昨日，《麻省理工科技評論》正式公布了2018年“全球十大突破性技術(shù)”（10 Breakthrough Technologies 2018），為我們對2018年核心科技的發(fā)展提供了很好的前瞻指導(dǎo)。

這份指南已經(jīng)發(fā)布17年之久，每年初都會(huì)帶給科技行業(yè)最前沿的視角。今年，麻省理工評出的“全球十大突破性技術(shù)”涵蓋：實(shí)用型金屬3D打印、人造胚胎、智慧傳感城市、面向每一個(gè)人的人工智能、對抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、巴別魚實(shí)時(shí)翻譯耳塞、零碳天然氣、完美的網(wǎng)絡(luò)隱私保護(hù)、基因占卜、材料的量子飛躍。

#1 實(shí)用型金屬3D打?。?D Metal Printing）

技術(shù)突破：目前最前沿的金屬3D打印機(jī)已經(jīng)可以快速、低成本地制造金屬對象。

意義：按需制造大型復(fù)雜金屬物體的能力，很可能會(huì)給制造業(yè)帶來顛覆性改變。

關(guān)鍵參與者：Markforged、Desktop Metal、GE、EOS、SLM Solutions、西安鉑力特

成熟期：現(xiàn)在

盡管3D打印面世已有數(shù)十年之久，但它很長一段時(shí)間內(nèi)都只是愛好者和設(shè)計(jì)師手中用來制造一次性原型對象的工具。而要用塑料以外的材料（尤其是金屬）來3D打印通常造價(jià)昂貴，而且速度很慢。

金屬3D打印技術(shù)方面的突破，讓3D打印成為大規(guī)模制造零部件和各種產(chǎn)品的一種實(shí)用方式。此外，制造商還無需大量庫存這些零部件和產(chǎn)品——按需定制成為了可能，減少庫存意味著成本的節(jié)約。

與一般的制造技術(shù)相比，金屬3D打印技術(shù)可以制造更輕，更堅(jiān)固的部件，以及傳統(tǒng)金屬制造方法無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜形狀。它還可以更精確地控制金屬的微觀結(jié)構(gòu)。 2017年，勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）的研究人員宣布，他們已經(jīng)開發(fā)出了一種3D打印方法，制造出來的不銹鋼部件強(qiáng)度是傳統(tǒng)制造的部件的兩倍。

同樣在2017年，小型3D打印創(chuàng)業(yè)公司Markforged發(fā)布了第一臺價(jià)格低于10萬美元的金屬3D打印機(jī)，創(chuàng)下了成本上的里程碑。

另一家波士頓地區(qū)的初創(chuàng)公司Desktop Metal于2017年12月開始銷售其首批金屬原型機(jī)。該公司計(jì)劃開始銷售專為制造而設(shè)計(jì)的大型機(jī)器設(shè)備，比傳統(tǒng)的金屬制造方法速度快100倍。

Desktop Metal現(xiàn)在提供的軟件可以生成適用于3D打印的設(shè)計(jì)。用戶可以自主設(shè)置程序，其中包含他們想要打印的對象的規(guī)格，并且利用軟件設(shè)計(jì)好適合打印的計(jì)算機(jī)模型。

對通用電氣（GE）而言，去年是它在3D打印技術(shù)方面收獲頗豐的一年。GE一直在其航空產(chǎn)品中使用3D打印技術(shù)，該公司現(xiàn)在也正在測試一款新型3D金屬打印機(jī)，該打印機(jī)打印速度很快，可用于大型零部件的生產(chǎn)。該公司計(jì)劃于2018年開始銷售該打印機(jī)。

#2 人造胚胎（Artificial Embryos）

技術(shù)突破：不使用卵子或精子細(xì)胞，研究人員可以直接從干細(xì)胞制造胚胎樣結(jié)構(gòu)，這為創(chuàng)造生命提供了一條全新的途徑。

意義：人造胚胎將使研究人員更容易研究人類生命的神秘開端。

關(guān)鍵參與者：劍橋大學(xué)、密歇根大學(xué)、洛克菲勒大學(xué)

成熟期：現(xiàn)在

英國劍橋大學(xué)工作的胚胎學(xué)家在僅依靠干細(xì)胞的情況下培育出了逼真的小鼠胚胎。這種方式不需要卵子、精子，只需從另一個(gè)胚胎采集出細(xì)胞來。

