界產(chǎn)生更好的理解。

大型語言模型還有很多實(shí)際用途。比如，可為開發(fā)更好的聊天機(jī)器人提供支持，以進(jìn)行更加流暢的對話；只要給出提示，它們就可以生成關(guān)于任何事情的文章和故事；它們還可以總結(jié)文本，或回答關(guān)于文本的問題；雖然只有獲得邀請的人才能使用 GPT-3，但人們已經(jīng)利用它為數(shù)十個應(yīng)用程序提供了支持，其中不乏從一個產(chǎn)生創(chuàng)業(yè)想法的工具，到一個以地下城為背景的AI腳本冒險游戲的。

GPT-3 并不是2020年出現(xiàn)的唯一一個大型語言模型，微軟、谷歌和臉書都推出了其開發(fā)的大型語言模型，但GPT-3 卻是迄今為止最好的全能型選手。人們認(rèn)為 GPT-3 可以寫出任何東西：同人小說、哲學(xué)辯論、甚至代碼。人們甚至就GPT-3是否是第一個通用人工智能展開爭論。

其實(shí)不是。盡管 GPT-3 能產(chǎn)生特別逼真的文本段落，但并沒有任何實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新。GPT-3 的出現(xiàn)證明了一點(diǎn)，那就是規(guī)模為王。在構(gòu)建 GPT-3 時，Open AI 使用的方法和算法與構(gòu)建 GPT-2 的基本相同，區(qū)別在于 Open AI 擴(kuò)大了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和訓(xùn)練集——GPT-3 有1750億個參數(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的值在訓(xùn)練過程中會不斷調(diào)整。而 GPT-2 僅有15億個參數(shù)，GPT-3 也借此成為有史以來最大的語言模型。

但有科研人員指出，GPT-3 雖稱得上是 AI 中的翹楚，但同時也集合了一些糟糕的問題，比如 GPT-3 耗電巨大，會加劇氣候變化；GPT-3 會吸收網(wǎng)上的許多不實(shí)信息和偏見，并能按需復(fù)制；GPT-3 為機(jī)器生成的文本披上人性外衣，能夠輕易獲取人們的信任——數(shù)月前，有人在Reddit 上發(fā)布了一款由 GPT-3 支持的網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人，該機(jī)器人在幾天內(nèi)發(fā)布了數(shù)百條評論，并與數(shù)十名用戶進(jìn)行互動，直到最后才被發(fā)現(xiàn)并非真人。

對于相信“越大越好”（bigger is better）理念的人而言，GPT-3 的出現(xiàn)是一個不小的勝利。這些模型表明，我們可以期待計(jì)算能力和數(shù)據(jù)將在未來走得更遠(yuǎn)。GPT-4 會是什么樣子的？我們可以預(yù)期，聊天機(jī)器人將能夠掌握更廣泛的會話主題，與人的交流變得更加流暢，更善于將更長的連貫文本串在一起……

數(shù)據(jù)信托

重大意義：面對個人數(shù)據(jù)被濫用這一情況，數(shù)據(jù)信托可以幫助更好地管理數(shù)據(jù)。

主要研究者：Google Sidewalk Labs

成熟期：2-3年

數(shù)據(jù)時代，在人們生活更加方便的同時，隱私和安全問題日益突顯。那么，是否有一個組織可以像工會維護(hù)勞工權(quán)利一樣來維護(hù)人們的數(shù)據(jù)權(quán)利？并且，能夠像醫(yī)生一樣，根據(jù)個人的數(shù)據(jù)管理幫助人們做出明智的決策？

或許，數(shù)據(jù)信托是一種可行性方案。

在法律中，信托是指基于對受托人的信任，委托人從其自身利益出發(fā)，將資產(chǎn)交給受托人管理的行為。而在數(shù)據(jù)信托中，受托人將管理一群人的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)權(quán)利。這就像醫(yī)生有責(zé)任依據(jù)病人的利益行事一樣，數(shù)據(jù)受托人管理委托人的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)權(quán)利，也對其利益負(fù)責(zé)。理論上，數(shù)據(jù)信托允許用戶行使其作為數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的權(quán)利。

此前，谷歌的姊妹公司“人行道實(shí)驗(yàn)室”建議創(chuàng)立一個公民數(shù)據(jù)信托——希望在其智能社區(qū) Quayside 入駐的公司必須申請收集和使用數(shù)據(jù)的許可證，并由社區(qū)成員組成的審查委員會對數(shù)據(jù)收集和使用進(jìn)行監(jiān)督，以保證這些數(shù)據(jù)能為用戶產(chǎn)生價值。

