今天，《麻省理工科技評(píng)論》一年一度的“十大突破性技術(shù)”（TR10）榜單如期而至。
自 2001 年起，《麻省理工科技評(píng)論》每年都會(huì)評(píng)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(cè)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(shuō)是“預(yù)測(cè)”，不如說(shuō)是《麻省理工科技評(píng)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(duì)科研邁向產(chǎn)業(yè)的可行性分析，是對(duì)技術(shù)商業(yè)化及影響力的研判。
和往年一樣，這份充滿未來(lái)感的榜單嘗試在每一年的年初定義接下來(lái)最值得關(guān)注的 10 個(gè)技術(shù)方向，但編輯部每年都在嘗試為這份極具影響力的年度策劃創(chuàng)造更多新鮮感。例如，在去年，我們就請(qǐng)到比爾 · 蓋茨（Bill Gates）先生作為客座評(píng)選人，全程參與評(píng)選工作。
那么今年，站在新十年和舊十年的接力點(diǎn)，《麻省理工科技評(píng)論》這份榜單又會(huì)出現(xiàn)怎樣的驚喜？
回望 2013 年的十大突破性技術(shù)榜單，由于人工智能的加速發(fā)展，我們將 “深度學(xué)習(xí)” 列入了當(dāng)年的突破性技術(shù)，并準(zhǔn)確給出了 3-5 年的爆發(fā)期。
2010 年，我們提名了帶有 3D 全息顯示的手機(jī)、可以將空氣中的二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為柴油的微生物、可以在人體里降解的電子植入物，以及“社交電視” (現(xiàn)在它叫 Twitter) 。
2009 年，在蘋果收購(gòu) Siri 之前，我們就將它列為了突破性技術(shù)。當(dāng)時(shí) Siri 宣稱，它將不僅僅是一個(gè)語(yǔ)音激活的搜索引擎，而且是一個(gè)可以為用戶預(yù)訂餐廳或航班的搜索引擎。
說(shuō)實(shí)話，如果我們真的能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)哪些新技術(shù)會(huì)取得成功，我們不會(huì)將其公開(kāi)，而是會(huì)建立基金去投資它們。這是風(fēng)險(xiǎn)投資家每天都在做的事情，而且成功者寥寥無(wú)幾。但是，作為一個(gè)未來(lái)學(xué)家，未來(lái)主義的意義不在于猜測(cè)未來(lái)，而是為了挑戰(zhàn)人們現(xiàn)有想象，這樣未來(lái)到來(lái)時(shí)，我們才不會(huì)措手不及。
所以在 2020 年（大家都喜歡整數(shù)年份），我們決定，擴(kuò)充今年的年度十大突破性技術(shù)排行榜內(nèi)容。我們將近距離關(guān)注這些科學(xué)技術(shù)，并收集了一些其他人對(duì) 2030 年的預(yù)測(cè)。
例如，摩爾定律是現(xiàn)代最可靠的預(yù)測(cè)，但是它已經(jīng)相當(dāng)久遠(yuǎn)了，我們的同事 David Rotman 就對(duì)摩爾定律進(jìn)行了研究。他提出這樣一個(gè)預(yù)測(cè)：摩爾定律即將失效。他好奇的是這將對(duì)未來(lái)的進(jìn)步有何影響；獨(dú)立記者 Rob Arthur 研究了 2016 年美國(guó)總統(tǒng)大選預(yù)測(cè)表現(xiàn)糟糕的原因，并預(yù)測(cè)了 2020 年總統(tǒng)大選；媒體人 Brian Bergstein 關(guān)心研究人員在開(kāi)發(fā)能夠理解因果關(guān)系的 AI 方面的進(jìn)展；Bobbie Johnson 則詢問(wèn)了一些未來(lái)學(xué)家對(duì)未來(lái)的看法以及他們對(duì) 2030 年的預(yù)期。
