過去的一兩年，我們所生活的這個(gè)世界經(jīng)歷了前所未有的巨大變革。

一方面，新冠疫情讓我們發(fā)現(xiàn)，疾病面前，人人平等。傳染病不再只是欠發(fā)達(dá)地區(qū)的專有名詞，而是已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)奪走了數(shù)百萬條生命的現(xiàn)實(shí)危機(jī)。新冠病毒的肆虐更是加重了其它疾病的防治難度。瘧疾，這個(gè)人類歷史上最恐怖的殺手之一，正在全球一半人口生活的地方卷土重來。

另一方面，氣候變化對(duì)我們生活的威脅正越來越顯著。過去幾年，全球各地的史上“最嚴(yán)重自然災(zāi)害”“最高氣溫”等記錄持續(xù)不斷地被刷新著。僅僅一場(chǎng)極端天氣事件，就足以抹平一個(gè)發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體一年的 GDP 增長(zhǎng)。最新數(shù)據(jù)顯示，只需要二十多年，氣候變化就可能讓全球 GDP 衰退接近兩成。

此外，在前些年帶給了我們巨大驚喜的信息技術(shù)革命，則進(jìn)入了需要攻堅(jiān)克難的“深水區(qū)”。許多之前沒有得到解決的問題，正變得越來越無法忽視：人工智能在工業(yè)界和科學(xué)界的應(yīng)用遇到了不少的實(shí)際困難，而被不少人認(rèn)為代表了人類金融未來的加密貨幣，其采礦所排放的溫室氣體已經(jīng)超過一個(gè)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的排放量。

然而，只要有問題，就會(huì)有人站出來解決。

從二十一年前開始，《麻省理工科技評(píng)論》推出了年度“十大突破性技術(shù)”（10 Breakthrough Technologies）。不少在當(dāng)年初露崢嶸的技術(shù)，如今已經(jīng)深刻改變了我們生活。數(shù)據(jù)挖掘（2001 年）讓數(shù)據(jù)成為了新世紀(jì)的生產(chǎn)力，智能軟件助理（2009 年）已經(jīng)成為了 Siri、各種助手、精靈等陪伴我們的小伙伴，深度學(xué)習(xí)（2013 年）讓人工智能走進(jìn)了千家萬戶，可回收火箭（2016 年）則已經(jīng)徹底改變了航天工業(yè)的面貌。

自 2019 年比爾·蓋茨加入評(píng)選以來，我們開始更加側(cè)重于謀求和提升人類福祉的新技術(shù)。其中最典型的例子就是 mRNA 疫苗（2021 年），這項(xiàng)革命性的、定制化開發(fā)疫苗的技術(shù)，已經(jīng)在新冠疫情中拯救了億萬人的生命。

今年，也不例外。

面對(duì)傳染病的肆虐，人類的“武器庫(kù)”正在逐漸豐富起來。新冠變異追蹤技術(shù)時(shí)刻監(jiān)控著病毒的變異，讓新冠病毒成為了史上被測(cè)序最多的生物；方便服用的新冠口服藥則試圖為人類筑起一道應(yīng)對(duì)這種疾病和未來更多疾病的堅(jiān)實(shí)屏障；至于又開始抬頭的瘧疾疫情，瘧疾疫苗的進(jìn)展則有望將其致死率降低 70% 之多。

面對(duì)氣候變化，人類也終于開始以前所未有的團(tuán)結(jié)、勇氣和決心，共同應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。長(zhǎng)時(shí)電網(wǎng)儲(chǔ)能電池試圖突破電池的成本瓶頸，讓更多的可再生能源為人類提供清潔電力；實(shí)用型聚變反應(yīng)堆離生產(chǎn)出近乎取之不盡、用之不竭的安全清潔能源又近了一步；除碳工廠則聚焦于人類的歷史排放，希望可以讓已經(jīng)排放到大氣中的二氧化碳重新回到地下。

