编者按：日前闻名科技媒体《麻省理工科技谈论》一年一度的“十大打破性技能”（TR10）榜单按期而至。自 2001 年起，《麻省理工科技谈论》每年都会评选出当年的“十大打破性技能”，这份在全球科技范畴无足轻重的榜单曾精准猜测了脑机接口、智能手表、癌症基因疗法、深度学习等许多抢手技能的鼓起。
文章来自
《麻省理工科技谈论》中文网
，为便利阅览有删减，以下是榜单具体内容解读：
1、防黑互联网
严峻意义：互联网越来越简单遭到黑客进犯，而量子网络将无法被黑客进犯。
首要研讨者：代尔夫特理工大学、量子互联网联盟、我国科学技能大学
成熟期：5 年
依据量子物理学的互联网将很快完结安稳的安全通讯。由代尔夫特理工大学的 Stephanie Wehner 领导的团队，正在彻底经过量子技能树立一个能够衔接荷兰四个城市的网络。经过这个网络发送的音讯将无法破解。
在曩昔的几年里，科学家们现已学会了用光纤电缆来传输成对的光子，这是一种能够必定维护光子中编码信息的传输办法。一支由潘建伟教授带领的我国团队运用这种技能，在北京和上海之间制作了一个长达 2000 公里的主干网络，但该项目部分依赖于经典组件，这些组件在树立新的量子网络之前会周期性地断开网络，因而仍然存在被黑客进犯的危险。
相比之下，代尔夫特理工大学的网络将是第一个运用量子技能在城市之间传输信息的网络。
这项技能依赖于一种被称为 “量子羁绊” 的粒子行为。羁绊的光子在不损坏其内容的状况下无法被隐秘读取。
可是，创立羁绊的粒子很难，远间隔传输粒子更难。Wehner 的团队现已证明，他们能够将粒子发送逾越 1.5 公里 (0.93 英里) 的间隔，他们有决心在本年年底左右建成代尔夫特和海牙之间的量子网络。而更远间隔的网络衔接将需求量子中继器来扩展。
代尔夫特理工大学和其他一些安排正在规划这种中继器。Wehner 说，第一个量子中继器将在未来五到六年内完结，并将在 2020 年代末建成一个全球量子网络。
2、超个性化药物
严峻意义：针对个别量身定制的基因药物为身患绝症的人带来一线期望。
首要研讨者：A-T Children’s Project、波士顿儿童医院、Ionis Pharmaceuticals、美国食物和药品监督管理局
成熟期：现在
咱们先来想象这样一个失望的病例：一名儿童身患一种极点稀有的致死性疾病。这种病不只没有有用药物，并且连测验研讨它的科学家都找不到。
终究医师只能一声叹气，“病症实在过分稀有，随他去吧。”
归功于能够依据个别基因量身定制的全新药物，这种状况或许会产生改动。假如由于某种特定 DNA 缺点导致了极为稀有的疾病（现在有数千种这样的状况），那么至少有一个争夺修正基因的时机。
小女子米拉 · 马科维茨（Mila Makovec）便是一个实在病例。她由于一种共同的基因突变而饱尝病痛糟蹋，随后医师用一年的时刻为她量身定做了针对其基因缺点的药物，并命名为“Milasen”，取自她的姓名。相关研讨成果于 2019 年 10 月宣告在《新英格兰医学杂志》上。
尽管该医治手法没有彻底治好米拉，但好像现已安稳了她的病况：癫痫产生削减，还能够在帮忙下站立和行走。
针对米拉的医治之所以成为或许，是由于开发一种全新的基因药物从未如此之快，也从未有过更好的时机。新式药物或许会选用基因代替、基因修改或反义核酸等办法，米拉所承受的医治就选用了反义核酸，相似于用一种分子擦除剂消除或修正过错的遗传信息。这些医治手法的共同点在于，它们能够以数字化的办法和速度编程，以纠正和补偿遗传性疾病，或许代替 DNA 字母。
和米拉处于相似境遇的人还有多少呢？现在还不是许多，但必定会越来越多。
好音讯是，从前让研讨人员束手无策的应战有望呈现起色，他们寄期望依托 DNA 找到处理方案。
不过，关于这类针对单一患者的 “多对一” 医治方案来说，真实的应战是它简直与现行的一切新药的研制、测验和出售规矩各走各路。当这些药物只协助了一个人，却需求投入多个大型团队来规划和制作时，谁来为它们买单呢？
3、数字钱银
严峻意义：跟着实体钱银运用频率的下降，没有中介的买卖自在也随之削减。与此一起，数字钱银技能能够用来割裂全球的金融体系。
首要研讨者：我国人民银行、Facebook
成熟期：2020 年