雖然，“人行道實(shí)驗(yàn)室”在2020年5月放棄 了Quayside 項(xiàng)目，但其數(shù)據(jù)信托的提議為數(shù)據(jù)管理提供了思路：對于智能城市、公共衛(wèi)生計(jì)劃等更多公共事務(wù)收集到的數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)信托并對其進(jìn)行管理。

對于數(shù)據(jù)引發(fā)的隱私、安全性等問題，數(shù)據(jù)信托不是唯一的解決辦法，但能夠控制數(shù)據(jù)、讓數(shù)據(jù)共享造福人類的數(shù)據(jù)治理是十分必要的。

鋰金屬電池

重大意義：鋰金屬電池能量密度高、充電速度快，而且安全可靠，使電動汽車像汽油汽車一樣方便和便宜。

主要研究者：Quantum Scape公司、卡耐基梅隆大學(xué)、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室

成熟期：5年

制約電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大難題就是電池技術(shù)。

目前，電動汽車普遍使用的是鋰離子電池，這種電池昂貴、笨重、能量密度低，并且其所依賴的液體電解質(zhì)在碰撞時極易起火。電池的一系列缺點(diǎn)體現(xiàn)在電動汽車上就是：價格高、續(xù)航低、充電慢，而且還存在安全隱患，這些正是讓眾多車主對電動汽車望而卻步的原因。

顯然，要使電動汽車比汽油汽車更具競爭力，就需要一種突破性電池來彌補(bǔ)這些缺陷。

硅谷初創(chuàng)公司 Quantum Scape 聲稱已經(jīng)開發(fā)出全新的鋰金屬電池，其采用固體電解質(zhì)（陶瓷）克服了傳統(tǒng)鋰離子電池存在的這些缺陷。

在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，陽極主要由石墨制成，可以很容易地吸收和釋放帶電的鋰離子，這些鋰離子通過電解質(zhì)在陽極和陰極之間來回穿梭，這些帶電粒子流產(chǎn)生電流，電流從電池中流出，為任何需要供電的地方供電。

而在鋰金屬電池中，陽極本身是由鋰制成的，這意味著電池陽極上幾乎每一個原子都可以用來產(chǎn)生電流。從理論上講，鋰金屬陽極可以比同等重量和體積的石墨多存儲50%的能量。

這種鋰金屬電池?fù)碛休^大的能量密度和極快的充電速度，而且更加安全穩(wěn)定。一旦普及，將徹底改寫當(dāng)今電動汽車產(chǎn)業(yè)格局，讓電動汽車的成本降低、續(xù)航增加，屆時充電將會變得像在加油站加油一樣快捷方便。當(dāng)然，這種電池也可用于其他形式的運(yùn)輸，比如長途卡車貨運(yùn)，甚至是短途航班。

Quantum Scape 公司還展示了一款還處于實(shí)驗(yàn)室階段的單層電池，可在15分鐘內(nèi)充電至80%以上的電量，續(xù)航里程達(dá)數(shù)十萬英里，而且在冰點(diǎn)溫度下也能正常工作。該公司表示，這種電池將使電動汽車的行駛里程提高80%以上，現(xiàn)在一次充電可以行駛250英里的汽車，使用這種電池后可以行駛450英里。

迄今為止，Quantum Scape 公司發(fā)表的所有測試都是在電池組上進(jìn)行的。為了在汽車上工作，該公司還將需要生產(chǎn)幾十層電池，而且還必須找到一種方法，以足夠低的成本大規(guī)模量產(chǎn)電池，從而與占據(jù)主導(dǎo)地位幾十年的鋰離子電池技術(shù)相競爭。

數(shù)字接觸追蹤

重大意義：在不獲取個人位置信息的情況下，手機(jī)使用者可獲知自己是否與新冠病毒感染者接觸。

主要研究者：蘋果、谷歌等

成熟期：現(xiàn)在

2020年全球都在經(jīng)歷的新冠疫情讓“數(shù)字接觸追蹤”引起人們的關(guān)注。

新冠疫情之下，科技為公共衛(wèi)生調(diào)查人員追溯感染者的行蹤提供新思路——數(shù)字接觸追蹤。使用該技術(shù)，衛(wèi)生調(diào)查人員不再需要依靠病人的記憶對其行蹤進(jìn)行追蹤，這減輕了對疾病監(jiān)控的壓力。

這一技術(shù)對應(yīng)到實(shí)際應(yīng)用被稱為“曝光通知”（Exposure Notification）。對于該數(shù)字接觸追蹤系統(tǒng)，程序員在幾周內(nèi)完成了建立和運(yùn)行，并將代碼開源共享，以保證全球各地的、蘋果和安卓的用戶都可以使用這一功能。