在計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)步也從未放慢腳步。AI 蛋白質(zhì)折疊用算法和算力解決了困擾生命科學(xué)領(lǐng)域 50 年的問題；AI 數(shù)據(jù)生成則試圖面對(duì)一個(gè)一直以來未曾引起足夠重視的基礎(chǔ)性問題：數(shù)據(jù)偏見；終結(jié)密碼有望繞開已經(jīng)不夠強(qiáng)大的密碼，繼續(xù)保護(hù)我們的信息安全；而加密貨幣的 PoS 權(quán)益證明技術(shù)，則試圖顛覆舊有的證明方式，讓交易的能耗大幅降低。

我們的評(píng)委比爾·蓋茨堅(jiān)信，未來依然是美好的，我們也應(yīng)該為美好的未來而繼續(xù)奮斗。我們也希望，在看完今年的評(píng)選結(jié)果以后，你也能有同樣的感受，獲得同樣的力量。

此次 2022 年《麻省理工科技評(píng)論》“全球十大突破性技術(shù)”發(fā)布會(huì)由杭州未來科技城（海創(chuàng)園）管委會(huì)主辦，DeepTech協(xié)辦，將在杭州未來科技城舉辦。

杭州未來科技城是國(guó)家四大科技城之一，擁有多個(gè)重大科技創(chuàng)新平臺(tái)，是高新技術(shù)企業(yè)和高科技人才的集聚地。尤其是近年來，杭州未來科技城根據(jù)新一輪高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)規(guī)劃，聚焦“萬千人才成長(zhǎng)搖籃、萬家企業(yè)戰(zhàn)略同盟、萬億營(yíng)收產(chǎn)業(yè)平臺(tái)”建設(shè)，正加速集聚人才項(xiàng)目、不斷迸發(fā)創(chuàng)新活力，進(jìn)而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力持續(xù)增長(zhǎng)。

而此次 2022 “十大突破性技術(shù)”的發(fā)布，將為未來科技城構(gòu)建科技人才高端矩陣、搶占科創(chuàng)“尖峰”開辟一條新路徑；同時(shí)，也將加速推動(dòng)未來科技城成為全國(guó)科技創(chuàng)新策源功能的主引擎，以及引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的主力軍。

以下是榜單詳細(xì)內(nèi)容解讀：

新冠口服藥

A pill for COVID

重大意義：易于服用的治療嚴(yán)重的 COVID-19 的藥片也可能對(duì)下一次大流行病起作用。

主要研究者：默克，輝瑞，Pardes Biosciences

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)

還記得唐納德·特朗普（Donald Trump）服用的治療瘧疾的羥氯喹，以及將人們送到毒物控制中心的馬用驅(qū)蟲劑伊維菌素（ivermectin）嗎？這些藥物對(duì)新冠肺炎 COVID-19 并不有效。但是，人們還是迫切地希望它們是有效的。吞下一粒藥丸就能使病毒消失，這是一個(gè)樸素的愿望。

現(xiàn)在，這個(gè)愿望變成了現(xiàn)實(shí)：通過使用截然不同的方法來設(shè)計(jì)藥片以阻止新冠病毒。事實(shí)證明，新的方法確實(shí)有效。感染幾天的病人服用輝瑞公司的一種抗病毒藥物后，可將住院的幾率減少 89%。美國(guó)政府已經(jīng)訂購(gòu)了價(jià)值 100 億美元的這種名為 Paxlovid 的新藥。

新的藥片并不只是在黑暗中一次幸運(yùn)的嘗試?；瘜W(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)這種藥物來擾亂病毒的自我復(fù)制能力，該藥會(huì)鎖定并阻斷一種叫做蛋白酶的蛋白質(zhì)，它是新冠病毒進(jìn)行具有威脅性的復(fù)制的核心。

其它類型的冠狀病毒中也存在類似的蛋白酶，這意味著輝瑞公司的藥物也有望抵御下一次大流行病。而且，科學(xué)家們確信，更多像 SARS-CoV-2 病毒（新冠病毒） 這樣的病原體，正潛伏在蝙蝠居住的洞穴和工業(yè)化的養(yǎng)殖場(chǎng)中。

