要點:
“麻省理工科技評論”的“十大突破性技朮”評選，旨在發掘那些具有顛覆性潛力、可能深遠影響未來的科技創新，為我們揭示未來几十年可能塑造世界的關鍵技朮。
在一個技朮日新月異、競爭激烈的時代，准確判斷哪些突破能夠經得起時間考驗變得愈加困難。然而，正是基於對未來科技潛力的深刻理解和前瞻性視野，“麻省理工科技評論”榜單成為了揭示未來科技力量的指引，展示着那些有望塑造未來几十年世界的技朮。
作為全球領先的科技智庫之一，“麻省理工科技評論”憑借其獨到的洞察力和專業視角，始終處於科技創新的前沿。自2001年起，該機構啟動了“十大突破性技朮”/10 Breakthrough Technologies的評選，旨在發現那些具有顛覆性潛力的技朮創新，而不僅僅是表面的技朮進步。
小語言模型
重大意義：大語言模型釋放了AI的強大潛力，而現在是小模型高效應用的時代。
主要參與者：Allen Institute for Artificial Intelligence、Anthropic、谷歌、Meta、微軟、OpenAI
成熟期：現在
不可否認，人工智能領域中，模型的規模一直被視為至關重要的因素。
2020年，OpenAI推出的GPT-3是當時最大規模的語言模型，其問世不僅推動了AI性能的飛躍，還引發了一場以更大規模為導向的技朮革命。正如OpenAI研究科學家Noam Brown在2024年10月TEDAI舊金山會議上所言，“過去五年人工智能領域的巨大進步可以用一個詞概括：規模。”
然而，隨着高端模型的邊際收益逐漸減小，越來越多的研究者開始轉向“小規模”尋求“大突破”。在某些任務中，專注於特定數據集的小型模型能夠達到甚至超越更大規模模型的性能。這一趨勢對那些希望在有限領域內部署AI的企業來說，無疑是一個利好消息。如果需求僅僅是處理高重復性、特定的任務，使用大規模的互聯網數據訓練模型便顯得不那么必要了。
目前，大多數科技巨頭已經推出了自家旗艦模型的小型版本。例如，OpenAI提供了GPT-4o和GPT-4o mini，谷歌DeepMind發布了Gemini Ultra和Gemini Nano，Anthropic則推出了Claude 3系列，其中包括大型的Opus、中型的Sonnet和小型的Haiku。同時，微軟也在開發一系列名為Phi的小型語言模型。
此外，越來越多的小型企業也開始涌現，AI初創公司Writer宣稱其最新的語言模型在多個關鍵指標上表現與頂級大模型相當，但其參數量僅為后者的1/20。小模型不僅訓練和運行速度更快，還提供了更為經濟的選擇，同時也大大降低了所需的計算資源和能耗，成為環保的良策。而且，得益於其小型化特性，這些模型能夠直接在設備上運行，無需依賴云端，從而進一步提升了便攜性。總的來說，小型模型正在成為AI發展的新趨勢。
Vera C. Rubin 天文台
重大意義：這座巨型望遠鏡配備了史上最大的天文數碼相機，旨在快速、高效地拍攝大量照片，并持久保存。
主要參與者：美國能源部SLAC國家加速器實驗室/SLAC National Accelerator Laboratory、美國國家科學基金會
成熟期：6個月后
當你仰望星空時，不妨考慮這樣一個事實：我們能觀測到的物質僅占宇宙的約5%。天文學家認為，剩下的95%由暗能量和暗物質搆成，但這些神秘物質究竟是什么，一直是未解之謎。
為了揭開這些謎團，特別是暗物質的奧秘，一個以美國天文學家維拉·魯賓/Vera Rubin命名的巨型望遠鏡將在智利開展探索。維拉·魯賓於20世紀70至80年代發現，在多個螺旋星系的外圍，恆星的運動速度遠高於預期，她的這一觀察為暗物質的存在提供了有力證據，暗物質雖然無法直接觀測，但顯然對恆星軌跡及宇宙結搆產生重要影響。
