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2020-03-19 09:00:00  2235520
【IT新趋势】智创科技开启人类新生活 MIT:2020年10大突破性技术
e潮

全球知名的科技评论期刊《麻省理工学院技术评论》(MIT Technology Review)从2001年开始,每年都会发布“全球十大突破性技术”,搜罗出全球最具前瞻和创新的科技发展。2017年,“刷脸支付”就榜上有名,如今已是中国民众最常用的电子支付模式。去年的名单有AI语音助理、人造肉汉堡,两者至今是被热烈讨论的话题,尤其后者掀起了饮食产业的革命。今年,这份刊物刚在2月份公布了2020年全球十大突破性技术,且看有哪些新颖的科技新知,会在未来改变人类的生活。


量子网络会不会是政府企业防御骇客入侵的最佳选择?
量子网络会不会是政府企业防御骇客入侵的最佳选择?

1.骇不进的网络(Unhackable Internet)
重要意义:网络越来越脆弱,如今量子网络可以抵挡骇客袭击。
落实期限:5年

荷兰代尔夫特理工大学理论量子物理学家Stephanie Wehner率领一个团队,计划在今年年底搭建代尔夫特和海牙之间的量子网络(Quantum Internet)。何为量子网络?该网络是依靠量子力学的特性——“量子纠缠”(quantum entanglement),能够为通讯加密,确保骇客无法拦截信息。同时,该团队也想用量子技术建造一个网络连接荷兰的4座城市。不过,创建纠缠的粒子(entangled particles)有些难度,尤其是距离的限制。Wehner的团队便成功攻克难处,把粒子发送至超过1.5公里的距离。不过,为了确保网络不中断,他们需要更多的量子中继器(quantum repeater),而第一个中继器预计在未来五六年才会完成。


超个性化治疗也被称为精准治疗,可以依据病人的基因变异研发出有效的治疗途径和用药剂量,加速整个疗程。
超个性化治疗也被称为精准治疗,可以依据病人的基因变异研发出有效的治疗途径和用药剂量,加速整个疗程。

2. 超个性化的药物(Hyper-personalized medicine)
重要意义:基因药物能为身患绝症的人带来希望。
落实期限:现在

过往若患上罕见病症,绝大部分没有药物治疗,然而未来或许会有转机。在2016年,米拉(Mila Makovec)不幸患上贝敦氏症疾病,是一种极为罕见和致命的基因紊乱疾病,会严重损害脑细胞。美国波士顿儿童医院研究团队用了一年时间为她量身定制一款药物,名为“Milasen”,以抑制她体内一种名为CLN7的基因突变。所幸她病情有所好转,癫痫发作次数减少了,也开始学习站立和走路。

由于从来没有这么快可以制造出基因药物,让米拉的病情露出曙光,亦致使未来的新型药物可能会采用基因替代、基因编辑或反义核酸(antisense)形式治疗。米拉的案例便是采用反义核酸的做法,修复她体内错误的基因信息。对病人而言,这绝对是好事,但这种治疗形式只能帮助一个人,无法大量生产。由于开发新药需要庞大的团队和资金研制,谁来支付这些费用?


有分析认为,脸书推出“Libra”可能引发了新型的“货币战争”。
有分析认为,脸书推出“Libra”可能引发了新型的“货币战争”。

3. 数字货币(Digital Money)
重要意义:实体货币的使用率已越来越少,令很多国家开始探讨数字货币的潜能;另一方面,数字货币的技术可以用来分裂全球的金融体系。
落实期限:今年

2019年6月份,“Libra”成为一个热门词汇,这是脸书推出的一款建立在区块链技术上的加密数字货币。按照脸书的说法,这套金融设施旨在让无论住在哪里、从事什么行业或有多少收入的人,在全球范围内转移资金时,应该像发短信这样轻松、简单和安全。Libra与其他数字货币不同,它是使用真实资产储备作为担保,例如由中央银行所提供的现金或政府债券作为抵押,因此是有真实的价值支撑。不过,这款数字货币发布以后马上遭受各种质疑和反对声浪。