“我們一直知道干細(xì)胞在的強(qiáng)大潛力中會(huì)帶來神奇的結(jié)果。但我們?nèi)f萬意識不到，它們可以進(jìn)行如此精美或完美的自我組織?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人Magdelena Zernicka-Goetz表示。

這一技術(shù)的突破，暗示我們很快就可以擁有沒有雞蛋的哺乳動(dòng)物。

另一方面，人造胚胎無疑會(huì)引起道德爭議。如果它們與真正的胚胎無法區(qū)分呢？在它們感到疼痛之前，可以在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)多久？生物倫理學(xué)家說，我們需要在科學(xué)比賽前進(jìn)一步解決這些問題。

#3 智慧傳感城市（Sensing City）

技術(shù)突破：多倫多街區(qū)的目標(biāo)是成為首個(gè)將最先進(jìn)城市設(shè)計(jì)與最先進(jìn)數(shù)字技術(shù)“合體”的代表。

意義：智慧城市可以讓城市地區(qū)更實(shí)惠、更宜居、更環(huán)保。

關(guān)鍵參與者：Sidewalk Labs、Waterfront Toronto

成熟期：項(xiàng)目于2017年10月公布，建設(shè)可能于2019年開始

全球范圍內(nèi)眾多的智慧城市計(jì)劃都在遭遇“擱淺”，高昂的耗資與成本也嚇到許多人。

多倫多的一個(gè)名為Quayside的新項(xiàng)目希望通過從頭開始重新思考城市社區(qū)并圍繞最新的數(shù)字技術(shù)重建它，從而改變這種失敗模式。

Alphabet旗下Sidewalk Labs實(shí)驗(yàn)室正與加拿大政府就多倫多工業(yè)濱水區(qū)的這一高科技項(xiàng)目進(jìn)行合作。

該項(xiàng)目的目標(biāo)之一是基于廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息設(shè)計(jì)，策略和技術(shù)決策，這些傳感器收集從空氣質(zhì)量到噪音水平到人們活動(dòng)的所有信息。

該計(jì)劃要求所有車輛實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和共享。機(jī)器人會(huì)在地下“巡邏”，處理城市車隊(duì)管理中的瑣事。Sidewalk Labs表示，它將開放其創(chuàng)建的軟件和系統(tǒng)的訪問權(quán)限，以便其他公司可以在這一平臺上構(gòu)建服務(wù)，就像人們?yōu)橐苿?dòng)電話構(gòu)建應(yīng)用程序一樣。

Sidewalk Labs對公共基礎(chǔ)設(shè)設(shè)的密切關(guān)注也引發(fā)了對數(shù)據(jù)治理和隱私的擔(dān)憂。但它認(rèn)為，可以與社區(qū)和當(dāng)?shù)卣献鱽砭徑膺@些擔(dān)憂。

Waterfront Toronto是負(fù)責(zé)Quayside開發(fā)項(xiàng)目的公共機(jī)構(gòu)，其他北美城市已經(jīng)呼吁將其列入Sidewalk Labs這一項(xiàng)目的合作。該機(jī)構(gòu)的首席執(zhí)行官Will Fleissig說：“舊金山、丹佛、洛杉磯和波士頓等城市都紛紛自薦，希望能夠參與這一項(xiàng)目?！?/p>

#4 面向每一個(gè)人的人工智能（AI for Everybody）

技術(shù)突破：基于云計(jì)算的AI使技術(shù)更便宜，更易于使用。

意義：目前，人工智能的大規(guī)模使用主要由個(gè)別巨頭支配。但作為基于云計(jì)算的服務(wù)，它可以被更多人廣泛使用，從而為經(jīng)濟(jì)帶來推動(dòng)力。

關(guān)鍵參與者：亞馬遜、谷歌、微軟

成熟期：現(xiàn)在

到目前為止，人工智能主要是亞馬遜，百度，谷歌，微軟等大型科技公司以及一些初創(chuàng)公司的玩具。對于許多其他公司和經(jīng)濟(jì)部分而言，AI系統(tǒng)太昂貴且太難以完全實(shí)施。

