全球十大突破技術(shù)發(fā)布，人工智能是永恒主題
2017-02-23 09:54:02 來源：DVBCN 作者：王剛 熱度:
2月21日下午，美國權(quán)威科學(xué)雜志《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)發(fā)布2017年全球十大突破性技術(shù)榜單。它們分別是：強化學(xué)習(xí)、自動駕駛貨車、360度自拍、刷臉支付、實用型量子計算機、太陽能熱光伏電池、基因治療2.0、細胞圖譜、治愈癱瘓、僵尸物聯(lián)網(wǎng)。
作為全球最為著名的技術(shù)榜單之一，《麻省理工科技評論》全球十大突破性技術(shù)具備極大的全球影響力和權(quán)威性，至今已經(jīng)舉辦了超過16年。
每年上榜的有的已經(jīng)在現(xiàn)實中得以應(yīng)用，有的還尚需時日，但他們的重要性都毋庸諱言，注定將在未來對我們的經(jīng)濟政治生活產(chǎn)生重大的影響，甚至?xí)氐赘淖冋麄€社會的文化面貌。
強化學(xué)習(xí)
Reinforcement Learning
技術(shù)突破：強化學(xué)習(xí)（Reinforcement Learning，RL）是一種人工智能方法，能使計算機在沒有明確指導(dǎo)的情況下像人一樣自主學(xué)習(xí)。
重要意義：假如機器不能夠自主通過環(huán)境經(jīng)驗?zāi)ゾ毤寄?，自動駕駛汽車以及其他自動化領(lǐng)域的進展速度將受到極大地限制。
主要研究者：
- DeepMind - 科大訊飛
- Mobileye - 阿里巴巴
- OpenAI - 微軟亞洲研究院
- Google - 中科院
- Uber - 百度
成熟期：1~2年
強化學(xué)習(xí)技術(shù)，正是AlphaGo能夠掌握復(fù)雜的圍棋游戲，并擊敗世界最強職業(yè)選手的關(guān)鍵。如今，強化學(xué)習(xí)正在迅速發(fā)展，并逐步將人工智能滲透到除了游戲之外的各個領(lǐng)域。除了能夠提升自動駕駛汽車性能，該技術(shù)還能讓機器人領(lǐng)會并掌握以前從未訓(xùn)練過的技能。
本質(zhì)上，強化學(xué)習(xí)技術(shù)是從自然界中學(xué)習(xí)的一種基本法則。心理學(xué)家愛德華·桑代克（Edward Thorndike）在100多年前也注意到了這一點。在最著名的迷箱實驗中，桑代克將貓放在一個迷箱中，貓只能通過按壓一個控制桿才能逃脫。觀察結(jié)果顯示，經(jīng)過相當長時間的來回徘徊，動物最終總會偶然地踩到控制桿，然后逃脫。
在國內(nèi)，以科大訊飛為例，這家公司已經(jīng)針對強化學(xué)習(xí)在多個方向展開了研究和應(yīng)用，包括人機對話系統(tǒng)、智能客服系統(tǒng)、機器輔助駕駛、機器人控制等方向，都已有了應(yīng)用研究。以對話系統(tǒng)這樣一個多輪人機交互系統(tǒng)為例，它就是一個非常典型的強化學(xué)習(xí)應(yīng)用案例。
360°自拍
The 360-Degree Selfie
突破技術(shù)：消費級360°全景相機，能夠更真實的還原事件和場景。
重要意義：能提供360°全景拍攝的廉價相機將開啟攝影的新篇章，也將改變?nèi)藗兎窒砉适碌姆绞健?/span>
主要研究者：
- 日本理光（Ricoh）
- 360fly
- 三星
- JK Imaging （柯達Pixpro相機的制造廠商）
- IC Real Tech（ALLie相機的制造廠商）
- Humaneyes Technologies（全景相機Vuze的制造廠商）
成熟期：現(xiàn)在