圖 | 2020 年《麻省理工科技評(píng)論》全球十大突破性技術(shù)榜單包括：防黑互聯(lián)網(wǎng)、超個(gè)性化藥物、數(shù)字貨幣、抗衰老藥物、人工智能發(fā)現(xiàn)分子、超級(jí)星座衛(wèi)星、量子優(yōu)越性、微型人工智能、差分隱私、氣候變化歸因共 10 大突破性技術(shù)。
以下是榜單詳細(xì)內(nèi)容解讀：
防黑互聯(lián)網(wǎng)
重大意義：互聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越容易受到黑客攻擊，而量子網(wǎng)絡(luò)將無(wú)法被黑客攻擊。
主要研究者：代爾夫特理工大學(xué)、量子互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
成熟期：5 年
基于量子物理學(xué)的互聯(lián)網(wǎng)將很快實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的安全通信。由代爾夫特理工大學(xué)的 Stephanie Wehner 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，正在完全通過(guò)量子技術(shù)建立一個(gè)可以連接荷蘭四個(gè)城市的網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的消息將無(wú)法破解。
在過(guò)去的幾年里，科學(xué)家們已經(jīng)學(xué)會(huì)了用光纖電纜來(lái)傳輸成對(duì)的光子，這是一種可以絕對(duì)保護(hù)光子中編碼信息的傳輸方式。一支由潘建偉教授帶領(lǐng)的中國(guó)團(tuán)隊(duì)使用這種技術(shù)，在北京和上海之間建造了一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 2000 公里的骨干網(wǎng)絡(luò)，但該項(xiàng)目部分依賴于經(jīng)典組件，這些組件在建立新的量子網(wǎng)絡(luò)之前會(huì)周期性地?cái)嚅_(kāi)網(wǎng)絡(luò)，因此依然存在被黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。
相比之下，代爾夫特理工大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)將是第一個(gè)使用量子技術(shù)在城市之間傳輸信息的網(wǎng)絡(luò)。
這項(xiàng)技術(shù)依賴于一種被稱為 “量子糾纏” 的粒子行為。糾纏的光子在不破壞其內(nèi)容的情況下無(wú)法被秘密讀取。
但是，創(chuàng)建糾纏的粒子很難，遠(yuǎn)距離傳輸粒子更難。Wehner 的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，他們可以將粒子發(fā)送超過(guò) 1.5 公里 (0.93 英里) 的距離，他們有信心在今年年底左右建成代爾夫特和海牙之間的量子網(wǎng)絡(luò)。而更遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)連接將需要量子中繼器來(lái)擴(kuò)展。
代爾夫特理工大學(xué)和其他一些機(jī)構(gòu)正在設(shè)計(jì)這種中繼器。Wehner 說(shuō)，第一個(gè)量子中繼器將在未來(lái)五到六年內(nèi)完成，并將在 2020 年代末建成一個(gè)全球量子網(wǎng)絡(luò)。
超個(gè)性化藥物
重大意義：針對(duì)個(gè)體量身定制的基因藥物為身患絕癥的人帶來(lái)一線希望。
主要研究者：A-T Children’s Project、波士頓兒童醫(yī)院、Ionis Pharmaceuticals、美國(guó)食品和藥品監(jiān)督管理局
成熟期：現(xiàn)在
我們先來(lái)設(shè)想這樣一個(gè)絕望的病例：一名兒童身患一種極其罕見(jiàn)的致死性疾病。這種病不僅沒(méi)有有效藥物，而且連嘗試研究它的科學(xué)家都找不到。
最后醫(yī)生只能一聲嘆息，“病癥實(shí)在太過(guò)罕見(jiàn)，隨他去吧?！?