但是，基于云計(jì)算的機(jī)器學(xué)習(xí)工具可以將AI帶給更廣泛的受眾。到目前為止，亞馬遜的AWS在AI云計(jì)算領(lǐng)域走在了前沿。TensorFlow是一個(gè)開源的人工智能庫，可用于構(gòu)建其他機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，而谷歌等競爭對手已經(jīng)在努力挑戰(zhàn)這一系統(tǒng)。 最近谷歌宣布推出Cloud AutoML，這是一套預(yù)先訓(xùn)練好的系統(tǒng)，可以使AI更易于使用。

微軟擁有自己的人工智能云平臺，Azure正與亞馬遜合作提供開源的深度學(xué)習(xí)圖書館--Gluon。Gluon被認(rèn)為是是制造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) - 人工智能中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它可以粗略地模仿人類大腦的學(xué)習(xí)方式 - 就像構(gòu)建智能手機(jī)應(yīng)用程序一樣簡單。

目前還不確定哪家公司將成為提供人工智能云服務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)者，但這對最前沿的研究者和公司們來說無疑是一個(gè)巨大的商機(jī)。

目前，AI主要用于高科技行業(yè)，并在此創(chuàng)造了效率并提供了新產(chǎn)品和服務(wù)。但許多其他企業(yè)和行業(yè)一直在努力充分地利用人工智能的進(jìn)步。如果能夠更充分地實(shí)施該技術(shù)，對醫(yī)藥、制造業(yè)和能源等行業(yè)也可以進(jìn)行改革，對經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

盡管如此，大多數(shù)公司仍然沒有足夠的人員知道如何使用云AI。所以亞馬遜和谷歌也正在建立咨詢服務(wù)。一旦云將技術(shù)置于幾乎每個(gè)人都能接觸到的范圍內(nèi)，真正的AI革命就可以開始。

#5 對抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Dueling Neural Networks）

技術(shù)突破：兩個(gè)人工智能系統(tǒng)可以相互對接，創(chuàng)造超逼真的原始圖像或聲音，這是機(jī)器以前從未做過的。

意義：它賦予了機(jī)器類似想象力的功能，這可能會(huì)幫助他們減少對人的依賴 - 同時(shí)也將它們變成數(shù)字制作的超強(qiáng)大工具。

關(guān)鍵參與者：Google Brain、DeepMind、Nvidia

成熟期：現(xiàn)在

人工智能在識別事物方面越來越好：向它展示一百萬張照片，它可以以驚人的準(zhǔn)確度告訴您哪些照片描繪了行人正在穿越街道。但AI本身并沒有希望生成行人圖像。如果能做到這一點(diǎn)，它將能夠創(chuàng)造出現(xiàn)實(shí)而合成的照片，描繪各種環(huán)境下的行人，這些自駕車可以單單依靠圖片就可以訓(xùn)練自己，而不必出門上路。

創(chuàng)造一些全新的東西需要想象力——直到現(xiàn)在，這一尷尬仍在困擾著AI。

相應(yīng)的解決方案萌芽于于2014年蒙特利爾大學(xué)博士生Ian Goodfellow的學(xué)術(shù)論證中。該方法稱為生成對抗網(wǎng)絡(luò)（Generative Adversarial Network），它采用兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——簡化的數(shù)學(xué)模型支持大多數(shù)現(xiàn)代機(jī)器學(xué)習(xí)的人腦，并在數(shù)字化的“貓捉老鼠”游戲中互相攻擊。

兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)都使用相同的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練。其中一個(gè)被稱為發(fā)生器，負(fù)責(zé)為已經(jīng)看到的圖像創(chuàng)建變化，比如——可能是一個(gè)有三只手臂的行人圖片。第二個(gè)被稱為鑒別器，被要求確定它所看到的例子是像它被訓(xùn)練過的圖像還是發(fā)生器產(chǎn)生的虛假圖像。 最后，它可能就能判斷出那個(gè)長著三個(gè)手臂的人是真人還是假的對象。

隨著時(shí)間的推移，發(fā)生器可以很好地生成圖像，鑒別器無法識別假貨。實(shí)質(zhì)上，發(fā)電機(jī)已經(jīng)被教導(dǎo)識別并且然后創(chuàng)建逼真的行人圖像。