360°全景拍攝的熱潮最早是由一位哈佛大學(xué)的生態(tài)學(xué)者柯恩·霍夫肯斯（Koen Hufkens）掀起的。去年秋天他前往馬薩諸塞州的一片叢林中探險，并在網(wǎng)站上實時直播了探險的過程。
當時，他使用的就是一臺價值350美元的名為“theRicoh Theta S camera”的360°全景相機。在這一過程中，觀眾可以通過使用鼠標或者點擊移動設(shè)備的屏幕將直播圖像區(qū)域放大，借此看到森林的全貌。
在學(xué)術(shù)圈，這樣的全景相機也大有用處，一家位于洛杉磯的初創(chuàng)公司Giblib就開發(fā)了專供醫(yī)用的4k全景相機，醫(yī)學(xué)院的學(xué)生已經(jīng)可以通過它傳來的影像學(xué)習(xí)外科手術(shù)了。
市場方面，在2016年球狀全景相機的市場份額占全球相機的1%，而到2017年年初就已經(jīng)增至4%，全景相機的興起之勢已不可阻擋。根據(jù)YouTube官方的反饋，很多人都會使用谷歌的Cardboard和Daydream設(shè)備搭配手機來觀看虛擬現(xiàn)實視頻，虛擬現(xiàn)實和全景拍攝已形成相互促進的局面。
基因療法2.0
Gene Therapy 2.0
技術(shù)突破：美國即將批準首個基因治療技術(shù)，更多基因療法正在開發(fā)與批準的進程中。
重要意義：很多疾病都是由單個基因突變導(dǎo)致的，新型基因療法能夠徹底治愈這些疾病。
主要研究者：
- SparkTherapeutics
- BioMarin
- GenSight Biologics
- BlueBird Bio
- UniQure
成熟期：現(xiàn)在
數(shù)十年來，研究人員一直在追求基因療法的夢想?；虔煼ǖ那熬胺浅Ｃ篮茫豪酶脑爝^的病毒將相關(guān)基因的健康副本遞送至攜帶有缺陷基因的患者體內(nèi)。然而，至今為止，基因療法帶來的失望遠大于希望。1999年，一名18歲的肝病患者杰西·基辛格（Jesse Gelsinger）在一場基因治療實驗中死亡，從此整個基因療法領(lǐng)域的發(fā)展就開始停滯不前。
早期基因療法失敗的原因部分是源于其遞送機制，因為新的遺傳物質(zhì)（改造基因）、以及將其攜帶至細胞的載體病毒，被錯誤地遞送到基因組的其他位置，這會激活某些患者體內(nèi)的致癌基因，或者引起患者免疫系統(tǒng)的過度反應(yīng)，從而導(dǎo)致多器官功能衰竭以及腦死亡。
但是現(xiàn)在，一些關(guān)鍵的難題已經(jīng)解決，基因治療也將迎來曙光。研究人員使用了更高效的病毒將新的功能基因轉(zhuǎn)運到細胞中。
現(xiàn)在，兩種遺傳性疾病的基因療法：治療一種SCID病的Strimvelis，以及治療一種引起脂肪在血液中堆積的失調(diào)癥的Glybera，已在歐洲獲得相關(guān)管理部門的批準。
細胞圖譜
The Cell Atlas
技術(shù)突破：這是人體中各種細胞類型的完全目錄。
為什么重要：超精確的人類生理學(xué)模型將加速新藥研發(fā)與試驗。
主要研究者：
- 布羅德研究所（Broad Institute）
- 桑格研究所（Sanger Institute）
- 陳—扎克伯格的Biohub（Chan Zuckerberg Biohub）
成熟期：5年
我們究竟是什么組成的？下一個生物學(xué)上的巨型項目將會回答。
科學(xué)家正在建立一個超詳細的 “人類細胞圖譜”，即通過細胞內(nèi)部的內(nèi)容來定義活細胞。
在1665年，羅伯特·胡克（Robert Hooke）凝視著顯微鏡下的一塊軟木，在其中發(fā)現(xiàn)了無數(shù)像房間一樣的小格子。作為第一個描述細胞的科學(xué)家，胡克一定會被生物學(xué)的下一個大型項目震驚到：這是一個使用現(xiàn)代基因組學(xué)和細胞生物學(xué)中最強大的工具，來單獨捕獲和端詳數(shù)百萬個細胞的計劃。