歸功于可以根據(jù)個(gè)體基因量身定制的全新藥物，這種情況可能會(huì)發(fā)生改變。如果因?yàn)槟撤N特定 DNA 缺陷導(dǎo)致了極為罕見(jiàn)的疾?。壳坝袛?shù)千種這樣的情況），那么至少有一個(gè)爭(zhēng)取修復(fù)基因的機(jī)會(huì)。
小女孩米拉 · 馬科維茨（Mila Makovec）就是一個(gè)真實(shí)病例。她因?yàn)橐环N獨(dú)特的基因突變而飽受病痛摧殘，隨后醫(yī)生用一年的時(shí)間為她量身定做了針對(duì)其基因缺陷的藥物，并命名為“Milasen”，取自她的名字。相關(guān)研究成果于 2019 年 10 月發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上。
雖然該治療手段尚未完全治愈米拉，但似乎已經(jīng)穩(wěn)定了她的病情：癲癇發(fā)作減少，還可以在協(xié)助下站立和行走。
針對(duì)米拉的治療之所以成為可能，是因?yàn)殚_(kāi)發(fā)一種全新的基因藥物從未如此之快，也從未有過(guò)更好的機(jī)會(huì)。新型藥物可能會(huì)采用基因替代、基因編輯或反義核酸等形式，米拉所接受的治療就采用了反義核酸，類似于用一種分子擦除劑消除或修復(fù)錯(cuò)誤的遺傳信息。這些治療手段的共同點(diǎn)在于，它們能夠以數(shù)字化的方式和速度編程，以糾正和補(bǔ)償遺傳性疾病，或者替代 DNA 字母。
和米拉處于類似境遇的人還有多少呢？目前還不是很多，但一定會(huì)越來(lái)越多。
好消息是，曾經(jīng)讓研究人員束手無(wú)策的挑戰(zhàn)有望出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，他們寄希望依靠 DNA 找到解決方案。
不過(guò)，對(duì)于這類針對(duì)單一患者的 “多對(duì)一” 治療方案來(lái)說(shuō)，真正的挑戰(zhàn)是它幾乎與現(xiàn)行的所有新藥的研發(fā)、測(cè)試和銷售規(guī)則背道而馳。當(dāng)這些藥物只幫助了一個(gè)人，卻需要投入多個(gè)大型團(tuán)隊(duì)來(lái)設(shè)計(jì)和制造時(shí)，誰(shuí)來(lái)為它們買單呢？
數(shù)字貨幣
重大意義：隨著實(shí)體貨幣使用頻率的下降，沒(méi)有中介的交易自由也隨之減少。與此同時(shí)，數(shù)字貨幣技術(shù)可以用來(lái)分裂全球的金融體系。
主要研究者：中國(guó)人民銀行、Facebook
成熟期：2020 年
2019 年 6 月，F(xiàn)acebook 推出了一款名為 “Libra” 的“全球數(shù)字貨幣”。此舉立刻遭到強(qiáng)烈抵制，“Libra”可能永遠(yuǎn)不會(huì)被啟動(dòng)，至少不會(huì)像最初設(shè)想的那樣啟動(dòng)。
但它仍然產(chǎn)生了影響：在 Facebook 宣布這一消息后的幾天內(nèi)，中國(guó)人民銀行的一位官員暗示，將會(huì)加速自身數(shù)字貨幣的開(kāi)發(fā)。如今，中國(guó)有望成為世界上第一個(gè)發(fā)布其貨幣數(shù)字版本的經(jīng)濟(jì)體，以替代實(shí)體貨幣。
中國(guó)顯然考慮到了 Libra 的潛在沖擊：它可能加強(qiáng)美國(guó)在全球金融體系中不成比例的權(quán)力，而這種權(quán)力源于美元作為全球事實(shí)上的儲(chǔ)備貨幣的角色。有部分人推測(cè)中國(guó)將會(huì)在國(guó)際上推行其數(shù)字貨幣。
現(xiàn)在，F(xiàn)acebook 的 “Libra” 宣傳已頗具政治意味。2019 年 10 月，F(xiàn)acebook 的 CEO 馬克 · 扎克伯格（Mark Zuckerberg）向美國(guó)國(guó)會(huì)承諾，Libra“將擴(kuò)大美國(guó)的金融領(lǐng)導(dǎo)地位，以及美國(guó)在世界范圍內(nèi)的民主價(jià)值觀影響和監(jiān)督能力”。數(shù)字貨幣的戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)打響。
抗衰老藥物
重大意義：諸如癌癥、心臟病和失智癥等許多不同疾病或許都可以通過(guò)延緩衰老來(lái)治療。
主要研究者：聯(lián)合生物技術(shù)公司、Alkahest、梅奧診所、Oisín Biotechnologies
成熟期：五年之內(nèi)
第一波新型抗衰老藥物已經(jīng)開(kāi)始人體測(cè)試。雖然它們目前還不能延長(zhǎng)壽命，但有望通過(guò)減緩或逆轉(zhuǎn)基本的衰老過(guò)程來(lái)治療特定疾病。
