正如比爾·蓋茨所說，看過這些突破性技術之后，你會覺得 “美好的未來，值得我們為之奮斗”。

日前，《麻省理工科技評論》2021“全球十大突破性技術”在杭州發布。今年也是《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術”連續發布的第20年。作為全球歷史悠久、影響力極大的新興科技商業媒體，《麻省理工科技評論》一直關注技術的商業應用潛力以及對人類社會和生活的重大影響，被認為是投資和技術應用領域的風向標。

2020年，新冠肺炎疫情席卷全球。在經受疫情考驗之時，人們也真切體會到科技正成為人類面對挑戰的“關鍵之手”。過去一年，大數據快速拆解了病毒特性，人工智能技術助力疫苗和藥物的開發，遠程協作工具保證了社會有效運轉，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”，囊括了GPT-3、多技能 AI、TikTok 推薦算法、數據信托、遠程技術、超高精度定位、數字接觸追蹤、mRNA 疫苗、鋰金屬電池、綠色氫能。

它們是科技領域最熱門、最前沿、最具價值的研究領域，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用，可能帶來醫藥領域的巨大變革。

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

成熟期：現在

GPT-3

重大意義：學習自然語言的大型計算機模型，朝著構建可理解人類、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：現在

繼 DeepMind 的 Alpha Go 和 IBM 的 Deep Blue 之后，GPT-3 成為 AI 領域最能引發公眾想象的存在。

GPT-3 是一種“大型語言模型”，由舊金山的研究實驗室Open AI 創建。所謂“大型語言模型”指的是一種利用深度學習的算法，通過數千本書和互聯網的大量文本進行訓練，將單詞和短語串在一起。GPT-3 于2020年正式發布，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器智能道路上的里程碑。

能夠如此嫻熟地運用語言的機器之所以重要，是因為語言對于理解日常世界至關重要，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，可對世界產生更好的理解。

大型語言模型還有很多實際用途。比如，可為開發更好的聊天機器人提供支持，以進行更加流暢的對話；只要給出提示，它們就可以生成關于任何事情的文章和故事；它們還可以總結文本，或回答關于文本的問題；雖然只有獲得邀請的人才能使用 GPT-3，但人們已經利用它為數十個應用程序提供了支持，其中不乏從一個產生創業想法的工具，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。人們認為 GPT-3 可以寫出任何東西：同人小說、哲學辯論、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。

其實不是。盡管 GPT-3 能產生特別逼真的文本段落，但并沒有任何實質性創新。GPT-3 的出現證明了一點，那就是規模為王。在構建 GPT-3 時，Open AI 使用的方法和算法與構建 GPT-2 的基本相同，區別在于 Open AI 擴大了神經網絡和訓練集——GPT-3 有1750億個參數，神經網絡中的值在訓練過程中會不斷調整。而 GPT-2 僅有15億個參數，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 會吸收網上的許多不實信息和偏見，并能按需復制；GPT-3 為機器生成的文本披上人性外衣，能夠輕易獲取人們的信任——數月前，有人在Reddit 上發布了一款由 GPT-3 支持的網絡機器人，該機器人在幾天內發布了數百條評論，并與數十名用戶進行互動，直到最后才被發現并非真人。

對于相信“越大越好”（bigger is better）理念的人而言，GPT-3 的出現是一個不小的勝利。這些模型表明，我們可以期待計算能力和數據將在未來走得更遠。GPT-4 會是什么樣子的？我們可以預期，聊天機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……

數據信托

重大意義：面對個人數據被濫用這一情況，數據信托可以幫助更好地管理數據。

主要研究者：Google Sidewalk Labs

成熟期：2-3年

數據時代，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勞工權利一樣來維護人們的數據權利？并且，能夠像醫生一樣，根據個人的數據管理幫助人們做出明智的決策？

或許，數據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，將資產交給受托人管理的行為。而在數據信托中，受托人將管理一群人的數據或數據權利。這就像醫生有責任依據病人的利益行事一樣，數據受托人管理委托人的數據或數據權利，也對其利益負責。理論上，數據信托允許用戶行使其作為數據生產者的權利。

此前，谷歌的姊妹公司“人行道實驗室”建議創立一個公民數據信托——希望在其智能社區 Quayside 入駐的公司必須申請收集和使用數據的許可證，并由社區成員組成的審查委員會對數據收集和使用進行監督，以保證這些數據能為用戶產生價值。

雖然，“人行道實驗室”在2020年5月放棄 了Quayside 項目，但其數據信托的提議為數據管理提供了思路：對于智能城市、公共衛生計劃等更多公共事務收集到的數據，可以創建數據信托并對其進行管理。