新的抗病毒藥物的研發(fā)比病毒疫苗的設(shè)計(jì)、合成和測(cè)試時(shí)間更長(zhǎng)（其中一種來自默克公司，這種藥物主要針對(duì)病毒復(fù)制的不同機(jī)制）。但是，這些抗病毒藥物仍然創(chuàng)造了記錄。以前從未有一種全新的戰(zhàn)勝疾病的分子能如此迅速地從化學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入志愿者的口中，并獲得美國(guó)食品和藥物管理局的批準(zhǔn)。輝瑞公司的 CEO 艾伯特·波拉（Albert Bourla）說，當(dāng)他在 2021 年 11 月得到該藥物有效的消息時(shí)，他激動(dòng)得“淚流滿面”。

該藥片將防止許多人死于 COVID-19，包括免疫系統(tǒng)較弱而疫苗對(duì)其無效的人。如果出現(xiàn)了能打敗疫苗的新變種，抗病毒藥物可能是我們最后的手段。

實(shí)用型聚變反應(yīng)堆

Practical fusion reactors

重大意義：核聚變有望產(chǎn)生廉價(jià)的、無碳的、永遠(yuǎn)在線的能源，沒有核反應(yīng)堆堆芯熔毀的危險(xiǎn)，也幾乎沒有放射性廢物。

主要研究者：Commonwealth Fusion Systems，國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER），美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家點(diǎn)火裝置，Helion Energy，托卡馬克能源公司（Tokamak Energy），通用聚變公司（General Fusion）

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：大約 10 年

2021 年 9 月， Commonwealth Fusion Systems 的研究人員對(duì)一塊 10 噸重的 D 型磁鐵緩慢充電并提升場(chǎng)強(qiáng)，直到它超過 20 特斯拉（T）。這是同類磁鐵的一個(gè)新記錄。該公司的創(chuàng)始人說，這一壯舉解決了開發(fā)一個(gè)緊湊、廉價(jià)的聚變反應(yīng)堆過程中所面臨的主要工程挑戰(zhàn)。

幾十年來，核聚變發(fā)電一直是物理學(xué)家的夢(mèng)想。在遠(yuǎn)高于 1 億攝氏度的溫度下，就像在太陽中一樣，核子融合在一起，在此過程中釋放出大量的能量。如果研究人員能夠在地球上以可控和持續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)這些反應(yīng)，那么它就可以利用幾乎無限的燃料來源，提供廉價(jià)、持續(xù)、無碳的電力來源。

在其中一種方法中，磁鐵被用于將離子和電子的氣體，即所謂的等離子體，限制在甜甜圈形狀的反應(yīng)器內(nèi)。更強(qiáng)大的磁鐵意味著更少的熱量損失，從而使得更多的核聚變反應(yīng)可以在一個(gè)更小、更便宜的設(shè)施內(nèi)發(fā)生。這種改變不僅僅是一點(diǎn)點(diǎn)：磁場(chǎng)強(qiáng)度增加一倍，產(chǎn)生相同能量所需的等離子體的體積就會(huì)減少 16 倍。

盡管過去數(shù)十年的研究已經(jīng)耗費(fèi)數(shù)十億美元的投資，但還沒有人建造出一個(gè)產(chǎn)生能量比反應(yīng)堆的消耗更多的核聚變工廠。但是，Commonwealth Fusion Systems 及其支持者充滿希望，其他聚變初創(chuàng)公司和研究工作也報(bào)告了最近的進(jìn)展。

Commonwealth Fusion Systems 正在建設(shè)一個(gè)工廠，以大規(guī)模生產(chǎn)磁鐵，并為原型反應(yīng)堆奠定基礎(chǔ)。如果一切如愿，這家初創(chuàng)公司計(jì)劃在 21 世紀(jì) 30 年代初期向電網(wǎng)提供聚變能源。

終結(jié)密碼

The end of passwords

重大意義：各大公司終于改變了認(rèn)證方式，不再使用極其不安全的字母和數(shù)字。

主要研究者：微軟，谷歌，Okta，Duo（Alphabet 旗下）

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)

在 20 世紀(jì) 60 年代初，麻省理工學(xué)院教授費(fèi)爾南多·科爾巴托（Fernando Corbató）正在開發(fā)一種新的共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并希望有一種方法讓人們能夠保護(hù)他們的私人文件，他的解決方案是使用密碼。多年來，科爾巴托的解決方案戰(zhàn)勝了其它技術(shù)手段，成為了我們登錄幾乎所有地方的標(biāo)準(zhǔn)方式。

