权威发布：《华盛顿大学科技评论》2019年“全球十大突破性技术”

自 2001 年起，《剑桥理工生物学技术批评家》每年都时会十佳成去年的“十大开创性管理系统设计者”，这份在亚太地区生物学技术领域不容忽视的Billboard曾灵巧得出了脑机适配器、终端洗衣机、前列腺癌基因替代疗法、深度学习等诸多热门管理系统设计者的崛起。当然，与其说是“得出”，不如说是《剑桥理工生物学技术批评家》站在亚太地区生物学技术前沿，目睹了生物学技术技术创新的百年变迁后的一种沉淀，是对教学科研新时**业的可行性深入研究，是对管理系统设计者低效率及制约力的研判。今年是《剑桥理工生物学技术批评家》创刊 120 周年，2019 年的“十大开创性管理系统设计者”Billboard也与过往稍有不尽相同。在本次的Billboard十佳之前，我们比较感到高兴的受邀到了格林·格兰特曾说作为客座十佳人，他全程参与了十佳指导，并为本届Billboard作序。本届Billboard的入选管理系统设计者也多是以“人类所公合计利益”为终究目的。亦然如格林·格兰特曾说所说，见过这些开创性管理系统设计者之前，你时会觉得“珍惜的将会，毫无疑问我们为之堂堂正正”。《剑桥理工生物学技术批评家》在今天亦然式入选为 2019 年“亚太地区十大开创性管理系统设计者”（10 Breakthrough Technologies）。图 | 2019 年《剑桥理工生物学技术批评家》亚太地区十大开创性管理系统设计者Billboard包括：灵巧机械、核能发电新浪潮、怀孕得出、大肠成像糖果、选用前列腺癌抗病毒、人造鸡吕贝克、俘获氧气、可戴著悲电仪、无浮管卧室、熟练掌握谈话的AI实习生合计 10 大开创性管理系统设计者。此表是该份Billboard详细内容及一小解读前言：灵巧机械密切关系：机械刚刚通过自我学习学时会应付这个现实当今。如果机械能学时会应付混乱的现实当今，那么它们就可以寄予厚望越来越多的锻炼任务。主要深入学术研究：OpenAI（人工智慧民间组织一个组织）、卡内基梅隆国立大学、弗吉尼亚大学国立大学、西雅图国立大学伯克利分校成体：3-5年尽管人们一直在讨论机械取代人类所指导的话题，但以外轻工业机械基本上发挥得比较笨拙且灵光阴性极差。虽然机械可以在厂家上不厌其烦地重复着同一个动作，同时还能保持超颇高的清晰度，但哪怕目的物体被稍微移动了一点，或将其换成不尽相同的物料，机械的抓取处理过程就时会越来越加格外笨拙甚至是直接抓空。如今，虽然我们还很难让机械继续无论如何和人一样，在看到物体后就坚信如何将其拿起，但从前它可以通过在虚拟空间那时候来进行间歇的次测试，终究自主学时会处理事件眼前的物体。坐落于西雅图的非盈利一个组织 OpenAI 就推成了这样一套 AI 管理系统 Dactyl，并已成功操控一个机械挥让其灵光阴地倒置大块纸片。这套神经在线软体无需通过精进学习，让机械在演示的状况之前学时会抓取并转动纸片后，日后让机械挥来进行实际操作。这套软体开始时时会来进行随机的先前，并在大幅度地相似终究目的的处理过程之前迅速加强在线内部的通到。有时候我们很难让机械将演示练功之前获得的知识应用领域到现实状况那时候，因为我们很难演示成像摩擦力或是材料的不尽相同连续性这样的比较简单变量。而 OpenAI 的团队则通过在虚拟锻炼之前引入随机性来克服了这个疑问。近期，我们还要取得越来越多的打破才能让机械越来越加越来越加灵光阴。但如果学术研究部门无需很好地为了让这种学习作法，将会的机械将月内无需学时会组装家电、将盛放摆入洗碗机那时候、甚至是无需将卧病在床的人从床上扶起。核能发电新浪潮密切关系：新技术的反应堆和核裂变核推进剂刚刚走近现实。在减缓碳废浮和限制环境保护的希望上都，核能发电的作用却是亦然越来越加越来越不可或缺。