這個項目的目標是構(gòu)建第一個全面的“細胞圖譜”，或者人類細胞地圖。這個項目的實現(xiàn)將成為一個技術(shù)奇跡，因為它將首次全面揭示人體是由什么所組成的，并為科學(xué)家們提供一個新的復(fù)雜生物學(xué)模型，以提升藥物研發(fā)的速度。
細胞圖譜研究的執(zhí)行者主要是頂尖研究所，包括英國桑格研究所、麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的布羅德研究所、以及由Facebook首席執(zhí)行官馬克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）資助的位于加利福尼亞州的一個全新的“Biohub研究所”。在去年9月，扎克伯格和他的妻子Priscilla Chan將細胞圖譜研究作為了30億美元醫(yī)療研究捐贈的首個目標。
自動駕駛貨車
Self-DrivingTrucks
技術(shù)突破：可以在高速路上自動駕駛的長途貨車。
重要意義：這項技術(shù)的發(fā)展將幫助貨車司機更高效地完成運輸任務(wù)，但這一崗位的薪酬可能會因此下降，貨車司機最終也將失業(yè)。
主要公司：
- Otto
- 沃爾沃（Volvo）
- 戴姆勒（Daimler AG）
- 皮特比爾特（Peterbilt）
- 百度（Baidu）
成熟期：5年到10年
未來，自動駕駛貨車將在高速上與其它車輛并駕齊驅(qū)，美國170萬的貨車司機又將何去何從？
研究自動駕駛系統(tǒng)的Otto公司成立于2016年，總部位于舊金山南市。公司的創(chuàng)始人安東尼·萊萬多夫斯基（Anthony Levandowski）曾為谷歌的自動駕駛汽車團隊效力，利奧爾·羅恩（Lior Ron）則曾是谷歌地圖的負責(zé)人。
截至目前，谷歌自動駕駛汽車已經(jīng)在美國多個州行駛了超過兩百萬英里。對萊萬多夫斯基和羅恩來說，借助為谷歌工作積累的大量經(jīng)驗創(chuàng)立一家自動駕駛公司是很自然的一件事。
Otto最新一代的傳感器和處理器陣列被安裝在沃爾沃車內(nèi)，很自然地和駕駛室融為了一體。全套設(shè)備包括四個面向前方的攝像機、雷達和一盒加速度傳感器。
Otto的關(guān)鍵技術(shù)是一種激光雷達系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用脈沖激光器記錄下貨車周圍環(huán)境的詳細數(shù)據(jù)。Otto從第三方買激光雷達的成本在10萬美元左右，但該公司已經(jīng)成立了一個團隊，旨在制造Otto自己的激光雷達，并將成本控制在1萬美元以內(nèi)。
Otto駕駛室內(nèi)有一個液冷式的定制微型超級計算機，大小跟面包箱差不多。這臺計算機將會處理來自傳感器海量的數(shù)據(jù)，然后通過制導(dǎo)算法，根據(jù)貨車的載貨量調(diào)整剎車和轉(zhuǎn)向指令。該硬件系統(tǒng)的最后一環(huán)是利用電子線控技術(shù)，將計算機輸出的指令轉(zhuǎn)化為貨車的機械動作。這一環(huán)的執(zhí)行借助了機電作動器，它們被安裝在貨車的轉(zhuǎn)向、節(jié)流和剎車設(shè)備上。
根據(jù)美國勞工統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，全美有170萬個貨車司機崗位。自動駕駛貨車的應(yīng)用不會代替所有的貨車司機，但這項技術(shù)必定改變這個崗位的工作性質(zhì)——而這種改變不一定被每個人都接受。
目前，中國有720萬臺貨車和1600萬個長途司機負責(zé)城際公路上的物資運輸——這個產(chǎn)業(yè)的價值高達3000億美元，而司機的工資成本占運輸總成本的40%。如果使用自動駕駛貨車，一些原本需要兩到三位司機合作完成的長途運輸任務(wù)可以由一位司機完成。