該技術(shù)在過去十年中已成為人工智能領(lǐng)域最有希望的進(jìn)展之一，能夠幫助機(jī)器產(chǎn)生“欺騙”人類的結(jié)果。

對抗網(wǎng)絡(luò)已被用于制作逼真的語音和逼真的虛擬圖像。一個(gè)引人注目的例子是，來自芯片制造商N(yùn)vidia的研究人員為對抗網(wǎng)絡(luò)提供了名人照片，為不存在的人創(chuàng)造了數(shù)百個(gè)可靠的面孔。另一個(gè)研究小組則制作了一些看起來像梵高作品的不具說服力的假畫作。更進(jìn)一步，對抗網(wǎng)絡(luò)還可以通過不同的方式重新設(shè)計(jì)圖像，比如使陽光明媚的道路看起來像雪一樣，或?qū)ⅠR匹變成斑馬。

結(jié)果并不總是完美的，但因?yàn)閳D像和聲音往往是非?，F(xiàn)實(shí)的，所以一些專家認(rèn)為，對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正逐漸理解他們所看到和聽到的世界的底層結(jié)構(gòu)。這意味著，人工智能可能會(huì)獲得一種更具獨(dú)立能力的想象力，能夠理解它在世界上看到的東西。

#6 巴別魚實(shí)時(shí)翻譯耳塞（Babel-Fish Earbuds）

技術(shù)突破：近乎達(dá)到實(shí)時(shí)翻譯，現(xiàn)在適用于大量的語言，方便易用。

意義：在日益全球化的世界中，語言仍然是溝通的障礙。

關(guān)鍵參與者：谷歌、百度

成熟期：現(xiàn)在

在科幻迷們鐘愛的《銀河系漫游指南》中，只要將黃色的巴別魚滑入耳中，就可以立刻聽懂任意一種語言。在現(xiàn)實(shí)中，谷歌讓這種神奇的語言溝通愿望成為了顯示。其推出的巴別魚耳塞名為Pixel Buds，159美元一對?？膳cPixel智能手機(jī)和Google翻譯應(yīng)用程序配合使用，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)翻譯。

在這一模式下，一個(gè)人佩戴耳塞，另一個(gè)人手持手機(jī)。佩戴耳塞的人用自己的語言講話（默認(rèn)是英語），然后谷歌翻譯應(yīng)用就會(huì)對所講的話進(jìn)行翻譯，并在智能手機(jī)上大聲播放。手持手機(jī)的人回應(yīng)后，回答被翻譯，然后在耳塞中播放。

谷歌翻譯已經(jīng)有一個(gè)對話功能，其iOS和Android應(yīng)用程序讓兩個(gè)用戶說話，因?yàn)樗鼤?huì)自動(dòng)找出他們正在使用的語言，然后翻譯它們。但背景噪音可能會(huì)讓應(yīng)用程序很難理解人們在說什么，并且要弄清楚何時(shí)一個(gè)人已經(jīng)停止說話，何時(shí)該開始翻譯。

Pixel Buds解決了這些問題，因?yàn)榇┐髡咴谡f話時(shí)輕敲并按住右耳塞。手機(jī)和耳塞之間的拆分與交互，使得雙方都可以控制麥克風(fēng)，幫助講者保持眼神交流，因?yàn)檫@樣就不用來回傳遞手機(jī)了。

目前，Pixel Buds仍然被批設(shè)計(jì)欠佳。耳塞看起來很不智能，也不是很貼合耳朵，也很難用手機(jī)設(shè)置。并且其實(shí)很難與手機(jī)進(jìn)行適配。

但硬件的問題可以得到改善，科技讓接近實(shí)時(shí)的語言溝通成為了可能。

#7 零碳天然氣（Zero-Carbon Natural Gas）

技術(shù)突破：發(fā)電廠可以高效且便宜地捕獲燃燒天然氣所釋放的碳，避免溫室氣體排放。

意義：美國大約32％的電力是用天然氣生產(chǎn)的，約占電力行業(yè)碳排放量的30％。

關(guān)鍵參與者：8 Rivers Capital、Exelon Generation、CB&I

成熟期：3-5年

在可預(yù)見的未來，天然氣可能仍會(huì)作為我們的主要電力來源之一。它便宜且容易獲得，目前占美國電力的30％以上，占全球電力的22％。雖然它比煤炭更清潔，但它仍然是碳排放的巨大來源。