Vera Rubin天文台將通過更高精度的觀測繼續魯賓的研究工作。該天文台由SLAC國家加速器實驗室與美國國家科學基金會共同運營，并配備了天文學領域迄今為止最大的數碼相機。它的首個任務是進行“時空遺產巡天”/Legacy Survey of Space and Time，天文學家將使用這台巨型望遠鏡對南半球的星空進行觀測，計划持續十年，重復拍攝同一片天空區域。
到任務結束時，這台3.2億像素的相機預計將記錄200億個星系，收集約60PB的數據，數量是目前美國國會圖書館存儲量的三倍。通過專門的算法和超級計算機，這些圖像將被整合為一個時間推移的天文視圖。這些星系分布和形狀信息將為科學家提供研究暗物質引力效應的新線索，并幫助繪制出迄今為止最詳細的銀河系三維地圖。
若一切順利，這台望遠鏡將在2025年中捕獲其首張科學級圖像，這一時刻被稱為“首光”/first light，并且不久后，公眾將能夠看到Vera C. Rubin天文台發布的首張照片。
長效HIV預防藥物
重大意義：一種全新藥物在預防HIV感染方面表現出極好的效果，且每年僅需注射兩次。
主要參與者：Gilead Sciences、GSK、ViiV Healthcare
成熟期：1至3年
2024年6月，關於預防HIV的新藥試驗結果發布，震驚全球。Lenacapavir是一種每六個月注射一次的藥物，在烏干達和南非的試驗中成功保護了超過5000名女性和女孩免受HIV感染，顯示出100%的有效性。
由Gilead公司研發的這款藥物具有顯著優勢。自2012年起，已有有效的HIV暴露前預防/PrEP藥物問世，但這些藥物需要每天服用或在暴露風險前服用，這對健康人群來說負擔較重，且因這些藥物同樣用於治療感染，服用它們會帶來一定的社會污名。
對某些人來說，這些藥物價格昂貴或難以獲得。而在Lenacapavir的臨床試驗中，研究人員發現，注射這種新藥比每日服用PrEP藥物的效果更為顯著，可能是因為參與者未能每天堅持服藥。
2021年，美國FDA批准了另一款名為Cabotegravir的HIV預防長效注射藥物，但盡管需求強烈，其推廣進展緩慢。科學家和社會活動人士對Lenacapavir寄予厚望，期待它能迎來不同的局面。
目前，FDA僅批准其用於治療抗藥性HIV患者，但Gilead已與多家制造商簽署許可協議，計划在120個低收入國家生產其預防HIV的仿制藥。2024年10月，Gilead公布了Lenacapavir的更多試驗結果，在超過3200名不同性別和性取向的參與者中進行的預防試驗中，其有效率高達96%。
聯合國為終結艾滋病設定了2030年的雄心目標，但全球每年仍有超過100萬新增HIV感染病例。幸運的是，我們已經擁有了達成這一目標的藥物。當前最緊迫的任務，是確保這些藥物能夠惠及全球所有需要的人。
生成式AI搜索
重大意義：生成式AI正在重新定義互聯網搜索，同時也能提升我們在手機上查找信息的效率。
主要參與者：蘋果、谷歌、Meta、微軟、OpenAI、Perplexity
成熟期：現在
谷歌通過其Gemini語言模型推出的AI綜述功能/AI Overviews，正在重新定義數十億用戶的互聯網搜索體驗。這一生成式搜索技朮可能標志着向AI智能助理邁出的重要一步，未來有望成為一個能解答所有問題并完成各種任務的多功能工具。
與傳統搜索結果呈現一堆鏈接的方式不同，AI綜述直接為用戶提供簡潔、直觀的答案，幫助用戶在無需跳轉多個網頁的情況下迅速獲取信息。盡管該功能在2024年5月首次在美國上線后，由於出現一些不准確甚至荒謬的答案，引發了爭議，谷歌已對生成內容的來源進行了限制，避免使用用戶生成內容、諷刺性或幽默性的網站信息。
然而，生成式搜索的崛起并不止步於谷歌。
2024年，微軟和OpenAI也相繼推出了類似的功能，并不斷擴展應用場景，如在電腦及各種設備上，AI可以分析圖像、音頻和視頻，并為用戶提供定制化的答案。盡管市場競爭加劇，谷歌憑借其在全球搜索市場的領導地位，已將AI綜述功能推廣至超過10億用戶，徹底改變了搜索體驗，讓其更像是與AI的對話。谷歌和OpenAI均表示，生成式搜索正在改變用戶與搜索引擎的交互方式，用戶傾向於提出更長的問題，并進行更多的追問。
