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        2021年 “十大突破性技術”解讀

        近日,MIT Technology Review一年一度的“十大突破性技術”榜單正式發布。自2001年起,該雜志每年都會評選出當年的“十大突破性技術”,這份在全球科技領域舉足輕重的榜單曾精準預測了腦機接口、量子密碼、靈巧機器人、智慧傳感城市、深度學習等諸多熱門技術的崛起。

        本年度MIT Technology Review “十大突破性技術”分別為:mRNA疫苗、生成式預訓練模型、數據信托、鋰金屬電池、數字接觸追蹤、超高精度定位、遠程技術、多技能型人工智能、TikTok推薦算法和綠色氫能。

        一、mRNA疫苗(Messenger RNA vaccines)

        在1918年大流感100年后,全球爆發了又一次呼吸道病毒傳染病大流行,罪魁禍首是一種具有包膜的正鏈單股RNA病毒——嚴重急性呼吸系統綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)。

        根據世界衛生組織的統計,截止到2021年6月17日,全球已有176 693 988人確診,造成3 830 304人失去了生命。面對病毒的挑戰,人類最有力的對抗武器是疫苗。針對這次疫情,從疫苗研發到實際應用的速度空前。截止到2021年6月15日,全世界已接種了2 377 780 590劑次針對SARS-CoV-2的各種疫苗。其中包括有首次應用就一戰成名的mRNA疫苗,它被MIT Technology Review評選為2021年“全球十大突破性技術”之一。

        二、生成式預訓練模型(GPT-3) 

        具有寫作和對話功能的大規模自然語言模型使人工智能朝著更好地理解人類的自然語言與人機交互這一目標邁出了堅實的一步。在眾多語言模型中,OpenAI公司開發的GPT-3是目前為止參數最多、規模最大、能力最強的模型。通過利用大量的互聯網文本數據和成千上萬的書籍進行模型訓練,GPT-3模型對人類自然語言的模仿到了一個不可思議的地步,極具真實性,也因此成為迄今為止令人印象最深刻的語言模型。

        雖然GPT-3模型建模能力、描述能力非常強,但是也存在眾多問題和局限性。首當其沖的就是GPT-3模型不能理解什么是真正意義上的寫作(自然語言生成),因此有時會生成一些不可控的內容。其次,訓練GPT-3模型需要大量的算力、數據和資金投入,并會產生大量的碳排放,只有資源充足的實驗室才有能力開發類似的模型。此外,由于GPT-3模型在充斥錯誤消息和偏見的互聯網文本數據上進行訓練,往往會產生與訓練數據類似,即帶有偏見的篇章段落。

        三、數據信托(Data trusts)

        數據信托是信托類型化研究和當代信托立法中典型的新生事物,信托制度起源于英國,發展于美國,從法律角度看,信托是指基于對受托人的信任,委托人從其自身利益出發,將資產交給受托人管理的行為,數據信托則是受托人管理一群人的數據或數據權利的行為,這就像醫生有責任依據病人的利益來行事一樣,數據受托人管理委托人的數據或數據權利,同時要對其利益負責。理論上,數據信托允許用戶行使其作為數據生產者的權利。

        四、鋰金屬電池(Lithium-metal batteries)

        制約電動汽車產業發展的一大難題就是電池技術。目前,電動汽車普遍使用的是鋰離子電池,這種電池昂貴、笨重、能量密度低,并且其所依賴的液體電解質在碰撞時極易起火。電池的一系列缺點體現在電動汽車上就是:價格高、續航低、充電慢,而且還存在安全隱患,這些正是讓眾多車主對電動汽車望而卻步的原因。顯然,要使電動汽車比汽油汽車更具競爭力,就需要一種突破性電池來彌補這些缺陷。硅谷初創公司 QuantumScape 聲稱已經開發出全新的鋰金屬電池,其采用固體電解質(陶瓷)克服了傳統鋰離子電池存在的這些缺陷。

        五、“數字接觸追蹤”技術(Digital contact tracing)

        2020 年全球都在經歷的新冠肺炎疫情讓 “數字接觸追蹤” 引起人們的關注。新冠疫情之下,科技為公共衛生調查人員追溯感染者的行蹤提供新思路 —— 數字接觸追蹤。使用該技術,衛生調查人員不再需要依靠病人的記憶對其行蹤進行追蹤,這減輕了對疾病監控的壓力。

        這一技術對應到實際應用被稱為 “曝光通知”(Exposure Notification)。對于該數字接觸追蹤系統,程序員在幾周內完成了建立和運行,并將代碼開源共享,以保證全球各地的、蘋果和安卓的用戶都可以使用這一功能。

        六、超高精度定位(Hyper-accurate positioning)

        全球衛星定位系統的精度正在從 “米” 提高到 “厘米” 級別,這將為自動駕駛汽車、送貨機器人等在街道上安全行駛提供更大支撐。2020 年正式開通的北斗三號全球衛星導航系統可實時捕獲地面上幾米的位置變化,甚至其處理精度能夠達到毫米級。該系統已用于檢測中國各地山體滑坡易發地區地表的細微變化,并于當年預測到中國湖南省將遭遇數十年來最嚴重的山體滑坡,使村民得以提前撤離。中國科學院航天信息研究所專家表示,如果衛星定位精度仍然在米或分米的水平,對此,這是不可能實現的。

        其實,北斗和全球衛星定位系統(GPS)精度的進一步提升都需要通過地面設施來提高定位精度。在目前廣泛使用的方法中,一種是實時動態(Real Time Kinematic,RTK)定位,精度可達 3 cm 以下;另一種是精確點定位(Precise Point Positioning,PPP),也可以達到厘米級別的精度。此外,中國科學院航天信息研究所專家表示:“我們正在開發 PPP-RTK 技術,結合二者的優勢,有望在幾年后投入使用?!?

