2月21日下午，美國權威科學雜志《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)發布2017年全球十大突破性技術榜單。它們分別是：強化學習、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、僵尸物聯網。
作為全球最為著名的技術榜單之一，《麻省理工科技評論》全球十大突破性技術具備極大的全球影響力和權威性，至今已經舉辦了超過16年。
每年上榜的有的已經在現實中得以應用，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濟政治生活產生重大的影響，甚至會徹底改變整個社會的文化面貌。
強化學習
Reinforcement Learning
技術突破：強化學習（Reinforcement Learning，RL）是一種人工智能方法，能使計算機在沒有明確指導的情況下像人一樣自主學習。
重要意義：假如機器不能夠自主通過環境經驗磨練技能，自動駕駛汽車以及其他自動化領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
強化學習技術，正是AlphaGo能夠掌握復雜的圍棋游戲，并擊敗世界最強職業選手的關鍵。如今，強化學習正在迅速發展，并逐步將人工智能滲透到除了游戲之外的各個領域。除了能夠提升自動駕駛汽車性能，該技術還能讓機器人領會并掌握以前從未訓練過的技能。
本質上，強化學習技術是從自然界中學習的一種基本法則。心理學家愛德華·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。觀察結果顯示，經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，以科大訊飛為例，這家公司已經針對強化學習在多個方向展開了研究和應用，包括人機對話系統、智能客服系統、機器輔助駕駛、機器人控制等方向，都已有了應用研究。以對話系統這樣一個多輪人機交互系統為例，它就是一個非常典型的強化學習應用案例。
360°自拍
The 360-Degree Selfie
突破技術：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，也將改變人們分享故事的方式。
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：現在
360°全景拍攝的熱潮最早是由一位哈佛大學的生態學者柯恩·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備的屏幕將直播圖像區域放大，借此看到森林的全貌。
在學術圈，這樣的全景相機也大有用處，一家位于洛杉磯的初創公司Giblib就開發了專供醫用的4k全景相機，醫學院的學生已經可以通過它傳來的影像學習外科手術了。
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年年初就已經增至4%，全景相機的興起之勢已不可阻擋。根據YouTube官方的反饋，很多人都會使用谷歌的Cardboard和Daydream設備搭配手機來觀看虛擬現實視頻，虛擬現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
技術突破：美國即將批準首個基因治療技術，更多基因療法正在開發與批準的進程中。
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：現在
數十年來，研究人員一直在追求基因療法的夢想。基因療法的前景非常美好：利用改造過的病毒將相關基因的健康副本遞送至攜帶有缺陷基因的患者體內。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域的發展就開始停滯不前。
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（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的致癌基因，或者引起患者免疫系統的過度反應，從而導致多器官功能衰竭以及腦死亡。
但是現在，一些關鍵的難題已經解決，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運到細胞中。
現在，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癥的Glybera，已在歐洲獲得相關管理部門的批準。
細胞圖譜
The Cell Atlas
技術突破：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模型將加速新藥研發與試驗。
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？下一個生物學上的巨型項目將會回答。
科學家正在建立一個超詳細的 “人類細胞圖譜”，即通過細胞內部的內容來定義活細胞。
在1665年，羅伯特·胡克（Robert Hooke）凝視著顯微鏡下的一塊軟木，在其中發現了無數像房間一樣的小格子。作為第一個描述細胞的科學家，胡克一定會被生物學的下一個大型項目震驚到：這是一個使用現代基因組學和細胞生物學中最強大的工具，來單獨捕獲和端詳數百萬個細胞的計劃。
這個項目的目標是構建第一個全面的“細胞圖譜”，或者人類細胞地圖。這個項目的實現將成為一個技術奇跡，因為它將首次全面揭示人體是由什么所組成的，并為科學家們提供一個新的復雜生物學模型，以提升藥物研發的速度。
細胞圖譜研究的執行者主要是頂尖研究所，包括英國桑格研究所、麻省理工學院和哈佛大學的布羅德研究所、以及由Facebook首席執行官馬克·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30億美元醫療研究捐贈的首個目標。
自動駕駛貨車
Self-DrivingTrucks
技術突破：可以在高速路上自動駕駛的長途貨車。
重要意義：這項技術的發展將幫助貨車司機更高效地完成運輸任務，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。
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，美國170萬的貨車司機又將何去何從？
研究自動駕駛系統的Otto公司成立于2016年，總部位于舊金山南市。公司的創始人安東尼·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人。
截至目前，谷歌自動駕駛汽車已經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驗創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，很自然地和駕駛室融為了一體。全套設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的關鍵技術是一種激光雷達系統，該系統使用脈沖激光器記錄下貨車周圍環境的詳細數據。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。
Otto駕駛室內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據，然后通過制導算法，根據貨車的載貨量調整剎車和轉向指令。該硬件系統的最后一環是利用電子線控技術，將計算機輸出的指令轉化為貨車的機械動作。這一環的執行借助了機電作動器，它們被安裝在貨車的轉向、節流和剎車設備上。
根據美國勞工統計局的數據，全美有170萬個貨車司機崗位。自動駕駛貨車的應用不會代替所有的貨車司機，但這項技術必定改變這個崗位的工作性質——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城際公路上的物資運輸——這個產業的價值高達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可以由一位司機完成。
目前，中國的貨運服務良莠不齊，公眾普遍期待這個行業能進行大整改。此外，由于該行業的監管較松，給了企業很大的創新空間。在這兩個因素的驅動下，中國的自動駕駛貨車產業有望得到快速發展。