這種AI技朮的普及對在線廣告和媒體行業產生了深遠影響。生成式搜索通常會在回答中提煉在線新聞或文章的內容，這可能降低用戶點擊原始網站的意願，從而削弱這些網站的廣告收入。此外，已經有一些出版商和藝朮家就AI模型的內容訓練提起訴訟，生成式搜索可能成為科技巨頭與媒體行業之間的新爭議焦點。
牛打嗝抑制劑
重大意義：一種能顯著減少農業排放的牛飼料添加劑終於問世，為氣候變化難題提供解決方案。
主要參與者：Blue Ocean Barns、DSM-Firmenich、Rumin8、Symbrosia
成熟期：現在
奶牛打嗝是導致氣候變化的一個重要且棘手的問題，而這一問題的解決方案近期取得了突破性進展。
牛、羊和山羊在消化過程中會排放甲烷，這種溫室氣體是畜牧業排放的主要來源。根據不同的研究，畜牧業排放約占全球氣候污染總量的11%至20%。隨着全球人口增加和財富增長，對肉類、奶制品等食品的需求也不斷上升，僅通過減少消費需求來減少排放顯得不夠現實。
因此，針對這一問題的牛打嗝抑制劑應運而生。荷蘭公司DSM-Firmenich開發的Bovaer飼料添加劑，聲稱可以將奶牛的甲烷排放減少30%，對肉牛效果更顯著。其原理是通過抑制牛腸道中的一種酶，減少轉化為甲烷的氫氣和二氧化碳。2024年5月，美國食品藥品監督管理局/FDA批准了該產品在美國的使用，Bovaer目前已在55個國家上市，包括澳大利亞、巴西和歐盟成員國。
與此同時，Blue Ocean Barns、Rumin8和Symbrosia等初創公司正在研發基於紅海藻的添加劑，可能進一步減少甲烷排放。其他機搆則在嘗試開發疫苗或通過改變牛腸道微生物群來尋求更持久的解決方案。然而，目前仍不清楚農場主是否願意廣泛釆用這些產品。
Bovaer的營銷方Elanco表示，使用該添加劑的農場主可以獲得溫室氣體信用額度，部分公司通過自願碳市場購買這些信用額度來減少碳足跡。而Rumin8則指出，使用其產品的牛群可以提供更多的肉類和奶制品。
盡管如此，這些添加劑不能單獨解決畜牧業的全部氣候問題。為了進一步減少排放，畜牧業還需釆取其他重大措施，如停止侵占吸碳森林。此外，要減少食品需求，食品公司還需要開發更環保、價格更親民的替代產品，如植物漢堡和奶制品。盡管如此，牛打嗝抑制劑無疑是解決這一重大氣候問題的關鍵一步。
清潔航空燃料
重大意義：工業廢料、二氧化碳有望變身環保航空燃料，大幅降低排放。
主要參與者：Gevo、LanzaJet、Montana Renewables、Neste、World Energy
成熟期：現在
2024年，全球航空業消耗了約1000億加侖噴氣燃料，但其中僅有0.5%是環保燃料。不過，隨着新技朮的發展，這一現狀有望發生變化。
數據顯示，航空業的溫室氣體排放約占全球總排放量的4%，而新型替代燃料有潛力顯著減少這一排放。此類燃料可以利用多種原料，包括餐飲廢油、農作物秸稈、工業廢料，甚至通過從空氣中捕捉二氧化碳來生產。根據使用的原料不同，這些燃料能將碳排放量減少一半或几乎完全消除。更重要的是，現有的飛機無需改裝就能使用這些燃料，從而實現快速的減排效果。
越來越多的政府開始關注這一領域，并通過立法要求航空公司使用可持續航空燃料/SAFs。從2025年起，歐盟和英國的機場將強制要求至少2%的燃料為替代燃料，并計划在未來几十年逐步提高比例，歐盟目標是到2050年達到70%。
目前市場上的替代燃料主要來源於廢油脂。Montana Renewables最近獲得了美國能源部14.4億美元的貸款支持，用於擴建其生產設施。然而，廢油脂的供應有限，難以滿足未來的需求。