        七、遠程技術(Remote everything)

        遠程技術是指利用無線/有線網絡通信技術,通過將分布在不同空間位置的多個終端有效互聯,實現高效的信息傳播和共享,進而提高遠程工作、學習的便捷性和效率。自20世紀70年代以來,隨著傳感器技術、信息與通訊技術(ICT)、人工智能(AI)等相關技術的快速發展,遠程技術得到了長足進步,并被廣泛應用于教育、醫療等領域。特別是受新冠肺炎疫情的影響,遠程技術得以短時間內迅速發展,導致諸多行業工作方式以及普通民眾生活方式上的重大變革。因此遠程技術入選2021年MIT Technology Review“全球十大突破性技術”。

        八、多技能AI(Multi-skilled AI)

        2012 年底,人工智能科學家首次弄清了如何讓神經網絡 “擁有視覺”,隨后,他們還掌握了如何讓神經網絡模仿人類推理、聽覺、語言和寫作的方式。雖然人工智能在完成特定任務方面已經變得非常像人類,甚至是超越人類,但它仍然沒有人類大腦的 “靈活性”,即人腦可以在一種情境中學習技能,并將其應用到另一種情境中。

        受兒童成長過程的啟發,如果將感官和語言結合起來,并讓人工智能擁有更接近于人類的方式來收集和處理信息,那么它能否發展出對世界的理解?答案是肯定的。這些可同時獲得人類智能的感官和語言的 “多模態” 系統,應該會生成一種更強大的人工智能,也更容易適應新情況、以及解決新問題。如此一來,我們便可以使用這樣的算法來解決更復雜的問題,或者將其移植到機器人中去,使得機器人能夠在日常生活中與我們交流協作。

        2020 年 9 月,艾倫人工智能研究所 AI2 的研究人員創建了一個可以從文本標題生成圖像的模型,展示了算法將單詞與視覺信息關聯的能力;11 月,北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員開發了一種將圖像納入現有語言模型的方法,此舉提高了模型的閱讀理解能力;2021 年初,OpenAI 對 GPT-3 進行了擴展,發布了兩個視覺語言模型,其中一個將圖像中的對象與標題中描述它們的單詞聯系起來,另一個則根據它所學的概念組合生成圖像。

        從長遠來看,“多模態” 系統取得的重大進展可以幫助突破人工智能的極限,不僅會解鎖新的人工智能應用,也會讓它們的應用變得更加安全可靠,更加精密的多模態系統也將使更先進的機器人助手成為可能??偠灾?,多模態系統可能會成為第一批我們可以真正信任的人工智能。

        九、TikTok推薦算法(recommendation algorithms) 

         TikTok 是全球最具吸引力、增長最快的社交媒體平臺之一。截至目前,TikTok 在全球范圍內已超過 26 億次下載量,在美國擁有 1 億用戶。TikTok 發現和提供內容的獨特方式是其具有吸引力的 “秘密武器”。

        TikTok 將網紅博主的視頻與新人博主的視頻混合放在 “為你推薦” 頁面,然后以瀏覽量獎勵優質創作內容,用這種方式將更多新人博主的視頻推給廣大用戶。該應用不同于其他社交媒體平臺的是,任何人在 “為你推薦” 頁面都有可能 “一舉成名”。

        視頻將通過 TikTok 的推薦算法向與視頻博主有共同興趣、愛好或特定身份的用戶不斷推薦,從而使優質的創作內容快速傳播。視頻博主有多少粉絲、是否走紅過等因素并不會作為 TikTok 推薦算法的判斷依據,它的推薦取決于視頻標題、聲音和標簽,結合用戶拍攝內容、點贊過的視頻領域等進行推薦。概括來說,TikTok 增強用戶粘性的技能越來越 “爐火純青”,不僅能夠精準地為用戶推薦感興趣的視頻,還能通過推薦算法幫助他們拓展與其有交集的新領域。

        十、綠色氫能(Green Hydrogen)    

        面對全球性的能源危機與環境污染,開發綠色、可持續、低成本的能源成為了全人類的共識。氫氣一直是重要的清潔能源,但到目前為止,大多數氫氣是由化石能源制備而來,這個過程是高污染和高耗能的??上驳氖?,利用太陽能和風能發電的成本迅速下降,意味著可用通過耦合可再生能源利用技術與電催化分解水技術制備“綠色氫能”?!熬G色氫能(Green Hydrogen)”作為未來能源發展的重要方向入選2021年MIT Technology Review的“全球十大突破性技術”,展現出廣闊的發展前景,成為學界與業界共同關注的焦點。
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