相较于中国,由于电子支付逐渐普及,从而加速他们开发自身的数字货币,以取代现有的纸币。换言之,中国亦有可能成为首个发行数字货币的主要经济体。根据报道,中国认为“Libra”会启动一个新的世界金融体系,一旦成为通行的支付货币,会对他们形成一种潜在的冲击。在去年10月份,脸书创办人扎克柏格向美国国会承诺,“Libra将提高美国的金融领导地位,以及美国在世界各地的民主价值观和监督能力。”


目前科技不能延长人类寿命,但可以通过减缓衰老的过程来治疗特定的疾病。(图:截自Insilico Medicine官方YouTube视频)
目前科技不能延长人类寿命,但可以通过减缓衰老的过程来治疗特定的疾病。(图:截自Insilico Medicine官方YouTube视频)

4. 抗衰老药物(Anti-aging Drugs)
重要意义:或许可通过延缓衰老来治疗各种疾病,包括癌症、心脏病和老人痴呆症。
落实期限:少过5年

人类无法逃避衰老,科技却可以延缓衰老和治疗特定的老年疾病。美国生物科技公司Unity Biotechnology研制出一种药物,名为“Senolytics”。随着年龄增长,人体会累积很多“衰老细胞”,即丧失功能的细胞,留在体内会导致多种疾病,亦会抑制正常细胞修复的机制和危害邻近健康的细胞。这款药物则能消除“衰老细胞”。有研究指,选择性消除衰老细胞可减少炎症,增强免疫系统功能,从而延迟与年龄相关的疾病。目前该公司将这款药物用于治疗骨关节炎和慢性肾脏疾病。

另一家公司Alkahest为了减缓阿兹海默氏病患者(轻度至中度)的认知下降,在患者身上注射在年轻人血液中所发现到的成分。该公司也在人体测试帕金森氏症和失智症药物。去年12月,德雷塞尔大学医学院尝试研究含有雷帕霉素(Rapamycin)的面霜,以证实是否能减缓皮肤衰老。


人工智能处理大数据的能力可以迅速筛选和分析合适的药物。
人工智能处理大数据的能力可以迅速筛选和分析合适的药物。

5. AI找出药物分子(AI-discovered Molecules)
重要意义:研发一种新药平均花费25亿美元,其中一个原因是很难找到有潜能成为药物的分子。
落实期限:3至5年

研究人员说,可以转化为挽救生命的药物分子数量多如繁星,比太阳系中所有的原子数量还要多,但前提是必须有效找出具有价值的药物分子。如今,借助机器学习工具能分析现有庞大的分子数据库,以及分子特性,迅速发现新的候选药物。如果没有人工智能(AI),这个过程恐要耗费几年的时间。

去年9月份,香港的Insilico Medicine和多伦多大学的研究人员成功通过AI算法找到几种候选药物。他们利用类似深度学习和创造模型技术,相等于AI电脑在围棋赛事打败世界冠军一样,确定了3万种具理想特质的新型分子,选出其中6个进行综合测试,结果发现其中一个在动物测试时非常活跃,极有可能中选。

以往对一名优秀的“药物猎人”而言,要选出适当的药物分子,背后需要经过多年经验磨练和敏锐的直觉。如今科学家动用AI工具即可完成任务,让整个过程省时省力。


人类是否有足够能力应付太空轨道的交通事故?
人类是否有足够能力应付太空轨道的交通事故?