那么問題是什么？密碼本質(zhì)上是不安全的。它可以被竊取、猜測(cè)或被暴力破解。但大多數(shù)情況下，人們會(huì)使用一些低級(jí)的密碼。更糟糕的是，他們還重復(fù)使用。

像 Dashlane 和 1Password 這樣的密碼管理器可以為你追蹤所有這些不同的字母數(shù)字，甚至可以替換掉那些薄弱的密碼。但在安全方面，密碼管理只是措施的一半，真正的行動(dòng)是完全消除密碼。

這一過程已經(jīng)在進(jìn)行中。像 Okta 和 Duo 這樣面向企業(yè)的公司，以及像谷歌這樣的個(gè)人身份供應(yīng)商，都為人們提供了無需輸入密碼就能登錄應(yīng)用和服務(wù)的方法。同時(shí)，蘋果公司的面部識(shí)別系統(tǒng)已將生物識(shí)別登錄納入主流。最值得注意的是，微軟在 2021 年 3 月宣布，其部分客戶可以完全不輸入密碼，隨后在 9 月，告訴人們可以完全刪除他們的密碼。那些被稱為“其他”的認(rèn)證方法，終于取得了勝利。

你可能已經(jīng)親身經(jīng)歷過這種情況。你去登錄一個(gè)網(wǎng)站或啟動(dòng)一個(gè)應(yīng)用程序，但你沒有被要求輸入密碼，而是被提示從認(rèn)證應(yīng)用程序中輸入一個(gè)六位數(shù)的代碼，點(diǎn)擊你手機(jī)上的通知，或點(diǎn)擊發(fā)送到你電子郵件的鏈接，抑或只需要把手機(jī)舉到你的面前。這些操作都很簡(jiǎn)單。

至于輸入一堆你必須回憶、寫下或存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的字符和符號(hào)？擺脫這一切吧。

AI 蛋白質(zhì)折疊

AI for protein folding

重大意義：DeepMind 通過解決生物學(xué)中一個(gè)困擾研究者長(zhǎng)達(dá) 50 年的問題，為藥物發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)開辟了新的道路。

主要研究者：DeepMind（Alphabet 旗下），lsomorphic Labs（Alphabet 旗下），Baker Lab（華盛頓大學(xué)）

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)

到 2020 年底，英國(guó)的人工智能實(shí)驗(yàn)室 DeepMind 已經(jīng)在人工智能方面取得了許多令人印象深刻的成就。然而，當(dāng)該小組預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊的程序于當(dāng)年 11 月發(fā)布時(shí)，生物學(xué)家對(duì)它的工作效果感到震驚。

你的身體所做的一切，幾乎都是通過蛋白質(zhì)完成的。因此，獲悉單個(gè)蛋白質(zhì)的作用對(duì)大多數(shù)藥物開發(fā)和了解許多疾病都至關(guān)重要，而一個(gè)蛋白質(zhì)的作用是由其三維結(jié)構(gòu)決定的。

蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，氨基酸會(huì)折疊成一個(gè)復(fù)雜而扭曲的結(jié)。確定這種形狀，從而確定蛋白質(zhì)的功能，需要在實(shí)驗(yàn)室中花費(fèi)數(shù)月時(shí)間。多年來，科學(xué)家們一直在嘗試用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)的方法來使這一過程更容易。但是，沒有一種技術(shù)能夠接近人類所達(dá)到的準(zhǔn)確性。

DeepMind 開發(fā)的 AlphaFold2 改變了這種情況。該軟件使用一種稱為深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)，可以預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的形狀，甚至精確到原子，這是計(jì)算機(jī)第一次達(dá)成與實(shí)驗(yàn)室中使用的速度較慢但結(jié)果準(zhǔn)確的技術(shù)相當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)。

世界各地的科學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始使用它來研究癌癥、抗生素抗性和新冠病毒。