2019 年 6 月，Facebook 推出了一款名为 “Libra” 的“全球数字钱银”。此举马上遭到激烈抵抗，“Libra”或许永久不会被发动，至少不会像开端想象的那样发动。
但它仍然产生了影响：在 Facebook 宣告这一音讯后的几天内，我国人民银行的一位官员暗示，将会加快本身数字钱银的开发。现在，我国有望成为国际上第一个发布其钱银数字版别的经济体，以代替实体钱银。
我国明显考虑到了 Libra 的潜在冲击：它或许加强美国在全球金融体系中不成比例的权利，而这种权利源于美元作为全球事实上的储藏钱银的人物。有部分人估测我国将会在国际上推广其数字钱银。
现在，Facebook 的 “Libra” 宣扬已颇具政治意味。2019 年 10 月，Facebook 的 CEO 马克 · 扎克伯格（Mark Zuckerberg）向美国国会许诺，Libra“将扩展美国的金融领导地位，以及美国在国际范围内的民主价值观影响和监督才干”。数字钱银的战役现已打响。
4、抗变老药物
严峻意义：比方癌症、心脏病和失智症等许多不同疾病或许都能够经过推迟变老来医治。
首要研讨者：联合生物技能公司、Alkahest、梅奥诊所、Oisín Biotechnologies
成熟期：五年之内
第一波新式抗变老药物现已开端人体测验。尽管它们现在还不能延伸寿数，但有望经过减缓或反转根本的变老进程来医治特定疾病。
这类药物被称为 “长命药物”（Senolytics），其作业原理是消除某些跟着年纪添加而堆集的细胞。这些细胞又被称为“变老细胞”，会导致细微的炎症，按捺正常的细胞修正机制，并且置邻近细胞于有害环境之中。
2019 年 6 月，总部坐落旧金山的联合生物技能公司（Unity Biotechnology）发布了药物在轻度至重度膝关节炎患者身上的开端测验成果，估量将在 2020 年下半年从更大规划的临床试验中取得更多成果。这家公司还在研制相似的药物，用来医治与年纪有关的眼部和肺部疾病。
某些生物天然改动进程是变老和各种疾病的本源，而现在，Senolytics 以及许多其他有期望的针对这些进程的新医治手法正在进行人体测验。
一家名为 Alkahest 的生物技能公司测验向患者打针年轻人血液中的某些成分，称其有望阻挠轻度和中度阿尔茨海默氏病患者的认知和功用性才干下降。该公司还在对医治帕金森氏症和失智症的药物进行人体测验。
此外，2019 年 12 月，德雷塞尔大学医学院的研讨人员还在测验研讨含有雷帕霉素（一种免疫按捺药物）的面霜，以证明其是否能够减缓皮肤变老。
这些试验反映出科研作业者正在加大尽力，以研讨与变老相关的许多疾病（例如心脏病、关节炎、癌症和失智症）是否能够经过特别手法来推迟其产生。
5、人工智能发现分子
严峻意义：一种新药的商业化均匀花费约 25 亿美元，原因之一是很难找到有期望成为药物的分子。
首要研讨者： Insilico Medicine、Kebotix、Atomwise、多伦多大学、BenevolentAI
成熟期：3-5 年
或许被转化为潜在救命药物的分子数量令人不可思议：研讨人员估量这个数字约有 1060 种，这比太阳系中一切原子的数量还要多，供给了简直无限的化学或许性——假如化学家们能够从中找到有价值的分子。
现在，机器学习东西能够用来探究包括已知分子及其特性的大型数据库，运用这些信息能够产生新的或许性，完结以更快的速度、更低的本钱发现新的候选药物。
2019 年 9 月，香港的 Insilico Medicine 公司和多伦多大学的研讨团队完结了严峻试验打破，经过组成人工智能算法发现的几种候选药物，证明了该战略的有用性。
研讨人员运用深度学习和生成模型相关的技能，也便是相似于让核算机在古代围棋比赛中打败国际冠军的技能，成功确认了大约 30000 种具有抱负特性的新分子。他们从中挑选了 6 种进行药物组成和测验，其间的一种在动物试验中表现出了较高的活性，被证明很有期望。
药物发现范畴的化学家们经常会去想象一种新分子——关于最优异的药物猎手来说，这是一门艺术，背面需求多年的经历锻炼和敏锐的直觉，现在，这些科学家们有了新的东西来进一步扩展他们的想象力。
6、超级星座卫星
严峻意义：这些体系能够让高速互联网掩盖全球，也能够让地球的卫星轨迹变成一个充溢废物的雷区。
首要研讨者：SpaceX、OneWeb、亚马逊、Telesat