對于數據引發的隱私、安全性等問題，數據信托不是唯一的解決辦法，但能夠控制數據、讓數據共享造福人類的數據治理是十分必要的。

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、橡樹嶺國家實驗室

成熟期：5年

制約電動汽車產業發展的一大難題就是電池技術。

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在碰撞時極易起火。電池的一系列缺點體現在電動汽車上就是：價格高、續航低、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這些缺陷。

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

在傳統的鋰離子電池中，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在陽極和陰極之間來回穿梭，這些帶電粒子流產生電流，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。

這種鋰金屬電池擁有較大的能量密度和極快的充電速度，而且更加安全穩定。一旦普及，將徹底改寫當今電動汽車產業格局，讓電動汽車的成本降低、續航增加，屆時充電將會變得像在加油站加油一樣快捷方便。當然，這種電池也可用于其他形式的運輸，比如長途卡車貨運，甚至是短途航班。

Quantum Scape 公司還展示了一款還處于實驗室階段的單層電池，可在15分鐘內充電至80%以上的電量，續航里程達數十萬英里，而且在冰點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 公司發表的所有測試都是在電池組上進行的。為了在汽車上工作，該公司還將需要生產幾十層電池，而且還必須找到一種方法，以足夠低的成本大規模量產電池，從而與占據主導地位幾十年的鋰離子電池技術相競爭。

數字接觸追蹤

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：現在

2020年全球都在經歷的新冠疫情讓“數字接觸追蹤”引起人們的關注。

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

這一技術對應到實際應用被稱為“曝光通知”（Exposure Notification）。對于該數字接觸追蹤系統，程序員在幾周內完成了建立和運行，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，而是使用藍牙來匿名連接附近運行同一應用程序的手機設備，從而保證健康數據的匿名性和隱私性。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”應用共有77個。

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

但可以確定的是，越多的人使用“曝光通知”，它達到的效果就會越好。而此次全球范圍內的大規模“實驗”也表明，一項技術要在實際場景中的應用，建立信任、增加獲取渠道以及思考技術在復雜環境中的使用是更加重要的。

超高精度定位

重大意義：當定位技術精確到毫米級或更高水平，將開創全新的產業。

主要研究者：中國科學院空天信息創新研究院、Cold Quanta

成熟期：現在

全球衛星定位系統的精度正在從“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星導航系統可實時捕獲地面上幾米的位置變化，甚至其處理精度能夠達到毫米級。該系統已用于檢測中國各地山體滑坡易發地區地表的細微變化，并于當年預測到中國湖南省將遭遇數十年來最嚴重的山體滑坡，使村民得以提前撤離。中國科學院航天信息研究所專家表示，如果衛星定位精度仍然在米或分米的水平，對此，這是不可能實現的。

其實，北斗和全球衛星定位系統（GPS）精度的進一步提升都需要通過地面設施來提高定位精度。在目前廣泛使用的方法中，一種是實時動態（Real Time Kinematic，RTK）定位，精度可達3cm以下；另一種是精確點定位（Precise Point Positioning，PPP），也可以達到厘米級別的精度。此外，中國科學院航天信息研究所專家表示：“我們正在開發 PPP-RTK 技術，結合二者的優勢，有望在幾年后投入使用。”

除衛星系統之外，量子技術也被應用于定位和導航。

專家認為，當原子冷卻到接近絕對零度時，會達到一種對外力特別敏感的量子態。如果已知一個物體的初始位置，并能測量原子的變化，就能據此找到物體的實時位置。目前，量子技術公司 Cold Quanta 開發的量子定位系統早期版本已經在國際空間站上運行。

遠程技術

重大意義：2020年疫情期間，醫療保健和教育這兩項重要服務中發生的變化，對人們的整體福祉和生活質量產生了巨大影響。但最重要的改變其實不是技術本身而是我們的行為，因為遠程會議和遠程醫療早已存在。

主要研究者：中國香港在線輔導公司 Snapask、作業幫、印度 Byju’s

成熟期：現在

多技能AI

重大意義：“多模態”系統能解決更加復雜的問題，讓機器人能夠實現與人類真正意義上交流和協作。

主要研究者：艾倫人工智能研究所、北卡羅來納大學、Open AI

成熟期：3-5年

TikTok推薦算法

重大意義：TikTok 不僅能夠精準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域。

主要研究者：TikTok

成熟期：現在

綠色氫能

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

主要研究者：綠色氫聯盟蒂森克虜伯集團、國際能源署、麥肯錫咨詢公司

成熟期：預計2030年

編輯：jq