DeepMind 還建立了一個(gè)公共數(shù)據(jù)庫(kù)，在 AlphaFold2 預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，它會(huì)將其填入數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)目前有大約 80 萬個(gè)條目，DeepMind 說它將在明年增加超過 1 億個(gè)條目，包含了幾乎科學(xué)上已知的所有蛋白質(zhì)。

DeepMind 已將這項(xiàng)工作孵化成一家名為 Isomorphic Labs 的公司，據(jù)說該公司將與現(xiàn)有的生物技術(shù)和制藥公司合作。AlphaFold2 的真正影響可能需要一兩年的時(shí)間才能明確，但其潛力正在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中迅速展開。

PoS 權(quán)益證明

Proof of stake

重大意義：一種確保數(shù)字貨幣安全的替代方法可以結(jié)束加密貨幣的能源消耗困境。

主要研究者：Cardano，Solana，Algorand，以太坊

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：以太坊 2022 年可實(shí)現(xiàn)

像比特幣這樣的加密貨幣需要使用大量的電力。2021 年，比特幣網(wǎng)絡(luò)消耗了超過 100 太瓦時(shí)，比芬蘭的年度能耗還要多。

權(quán)益證明提供了一種建立不需要耗能太多的網(wǎng)絡(luò)的方法。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，世界第二大加密貨幣、運(yùn)行各種應(yīng)用程序的以太坊將在 2022 年上半年過渡到這種模式。預(yù)計(jì)這一轉(zhuǎn)變將減少 99.95% 的能源使用。

加密貨幣在區(qū)塊鏈上運(yùn)行，通過交易產(chǎn)生的數(shù)字賬本，其安全性必須得到保證，防止作弊者、欺詐者和黑客入侵。比特幣和以太坊目前使用工作量證明算法來確保安全：“礦工”解決加密難題，從而競(jìng)爭(zhēng)驗(yàn)證新交易區(qū)塊的權(quán)利。成功的“礦工”會(huì)獲得加密貨幣作為他們工作的獎(jiǎng)勵(lì)。

工作量證明意味著尋找數(shù)學(xué)難題的解決方案，這需要大量的計(jì)算能力，因此也需要電力。

有了權(quán)益證明，驗(yàn)證者不必相互爭(zhēng)奪并在能源和計(jì)算硬件上投入巨大。相反，他們的加密貨幣緩存或權(quán)益，允許他們進(jìn)入一個(gè)抽獎(jiǎng)活動(dòng)。那些被選中的人獲得了驗(yàn)證一組交易的權(quán)力（并因此獲得更多的加密貨幣）。在一些網(wǎng)絡(luò)中，表現(xiàn)出不良行為的驗(yàn)證者會(huì)受到懲罰，從而失去一部分權(quán)益。

以太坊將成為使用權(quán)益證明的最大網(wǎng)絡(luò)。它已經(jīng)為該系統(tǒng)建立了一個(gè)新的區(qū)塊鏈，且該系統(tǒng)一直在平行運(yùn)行。現(xiàn)在需要發(fā)生的是“合并”，將實(shí)際執(zhí)行交易和持有用戶資產(chǎn)的“層”（Layer）轉(zhuǎn)移過來，并在此過程中摒棄工作量證明。

如果成功，以太坊的股權(quán)證明區(qū)塊鏈可以為廣泛應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)造條件。其他網(wǎng)絡(luò)也考慮過轉(zhuǎn)換，但他們似乎采取了觀望的態(tài)度。

長(zhǎng)時(shí)電網(wǎng)儲(chǔ)能電池

Long-lasting grid batteries

重大意義：廉價(jià)、持久的鐵基電池可以幫助分?jǐn)偪稍偕茉吹墓?yīng)壓力，并擴(kuò)大清潔能源的使用范圍。

主要研究者：ESS，F(xiàn)orm Energy

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)

2021 年 4 月，一個(gè)陽光明媚的下午，可再生能源打破了加州主要電網(wǎng)的記錄，提供了足夠的電力來滿足 94.5% 的需求。這一時(shí)刻被譽(yù)為低碳化道路上的一個(gè)里程碑。但是，當(dāng)太陽落山，微風(fēng)停止，會(huì)發(fā)生什么？