刷臉支付
Paying with Your Face
技術突破：人臉識別技術如今已經可以十分精確，在網絡交易等相關領域已被廣泛使用。
重大意義：該技術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：現在
在中國，人臉識別系統現在應用于授權支付、設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公司，當筆者走進公司大門時，發現我那滿是胡茬的臉呈現在了入口的大屏幕上。從那一刻起，我的臉已經進入了公司的數據庫，我也可以靠著“刷臉”自由出入公司大門了。
不僅如此，人臉識別系統還能對于我在各個房間內的活動進行監控。
其實，Face++的人臉識別技術登陸手機app已有一段時間了。現在，支付寶也已經可以使用人臉識別進行授權支付了。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的國家，中國對于監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據庫。筆者在Face++訪問的時候就見到當地政府利用人臉識別技術識別監控里的嫌疑人。相比于尚不成熟的足跡分析技術和早已過時的嫌犯存檔照片等其它刑事鑒定技術，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習進行結合，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，在一檔電視節目上，百度開發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，結果百度的人臉識別系統完勝。
現在，百度正在開發一種人臉識別取火車票的系統，試點選在了烏鎮。這座旅游城市足夠的人流量將為系統實驗提供充足的數據。據悉，這將需要將數百萬張人臉輸入數據庫中才能達到99%的正確識別率。
太陽能熱光伏電池
Hot Solar Cells
技術突破：一種可以讓太陽能電池效率翻倍的技術。
重要意義：這項新設計可能會催生出在日落后依然可以工作的廉價太陽能發電技術。
主要研究者：
- David Bierman、Marin Soljacic、Evelyn Wang（麻省理工學院）
- Vladimir Shalaev（普渡大學）
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，盡管這項技術已經發展了幾十年，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，麻省理工學院的一個科學家團隊已經制造了一種全新類型的太陽能設備，利用工程創新和最新的材料科學進步來捕獲更多的太陽能。
該技術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。
雖然許多研究人員已經在這項被稱為是太陽能熱光伏的技術上研發了多年，但麻省理工學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％的能量轉化為電能。麻省理工學院的這個設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光伏的兩倍。
實用型量子計算機
Practical Quantum Computers
技術突破：制造出穩定的量子比特。比特是傳統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雜的模擬和規劃問題時，量子計算機的速度可能是傳統計算機的指數倍，而量子計算機甚至能制造出無法破解的密碼。
主要公司：
- 荷蘭量子技術研究所QuTech
- 英特爾 - 谷歌
- 微軟 - IBM
成熟期：4~5年
科學家們正在將以前的理論設計變成現實。量子計算機雖然每年都是“十大突破性技術”的奪標大熱門，但每年我們都得出同樣的結論：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。但懷疑人士指出，這一方法只適合應用于非常有限的計算，而且與傳統計算機相比，可能并沒有速度上的優勢。
但今年，科學家們正在將以前的理論設計變成現實。
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，包括微電子學、復雜電路以及控制軟件等的研發，提供了強大的資金支持！
在應用層面，量子計算機尤其適合對海量的數據進行分解，這讓它很容易破解大多數現有的密碼技術，并且可能設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雜的最優化問題，并執行機器學習算法。
治愈癱瘓
Reversing Paralysis
技術突破：無線腦-體電子元件可繞過神經系統的損傷來實現運動。
重要意義：全球有數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：
- 巴黎綜合理工大學洛桑理工學院（EPFL）
- 韋斯生物和神經工程中心（Wyss Institute at Harvard）
- 匹茲堡大學（University of Pittsburgh）
- 凱斯西儲大學（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脊髓損傷引起的運動自由受損上，科學家們已經取得了顯著的進步。
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。現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直接連接到身體上的電刺激器，創造出法國神經科學家Grégoire Courtine所稱的“神經旁路”，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領導的凱斯西儲大學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，上面有上百個頭發大小的金屬探針，來探測神經元發出的命令。
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。
僵尸物聯網
Botnets of Things
突破技術：可以感染并控制攝像頭、監視器以及其他消費電子產品的惡意軟件，可造成大規模的網絡癱瘓。
重要意義：基于這種惡意軟件的僵尸網絡對互聯網的破壞能力將會越來越大，也會越來越難阻止。
關鍵人物：
- Mirai僵尸網絡軟件的創造者
- 任何使網絡有安全隱患的人——其中有你嗎？
成熟期：現在
正在興起的物聯網熱潮有著極其危險的副作用，且該風險與日俱增。
僵尸網絡并不是一個新技術。早在2000年，就有黑客通過集合僵尸網絡中所有電腦的力量，隨意釋放威力強大的分布式拒絕服務攻擊（Distributed Denial-of Service Attack，縮寫為DDoS）。被攻擊的目標網站或服務器會因為大量的數據流量而超載下線。
在2016年10月，一個僵尸網絡成功攻陷了一家互聯網基礎服務提供商Dyn，該公司的域名服務器（DNS）被迫斷網，大量網站如Twitter、Netflix等暫時癱瘓。攻擊Dyn的僵尸網絡是由一款名為Mirai的公開惡意軟件創造的。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品的過程進行了大量的自動化設置，導致其潛在危害非常嚴重。
該如何抵抗僵尸網絡的攻擊？
以彼之道，還施彼身：在僵尸網絡還比較罕見的過去，直接攻擊其中央控制系統是一個非常有效的反制方式。不過，這一手段隨著僵尸網絡的泛濫開始逐漸失效，對僵尸網絡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）設備。不過，它們的防御效果并不穩定，會根據被攻擊的服務類型以及程度做出變化。
但是總體來說，黑客還是處于上風。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絡的攻擊。
責任編輯：王剛
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中國新能源車的發展之路 人工智能的勝利