6. 超级卫星星座(Satellite Mega-constellations)
重要意义:这个系统可以让高速网络覆盖全球,相反地也会让卫星轨道变成一个充满垃圾的地雷区。
落实期限:现在

如果全球每一寸土地都有网络服务,那该多好?这几年马斯克(Elon Musk,电动车Tesla首席执行员)创办的SpaceX进行了一项计划——星链(Starlink),通过外太空的低轨道卫星,为全球提供网络服务。不过,前提是要天空没有任何遮挡物,就能让地面的设备联网。据悉,SpaceX计划在10年内所发射的卫星数量,已比人类史上所发射的卫星数量多出4.5倍。

发射卫星需要很高的成本,在航天飞机的时代,发射一颗卫星的价格是每磅2万4800美元。据了解,一颗小型的通信卫星已重达4吨,必须花费近2亿美元才能送去外太空。相对于SpaceX的星链卫星,一颗重量为500磅(227公斤),大大降低费用。同时,由于运载卫星的火箭可以重复使用,加上廉宜的制造费用,意味着人们可以将数十颗卫星捆绑在火箭上,降低发射成本。比方说猎鹰9号火箭,每磅所需的费用只是1240美元。去年该公司就发射120颗,并计划从2020年1月起,每两个星期发射60颗卫星。另一家公司OneWeb也会在今年发射超过30个卫星,届时上空会有成千上万的卫星协同合作,为地球上最贫穷和最偏远的人口提供网络服务。

然而,部分研究人员认为这些卫星会干扰天文学研究。倘若发生碰撞事故还会引发空间碎片的灾难,让太空变得危险,以致未来的卫星服务和探索太空的任务变得更挑战。例如欧空局(ESA)去年为了避免与SpaceX的星链卫星相撞,被迫重新定位一颗地球观测卫星。


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如果想要破解现在的密码学或加密技术,量子电脑需要数百万个量子比特,而这需要数十年才能达成目标。(图:取自谷歌官方部落格、截图自谷歌官方视频)
如果想要破解现在的密码学或加密技术,量子电脑需要数百万个量子比特,而这需要数十年才能达成目标。(图:取自谷歌官方部落格、截图自谷歌官方视频)

7. 量子至上(Quantum Supremacy)
重要意义:量子电脑可以解决传统电脑无法应付的问题。
落实期限:5至10年以上

量子电脑储存和处理数据的方式与过往的传统方式不同。理论上,它可以超越现有的超级电脑。谷歌去年10月份宣称已建成一个拥有53量子比特(qubit)单位,以及超强运算能力的“Sycamore”量子电脑。谷歌指,在执行一系列运算任务时,量子电脑只需3分20秒即可完成,相较于IBM所开发的全球最强商用超级电脑“Summit”则要用大约1万年。IBM质疑有关说法,并称有关加速过程最多是1千倍。即便如此,这依然是一个全新的里程碑,而每增加1个量子比特将让量子电脑速度提升一倍。

不过,谷歌的演示只能证明其概念可行,现今的目标是要制造足够的量子比特去解决复杂运算的问题。有关目标是一个很艰巨的挑战,当量子比特数量越多,容易相互干扰。对于一个量子电脑而言,即使是很小的温度变化或震动也会破坏量子的微妙状态。


微型AI可让现有的手机服务如语音助理、相机功能变得更快和更好,无需每次连接云端才能启动深度学习模式。
微型AI可让现有的手机服务如语音助理、相机功能变得更快和更好,无需每次连接云端才能启动深度学习模式。

8. 微型人工智能(Tiny AI)
重要意义:有鉴于最新人工智能技术,我们的设备无需再与云“对话”就能执行各种智能操作。
落实期限:现在

人工智能(AI)存有一个问题:为了构建更强大的运算法,研究人员需要大量的数据和运算能力,并特别依赖中心化的云服务。这不仅会产生惊人的碳排放量,且会限制AI应用程式的速度和制造隐私问题。如今科技巨头和学术人员研发出全新的运算法,在不损耗功能的前提下,将现有的深度学习模式缩小,同时新一代的专用AI芯片会有更多计算能力,以最低功耗来训练和运行AI算法。