處理可再生能源帶來的波動(dòng)式電力生產(chǎn)需要廉價(jià)的存儲(chǔ)，時(shí)間為數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天，新型的鐵基電池可能能夠勝任這一任務(wù)。

總部位于俄勒岡州的 ESS 公司，其電池可以儲(chǔ)存 4 至 12 小時(shí)的能量，它在 2021 年推出了其第一個(gè)電網(wǎng)規(guī)模的項(xiàng)目。總部位于馬薩諸塞州的 Form Energy 公司在 2021 年籌集了 2.4 億美元，其電池可儲(chǔ)存電能長(zhǎng)達(dá) 100 小時(shí)，它的第一次安裝將是在明尼蘇達(dá)州的一個(gè)一兆瓦的試驗(yàn)工廠，預(yù)計(jì)將在 2023 年完成。

這兩家公司都選擇使用鐵基電池，而鐵是地球上最豐富的材料之一。這意味著他們的產(chǎn)品最終可能比其他電網(wǎng)存儲(chǔ)候選者，如鋰離子電池和釩系液流電池更便宜。 Form Energy 公司表示，其電池最終的成本可能僅為每千瓦時(shí) 20 美元，甚至低于未來幾十年對(duì)鋰離子電池的樂觀預(yù)測(cè)。

但是，仍有一些挑戰(zhàn)需要解決。鐵基電池的效率通常很低，這意味著投入其中的相當(dāng)一部分能量無法被回收。另外，副反應(yīng)也會(huì)隨著時(shí)間的推移而使電池退化。但是，如果鐵基電池能夠以足夠低的成本被廣泛部署，它們可以幫助更多人使用可再生能源供電。

AI 數(shù)據(jù)生成

Synthetic data for AI

重大意義：人工智能的好處主要集中在數(shù)據(jù)資源豐富的領(lǐng)域，而合成數(shù)據(jù)有望填補(bǔ)這些空白。

主要研究者：Synthetic Data Vault，Syntegra，Datagen，Synthesis AI

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)

2021 年，尼日利亞數(shù)據(jù)科學(xué)公司的研究人員注意到，旨在訓(xùn)練計(jì)算機(jī)視覺算法的工程師可以從大量以西方服裝為特色的數(shù)據(jù)集里進(jìn)行選擇，但卻沒有非洲服裝的數(shù)據(jù)集。該團(tuán)隊(duì)通過使用人工智能生成非洲時(shí)尚的人工圖像來解決這一不平衡問題，這是一個(gè)全新的數(shù)據(jù)集。

這種合成數(shù)據(jù)集，即計(jì)算機(jī)生成的樣本，具有與真品相同的統(tǒng)計(jì)特征，且在數(shù)據(jù)饑渴的機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域越來越普遍。在真實(shí)數(shù)據(jù)稀缺或過于敏感的領(lǐng)域，如醫(yī)療記錄或個(gè)人財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，這些假數(shù)據(jù)可用于訓(xùn)練人工智能。

合成數(shù)據(jù)的想法并不新鮮，例如，無人駕駛汽車已經(jīng)在虛擬街道上進(jìn)行了許多訓(xùn)練。在 2021 年，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)變得很普遍，許多初創(chuàng)公司和大學(xué)都在提供這種服務(wù)。例如，Datagen 和 Synthesis AI 根據(jù)需要提供數(shù)字人臉，其他公司為金融和保險(xiǎn)業(yè)提供合成數(shù)據(jù)。合成數(shù)據(jù)庫(kù)是麻省理工學(xué)院數(shù)據(jù)和人工智能實(shí)驗(yàn)室在 2021 年推出的一個(gè)項(xiàng)目，為創(chuàng)建廣泛的數(shù)據(jù)類型提供開源工具。

這種合成數(shù)據(jù)集的繁榮是由生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GANs）推動(dòng)的。這是一種人工智能技術(shù)，它善于生成逼真但虛假的案例，無論是圖像還是醫(yī)療記錄。