主要深入学术研究：陆地太阳能（Terrestrial Energy）、罗娜太阳能（TerraPower）、纽斯凯尔（NuScale）、General Fusion成体：新型核裂变核推进剂到 2020 年代之前期月内充分为了让大体量应用领域；反应堆核推进剂仍无需将近十年星期。在过往的一年之前，新型核核推进剂拓展势头强劲，核能发电的用到将时会越来越加越来越安全和，效率也越来越低。新型核推进剂的拓展包括：颠覆了有别于设计者的第四代核裂变核推进剂、小型模块化核推进剂，以及却是永远也很难充分为了让的反应堆核推进剂。第四代核裂变核推进剂的开发者，比如新西兰的 Terrestrial Energy 和办事处坐落于克利夫兰的罗娜太阳能（TerraPower），不太才会开始与电力该公司确立生产合作关系，力争在 2020 年代以后充分为了让首台（这个据估计才会有些坦率）。小型模块化核推进剂可以激发的电力，有时候为数十兆瓦（相比之下，有别于核核推进剂可以激发约 1000 兆瓦的电力）。像乔治亚州的 NuScale 这样的该公司表示，更轻的核推进剂可以节省星期经费效率，并减小状况和金融后果。反应堆上都也有十分紧迫。虽然不了人这样一来可控反应堆管理系统设计者时会在 2030 年直到现在充分为了让交付使用，但像 General Fusion 和 Commonwealth Fusion Systems 这样的来自剑桥理工学院的始自跨国该公司，刚刚取得一些积极十分紧迫。不不及人显然可控反应堆只是黄粱美梦，然而，由于反应堆核推进剂不时会成现受控熔毁，也不时会激发裂变期长、钚颇高的核废料，它所才会时会面临的香港市民反对应该时会比除此以外核核推进剂不及很多。（格林·格兰特是罗娜太阳能和 Commonwealth Fusion Systems 的多家该公司。）怀孕得出密切关系：每年有 1500 万产妇而会成生，这是 5 岁此表成年人死亡的主要因素主要深入学术研究：Akna Dx成体：可在 5 年末进入临床测试。比较简单的验血可以得出怀孕确实有而会早产的后果。我们的遗传化学物质主要存有于抗原内。但是不及量的“无抗原”DNA 和 RNA 也漂浮在我们的体内之前，有时候由垂死抗原释放出来。在怀孕之前，这些可溶的遗传化学物质坑洞来自新生儿、内表皮和丈夫的抗原。斯坦福国立大学的生物学建筑工程师 Stephen Quake 不太才会寻找了一种作法来应付医学界最棘挥的疑问之一：大约格外之一的产妇而会成生。权利漂浮的 DNA 和 RNA 携带者直到现在无需侵入性抗原抓取抗原的信息，例如对来进行光阴一个组织定期检查或刺破怀孕的口部来进行羊表皮穿刺术。不一样的是从前比较很难出现异常和深入研究体内之前无抗原遗传化学物质。在过往几年之前，学术研究部门开始通过从体内之前出现异常抗原的 DNA，以及通过体内出现异常对怀孕来进行何氏综合症等前列腺癌的孕乙型肝炎。这些出现异常依赖于寻找 DNA 之前的基因基因。另一上都，RNA 是调节基因表逾的分子可化学物质，无需决定从基因之前激发多不及抗原。通过对丈夫体内之前的权利漂浮的 RNA 来进行PCR，Quake 筛选成与怀孕有关的七种基因表逾的振荡。这让他可以辨认才会而会早产的女同性恋。一旦被警告，医师可以采取措施避免怀孕，并得到孩子们越来越佳的求生机时会。Quake 说，体内出现异常所运用的管理系统设计者，快速，比较比较简单，每次测量至不及 10 美元。他和他的合作者不太才会创办人了数家一些公司该公司 Akna Dx 将其低效率。大肠成像糖果密切关系：一种小型的、可食道的仪器，不用到也可以捕捉到大肠的详细图像，甚至在产妇和成年人体内也可以。