2019年美国《麻省理工科技评论》发布 “全球十大突破性技术”(下)

2019年美国《麻省理工科技评论》发布 “全球十大突破性技术”(下)
2020年02月12日 17:10 新浪网 作者 国际融资

自2001年起,《麻省理工科技评论》每年都会评选出当年的“十大突破性技术”。2019年是《麻省理工科技评论》创刊120周年,2019年的“十大突破性技术”榜单也与过去稍有不同。2019年《麻省理工科技评论》评出的全球十大突破性技术,本刊在2020年第1期介绍了灵巧机器人、核能新浪潮、早产预测、肠道显微胶囊、定制癌症疫苗五项技术。本期介绍人造肉汉堡、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助手五项技术

人造肉汉堡

重大意义: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。

主要研究者:美国人造肉企业BeyondMeat

成熟期:目前已经有成形的植物性素肉;2020年左右可研制成功实验室人造肉。

根据联合国的预测,世界人口数量将在2050年达到98亿,人口富裕水平也会上升。但这对于气候变化来说可不是什么好事——人类一旦脱贫致富,就往往要吃掉更多肉。据预测,到2050年,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4~25倍的水,6~17倍的土地,6~20倍的化石燃料。

实验室人造肉的过程,是从动物身上提取肌肉组织,然后放入生物反应器进行培育。虽然最终成品的口感可能有待提高,但外形上已经与我们正常吃的肉差不多了。荷兰马斯特里赫大学的研究人员已在为实验室人造肉的量产而努力。

他们认为,到2020年,人造肉汉堡的生产成本可能都比牛肉汉堡还低。但人造肉也不完美,生产人造肉对环境到底有多大改善,我们还只能粗估。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少大概7%。对环境更友好的肉类替代品,就是BeyondMeat和ImpossibleFoods(比尔·盖茨投资了这两家美国人造肉初创企业)等公司研发的植物制成的“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。BeyondMeat公司在加州新开了一家占地26000平方英尺(约2400平方米)的工厂,已经在三万家商店和餐馆售出了超过2500万个汉堡。密歇根大学可持续系统中心分析显示,BeyondMeat制作汉堡产生的温室气体可能比传统牛肉汉堡少90%。

捕获二氧化碳

重大意义:实用且经济地从空气中直接捕获二氧化碳的方法,可以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。

主要研究者:CarbonEngineering、Climeworks、GlobalThermostat

成熟期:五到十年

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一万亿吨的二氧化碳。

2018年夏天,哈佛大学气候科学家大卫·凯斯(DavidKeith)计算之后惊喜地发现,一种叫做直接空气捕获(DirectAirCapture,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。先前估计的成本要比这个数字高出一个数量级,因而许多科学家曾认为这项技术太过昂贵,不具备可行性。不过,直接空气捕获仍需至少数年的时间,才有可能将成本降低到接近100美元的范围。

直接从大气中吸取CO2,是一种高难度的应对气候变化的方法,但我们已经没有多少选择了。总部位于苏黎世的Climeworks在意大利的直接空气捕获工厂,将利用捕集到的二氧化碳和氢气一起生产甲烷,而他们位于瑞士的第二家工厂则会把二氧化碳出售给汽水企业。纽约的GlobalThermostat也是如此,该公司于2018年在阿拉巴马州完成了第一家商业化碳捕集工厂的建设。

不过,如果二氧化碳被用于合成燃料或生产汽水,那么,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。其中的一些会被封存在类似于碳纤维、聚合物或混凝土这样的产品中去,但更多的需要深埋于地下。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。但鉴于目前降低排放的进程太过缓慢,我们并没有多少别的选择。

可穿戴心电仪

重大意义: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。

主要研究者:苹果、AliveCor、Withings

成熟期:现在

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。硅谷初创公司AliveCor推出了一款与苹果手表兼容的腕带,该腕带可以检测出心房颤动,这是导致血栓和中风的常见原因。

2018年,苹果发布了带有心电图(ECG)功能的AppleWatch,并且该功能已经通过FDA认证。随后,健康设备公司Withings也宣布计划发布一款配有心电图功能的手表。现阶段的可穿戴心电图监测设备仍然只有一个传感器,而真正的心电图设备则有12个传感器。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。2018年秋天,AliveCor就一款应用程序和双传感器系统向美国心脏协会(AmericanHeartAssociation)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。

无下水道卫生间

重大意义: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。

主要研究者:杜克大学、南佛罗里达大学、BiomassControls、加州理工学院

成熟期:一至二年

全球大约有23亿人没有良好的卫生条件。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。全世界每九名儿童中就有一名死于腹泻。

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。2011年,比尔·盖茨提出重新发明厕所挑战,并设立了X大奖。

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。大多数的厕所原型都是独立的,不需要下水道,但他们看起来像传统的厕所,装在一个小隔间里并且有马桶。由南佛罗里达大学设计的NEWgenerator马桶用一种厌氧膜过滤污染物,这种厌氧膜的孔径比细菌和病毒都小。另一个来自康涅狄格州BiomassControls的项目则像是一个海运集装箱大小的炼油厂,它能加热粪便,使其转化成一种富含碳的物质,用作土壤肥料。但是这些厕所有一个缺点,它们并不是在所有场合都能使用。例如,BiomassControls的产品每天能为成千上万的用户提供方便,因此,它不太适合较小的村庄。相反,杜克大学开发的另一套系统则只能供少数家庭使用。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NEWgenerator小组的DanielYeh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,惟一的办法就是让这些设备进行大规模生产。”

流利对话的AI助手

重大意义: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。

主要研究者:谷歌、阿里巴巴、亚马逊

成熟期:一至二年后

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。2018年6月,OpenAI的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。几个月后,谷歌的一个团队推出了一个名为BERT的系统。该系统在研究了数百万个句子后学会了如何预测漏掉的单词。在一个多项选择测试中,它在填空方面的表现和人类一样好。

这些改进加上更好的语音合成系统,让我们从简单地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,如谷歌助手的逆天升级版谷歌Duplex,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。

在中国,消费者正在习惯阿里巴巴(Alibaba)的AliMe。AliMe通过电话协调包裹递送,还可以与顾客讨价还价。

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。脚本化或由统计生成的回答反映了向机器灌输真正的语言理解是多么困难。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。(来源:DeepTech深科技,发布时间:2019-02-2717:03DeepTech深科技官方百家号,陈醒辑)

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