目前，中國的貨運服務(wù)良莠不齊，公眾普遍期待這個行業(yè)能進行大整改。此外，由于該行業(yè)的監(jiān)管較松，給了企業(yè)很大的創(chuàng)新空間。在這兩個因素的驅(qū)動下，中國的自動駕駛貨車產(chǎn)業(yè)有望得到快速發(fā)展。
刷臉支付
Paying with Your Face
技術(shù)突破：人臉識別技術(shù)如今已經(jīng)可以十分精確，在網(wǎng)絡(luò)交易等相關(guān)領(lǐng)域已被廣泛使用。
重大意義：該技術(shù)提供了一種安全并且十分方便的支付方式，但是或許仍存在隱私泄露問題。
主要公司：
- 曠視Face++
- 百度
- 科大訊飛
- 阿里巴巴
成熟期：現(xiàn)在
在中國，人臉識別系統(tǒng)現(xiàn)在應(yīng)用于授權(quán)支付、設(shè)備訪問以及罪犯追蹤。那么問題來了，其他國家會效仿么？
Face++是一家估值超過10億美金的中國初創(chuàng)公司，當筆者走進公司大門時，發(fā)現(xiàn)我那滿是胡茬的臉呈現(xiàn)在了入口的大屏幕上。從那一刻起，我的臉已經(jīng)進入了公司的數(shù)據(jù)庫，我也可以靠著“刷臉”自由出入公司大門了。
不僅如此，人臉識別系統(tǒng)還能對于我在各個房間內(nèi)的活動進行監(jiān)控。
其實，F(xiàn)ace++的人臉識別技術(shù)登陸手機app已有一段時間了。現(xiàn)在，支付寶也已經(jīng)可以使用人臉識別進行授權(quán)支付了。另外，在“滴滴打車”軟件中，用戶能夠看到司機的實名認證以及人臉認證信息。任何想注冊成為“滴滴司機”的用戶都需要在攝像頭前掃描并進行人臉識別認證。
作為全世界首批上線人臉識別技術(shù)的國家，中國對于監(jiān)控以及隱私方面的政策對此有很大的與推動。
與其他國家不一樣的是，中國有一個龐大的身份證數(shù)據(jù)庫。筆者在Face++訪問的時候就見到當?shù)卣萌四樧R別技術(shù)識別監(jiān)控里的嫌疑人。相比于尚不成熟的足跡分析技術(shù)和早已過時的嫌犯存檔照片等其它刑事鑒定技術(shù)，人臉識別顯然更加有效。
比如，全中國最大搜索引擎百度的研究人員也在將人臉識別和機器學(xué)習(xí)進行結(jié)合，并進行了軟件識別人臉與真人識別人臉的對比。今年一月份，在一檔電視節(jié)目上，百度開發(fā)的人臉識別軟件與人展開了一場對決，雙方同時觀察嘉賓幼時的照片并以此識別真人，結(jié)果百度的人臉識別系統(tǒng)完勝。
現(xiàn)在，百度正在開發(fā)一種人臉識別取火車票的系統(tǒng)，試點選在了烏鎮(zhèn)。這座旅游城市足夠的人流量將為系統(tǒng)實驗提供充足的數(shù)據(jù)。據(jù)悉，這將需要將數(shù)百萬張人臉輸入數(shù)據(jù)庫中才能達到99%的正確識別率。
太陽能熱光伏電池
Hot Solar Cells
技術(shù)突破：一種可以讓太陽能電池效率翻倍的技術(shù)。
重要意義：這項新設(shè)計可能會催生出在日落后依然可以工作的廉價太陽能發(fā)電技術(shù)。
主要研究者：
- David Bierman、Marin Soljacic、Evelyn Wang（麻省理工學(xué)院）
- Vladimir Shalaev（普渡大學(xué)）
成熟期：10到15年
太陽能電池板覆蓋了越來越多的屋頂，但是，盡管這項技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，這些硅片組成的電池組件仍然笨重、昂貴而且低效。理論上的限制讓這些常規(guī)的光伏電池板只能吸收太陽光中的一部分能量。