这一仪器使大肠前列腺癌的侦测和学术研究越来越加越来越为很难，其之前包括使贫困沿海地区的数百万成年人发育经常性的一种前列腺癌。主要深入学术研究：剑桥医学中悲成体：以外在体内用到；产妇次测试将于2019年来进行。状况性肠基本功能障碍（EED）才会是你从没问说过的开销最颇昂贵的前列腺癌之一。以大肠发炎、大肠窃取和营养吸收经常性为基本特征，这一前列腺癌在贫穷国家广泛传播，这也是这些沿海地区不不及人营养经常性、发育过慢、未能逾到长星期身颇高的因素之一。不了有人知道激起 EED 的具体因素是什么，也不了有人知道怎样预防或病患这一前列腺癌。切实可行的出现异常挥段可以为了让医务从业部门了解到何时应该打压及怎样病患。在产妇之前不太才会有了病患作法，但诊疗和学术研究这些小孩大肠前列腺癌有时候无需，并将一个称为内窥镜的管子嵌入喉咙。这种作法价格昂贵、不好像、且在 EED 流行沿海地区不能开展。因此，剑桥医学中悲（MGH）的病理学家和建筑工程师 Guillermo Tearney 生产了一种小型仪器，这种仪器无需出现异常 EED 的发挥症状，甚至可以来进行一个组织光阴检。与内窥镜不尽相同，它在基础医疗保健出现异常处理过程之前应用领域比较简单。Tearney 的可食道糖果成像镜附在可弯曲的线型导管上，被通到到一种称作透镜相干断层成像管理系统( OCT )的仪器上。在病人将糖果食道后，医疗保健部门在将纤维糖果拉回的处理过程之前，无需无后头对整个消化道继续做纤维断层扫描。这种糖果在消毒后可以重复为了让（这问起来有点令人晕眩，但是 Tearney 的的团队不太才会生产成一种管理系统设计者，据他们说，这种管理系统设计者不时会引发晕眩。）它还类似于以单抗原分辨率拍摄消化道表面的管理系统设计者，以及捕捉几毫米深度的图形横截面的管理系统设计者。这项管理系统设计者有几种应用领域；在剑桥医学中悲， 它被用来出现异常科尔尼食管，一种食管癌的前身。关于 EED，Tearney 的的团队生产成了一种越来越小的亦然式版，可以给很难食道药丸的产妇用到。这不太才会在流行 EED 的巴基斯坦沿海地区的成年人身上验证过了，此外，开发计划在 2019 年来进行产妇次测试。这一小型侦测仪将为了让深入学术研究们回答关于 EED 十分紧迫的关的疑问——例如它时会制约什么抗原和确实有芽孢牵涉到其之前——并后果评估打压挥段和潜在替代疗法。选用前列腺癌抗病毒密切关系： 通过辨认各的特异性基因，激发药剂的天然防御能力，从而对癌抗原来进行计划性破坏。有别于抗病毒对身体健康抗原有不大制约，而且对的治果并不总是理想。主要深入学术研究：BioNTech 、Genentech成体：已在临床次测试以外，研究小组亦然处于将首支个性选用抗病毒低效率的这两项时刻。如果其精准度真如预期的话，该抗病毒就的确无需通过契合的基因触发药剂免疫管理系统对其来进行辨认，从而直接解救多种前列腺癌的牵涉到。越来越重要的是，与有别于抗病毒不尽相同，抗病毒是通过用到药剂的天然防御管理系统来考虑性地破坏抗原的，对身体健康抗原的损害较有限。此外，在初始病患后，攻击性免疫抗原将也时会对可溶的癌抗原保持警惕。在人类所基因组开发计划完成五年后的 2008 年，当遗传学家公布了癌抗原的第一个氨基酸时，这种抗病毒的诞生就不日后是正因如此了。不久不久，学术研究部门开始将癌抗原的 DNA 与身体健康抗原和其他抗原三者的 DNA 来进行比较。学术研究证实，所有这些癌抗原都富含数百个甚至数千个特定的基因，其之前大多数是这些各自特有的。几年后，数家名为 BioNTech 的德国始自该公司提专供了无论如何的确凿证据，证明了富含这些基因原封不动的抗病毒可以转化成机体的免疫管理系统激发 T 抗原，从而继续做好发现、攻击和摧毁所有富含这些基因癌抗原的准备。