2018“全球十大突破性技術(shù)”出爐

近日，《麻省理工科技評(píng)論》正式揭曉2018年“全球十大突破性技術(shù)”。

具體包括：給所有人的人工智能（云端AI）、對(duì)抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人造胚胎、“基因占卜”、傳感城市、巴別魚(yú)耳塞、完美的網(wǎng)絡(luò)隱私、材料的量子飛躍、實(shí)用型3D金屬打印機(jī)、零碳排放天然氣發(fā)電等。

1、實(shí)用型3D金屬打印機(jī)

雖然3D打印技術(shù)已經(jīng)存在了幾十年，但它之前仍然局限在業(yè)余愛(ài)好者和設(shè)計(jì)師的小圈子內(nèi)，只是用來(lái)制造一次性原型。而且，之前的3D打印技術(shù)使用任何非塑料材料（尤其是金屬）時(shí)，成本非常昂貴，速度也慢得讓人無(wú)法接受。

不過(guò)現(xiàn)在，隨著成本越來(lái)越低，使用也越來(lái)越簡(jiǎn)單，這項(xiàng)技術(shù)有望成為可用于零部件生產(chǎn)的實(shí)用技術(shù)。如果它被廣泛應(yīng)用，將有可能改變我們大規(guī)模量產(chǎn)產(chǎn)品的方式。

2017年，來(lái)自勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LawrenceLivermoreNationalLaboratory）的研究人員宣布他們研發(fā)出了一種3D打印不銹鋼零部件的方法，通過(guò)這種方法生產(chǎn)出來(lái)的零部件的強(qiáng)度是通過(guò)傳統(tǒng)方法生產(chǎn)出來(lái)的兩倍。

同樣在2017年，位于波士頓附近的3D打印初創(chuàng)公司Markforged發(fā)布了第一臺(tái)價(jià)格在10萬(wàn)美元以下的3D金屬打印機(jī)。

而另一家位于波士頓地區(qū)的3D打印初創(chuàng)公司DesktopMetal也在2017年12月開(kāi)始交付他們的第一臺(tái)3D金屬原型打印機(jī)。該公司還計(jì)劃推出體積更大的、用于工業(yè)制造的打印機(jī)，它們的速度將會(huì)比之前的3D金屬打印機(jī)快100倍。

短期來(lái)看，有了這項(xiàng)技術(shù)后，制造商們將不再需要維持大量的庫(kù)存，他們可以按需地打印一個(gè)部件。比如說(shuō)，當(dāng)顧客需要給舊車替換一個(gè)零部件的時(shí)候，就可以立即提供給他。

長(zhǎng)期來(lái)看，那些大規(guī)模生產(chǎn)某一特定零部件的大工廠將會(huì)被產(chǎn)品線豐富的小工坊所取代。這些小工坊將能按照顧客的需求隨時(shí)打印出各種各樣的零部件。

根據(jù)美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)旗下F42技術(shù)委員會(huì)訂定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將增材制造，也就是俗稱的3D打印，分為七大類技術(shù)方法，目前應(yīng)用在“金屬”的打印主要有四種技術(shù)，分別為金屬粉床熔化（PBF，PowderBedFusion）、雷射金屬沉積（LMD，LaserMetalDeposition）、黏著劑噴涂成型（BinderJetting），以及分層實(shí)體制造（LOM，LaminatedObjectManufacturing）。

在上述的技術(shù)中，現(xiàn)階段最被看好且應(yīng)用最多的是金屬粉床熔化，在打印時(shí)披上一層粉末，再透過(guò)雷射進(jìn)行燒熔出想要的形狀，兩點(diǎn)重要的原因：可以制作出各種復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，以及如果金屬粉末控制得宜，就能做出精致度很好的產(chǎn)品。舉例來(lái)說(shuō)，25微米（Micrometer）的金屬粉末顆粒就能打印出表面細(xì)致度是25微米的產(chǎn)品，如果把金屬粉末顆?？s小至2～5微米，就可達(dá)到表面細(xì)致度就是2～5微米，就會(huì)比傳統(tǒng)CNC制程做出的更漂亮，但前提是金屬粉末必須控制得宜。