但是，麻省理工學(xué)院的一個科學(xué)家團隊已經(jīng)制造了一種全新類型的太陽能設(shè)備，利用工程創(chuàng)新和最新的材料科學(xué)進步來捕獲更多的太陽能。
該技術(shù)的秘訣在于先將太陽光變成熱能，然后將其重新變成光，而且聚集在太陽能電池可以使用的光譜范圍內(nèi)。
雖然許多研究人員已經(jīng)在這項被稱為是太陽能熱光伏的技術(shù)上研發(fā)了多年，但麻省理工學(xué)院的這個裝置是第一個可以比只使用光伏電池吸收更多能量的裝置，表明該方法可以顯著提高效率。
標準硅太陽能電池主要捕獲從紫色到紅色的可見光。再加上其他條件的限制，它們永遠不能把太陽能中超過32％的能量轉(zhuǎn)化為電能。麻省理工學(xué)院的這個設(shè)備仍然是一個粗糙的原型，而且運行效率只有6.8％，但是通過各種辦法提高效率后，其效率可以大約達到傳統(tǒng)光伏的兩倍。
實用型量子計算機
Practical Quantum Computers
技術(shù)突破：制造出穩(wěn)定的量子比特。比特是傳統(tǒng)計算機中的信息單位，而量子比特是量子計算機的信息單位。
重要意義：在運行人工智能程序以及處理復(fù)雜的模擬和規(guī)劃問題時，量子計算機的速度可能是傳統(tǒng)計算機的指數(shù)倍，而量子計算機甚至能制造出無法破解的密碼。
主要公司：
- 荷蘭量子技術(shù)研究所QuTech
- 英特爾 - 谷歌
- 微軟 - IBM
成熟期：4~5年
科學(xué)家們正在將以前的理論設(shè)計變成現(xiàn)實。量子計算機雖然每年都是“十大突破性技術(shù)”的奪標大熱門，但每年我們都得出同樣的結(jié)論：仍然無法實用。
的確，量子比特和量子計算機多年來很大程度上都是在紙上談兵，存在于論文中，或者在確定其可行的脆弱的實驗中。
盡管加拿大公司D-Wave系統(tǒng)幾年前就開始出售其所謂的量子計算機，他們的量子計算機使用一種名為“量子退火（quantumannealing）”的專有技術(shù)。但懷疑人士指出，這一方法只適合應(yīng)用于非常有限的計算，而且與傳統(tǒng)計算機相比，可能并沒有速度上的優(yōu)勢。
但今年，科學(xué)家們正在將以前的理論設(shè)計變成現(xiàn)實。
而且，今年的新氣象還包括：來自谷歌、IBM、英特爾、微軟等公司的資金正源源不斷地流入，為建造一臺能工作的量子計算機所需要的各種技術(shù)，包括微電子學(xué)、復(fù)雜電路以及控制軟件等的研發(fā)，提供了強大的資金支持！
在應(yīng)用層面，量子計算機尤其適合對海量的數(shù)據(jù)進行分解，這讓它很容易破解大多數(shù)現(xiàn)有的密碼技術(shù)，并且可能設(shè)計出無法被破解的密碼。此外，量子計算機還適合用于解決復(fù)雜的最優(yōu)化問題，并執(zhí)行機器學(xué)習(xí)算法。
治愈癱瘓
Reversing Paralysis
技術(shù)突破：無線腦-體電子元件可繞過神經(jīng)系統(tǒng)的損傷來實現(xiàn)運動。
重要意義：全球有數(shù)百萬人被癱瘓所折磨，無時不刻都渴望著擺脫疾病的困擾。
主要研究機構(gòu)：
- 巴黎綜合理工大學(xué)洛桑理工學(xué)院（EPFL）
- 韋斯生物和神經(jīng)工程中心（Wyss Institute at Harvard）
- 匹茲堡大學(xué)（University of Pittsburgh）
- 凱斯西儲大學(xué)（Case Western Reserve University）
成熟期：10至15年
Grégoire Courtine持有腦脊柱接口的兩個主要部分在利用腦植入來恢復(fù)脊髓損傷引起的運動自由受損上，科學(xué)家們已經(jīng)取得了顯著的進步。