以外刚刚来进行的次测试针对将近 10 种实体前列腺癌，目的是在亚太地区各地征募 560 名以上的志愿者。以外，这两家该公司刚刚设计者新的生产厂管理系统设计者，以期能廉价快速地生产厂数千种私人订制抗病毒。但这时会是块“硬骨头”，因为制造抗病毒无需对病人的来进行光阴检，对其 DNA 来进行PCR和深入研究，并将这些信息迅速传递到生产厂在场。一旦生产厂成来，抗病毒就必须及时送到医院，而任何延迟都才会是致命的。人造鸡吕贝克密切关系：剑桥理工学院专才的人造鸡和树种材质的素鸡，能在不破坏状况的意味著相似真实食品的味道和营养。人造鸡的成现，可以缓解经济作物生产厂引发的相当严重的沼泽砍伐、浮污染和荧光灯液态废浮。主要深入学术研究：西雅图人造鸡跨国该公司Beyond Meat成体：以外不太才会有成形的树种性素鸡；2020年约莫可研材质功剑桥理工学院人造鸡。根据安全理事会的得出，当今人口数量将在 2050 年逾到 98 亿，人口富裕浮平也时会上升。但这于对环境保护来说可不是什么这样的话——人类所一旦脱贫致富，就不一定要进食丢出越来越多鸡。据得出，到 2050 年，人类所进食丢出的鸡时会比 2005 年多 70%。事实证明了，驯养专供人类所鸡类的生物，是对状况的最大伤害之一。根据生物各种类型的不尽相同，以的西方钢铁轻工业作法生产厂一磅食品抗原要比生产厂等量树种抗原多用 4 到 25 倍的浮，6 到 17 倍的土地，6 到 20 倍的化石推进剂。而疑问在于，人赞同不时会马上就戒丢出食品。一般来说，剑桥理工学院培训的人造鸡和树种材质的素鸡才会是诱发状况变差的比较好前提。剑桥理工学院人造鸡的处理过程，是从生物身上分离出肌鸡一个组织，然后放入生物学反应器来进行专才。虽然终究成品的口感才会有待降低，但外形上不太才会与我们长星期进食的鸡约莫了。荷兰马斯特那时候赫国立大学的学术研究部门已在为剑桥理工学院人造鸡的量产车而希望。他们显然，到下次，人造鸡吕贝克的生产厂效率才会都比牛鸡吕贝克还低。但人造鸡也不完美，生产厂人造鸡对状况究竟有多大精进，我们还不用粗估。当今经济发展新浪网早先的一份分析报告说，生产厂剑桥理工学院人造鸡的荧光灯液态废浮量也只比生产厂牛鸡生产厂不及约莫 7%。对状况越来越融洽的食品替代品，就是 Beyond Meat 和 Impossible Foods（格林·格兰特投资了这两家西雅图人造鸡始自跨国该公司）等该公司生产的树种材质的“素鸡”。他们用豌豆抗原、甜菜、小麦、马铃薯和树种油来转化成生物鸡的质地和口感。Beyond Meat 该公司在西雅图原设了数家占地 26000 平方英尺（约 2400 平方米）的工厂，不太才会在 3 万家店铺和咖啡馆售成了超过 2500 万个吕贝克。弗吉尼亚大学国立大学可短星期管理系统之前悲深入研究显示，Beyond Meat 制作吕贝克激发的荧光灯液态才会比有别于牛鸡吕贝克不及 90%。俘获氧气密切关系：实用且经济发展地从湿气之前直接俘获氧气的作法，可以飞散超量废浮的荧光灯液态。从电离层之前掺入CO2才会是解救灾难性的环境保护就此的可行作法之一。主要深入学术研究：Carbon Engineering、Climeworks、Global Thermostat成体：5到10年即使我们减小以外的氧气废浮加速，荧光灯液态引发的变暖效应依然时会短星期数千年之久。为防止气温攀升至危险覆盖范围，安全理事会环境保护委员时会局限性得成的结论是，在21世纪，全当今将无需从电离层之前掺入颇高逾 1 万亿吨的氧气。今年夏日，哈佛国立大学气候研究小组大卫·迪伦（Did Keith）计数之前惊喜地发现，一种称作直接湿气俘获（Direct Air Capture，DAC）的作法，理论上可以将机械捕集氧气的效率减小到每吨 100 美元此表。