這類藥物被稱為 “長(zhǎng)壽藥物”（Senolytics），其工作原理是消除某些隨著年齡增長(zhǎng)而積累的細(xì)胞。這些細(xì)胞又被稱為“衰老細(xì)胞”，會(huì)導(dǎo)致輕微的炎癥，抑制正常的細(xì)胞修復(fù)機(jī)制，并且置鄰近細(xì)胞于有害環(huán)境之中。
2019 年 6 月，總部位于舊金山的聯(lián)合生物技術(shù)公司（Unity Biotechnology）公布了藥物在輕度至重度膝關(guān)節(jié)炎患者身上的初步測(cè)試結(jié)果，預(yù)計(jì)將在 2020 年下半年從更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)中獲得更多結(jié)果。這家公司還在研發(fā)類似的藥物，用來(lái)治療與年齡有關(guān)的眼部和肺部疾病。
某些生物自然變化過(guò)程是衰老和各種疾病的根源，而如今，Senolytics 以及許多其他有希望的針對(duì)這些過(guò)程的新治療手段正在進(jìn)行人體測(cè)試。
一家名為 Alkahest 的生物技術(shù)公司嘗試向患者注射年輕人血液中的某些成分，稱其有望阻止輕度和中度阿爾茨海默氏病患者的認(rèn)知和功能性能力下降。該公司還在對(duì)治療帕金森氏癥和失智癥的藥物進(jìn)行人體測(cè)試。
此外，2019 年 12 月，德雷塞爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員還在嘗試研究含有雷帕霉素（一種免疫抑制藥物）的面霜，以證實(shí)其是否可以減緩皮膚衰老。
這些實(shí)驗(yàn)反映出科研工作者正在加大努力，以研究與衰老相關(guān)的許多疾?。ɡ缧呐K病、關(guān)節(jié)炎、癌癥和失智癥）是否可以通過(guò)特殊手段來(lái)延緩其發(fā)作。
人工智能發(fā)現(xiàn)分子
重大意義：一種新藥的商業(yè)化平均花費(fèi)約 25 億美元，原因之一是很難找到有希望成為藥物的分子。
主要研究者： Insilico Medicine、Kebotix、Atomwise、多倫多大學(xué)、BenevolentAI
成熟期：3-5 年
可能被轉(zhuǎn)化為潛在救命藥物的分子數(shù)量令人難以想象：研究人員估計(jì)這個(gè)數(shù)字約有 1060 種，這比太陽(yáng)系中所有原子的數(shù)量還要多，提供了幾乎無(wú)限的化學(xué)可能性——如果化學(xué)家們能夠從中找到有價(jià)值的分子。
現(xiàn)在，機(jī)器學(xué)習(xí)工具可以用來(lái)探索包含已知分子及其特性的大型數(shù)據(jù)庫(kù)，利用這些信息可以產(chǎn)生新的可能性，實(shí)現(xiàn)以更快的速度、更低的成本發(fā)現(xiàn)新的候選藥物。
2019 年 9 月，香港的 Insilico Medicine 公司和多倫多大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了重大實(shí)驗(yàn)突破，通過(guò)合成人工智能算法發(fā)現(xiàn)的幾種候選藥物，證明了該策略的有效性。
研究人員利用深度學(xué)習(xí)和生成模型相關(guān)的技術(shù)，也就是類似于讓計(jì)算機(jī)在古代圍棋比賽中擊敗世界冠軍的技術(shù)，成功確定了大約 30000 種具有理想特性的新分子。他們從中選擇了 6 種進(jìn)行藥物合成和測(cè)試，其中的一種在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了較高的活性，被證明很有希望。
藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的化學(xué)家們時(shí)常會(huì)去設(shè)想一種新分子——對(duì)于最優(yōu)秀的藥物獵手來(lái)說(shuō)，這是一門藝術(shù)，背后需要多年的經(jīng)驗(yàn)?zāi)ゾ毢兔翡J的直覺(jué)，現(xiàn)在，這些科學(xué)家們有了新的工具來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)展他們的想象力。
超級(jí)星座衛(wèi)星
重大意義：這些系統(tǒng)可以讓高速互聯(lián)網(wǎng)覆蓋全球，也可以讓地球的衛(wèi)星軌道變成一個(gè)充滿垃圾的雷區(qū)。
主要研究者：SpaceX、OneWeb、亞馬遜、Telesat
成熟期：現(xiàn)在
世界上仍有超過(guò) 35 億人無(wú)法使用互聯(lián)網(wǎng)。像 SpaceX 和 OneWeb 這樣的公司認(rèn)為，他們可以通過(guò)發(fā)射數(shù)千顆衛(wèi)星來(lái)組成巨大的衛(wèi)星星座，讓地球上的每一寸土地都能通過(guò)寬帶連上互聯(lián)網(wǎng)終端。只要這些終端的上空未被遮擋，他們就可以將互聯(lián)網(wǎng)傳送到附近的任何設(shè)備上。僅 SpaceX 一家計(jì)劃在十年內(nèi)入軌的衛(wèi)星數(shù)量，就比人類歷史上發(fā)射衛(wèi)星的數(shù)量總和還多 4.5 倍。