近年來，借助腦植入物，少量患者已可以通過思想來控制計算機光標或者是機器臂?，F(xiàn)在研究人員正在嘗試意義重大的下一步：治愈癱瘓。
他們利用無線電將大腦讀取技術(shù)直接連接到身體上的電刺激器，創(chuàng)造出法國神經(jīng)科學(xué)家Grégoire Courtine所稱的“神經(jīng)旁路”，從而使人們的想法能夠再次控制他們的四肢。
由Robert Kirsch和Bolu Ajiboye領(lǐng)導(dǎo)的凱斯西儲大學(xué)團隊對一個四肢癱瘓者進行了一次實驗，他們在癱瘓者的手臂和手掌肌肉安裝了超過16個的精細電極，在大腦中放置了兩個比郵票還小的硅制記錄裝置，上面有上百個頭發(fā)大小的金屬探針，來探測神經(jīng)元發(fā)出的命令。
在操作過程中，志愿者在彈簧扶手的幫助下緩慢地抬起了他的手臂，并可以實現(xiàn)手掌的張和握，他甚至可以把有吸管的杯子遞到嘴邊。
僵尸物聯(lián)網(wǎng)
Botnets of Things
突破技術(shù)：可以感染并控制攝像頭、監(jiān)視器以及其他消費電子產(chǎn)品的惡意軟件，可造成大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
重要意義：基于這種惡意軟件的僵尸網(wǎng)絡(luò)對互聯(lián)網(wǎng)的破壞能力將會越來越大，也會越來越難阻止。
關(guān)鍵人物：
- Mirai僵尸網(wǎng)絡(luò)軟件的創(chuàng)造者
- 任何使網(wǎng)絡(luò)有安全隱患的人——其中有你嗎？
成熟期：現(xiàn)在
正在興起的物聯(lián)網(wǎng)熱潮有著極其危險的副作用，且該風(fēng)險與日俱增。
僵尸網(wǎng)絡(luò)并不是一個新技術(shù)。早在2000年，就有黑客通過集合僵尸網(wǎng)絡(luò)中所有電腦的力量，隨意釋放威力強大的分布式拒絕服務(wù)攻擊（Distributed Denial-of Service Attack，縮寫為DDoS）。被攻擊的目標網(wǎng)站或服務(wù)器會因為大量的數(shù)據(jù)流量而超載下線。
在2016年10月，一個僵尸網(wǎng)絡(luò)成功攻陷了一家互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)服務(wù)提供商Dyn，該公司的域名服務(wù)器（DNS）被迫斷網(wǎng)，大量網(wǎng)站如Twitter、Netflix等暫時癱瘓。攻擊Dyn的僵尸網(wǎng)絡(luò)是由一款名為Mirai的公開惡意軟件創(chuàng)造的。由于該軟件可以被任何人輕易獲得，并且對感染控制電子產(chǎn)品的過程進行了大量的自動化設(shè)置，導(dǎo)致其潛在危害非常嚴重。
該如何抵抗僵尸網(wǎng)絡(luò)的攻擊？
以彼之道，還施彼身：在僵尸網(wǎng)絡(luò)還比較罕見的過去，直接攻擊其中央控制系統(tǒng)是一個非常有效的反制方式。不過，這一手段隨著僵尸網(wǎng)絡(luò)的泛濫開始逐漸失效，對僵尸網(wǎng)絡(luò)的攻擊進行被動防御也是一種選擇。
目前，市場上有多家公司出售DDoS Scrubber（DDoS清理）設(shè)備。不過，它們的防御效果并不穩(wěn)定，會根據(jù)被攻擊的服務(wù)類型以及程度做出變化。
但是總體來說，黑客還是處于上風(fēng)。Dyn所承受的攻擊只是一個開始，人們需要準備好承受更多來自僵尸網(wǎng)絡(luò)的攻擊。
責(zé)任編輯：王剛
透過7件事了解人工智能先驅(qū)馬文·明斯基
哈佛大學(xué)研究新人工智能系統(tǒng) 速度媲美人類大腦
Google人工智能攻破了圍棋，然后呢？
中國新能源車的發(fā)展之路 人工智能的勝利