但相較于傳統(tǒng)的鑄造或鍛造工法，3D金屬打印還有幾個(gè)阻礙，一是機(jī)器設(shè)備以及金屬粉末的成本都仍偏高，二是盡管目前3D金屬打印已經(jīng)來(lái)到了四支雷射噴頭可同時(shí)工作，但以用戶的角度來(lái)看，速度還是慢。

2、零知識(shí)驗(yàn)證——完美的網(wǎng)絡(luò)隱私

對(duì)于很多加密貨幣，盡管理論上來(lái)說(shuō)，這些交易都是匿名的，但通過(guò)與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，還是可以追蹤到甚至識(shí)別出交易人。然而，零知識(shí)驗(yàn)證技術(shù)卻有助于真正解決這個(gè)問(wèn)題。而且有望進(jìn)一步幫助實(shí)現(xiàn)真正的互聯(lián)網(wǎng)隱私。

舉個(gè)例子，該工具可以讓你不用透露出生日期就能證明自己年滿18歲，或者不用透露自己的銀行余額或其他細(xì)節(jié)，就能證明自己在銀行有足夠的存款可以完成金融交易。這樣就大大降低了隱私泄漏或身份盜用的風(fēng)險(xiǎn)。

盡管研究人員已經(jīng)研究了幾十年，但直到去年人們對(duì)零知識(shí)驗(yàn)證的興趣才開(kāi)始暴增，某種程度上，這要得益于人們對(duì)加密貨幣日益增長(zhǎng)的熱情。同時(shí)，很大一定程度上也得益于2016年末建立的電子貨幣——Zcash把零知識(shí)驗(yàn)證應(yīng)用于實(shí)際。Zcash的研發(fā)人員使用一種叫做zk－SNARK（簡(jiǎn)明非交互零知識(shí)驗(yàn)證）的方法讓用戶進(jìn)行匿名交易。通常，這在比特幣以及其他公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中是不可能實(shí)現(xiàn)的，比特幣以及其他公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的交易對(duì)所有人都是公開(kāi)透明的。

不過(guò)盡管zk－SNARK承諾種種好處，但計(jì)算量大，運(yùn)行緩慢。同時(shí)，zk－SNARK需要“信任安裝”，所生成的密鑰如果落入壞人之手就可以破壞整個(gè)系統(tǒng)。不過(guò)，研究人員正在努力研究替代方案，希望可以更加高效地部署零知識(shí)驗(yàn)證，同時(shí)不需要上述密鑰。

3、零碳排放天然氣發(fā)電

在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，我們可能要一直將天然氣作為主要的發(fā)電能源之一?，F(xiàn)成又便宜的天然氣發(fā)出的電占美國(guó)總發(fā)電量的30％，全世界發(fā)電量的22％。天然氣雖然比煤炭清潔得多，仍造成了大量的碳排放，而現(xiàn)有技術(shù)體系通常是進(jìn)一步增設(shè)CO2吸附、脫硫脫硝、降灰等環(huán)保裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

然而，這些手段大都是補(bǔ)救性質(zhì)的，會(huì)增加發(fā)電成本和能耗，降低經(jīng)濟(jì)效益。而現(xiàn)在，美國(guó)能源公司NetPower徹底摒棄傳統(tǒng)的以水蒸氣為工質(zhì)的熱能循環(huán)過(guò)程，選用全新的以高壓高溫超臨界CO2為介質(zhì)的Allam循環(huán)過(guò)程。這樣就從本質(zhì)上解決了CO2排放和NOx污染的問(wèn)題，且回收的CO2還變廢為寶，可應(yīng)用于采油或作為化工原材料等利用。

該技術(shù)發(fā)電綜合效率更高，設(shè)施大幅簡(jiǎn)化，固定投資少，占地面積小。如果該技術(shù)成熟并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將引領(lǐng)熱力發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)革命，不僅對(duì)天然氣發(fā)電意義重大，對(duì)煤電領(lǐng)域也有非常重要的參考價(jià)值。