部署這些巨大的衛(wèi)星星座是可行的，因?yàn)槲覀円呀?jīng)學(xué)會(huì)了如何制造更小的衛(wèi)星，并以更低的價(jià)格進(jìn)行發(fā)射。在航天飛機(jī)時(shí)代，將衛(wèi)星發(fā)射到太空的成本約為每磅 24,800 美元。發(fā)射一顆重量 4 噸的小型通信衛(wèi)星的成本接近 2 億美元。
如今，SpaceX 的 Starlink 衛(wèi)星重量?jī)H有約 500 磅（227 千克）?？芍貜?fù)使用的設(shè)計(jì)和低廉的制造成本，意味著我們可以通過(guò)火箭一次性發(fā)射幾十顆衛(wèi)星，從而大幅降低成本?，F(xiàn)在，SpaceX 獵鷹 9 號(hào)火箭發(fā)射的成本只有每磅 1,240 美元。
去年，首批 120 顆 Starlink 衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)射升空，該公司計(jì)劃從 2020 年 1 月開(kāi)始每?jī)芍苓M(jìn)行一次發(fā)射，每次 60 顆衛(wèi)星。OneWeb 已于 2020 年 2 月發(fā)射 34 顆衛(wèi)星，并表示將于今年開(kāi)始在部分區(qū)域提供商用服務(wù)。我們很快就會(huì)看到成千上萬(wàn)顆衛(wèi)星協(xié)同工作，讓地球上哪怕是最貧窮和最偏遠(yuǎn)的地區(qū)也能用上互聯(lián)網(wǎng)。
但要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，還有一些問(wèn)題需要解決。一些來(lái)自學(xué)界的研究者對(duì)這項(xiàng)計(jì)劃非常不滿，認(rèn)為大量衛(wèi)星會(huì)對(duì)天文學(xué)的研究造成干擾。更糟糕的是，這么多的衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)，一旦發(fā)生一起碰撞事故，就可能會(huì)像雪崩一樣引發(fā)無(wú)數(shù)起碰撞，最終形成千千萬(wàn)萬(wàn)塊空間碎片。這樣的災(zāi)難會(huì)讓未來(lái)人類幾乎無(wú)法再使用衛(wèi)星服務(wù)和進(jìn)行太空探索。2019 年 9 月，Starlink 的一顆衛(wèi)星與歐洲航天局的一顆氣象衛(wèi)星險(xiǎn)些相撞，嚇出一身冷汗的人們意識(shí)到，我們還完全沒(méi)有做好準(zhǔn)備，維持如此大量的衛(wèi)星在軌運(yùn)行。
未來(lái)十年內(nèi)，這些巨形衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的命運(yùn)將決定地球軌道空間的未來(lái)。
量子優(yōu)越性
重大意義：量子計(jì)算機(jī)將能夠解決經(jīng)典機(jī)器不能解決的問(wèn)題。
主要研究者：谷歌、IBM、微軟、Rigetti、D-Wave、IonQ、Zapata Computing，Quantum Circuits
成熟期：5-10 年以上
量子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的方式與我們常見(jiàn)的經(jīng)典計(jì)算機(jī)完全不同。理論上，它們可以解決某些類型的問(wèn)題，這些問(wèn)題即使是最強(qiáng)大的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)也需要數(shù)千年才能解決，比如破解密碼，或者在新藥和材料研究中模擬的分子精確行為等。
量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)存在好幾年了，但只有在特定的條件下，它們才能超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)。一臺(tái)擁有 53 個(gè)量子位元 (量子計(jì)算的基本單位) 的計(jì)算機(jī)用三分鐘多一點(diǎn)的時(shí)間完成了一次計(jì)算任務(wù)，據(jù)谷歌估計(jì)，使用世界上最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)完成這一任務(wù)可能需要 1 萬(wàn)年，也就是 15 億倍長(zhǎng)的時(shí)間。IBM 對(duì)谷歌的說(shuō)法提出了質(zhì)疑，稱量子計(jì)算機(jī)最多能使速度提高一千倍。即便如此，這也是一個(gè)里程碑式的提升。量子計(jì)算機(jī)每增加一個(gè)量子位元，其運(yùn)算速度就會(huì)提高一倍。