支持者聲稱，合成數(shù)據(jù)避免了許多數(shù)據(jù)集中普遍存在的偏見。但是，它的無偏見程度僅次于用于生成它的真實(shí)數(shù)據(jù)。例如，在黑人面孔少于白人面孔的情況下訓(xùn)練的 GAN，可能的確會(huì)創(chuàng)造出一個(gè)黑人面孔比例較高的合成數(shù)據(jù)集，但鑒于原始數(shù)據(jù)有限，這些面孔最終可能不太逼真。

瘧疾疫苗

Malaria vaccine

重大意義：瘧疾每年造成數(shù)十萬兒童死亡。與其他措施相結(jié)合，該疫苗可以減少多達(dá) 70% 的死亡率。

主要研究者：葛蘭素史克，世界衛(wèi)生組織

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)（有局限性）

瘧疾寄生蟲是一個(gè)臭名昭著的致命敵人，它已經(jīng)進(jìn)化出無數(shù)種方法來躲避免疫系統(tǒng)的檢測(cè)，并在人類宿主體內(nèi)茁壯成長(zhǎng)。瘧疾主要集中在撒哈拉以南的非洲地區(qū)，該地區(qū)的病例約占全世界 95% 。每年有 60 多萬人死于瘧疾，其中大部分是 5 歲以下的兒童。

2021 年 10 月，經(jīng)過多年的發(fā)展，世界衛(wèi)生組織終于批準(zhǔn)了世界上第一種對(duì)抗由蚊子傳播的致命疾病的疫苗。

葛蘭素史克公司的疫苗，即 RTS,S 或 Mosquirix，并不是一種特別有效的疫苗。它需要在 5 個(gè)月至 17 個(gè)月大的兒童中接種三劑，并在 12 至 15 個(gè)月后接種第四劑。在肯尼亞、馬拉維和加納的 80 多萬名兒童中，這種疫苗在第一年對(duì)嚴(yán)重瘧疾的有效率約為 50%，而且隨著時(shí)間的推移，其療效急劇下降。

即便如此，公共衛(wèi)生官員仍將這種自 1987 年就開始測(cè)試的疫苗譽(yù)為非洲的“游戲改變者”。當(dāng)與其他瘧疾控制措施（包括驅(qū)蟲蚊帳和在雨季使用的預(yù)防藥物）相結(jié)合時(shí)，與使用現(xiàn)有藥物的兒童的死亡率相比，它有望將瘧疾死亡人數(shù)減少多達(dá) 70%。

Mosquirix 還具有更廣泛的意義。它是第一種被批準(zhǔn)用于寄生蟲病的疫苗。寄生蟲是復(fù)雜的多細(xì)胞生物，其基因組比大多數(shù)病毒和細(xì)菌中的基因組大 500 至 1000 倍。這種復(fù)雜性使它們?cè)谑艿矫庖叻磻?yīng)的挑戰(zhàn)時(shí)能夠以無數(shù)種方式進(jìn)行變異。葛蘭素史克公司的疫苗由一個(gè)單一蛋白質(zhì)的副本組成，該蛋白質(zhì)在寄生蟲生命的早期點(diǎn)綴在其表面，并與一系列分子配對(duì)，旨在敲響免疫系統(tǒng)的警鐘，并催化抗體的產(chǎn)生，以保護(hù)潛在的宿主免受感染。

公共衛(wèi)生官員說，批準(zhǔn)這一藥物可能會(huì)鼓勵(lì)創(chuàng)新。第二代瘧疾疫苗，以及其他寄生蟲病的疫苗，已經(jīng)在籌備之中。

除碳工廠

Carbon removal factory

重大意義：一個(gè)從空氣中捕獲碳的大型工廠可以幫助創(chuàng)造一個(gè)世界需要的產(chǎn)業(yè)，以避免本世紀(jì)危險(xiǎn)的變暖趨勢(shì)。

主要研究者：Climeworks，Carbon Engineering，Carbon Collect

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)

2021 年 9 月，Climeworks 打開了 Orca 的開關(guān)，這是迄今為止最大的旨在從空氣中清除二氧化碳的工廠。

該設(shè)施位于冰島雷克雅未克的郊外，每年可捕獲 4000 噸二氧化碳。大型風(fēng)扇將空氣吸過一個(gè)過濾器，在那里材料與二氧化碳分子結(jié)合。然后，該公司的合作伙伴 Carbfix，將二氧化碳與水混合，并將其泵入地下，在那里與玄武巖反應(yīng)，最終變成石頭。該設(shè)施完全依靠無碳電力運(yùn)行，主要來自附近的地?zé)岚l(fā)電廠。