成熟期：现在
国际上仍有逾越 35 亿人无法运用互联网。像 SpaceX 和 OneWeb 这样的公司以为，他们能够经过发射数千颗卫星来组成巨大的卫星星座，让地球上的每一寸土地都能经过宽带连上互联网终端。只需这些终端的上空未被遮挡，他们就能够将互联网传送到邻近的任何设备上。仅 SpaceX 一家方案在十年内入轨的卫星数量，就比人类历史上发射卫星的数量总和还多 4.5 倍。
布置这些巨大的卫星星座是可行的，由于咱们现已学会了怎么制作更小的卫星，并以更低的价格进行发射。在航天飞机年代，将卫星发射到太空的本钱约为每磅 24,800 美元。发射一颗分量 4 吨的小型通讯卫星的本钱挨近 2 亿美元。
现在，SpaceX 的 Starlink 卫星分量仅有约 500 磅（227 千克）。可重复运用的规划和低价的制作本钱，意味着咱们能够经过火箭一次性发射几十颗卫星，然后大幅降低本钱。现在，SpaceX 猎鹰 9 号火箭发射的本钱只要每磅 1,240 美元。
上一年，第一批 120 颗 Starlink 卫星现已发射升空，该公司方案从 2020 年 1 月开端每两周进行一次发射，每次 60 颗卫星。OneWeb 已于 2020 年 2 月发射 34 颗卫星，并表明将于本年开端在部分区域供给商用服务。咱们很快就会看到不计其数颗卫星协同作业，让地球上哪怕是最赤贫和最偏僻的区域也能用上互联网。
但要想完结这个方针，还有一些问题需求处理。一些来自学界的研讨者对这项方案十分不满，以为许多卫星会对天文学的研讨构成搅扰。更糟糕的是，这么多的卫星在轨迹上运动，一旦产生一同磕碰事端，就或许会像雪崩相同引发无数起磕碰，终究构成千千万万块空间碎片。这样的灾祸会让未来人类简直无法再运用卫星服务和进行太空探究。2019 年 9 月，Starlink 的一颗卫星与欧洲航天局的一颗气候卫星简直相撞，吓出一身盗汗的人们意识到，咱们还彻底没有做好预备，坚持如此许多的卫星在轨运转。
未来十年内，这些巨形卫星互联网星座的命运将决议地球轨迹空间的未来。
7、量子优越性
严峻意义：量子核算机将能够处理经典机器不能处理的问题。
首要研讨者：谷歌、IBM、微软、Rigetti、D-Wave、IonQ、Zapata Computing，Quantum Circuits
成熟期：5-10 年以上
量子核算机存储和处理数据的办法与咱们常见的经典核算机彻底不同。理论上，它们能够处理某些类型的问题，这些问题即使是最强壮的经典超级核算机也需求数千年才干处理，比方破解暗码，或许在新药和资料研讨中模仿的分子准确行为等。
量子核算机现已存在好几年了，但只要在特定的条件下，它们才干逾越经典核算机。一台具有 53 个量子位元 (量子核算的根本单位) 的核算机用三分钟多一点的时刻完结了一次核算使命，据谷歌估量，运用国际上最大的超级核算机完结这一使命或许需求 1 万年，也便是 15 亿倍长的时刻。IBM 对谷歌的说法提出了质疑，称量子核算机最多能使速度进步一千倍。即便如此，这也是一个里程碑式的进步。量子核算机每添加一个量子位元，其运算速度就会进步一倍。
可是，谷歌的演示仅仅对量子核算概念的一个证明，相当于在核算器上做随机加法并证明答案是正确的。现在的方针是要制作有满足量子位的机器来处理实际问题。这是一个艰巨的应战：由于量子位越多，就越难坚持它们奇妙的量子态。谷歌的工程师们信赖他们的办法能够到达 100 到 1000 个量子位，这或许满足处理一些实际问题了，可是没有人切当知道能处理什么实际问题。
除此之外呢？能够破解当今暗码学的量子核算机将需求数百万个量子位，完结这一方针或许还需求几十年的时刻。可是创立一个能够模仿分子的量子核算机模型应该相对简单。
8、微型人工智能
严峻意义：得益于最新的人工智能技能驱动，咱们的设备不需求与云端交互就能完结许多智能化操作。
首要研讨者：谷歌、IBM、苹果、亚马逊
成熟期：现在
人工智能展开有一个现实问题：为了构建更强壮的算法，研讨人员正在运用越来越多的大数据和核算才干，并依赖于中心化的云服务。这不只会产生惊人的碳排放量，并且还约束了人工智能运用的运转速度，一起构成许多隐私问题。