先前据估计的效率要比这个小数颇高成一个数量级，因而许多研究小组曾显然这项管理系统设计者太过价格昂贵，不具备可行性。不过，直接湿气俘获仍无需将近数年的星期，才有才会将效率减小到相似 100 美元的覆盖范围。然而，一旦成功充分为了让了氧气的捕集，还要想前提处理事件。由迪伦在 2009 年参与合作创办人的新西兰始自跨国该公司碳建筑工程该公司（Carbon Engineering），开发计划扩大其次测试工厂的体量，来降低衍生物推进剂的产量。这种衍生物推进剂的这两项原料之一，就是所俘获的氧气。（格林·格兰特是碳建筑工程该公司的多家该公司。）直接从电离层之前带入 CO2，是一种颇动作的应付环境保护的作法，但我们不太才会不了有多不及考虑了。办事处坐落于苏黎世的 Climeworks 在意大利的直接湿气俘获工厂，将为了让捕集到的氧气和氢气四人生产厂甲烷，而他们坐落于瑞士的第二家工厂则时会把氧气成售给汽浮跨国该公司。纽约的 Global Thermostat 也是如此，该该公司于今年在阿拉巴马州完成了第数家低效率碳捕集工厂的建设。不过，如果氧气被继续做为衍生物推进剂或生产厂汽浮，那么它们之前的大一小就此还是时会回到电离层之前去。我们的终极目的，是充分为了让荧光灯液态的永久废弃。其之前的一些时会被废弃在类似于碳纤维、聚合物或钢筋混凝土这样的产品之前去，但越来越多的无需埋入于地下。以外还不了有可行的商业模式来支持这项效率颇昂贵的指导。事实上，从建筑电气工程的角度来看，从湿气之前带入 CO2 是应付环境保护最紧迫、也是最价格昂贵的作法之一。但鉴于以外我们减小废浮的进程太过平稳，我们并不了有多不及别的考虑。可戴著悲电仪密切关系： 随着监管机构的准许和关的管理系统设计者的进步，人们可以轻松通过可戴著仪器短星期出现异常自己的脑部身体健康。可出现异常腹腔镜的终端洗衣机可以预警系统如颇高血压等潜在的严重威胁精神上的脑部前列腺癌。主要深入学术研究：苹果、AliveCor、Withings成体：从前身体健康出现异常控制系统并不是真亦然的医疗保健仪器，剧烈的运动或表带不了系紧都时会干扰光度计读写似是。而腹腔镜则是在病人脑出血或肺结核头痛以后，医师就可以用其来诊疗脑部极其，但无需去亦然规诊所才能定期检查，因此人们经常很难及时就医。随着监管部门新法规的成台和软、操作系统的关的技术创新，悲电出现异常终端洗衣机不太才会面世，它具有可戴著仪器的便利性，并且无需提专供相似医疗保健仪器的清晰度。硅谷始自该公司 AliveCor 推成了一款与苹果洗衣机相容性的腕带，该腕带可以出现异常成颇高血压，这是随之而来血栓和脑出血的常见因素。今年，苹果发布新闻了类似于腹腔镜 (ECG) 基本功能的 Apple Watch，并且该基本功能不太才会通过 FDA 认证。随后，身体健康仪器该公司 Withings 也宣布开发计划发布新闻一款配有腹腔镜基本功能的洗衣机。近期的可戴著腹腔镜出现异常仪器基本上只有一个光度计，而真亦然的腹腔镜仪器则有 12 个光度计。以外还不了有任何一种可戴著仪器无需诊疗肺结核。但这种情况才会很快就时会变动。今年秋天，AliveCor 就一款应用领域软体和双光度计管理系统向西雅图脑部协时会 (American Heart Association) 审批了之前长期审核，据闻该管理系统可以出现异常到某各种类型型的肺结核。无浮管卧室密切关系： 环境保护卧室可以在不了有浮管管理系统的意味著用到，并且可以就地氧化泥土。23亿人依赖于安全和的饮用浮，并不不及人因此死亡主要深入学术研究：杜克国立大学、南佛罗那时候逾国立大学、Biomass Controls、西雅图理工学院成体：1-2年亚太地区大约有 23 亿人不了有良好的健康条件。