位于美國休斯頓城外的一家發(fā)電廠正在測試一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)可以使天然氣產(chǎn)生的清潔能源成為現(xiàn)實(shí)。這家名為Net Power的公司正在開發(fā)高達(dá)50兆瓦特的項(xiàng)目。該公司相信他們能捕獲天然氣發(fā)電過程中釋放的所有二氧化碳，同時(shí)又能夠以低廉的成本發(fā)電——至少和標(biāo)準(zhǔn)天然氣發(fā)電廠的成本相同。

一旦成功，這意味著世界有一種方法可以以合理的成本從化石燃料中產(chǎn)生無碳能源。這樣的天然氣工廠可以根據(jù)需要上下擺動(dòng)，避免了核電的高資本成本，并避免了可再生能源通常提供的不穩(wěn)定供應(yīng)。

Net Power是技術(shù)開發(fā)公司8 Rivers Capital，Exelon Generation和能源建筑公司CB＆I之間的合作項(xiàng)目。該公司正在調(diào)試工廠并已開始初始測試。它打算在未來幾個(gè)月發(fā)布早期評估的結(jié)果。

該工廠將燃燒天然氣所釋放的二氧化碳置于高壓和高溫環(huán)境中，使用所產(chǎn)生的超臨界二氧化碳作為驅(qū)動(dòng)特制渦輪機(jī)的“流體”。大部分二氧化碳可以連續(xù)循環(huán)使用，其余的可以低價(jià)捕獲。

降低成本的關(guān)鍵在于出售部分二氧化碳。Net Power希望能拉動(dòng)其他行業(yè)對二氧化碳的需求，比如水泥制造業(yè)、塑料制造業(yè)及其他碳基材料行業(yè)。

#8 完美的在線隱私保護(hù)（Perfect Online Privacy）

技術(shù)突破：計(jì)算機(jī)科學(xué)家正在完善一種加密工具來驗(yàn)證某些內(nèi)容，而不會(huì)泄露證據(jù)背后的信息。

意義：如果您需要透露個(gè)人信息以在網(wǎng)上完成某件事情，那么這樣做會(huì)更容易，而不會(huì)冒著隱私或冒著身份盜用的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵參與者：Zcash、摩根大通、荷蘭國際集團(tuán)ING

成熟期：現(xiàn)在

真正的互聯(lián)網(wǎng)隱私最終可能成為可能，這要?dú)w功于一種新的工具。例如，可讓您證明自己已超過18歲而不泄露您的出生日期，或證明您有足夠的銀行資金進(jìn)行金融交易而不會(huì)泄露您的余額或其他細(xì)節(jié)。這限制了隱私泄露或身份盜用的風(fēng)險(xiǎn)。

該工具是一種新興的密碼協(xié)議，稱為零知識證明。盡管研究人員已經(jīng)研究了數(shù)十年，但過去一年的興趣激增，部分原因是對加密貨幣越來越迷戀，其中大部分都不是私人的。

實(shí)用的零知識證明的大部分功勞歸功于Zcash，這是一種在2016年末推出的數(shù)字貨幣。Zcash的開發(fā)人員使用了一種名為zk-SNARK的方法（用于“零知識簡潔的非交互式知識論”），以為用戶提供匿名交易的權(quán)力。

這在比特幣和大多數(shù)其他公開的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中通常是不可能的，在這些系統(tǒng)中，每個(gè)人都可以看到交易。雖然這些交易在理論上是匿名的，但它們可以與其他數(shù)據(jù)結(jié)合起來追蹤甚至識別用戶。

全球第二大流行區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)Ethereum的創(chuàng)始人Vitalik Buterin將zk-SNARKs描述為“絕對改變游戲規(guī)則的技術(shù)”。

對于銀行來說，這可能是在支付系統(tǒng)中使用區(qū)塊鏈而不犧牲客戶隱私的一種方式。去年，摩根大通將zk-SNARKs添加到其自己的區(qū)塊鏈支付系統(tǒng)中。

盡管如此，zk-SNARKs計(jì)算量大，速度慢。他們還需要一個(gè)所謂的“可信賴的安裝程序”，創(chuàng)建一個(gè)加密密鑰，如果落入不法之徒手中，可能會(huì)危及整個(gè)系統(tǒng)的安全。但研究人員正在研究更有效地部署零知識證明的替代方案，并且不需要這樣的密鑰。