微型人工智能的鼓起正在改动这一点。科技巨子和学术研讨人员正在探究新的算法，在不丧失才干的状况下缩小现有的深度学习模型。与此一起，新一代的专用人工智能芯片有望将更多的核算才干集成到更严密的物理空间中，以更低的功耗来练习和运转人工智能算法。
这些技能进步正在惠及广阔顾客。上一年 5 月，谷歌宣告能够在用户手机上运转谷歌帮手，而无需向长途服务器发送恳求；从苹果的 iOS 13 操作体系开端，iPhone 上可本地运转 Siri 的语音辨认功用和 QuickType 键盘；IBM 以及亚马逊现在也供给了开发渠道来制作和布置微型人工智能。
微型人工智能所带来的优点是清楚明了的。现有的服务比方语音帮手、主动更正和数码相机等将变得更好更快，不用每次都需求衔接云端才干运转深度学习模型；此外，微型人工智能也将使新的运用成为或许，比方依据移动端的医学影像剖析或对反应时刻要求更快的主动驾驶轿车；终究，本地化的人工智能更利于隐私维护，由于你的数据不再需求脱离设备就能完结服务或功用的进化。
可是，跟着人工智能技能得到散布遍及，它所面对的应战也随之而来。例如，冲击那些不法监督体系或深度假造视频或许会变得愈加困难，歧视性算法也或许激增。研讨人员、工程师和方针制定者们现在需求共同尽力，对这些潜在损害进行技能和方针查看。
9、差分隐私
严峻意义：美国人口普查局的数据保密难度越来越大。不过，一种被称为差分隐私的技能能够处理这个问题，这种技能能够树立信赖机制，并能供其他国家运用。
首要研讨者：美国人口普查局、苹果、Facebook
成熟期：它在美国 2020 年人口普查中的运用将是迄今为止规划最大的运用。
2020 年，美国政府即将完结一项严峻使命：3.3 亿美国居民的人口普查，一起还要对他们的身份数据进行保密。方针制定者和学者在进行立法或许研讨时需求对这些数据进行剖析，一起相关法律规定，人口普查局有必要保证这些数据无法被用以 “定位” 到任何个人。
但现在仍然有一些手法能够使个人数据“去匿名化”，尤其是在普查数据与其他公共统计数据整合在一同的状况下。
因而，人口普查局在数据中参加了一种“噪声”。它或许会更改一部分人的年纪或人种信息，但它一起能坚持每个年纪或种族集体的总数不变。参加的噪声越多，对数据进行去匿名化就越困难。
差分隐私是一种数学技能，它能够在给数据添加噪声的一起，一向核算隐私进步的程度，然后使得添加 “噪音” 的进程变得愈加谨慎。苹果和 Facebook 现已运用这种办法来搜集聚合数据，而不需求辨认特定的用户。
可是过多的噪声又会使数据变得无用。一项剖析显现，2010 年人口普查的一个差分隐私版数据中包括了据称有 90 人的家庭。
假如顺畅，其他联邦安排或许也会运用这种办法。加拿大和英国等国也在重视该技能。
10、气候改动归因
严峻意义：它使人们愈加清楚地认识到气候改动是怎么让气候恶化的，以及咱们需求为此做出哪些预备作业。
首要研讨者：国际气候归因安排、荷兰皇家气候研讨所、红十字会与红新月气候研讨中心
成熟期：现在
上一年 9 月，在热带风暴“伊梅尔达”（Imelda）突击美国休斯顿区域十天后，一个快速反应研讨团队就宣告，简直能够必定，气候改动在风暴的产生中扮演了必定人物。
国际气候归因安排（World Weather Attribution）团队进行了高精度的核算机模仿，对比了国际在气候改动已产生和未产生的状况下会有何不同。成果显现，在前者（咱们所日子的国际）中，严峻风暴产生的或许性是后者（未产生）的 2.6 倍，风暴的强度也高了 28％。
在本世纪初，科学家们曾不肯将任何具体事情与气候改动联系起来。但在曩昔的几年里，科学家们进行了更多的极点气候归因研讨，快速改善的相关东西与技能也使得该范畴的研讨成果愈加牢靠、更有说服力。
首要，越来越多的具体卫星数据记载协助咱们了解天然体系。此外，核算才干的进步意味着科学家能够进行更高精度的仿真，并展开更多的虚拟试验。
再加上其他一系列的技能进步，科学家们得到了一个在统计学意义上越来越可信的定论：全球气候变暖通常会加重危险气候事情的产生。
经过把气候改动的影响从其他要素剥离出来，这些研讨告知咱们要为怎样的危险做好应对预备，比方跟着全球气候变暖的加重，估量会有多少水灾产生，热浪又会变得有多严峻。假如咱们挑选倾听，他们能够协助咱们了解，为了应对气候已产生改动的国际，咱们的城市和基础设施需求进行怎样的改造。