然而，谷歌的演示只是對(duì)量子計(jì)算概念的一個(gè)證明，相當(dāng)于在計(jì)算器上做隨機(jī)加法并證明答案是正確的。現(xiàn)在的目標(biāo)是要制造有足夠量子位的機(jī)器來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。這是一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)：因?yàn)榱孔游辉蕉?，就越難維持它們微妙的量子態(tài)。谷歌的工程師們相信他們的方法可以達(dá)到 100 到 1000 個(gè)量子位，這可能足夠解決一些實(shí)際問(wèn)題了，但是沒(méi)有人確切知道能解決什么實(shí)際問(wèn)題。
除此之外呢？能夠破解當(dāng)今密碼學(xué)的量子計(jì)算機(jī)將需要數(shù)百萬(wàn)個(gè)量子位，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)可能還需要幾十年的時(shí)間。但是創(chuàng)建一個(gè)可以模擬分子的量子計(jì)算機(jī)模型應(yīng)該相對(duì)容易。
微型人工智能
重大意義：得益于最新的人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)，我們的設(shè)備不需要與云端交互就能實(shí)現(xiàn)很多智能化操作。
主要研究者：谷歌、IBM、蘋果、亞馬遜
成熟期：現(xiàn)在
人工智能發(fā)展有一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題：為了構(gòu)建更強(qiáng)大的算法，研究人員正在使用越來(lái)越多的大數(shù)據(jù)和計(jì)算能力，并依賴于中心化的云服務(wù)。這不僅會(huì)產(chǎn)生驚人的碳排放量，而且還限制了人工智能應(yīng)用的運(yùn)行速度，同時(shí)造成很多隱私問(wèn)題。
微型人工智能的興起正在改變這一點(diǎn)?？萍季揞^和學(xué)術(shù)研究人員正在探索新的算法，在不喪失能力的情況下縮小現(xiàn)有的深度學(xué)習(xí)模型。與此同時(shí)，新一代的專用人工智能芯片有望將更多的計(jì)算能力集成到更緊密的物理空間中，以更低的功耗來(lái)訓(xùn)練和運(yùn)行人工智能算法。
這些技術(shù)進(jìn)步正在惠及廣大消費(fèi)者。去年 5 月，谷歌宣布可以在用戶手機(jī)上運(yùn)行谷歌助手，而無(wú)需向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求；從蘋果的 iOS 13 操作系統(tǒng)開(kāi)始，iPhone 上可本地運(yùn)行 Siri 的語(yǔ)音識(shí)別功能和 QuickType 鍵盤；IBM 以及亞馬遜現(xiàn)在也提供了開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)制作和部署微型人工智能。
微型人工智能所帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的?，F(xiàn)有的服務(wù)比如語(yǔ)音助手、自動(dòng)更正和數(shù)碼相機(jī)等將變得更好更快，不必每次都需要連接云端才能運(yùn)行深度學(xué)習(xí)模型；此外，微型人工智能也將使新的應(yīng)用成為可能，比如基于移動(dòng)端的醫(yī)學(xué)影像分析或?qū)Ψ磻?yīng)時(shí)間要求更快的自動(dòng)駕駛汽車；最后，本地化的人工智能更利于隱私保護(hù)，因?yàn)槟愕臄?shù)據(jù)不再需要離開(kāi)設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)服務(wù)或功能的進(jìn)化。
但是，隨著人工智能技術(shù)得到分布普及，它所面臨的挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)。例如，打擊那些不法監(jiān)視系統(tǒng)或深度偽造視頻可能會(huì)變得更加困難，歧視性算法也可能激增。研究人員、工程師和政策制定者們現(xiàn)在需要共同努力，對(duì)這些潛在危害進(jìn)行技術(shù)和政策檢查。
差分隱私
重大意義：美國(guó)人口普查局的數(shù)據(jù)保密難度越來(lái)越大。不過(guò)，一種被稱為差分隱私的技術(shù)可以解決這個(gè)問(wèn)題，這種技術(shù)可以建立信任機(jī)制，并能供其他國(guó)家使用。
主要研究者：美國(guó)人口普查局、蘋果、Facebook
成熟期：它在美國(guó) 2020 年人口普查中的應(yīng)用將是迄今為止規(guī)模最大的應(yīng)用。