值得慶幸的是，其他技朮路線也在快速發展。2024年初，LanzaJet完成了首個商業化乙醇制噴氣燃料工廠，年產能達到900萬加侖。盡管通過二氧化碳制造的合成燃料尚未形成商業規模，但預計它們將為航空業提供新的燃料選項。
該領域目前面臨的一個關鍵挑戰是成本問題。當前，可持續航空燃料的價格約是傳統燃料的三倍。隨着越來越多企業的進入，價格有望逐漸下降，但新型燃料的成本仍可能保持較高水平。
快速學習的機器人
重大意義：人工智能讓機器人學習新技能的速度大幅提升。
主要參與者：Agility、亞馬遜、Covariant、Robust、丰田研究院
成熟期：現在
生成式人工智能正以前所未有的方式革新機器人訓練，科幻小說中那些具備無所不能能力的機器人，似乎正變得越來越接近現實。
機器人與人工智能的結合已有多年曆史。早期，機器人主要通過人工智能來檢測障礙物，但近年來，隨着大語言模型的迅速發展，機器人專家們看到了全新的機遇。
大語言模型能夠“吸收”海量文字信息：從教科書到詩歌，再到使用手冊，并能夠基於這些資料生成新的內容。將這一方法應用到機器人訓練中，前景非常廣闊，但挑戰也不小。畢竟，生成文字與指導實體機器人完成復雜的動作截然不同。
目前，研究人員在這一領域已經取得了關鍵突破。他們找到了將多種數據結合并轉化為機器人能理解的信息的方法。
舉個例子，在洗碗任務中，研究者們讓人佩戴傳感器以收集真實的洗碗動作數據，并通過機械臂遠程示范，同時從網絡上收集大量洗碗的圖片和視頻。經過適當處理后，這些數據被輸入到人工智能模型中，進而訓練出比傳統訓練方法更為高效的機器人。通過學習同一任務的不同完成方式，人工智能能在變化的環境中做出更准確的判斷和應對。
這一突破將根本改變機器人學習的方式。目前，一些倉儲機器人已開始釆用這種創新訓練方法，所積累的經驗有望為未來的智能家用機器人奠定堅實的基礎。
有效干細胞療法
重大意義：干細胞或將成為治愈疾病的新希望。
主要參與者：美國加州再生醫學研究所、Neurona Therapeutics、Vertex制藥
成熟期：5年
25年前，科學家從體外受精的胚胎中提取出強大的干細胞，這些細胞具有轉化為任何人體組織的潛力，從而為醫療領域帶來了革命性的希望。人們曾夢想，在身體任何部位出現問題時，能夠找到“替換零件”進行修復。
然而，干細胞的研究進展并不順利。雖然科學家很快找到了一種不依賴胚胎的干細胞培養方法，但要將這些細胞轉化為功能完整的成熟組織，挑戰遠比預期更大。
如今，干細胞的潛力終於開始展現。例如，癲癇患者Justin Graves在加州大學聖地亞哥分校接受了實驗室培養的神經元移植，這些神經元經過特殊設計，能夠抑制大腦異常放電，防止癲癇發作。自2023年接受治療以來，Graves的癲癇發作頻率從每天一次減少到每周一次。他表示：“這是個令人難以置信的變化，我簡直成了干細胞療法的宣傳者。”
這項由Neurona Therapeutics公司開展的癲癇試驗還處於早期階段，至今僅有15名患者參與，但初步結果令人振奮。
2024年6月，另一項干細胞研究也取得突破，針對1型糖尿病的治療取得顯著進展。該病是由免疫系統攻擊胰腺中的β細胞引發的，患者需每日依賴血糖監測和胰島素注射來維持生命。在波士頓Vertex制藥公司的研究中，一些接受實驗室培養β細胞移植的患者已經能夠停止外源性胰島素的使用，其體內的新細胞能夠自主分泌胰島素。這些突破意味着干細胞研究離“功能性治愈”越來越近，患者有望恢復自我調節能力，重新回歸正常生活。
無人駕駛出租車
重大意義：一鍵叫車的無人駕駛汽車正在更多城市落地。
主要參與者：百度、Cruise、小馬智行、Waymo、Wayve、Zoox
成熟期：現在
在中國或美國的某些城市，很多人可能已經見過無人駕駛汽車在街頭接送乘客，甚至親自體驗過。這與三年前的情景截然不同，那時這些服務還在探索交通規則。如今，無人駕駛出租車將在更多城市投入運營。