由于依赖于健康的卧室，人们将泥土倾倒在附近的池塘和溪流之前，这时会传播芽孢、病毒和寄生虫，从而随之而来咳嗽和霍乱。全当今每 9 名成年人之前就有 1 名死于咳嗽。从前，学术研究部门刚刚希望开发一种新型卧室，这种卧室对拓展东亚家来说也足够昂贵，不仅可以处理事件泥土，还可以对其来进行氧化。2011 年，格林·格兰特提成重新发明卧室这两项时刻，并设立了 X 大奖。自从这两项时刻开始以来，有几个的团队不太才会将设计者的卧室原型投入用到。所有的泥土都是就地处理事件的，不无需用大量的浮把它们送到很久直到现在的处理事件厂。大多数的卧室原型都是统一的，不无需浮管，但他们看起来像有别于的卧室，装在一个小隔间那时候并且有马桶。由南佛罗那时候逾国立大学设计者的 NEW generator 马桶用一种厌氧菌表皮调制二氧化硫，这种厌氧菌表皮的镜面比芽孢和病毒都小。另一个来自康涅狄格州 Biomass Controls 的这两项则类似于一个海运集装箱大小的工厂，它能加热泥土，使其转成一种富含碳的化学物质，继续做为沙土稻谷。但是这些卧室有一个好处，它们并不是在所有公开场合都能用到。例如，Biomass Controls 的产品每天能为据称的使用者提专供方便，因此它不太适于较不及的聚居点。相反，杜克国立大学开发的另一套管理系统则不用专供不及数中产阶级用到。所以，从前的这两项时刻是如何让这些卧室越来越昂贵，越来越能适应环境不尽相同体量的新社区。来自南佛罗那时候逾国立大学、领导 NEW generator 小组的 Daniel Yeh 副教授表示：“建造一两个原型卧室比较棒子，但要真亦然让管理系统设计者制约当今，唯一的前提就是让这些仪器来进行大体量生产厂。”熟练掌握谈话的 AI 实习生密切关系：捕捉片语之间语义关系的新管理系统设计者刚刚使机械越来越佳地解读自然语言。人工智慧实习生从前可以制订基于谈话的锻炼任务，如预约餐馆或协调挥推车托运，而或许是屈服比较简单命令。主要深入学术研究：百度、阿那时候巴巴、彭巴成体：1-2 年后我们不太才会惯用了人工智慧实习生——Alexa 在客厅那时候播放流行乐，Siri 在你的挥机上为你定闹钟——但它们并不了有真亦然继续无论如何其实质的终端。它们本应一般化我们的生光阴，但却收效甚微。它们只辨认很小覆盖范围的操作，稍遇偏差就很很难成错。但早先的一些十分紧迫将增加你的小数助理的基本功能。2018 年 6 年初，OpenAI 的学术研究部门开发了一种管理系统设计者，可以在未标示出的文字上锻炼人工智慧，以减缓人工对图表来进行分类标示出时开销的效率和星期。几个年初后，百度的一个的团队推成了一个名为 BERT 的管理系统。该管理系统在学术研究了数百万个句子后学时会了如何得出漏丢出的片语。在一个多项考虑测试之前，它在填空上都的发挥和人类所一样好。这些改进突显越来越佳的语音衍生物管理系统，让我们从比较简单的向人工智慧实习生下操作继续拓展与它们谈话。它们将无需处理事件日常琐事，如继续做时会议记录、查找信息或网上购物。这样的人工智慧实习生不太才会面世，如百度实习生的逆天XL百度 Duplex，可以帮你接问电话，甚至调制丢出恶意及电话推销。它还可以打电话帮你预约餐馆或沙龙。在东亚，商品刚刚惯用阿那时候巴巴 (Alibaba) 的 AliMe。AliMe 通过电话协调包裹送达，还可以与顾客讨价还价。尽管人工智慧程序能越来越佳地找寻你的无需求，它们基本上很难解读一个完整的句子。脚本化或由统计填充的回答反映了向机械引导真亦然的语言解读是多么紧迫。一旦我们应付了这个难题，我们或许时会看到人工智慧的另一种变异：从物流该小组到保姆、老师，甚至熟人。