去年5月,谷歌宣布手机的语音助理再也不必将资讯发送到遥远的伺服器,所有的处理程序都在手机进行。苹果iOS 13的QuickType和Siri的语音识别功能也能在手机内运行。IBM和亚马逊也为开发者提供制造和配置微型AI的平台。这些改变会让手机服务变得更快、轻便和更高效,可以妥善保护个人私隐,无需为了提升服务或功能而输出个人数据。然而,当AI技术逐渐普及,各种挑战也会随之而来,例如打击不法监视系统或深度伪造视频会变得很困难。因此,研究人员、工程师或立法者要携手合作,共同拟定政策和技术援助以消除这些潜在危害。


倘若要公布一个数据集供大众做数据分析,“差分隐私”的加密法可以确保用户隐私。这个机制的难度在于要如何确保“数据价值”和“隐私保密”之间取得平衡。(图:法新社)
倘若要公布一个数据集供大众做数据分析,“差分隐私”的加密法可以确保用户隐私。这个机制的难度在于要如何确保“数据价值”和“隐私保密”之间取得平衡。(图:法新社)

9. 差分隐私(Differential Privacy)
重要意义:美国人口普查局在收集数据时,必须为这些个人隐私保密,这是一项很高难度的任务。不过,现在有一种名为“差分隐私”的数学模型技术可以解决这个难题。
落实期限:2020年美国人口普查时将会派上用场,这将会是目前规模最大的应用。

2020年,美国政府要收集3.3亿居民的数据,同时也要保密他们的身分数据。据了解,由于立法者和学者在编写法律或研究时都会引用这些统计数据,因此人口普查局必须确保这些数据没有任何可识别的信息,不会指向任何一个人。然而,目前有一些方法可以“去匿名化”(de-anonymize),尤其是当统计数据和其他公共数据相互匹配就有泄露敏感数据的危机。

因此,人口普查局为了维护隐私会加入统计学上的“噪音”,比如更改原始数据中的年龄、性别或族裔信息,但又得确保总数不变。换言之,只要添加越多的“噪音”,他人要对数据“去匿名化”就会很困难,无法推断当事人的可能身份。“差分隐私”是一种加密手法,现今苹果和脸书已采用这个方式,收集数据时不会识别到特定用户。然而,太多的“噪音”会令到数据失去价值,例如有一项分析显示,2010年人口普查数据采用“差分隐私”的加密方式,结果出现一个家庭有90人的谬误。


人类的各种工业活动改变了整个地球气候,对生态环境造成不可逆转的破坏。
人类的各种工业活动改变了整个地球气候,对生态环境造成不可逆转的破坏。

10. 气候变化的归因(Climate Change Attribution)
重要意义:人们可以了解气候变化如何致使天气恶化,同时需要做什么准备工作。
落实期限:现在

气候变化是这个时代的危机,随着世界变暖,各种极端气候和天然灾害发生得更频繁和剧烈,例如热浪、干旱、台风近几年已无情的肆虐各地,造成大规模破坏和伤亡。世界气候归因组织(World Weather Attribution)团队进行了高精准度的电脑模拟,对比这个世界在气候未变化和变化以后有何不同。结果发现,气候变化以后,发生强烈风暴的几率提高了2.6倍,风暴的强度也提高了28%。

过去,科学家不认同特定的天然灾害与气候变化有关,但随着多项极端天气归因的研究,以及各种迅速发展的工具和技术,让这些研究成果变得越来越可靠和具说服力。如今,冗长和详细的卫星数据记录已能帮助人类了解整个大自然系统。科学家也可以借助系统的运算能力创建出更高精准度的电脑模拟,进行多项虚拟试验,比如预计会发生多少次的洪灾、热浪的严重性有多高。如果采纳这些数据,就能预先做好规划,重建整个城市和基础设施以应对这个气候多变的世界。

作者 : 林德成
文章来源 : 星洲日报 2020-03-19


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