可以肯定的是，4000 噸并不是那么多。它比 900 輛汽車的年排放量還要少。而且，根據(jù)各種研究，這只是世界上可能需要從大氣中抽出的數(shù)十億噸二氧化碳的一小部分，以防止全球變暖超過工業(yè)化之前水平的 2°C。

更大的設(shè)施也正在建設(shè)中。位于加拿大不列顛哥倫比亞省斯夸米什（Squamish）的碳工程公司，計(jì)劃今年在美國(guó)西南部開始建設(shè)一個(gè)工廠，每年可消除 100 萬噸二氧化碳。該公司與合作伙伴一起，也開始了在蘇格蘭和挪威的工廠的工程或設(shè)計(jì)工作，這些工廠將每年捕獲 50 萬至 100 萬噸二氧化碳。

一個(gè)愿景是建立更多更大的工廠來捕獲空氣中的碳，這將有助于公司找出優(yōu)化操作的方式，推動(dòng)成本下降，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。Climeworks 公司估計(jì)，到本世紀(jì) 30 年代末，捕集每噸碳的成本將從 600 至 800 美元之間降低至約 100 至 150 美元。

今天，越來越多的個(gè)人和公司，包括微軟、Stripe 和 Square，已經(jīng)在支付高額費(fèi)用來吸走空氣中的碳，以努力抵消他們所產(chǎn)生的排放。這些資金提供了關(guān)鍵的早期收入。

新冠變異追蹤

COVID variant tracking

重大意義：SARS-CoV-2 病毒是地球上被測(cè)序最多的生物體，使科學(xué)家能夠在其傳播時(shí)迅速發(fā)現(xiàn)新的變種。

主要研究者：全球共享禽流感數(shù)據(jù)倡議組織（GISAID），Nextstrain，Illumina

技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性：已實(shí)現(xiàn)

新冠肺炎病毒仍在全球蔓延，在所有對(duì) COVID-19 呈陽性反應(yīng)的鼻拭子中，約有兩百個(gè)被送到基因測(cè)序機(jī)中進(jìn)行額外分析。這樣做的目的是為 SARS-CoV-2 病毒的基因組創(chuàng)建一個(gè)新的地圖，并看看有什么變化。這個(gè)地圖共有 30000 個(gè)左右的字母組成。

這樣的基因監(jiān)測(cè)使科學(xué)家能夠迅速發(fā)現(xiàn)并警告新的變體，如阿爾法（α）、德爾塔（δ）和最近的奧密克戎（Omicron）。這是一項(xiàng)史無前例的工作，它使 SARS-CoV-2 成為歷史上被測(cè)序最多的生物體，超越了流感、HIV，甚至我們自己的人類基因組。像 GISAID 和 Nextstrain 這樣的開放數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)顯示了超過 700 萬個(gè)病菌的基因圖譜。

Omicron 是迄今為止變異程度最高的變種。2021 年 11 月，南非的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室在其測(cè)序儀發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有 50 多個(gè)變異的病毒基因組，并首次發(fā)出警告信號(hào)。幾乎在瞬間，西雅圖、波士頓和倫敦的計(jì)算機(jī)都在使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)：Omicron 是個(gè)麻煩，它是一個(gè)可能逃避抗體的變種。

測(cè)序儀還不能告訴我們的一件事是，SARS-CoV-2 接下來究竟會(huì)如何演變。這就是為什么有人說我們應(yīng)該更密切地追蹤這個(gè)病毒。大部分的序列是在英國(guó)、美國(guó)和丹麥等地產(chǎn)生的，但是在沒有測(cè)序能力的地區(qū)，病毒仍然可以在不知不覺中演變。幸運(yùn)的是，南非在發(fā)現(xiàn) Omicron 和追蹤其傳播方面的快速工作為全世界提供了早期預(yù)警。

【原載： 《麻省理工科技評(píng)論》 】

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