具體而言，“曝光通知”不會追蹤用戶的位置，而是使用藍(lán)牙來匿名連接附近運(yùn)行同一應(yīng)用程序的手機(jī)設(shè)備，從而保證健康數(shù)據(jù)的匿名性和隱私性。截至2021年1月，《麻省理工科技評論》了解到的全球各地政府使用的“曝光通知”應(yīng)用共有77個。

然而，由于一些公司和用戶缺乏對該應(yīng)用認(rèn)識和信任、用戶信息不明確、感染者可能沒有使用該應(yīng)用等因素的限制下，“曝光通知”在新冠疫情中似乎并未起到實(shí)質(zhì)性作用。

但可以確定的是，越多的人使用“曝光通知”，它達(dá)到的效果就會越好。而此次全球范圍內(nèi)的大規(guī)?！皩?shí)驗(yàn)”也表明，一項(xiàng)技術(shù)要在實(shí)際場景中的應(yīng)用，建立信任、增加獲取渠道以及思考技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中的使用是更加重要的。

超高精度定位

重大意義：當(dāng)定位技術(shù)精確到毫米級或更高水平，將開創(chuàng)全新的產(chǎn)業(yè)。

主要研究者：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院、Cold Quanta

成熟期：現(xiàn)在

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的精度正在從“米”提高到“厘米”級別，這將為自動駕駛汽車、送貨機(jī)器人等在街道上安全行駛提供更大支撐。

2020年正式開通的北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可實(shí)時捕獲地面上幾米的位置變化，甚至其處理精度能夠達(dá)到毫米級。該系統(tǒng)已用于檢測中國各地山體滑坡易發(fā)地區(qū)地表的細(xì)微變化，并于當(dāng)年預(yù)測到中國湖南省將遭遇數(shù)十年來最嚴(yán)重的山體滑坡，使村民得以提前撤離。中國科學(xué)院航天信息研究所專家表示，如果衛(wèi)星定位精度仍然在米或分米的水平，對此，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。

其實(shí)，北斗和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）精度的進(jìn)一步提升都需要通過地面設(shè)施來提高定位精度。在目前廣泛使用的方法中，一種是實(shí)時動態(tài)（Real Time Kinematic，RTK）定位，精度可達(dá)3cm以下；另一種是精確點(diǎn)定位（Precise Point Positioning，PPP），也可以達(dá)到厘米級別的精度。此外，中國科學(xué)院航天信息研究所專家表示：“我們正在開發(fā) PPP-RTK 技術(shù)，結(jié)合二者的優(yōu)勢，有望在幾年后投入使用。”

除衛(wèi)星系統(tǒng)之外，量子技術(shù)也被應(yīng)用于定位和導(dǎo)航。

專家認(rèn)為，當(dāng)原子冷卻到接近絕對零度時，會達(dá)到一種對外力特別敏感的量子態(tài)。如果已知一個物體的初始位置，并能測量原子的變化，就能據(jù)此找到物體的實(shí)時位置。目前，量子技術(shù)公司 Cold Quanta 開發(fā)的量子定位系統(tǒng)早期版本已經(jīng)在國際空間站上運(yùn)行。

遠(yuǎn)程技術(shù)

重大意義：2020年疫情期間，醫(yī)療保健和教育這兩項(xiàng)重要服務(wù)中發(fā)生的變化，對人們的整體福祉和生活質(zhì)量產(chǎn)生了巨大影響。但最重要的改變其實(shí)不是技術(shù)本身而是我們的行為，因?yàn)檫h(yuǎn)程會議和遠(yuǎn)程醫(yī)療早已存在。

主要研究者：中國香港在線輔導(dǎo)公司 Snapask、作業(yè)幫、印度 Byju’s

成熟期：現(xiàn)在

多技能AI

重大意義：“多模態(tài)”系統(tǒng)能解決更加復(fù)雜的問題，讓機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)與人類真正意義上交流和協(xié)作。

主要研究者：艾倫人工智能研究所、北卡羅來納大學(xué)、Open AI

成熟期：3-5年

TikTok推薦算法

重大意義：TikTok 不僅能夠精準(zhǔn)地為用戶推薦感興趣的視頻，還能通過推薦算法幫助他們拓展與其有交集的新領(lǐng)域。

主要研究者：TikTok

成熟期：現(xiàn)在

綠色氫能

重大意義：綠色氫氣是綠色的碳中性能源，是可再生風(fēng)能和太陽能的擴(kuò)充，有可能成為未來低碳化的核心燃料。

主要研究者：綠色氫聯(lián)盟蒂森克虜伯集團(tuán)、國際能源署、麥肯錫咨詢公司

成熟期：預(yù)計(jì)2030年

編輯：jq