#9 基因占卜（Genetic Fortune Telling）

技術(shù)突破：科學(xué)家現(xiàn)在可以使用你的基因組來預(yù)測你患上心臟病或乳腺癌的機(jī)會(huì)，甚至你的智商。

意義：基于DNA的預(yù)測可能是下一個(gè)偉大的公共衛(wèi)生進(jìn)展，但它們會(huì)增加基因歧視的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵參與者：Helix、23andMe、Myriad Genetics、UKBiobank 、Broad Institute、華大基因、奕真生物、WeGene等

成熟期：現(xiàn)在

有一天，嬰兒出生時(shí)會(huì)得到DNA報(bào)告卡。這些報(bào)告將提供關(guān)于他們患心臟病或癌癥的幾率，以及吸煙成癮的幾率、是否智力高于平均水平。

由于大型基因研究（個(gè)別研究涉及人數(shù)超過100萬人）的開展以及科學(xué)進(jìn)步，這樣的報(bào)告很快就會(huì)從概念變成現(xiàn)實(shí)。

事實(shí)證明，大多數(shù)常見疾病以及許多行為和特征，包括智力，都不是由一個(gè)或幾個(gè)基因產(chǎn)生的，而是由許多行為協(xié)調(diào)一致。利用大量正在進(jìn)行的基因研究的數(shù)據(jù)，科學(xué)家正在創(chuàng)造他們所謂的“多基因風(fēng)險(xiǎn)評分”。

雖然新的DNA測試提供了概率，而不是診斷，但它們可以極大地改善醫(yī)學(xué)。例如，如果乳腺癌高風(fēng)險(xiǎn)婦女獲得更多乳房X線照片，而低風(fēng)險(xiǎn)婦女更少，那么這些檢查可能會(huì)捕獲更多真實(shí)的癌癥，并減少誤報(bào)。

制藥公司也可以將這些分?jǐn)?shù)用于預(yù)防性藥物的臨床試驗(yàn)，以治療阿爾茨海默氏癥或心臟病等疾病。通過選擇更可能患病的志愿者，他們可以更準(zhǔn)確地測試藥物的效果。

但比較麻煩的是，預(yù)測并不完美。多基因評分也有爭議，因?yàn)樗鼈兛梢灶A(yù)測任何性狀，而不僅僅是疾病。例如，他們現(xiàn)在可以預(yù)測一個(gè)人在IQ測試中的表現(xiàn)約為10％。隨著分?jǐn)?shù)的提高，DNA IQ預(yù)測很可能會(huì)成為常態(tài)。

#10 材料的量子飛躍（Materials' Quantum Leap）

技術(shù)突破：IBM采用7量子比特的量子計(jì)算機(jī)對小分子的電子結(jié)構(gòu)成功地進(jìn)行仿真計(jì)算。

意義：詳細(xì)了解分子將使化學(xué)家能夠設(shè)計(jì)出更有效的藥物和更好的材料來生成和分配能量。

關(guān)鍵參與者：IBM、Google、哈佛大學(xué)Alán Aspuru-Guzik教授、中國科技大學(xué)、中國科學(xué)院、浙江大學(xué)、阿里巴巴等

成熟期：5-10年

強(qiáng)大的新量子計(jì)算機(jī)的前景帶來了難題。他們能夠勝任當(dāng)今機(jī)器難以想象的計(jì)算能力，但我們還沒有弄清楚我們可以用這些能力做什么。

一個(gè)可能的和誘人的可能性是——精確設(shè)計(jì)分子。

化學(xué)家們已經(jīng)開始夢想用更有效的藥物制造新蛋白質(zhì)，更好的電池用新型電解質(zhì)，可以將陽光直接轉(zhuǎn)化為液體燃料的化合物以及效率更高的太陽能電池。

我們尚未實(shí)現(xiàn)這些可能，因?yàn)榉肿釉趥鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)上難以建模。嘗試在相對簡單的分子中模擬電子的行為，并且遇到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)今計(jì)算機(jī)能力的復(fù)雜性。

但對于量子計(jì)算機(jī)來說，這是一個(gè)自然的問題，它代替了代表1和0的數(shù)字位使用本身就是量子系統(tǒng)的“量子位”。最近，IBM的研究人員用七個(gè)量子位計(jì)算機(jī)來模擬由三個(gè)原子組成的小分子。

專家分析，應(yīng)該有可能準(zhǔn)確地模擬更大更有趣的分子，因?yàn)榭茖W(xué)家們可以制造出更多量子位，更重要的是更好的量子算法。