2020 年，美國(guó)政府將要完成一項(xiàng)重大任務(wù)：3.3 億美國(guó)居民的人口普查，同時(shí)還要對(duì)他們的身份數(shù)據(jù)進(jìn)行保密。政策制定者和學(xué)者在進(jìn)行立法或者研究時(shí)需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)相關(guān)法律規(guī)定，人口普查局必須確保這些數(shù)據(jù)無(wú)法被用以 “定位” 到任何個(gè)人。
但目前依然有一些手段可以使個(gè)人數(shù)據(jù)“去匿名化”，尤其是在普查數(shù)據(jù)與其他公共統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)整合在一起的情況下。
因此，人口普查局在數(shù)據(jù)中加入了一種“噪聲”。它可能會(huì)更改一部分人的年齡或人種信息，但它同時(shí)能保持每個(gè)年齡或種族群體的總數(shù)不變。加入的噪聲越多，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去匿名化就越困難。
差分隱私是一種數(shù)學(xué)技術(shù)，它能夠在給數(shù)據(jù)添加噪聲的同時(shí)，一直計(jì)算隱私提升的程度，從而使得增加 “噪音” 的過(guò)程變得更加嚴(yán)謹(jǐn)。蘋果和 Facebook 已經(jīng)使用這種方法來(lái)收集聚合數(shù)據(jù)，而不需要識(shí)別特定的用戶。
但是過(guò)多的噪聲又會(huì)使數(shù)據(jù)變得無(wú)用。一項(xiàng)分析顯示，2010 年人口普查的一個(gè)差分隱私版數(shù)據(jù)中包含了據(jù)稱有 90 人的家庭。
如果順利，其他聯(lián)邦機(jī)構(gòu)可能也會(huì)使用這種方法。加拿大和英國(guó)等國(guó)也在關(guān)注該技術(shù)。
氣候變化歸因
重大意義：它使人們更加清楚地認(rèn)識(shí)到氣候變化是如何讓天氣惡化的，以及我們需要為此做出哪些準(zhǔn)備工作。
主要研究者：世界氣候歸因組織、荷蘭皇家氣象研究所、紅十字會(huì)與紅新月氣候研究中心
成熟期：現(xiàn)在
去年 9 月，在熱帶風(fēng)暴“伊梅爾達(dá)”（Imelda）襲擊美國(guó)休斯頓地區(qū)十天后，一個(gè)快速反應(yīng)研究團(tuán)隊(duì)就宣布，幾乎可以肯定，氣候變化在風(fēng)暴的產(chǎn)生中扮演了一定角色。
世界氣候歸因組織（World Weather Attribution）團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了高精度的計(jì)算機(jī)模擬，對(duì)比了世界在氣候變化已發(fā)生和未發(fā)生的情況下會(huì)有何不同。結(jié)果顯示，在前者（我們所生活的世界）中，嚴(yán)重風(fēng)暴發(fā)生的可能性是后者（未發(fā)生）的 2.6 倍，風(fēng)暴的強(qiáng)度也高了 28％。
在本世紀(jì)初，科學(xué)家們?cè)辉笇⑷魏尉唧w事件與氣候變化聯(lián)系起來(lái)。但在過(guò)去的幾年里，科學(xué)家們進(jìn)行了更多的極端天氣歸因研究，快速改進(jìn)的相關(guān)工具與技術(shù)也使得該領(lǐng)域的研究成果更加可靠、更有說(shuō)服力。
首先，越來(lái)越多的詳細(xì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)記錄幫助我們了解自然系統(tǒng)。此外，計(jì)算能力的提高意味著科學(xué)家可以進(jìn)行更高精度的仿真，并開(kāi)展更多的虛擬實(shí)驗(yàn)。
再加上其他一系列的技術(shù)進(jìn)步，科學(xué)家們得到了一個(gè)在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上越來(lái)越可信的結(jié)論：全球氣候變暖通常會(huì)加劇危險(xiǎn)天氣事件的發(fā)生。
通過(guò)把氣候變化的影響從其他因素剝離出來(lái)，這些研究告訴我們要為怎樣的風(fēng)險(xiǎn)做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備，比如隨著全球氣候變暖的加劇，預(yù)計(jì)會(huì)有多少洪災(zāi)發(fā)生，熱浪又會(huì)變得有多嚴(yán)重。如果我們選擇傾聽(tīng)，他們可以幫助我們了解，為了應(yīng)對(duì)氣候已發(fā)生變化的世界，我們的城市和基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)行怎樣的改造。