在中國，多個城市的乘客可以選擇由百度、安途/AutoX、文遠知行和小馬智行等公司運營的無人駕駛出租車。這些公司還計划擴展到新加坡、中東和美國市場。
盡管無人駕駛汽車在美國道路上已積累了數百萬英里的數據，長期進行訓練，但直到最近，公眾才真正開始體驗這些車輛的服務。
美國的行業領導者是谷歌母公司Alphabet旗下的Waymo。該公司已經在舊金山、洛杉磯和鳳凰城推出無人駕駛出租車服務，并計划在2025年初通過與Uber的合作將業務擴展至奧斯汀和亞特蘭大。亞馬遜旗下的Zoox也計划於2025年在拉斯維加斯推出無人駕駛出租車服務，目前已在舊金山、奧斯汀和邁阿密進行試運營。英國初創公司Wayve則正在適應右側行駛，并開始在舊金山測試其技朮。
然而，實現無人駕駛出租車服務仍面臨諸多挑戰。在中國，無人駕駛出租車的低價引發了約1000萬出租車司機的抗議。在美國，通用汽車旗下的Cruise公司在2023年10月因一起事故暫停運營，近期才恢復車輛測試。特斯拉也需要證明其技朮的可靠性，并獲得必要的許可證，才能實現2025年在加州和德克薩斯州推出無人駕駛網約車服務的計划。
盡管如此，行業正在不斷推進，越來越多的人開始體驗無人駕駛出租車，并逐漸適應這一新技朮。預計主要參與者將擴展到更多城市，并開展價格競爭。
綠色鋼鐵
重大意義：全球首座几乎零碳排放的工業規模鋼鐵廠正在瑞典建設。
主要參與者：Boston Metal、LKAB、Midrex、Stegra
成熟期：1年
一種利用可再生能源制氫生產鋼鐵的方法，可能為“淨化”這一全球碳排放占比 8% 的行業帶來希望。
目前，大部分鋼鐵通過煤基高爐生產，每生產一噸鋼鐵，就會排放約兩噸甚至更多的二氧化碳。較新的商業技朮：直接還原法/direct reduction，通過天然氣將鐵礦石轉化為鐵，減少了約40%的排放，但仍然會產生大量的碳污染。
因此，多個公司正在研發一種新的方法，通過可再生能源制氫與鐵礦石反應來生產鐵，這一工藝可大幅降低鋼鐵生產過程中最為耗能和污染的環節。理論上，這些方法能夠接近零排放。
瑞典初創公司Stegra（2024年9月更名自H2 Green Steel）已籌集近70億美元，計划在瑞典北部博登建設一座工廠，利用風能和水電提供的清潔電力，通過電解水制氫。該工廠預計將在2026年投入生產，屆時將成為首個工業規模運營的綠色鋼鐵工廠。
同時，由鋼鐵制造商SSAB、礦業公司LKAB和能源公司Vattenfall聯合開發的Hybrit技朮，也正在利用類似的工藝生產綠色鋼鐵。LKAB在其鐵礦場附近的耶利瓦勒建設了一座工廠，但由於環境許可問題，計划有所延期。
另一種綠色鋼鐵制造方法是通過在鐵礦石與電解質混合物中通電，打破氧化鐵中的鍵，將純化金屬分離出來。如果使用清潔電力，這個過程的碳排放几乎為零。Boston Metal計划在2026年商業化該技朮。
Stegra工廠全面投產后，預計年產450萬噸鋼鐵，盡管這一產量相對於全球年產數十億噸鋼鐵來說微不足道，但它將證明鋼鐵生產可以大幅減少碳排放。與此同時，期望使用綠色產品的客戶願意支付溢價，這為整個行業的綠色轉型提供了有力的推動力。
隨着科技的飛速發展，世界正處於一場深刻的變革之中。每一個技朮突破不僅推動着行業的前行，也在悄然改變着我們的生活方式與思維方式。站在這一時代的前沿，“麻省理工科技評論”所評選出的“十大突破性技朮”不僅是對科技進步的認可，更是對未來可能改變世界的力量的預見。每一項入選的技朮，都蘊含着潛力，正在悄然塑造着人類社會的未來。
盡管我們無法准確預見未來，但從這些技朮的潛力中，我們已能看到未來的曙光。未來的几十年，隨着這些突破性技朮的不斷成熟與應用，我們將迎來一個更加智能、高效與可持續的世界。從根本上改變產業格局、社會結搆乃至人類生活方式的科技創新，正逐步成為推動全球發展的核心動力。這一進程，正如“麻省理工科技評論”所期待的那樣，將是對我們共同未來的深刻影響。
