自 2001 年起，《麻省理工科技評論》每年都會(huì )評選出當年的“十大突破性技術(shù)”。2019年2月27日，“十大突破性技術(shù)”名單如約而至。與往年不同的是，今年《麻省理工科技評論》邀請了比爾?蓋茨作為客座評選人，他全程參與了評選工作，選出在他眼中今年將使世界變得更美好的發(fā)明，并為本屆榜單作序。

       從入選的突破性技術(shù)名單來(lái)看，包括靈巧機器人（Robot dexterity）、核能新浪潮（New-wave nuclear power）、早產(chǎn)預測（Predicting preemies）、腸道顯微膠囊（Gut probe in a pill）、定制癌癥**（Custom cancer vaccines）、人造肉漢堡（The cow-free burger）、捕獲二氧化碳（Carbon dioxide catcher）、可穿戴心電儀（An ECG on your wrist）、無(wú)下水道衛生間（Sanitation without sewers）、流利對話(huà)的AI助手（Smooth-talking AI assistants），正如比爾?蓋茨在序中所說(shuō)，這是一個(gè)值得努力的未來(lái)。

       比爾?蓋茨：我們如何創(chuàng )造未來(lái)

       當《麻省理工科技評論》邀請我作為它的10項突破性技術(shù)的第一位客座評選人時(shí)，我感到非常榮幸。從眾多技術(shù)中挑選出十項是非常困難的。因為我選擇的東西，不僅會(huì )在2019年成為焦點(diǎn)，還能為科技史留下濃墨一筆，這就讓我思考，創(chuàng )新是如何隨著(zhù)時(shí)間演變的。

       我的思緒轉到犁。犁是創(chuàng )新歷史的優(yōu)秀體現。早在公元前4000年，美索不達米亞的農民就開(kāi)始使用這種工具，當時(shí)他們用磨尖的棍子給土壤通氣。從那以后，一直在緩慢地修補和改進(jìn)它們，今天的犁就是技術(shù)奇跡。

       但是犁的確切用途是什么呢？它是一種創(chuàng )造更多的工具：更多的種子被播種，更多的莊稼被收獲，更多的食物被分發(fā)。在那些很難獲得營(yíng)養的地方，可以毫不夸張地說(shuō)，犁給了人們更多的壽命。像犁一樣的許多技術(shù)，無(wú)論是古老的還是現代的，都是關(guān)于創(chuàng )造更多的東西，并更有效地去做，從而讓更多的人受益。

       與此形成對比的是，我為今年的10項突破性技術(shù)榜單挑選的創(chuàng )新之一是實(shí)驗室培育的肉。在實(shí)驗室里培養動(dòng)物蛋白并不是為了養活更多的人。即使對肉類(lèi)的需求上升，家畜的數量已經(jīng)足夠養活世界了。下一代蛋白質(zhì)不是為了創(chuàng )造更多肉，而是讓肉變得更好。它讓我們在不助長(cháng)森林砍伐或排放甲烷的情況下，為一個(gè)日益增長(cháng)和富裕的世界提供資金。它還允許我們享受漢堡包的美味同時(shí)而不殺害任何動(dòng)物。

       換句話(huà)說(shuō)，犁提高了我們的壽命質(zhì)量，實(shí)驗室培育的肉也提高了我們的生活質(zhì)量。在人類(lèi)歷史的大部分時(shí)間里，我們把大部分創(chuàng )新能力都放在了前者上。我們的努力得到了回報：世界范圍內的預期壽命從1913年的34歲上升到1973年的60歲，今天已經(jīng)達到71歲。

       因為我們活得更長(cháng)，我們的注意力開(kāi)始轉向幸福感的提升。如果把科學(xué)突破分為兩類(lèi)——提高物質(zhì)質(zhì)量和提高生活質(zhì)量。就像大多數形式的進(jìn)步一樣，這種變化是如此緩慢，以至于很難察覺(jué)。這是一個(gè)幾十年的問(wèn)題，而不是幾年的問(wèn)題——我相信我們只是處在過(guò)渡的中點(diǎn)。

       需要明確的是，我認為人類(lèi)不會(huì )短期內停止延長(cháng)壽命的嘗試。我們離人人都能健康長(cháng)壽的世界還很遠，我們需要很多創(chuàng )新才能實(shí)現這一目標。此外，“生活的數量”和“生活的質(zhì)量”并不是相互排斥的。比如說(shuō)，瘧疾**既能拯救生命，又能改善兒童的生活，否則這些兒童可能會(huì )因為瘧疾而發(fā)育遲緩。

       我們已經(jīng)達到了同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題的地步，這就是為什么這一歷史時(shí)刻如此有趣。如果要我預測一下這個(gè)榜單在幾年后會(huì )是什么樣子，我敢打賭緩解慢性疾病的技術(shù)將是一個(gè)大主題。這不僅僅包括新藥（盡管我希望能看到治療阿爾茨海默氏癥等疾病的新療法），這些創(chuàng )新可能看起來(lái)像一只幫助關(guān)節炎患者保持靈活性的機械手套，或者是一款幫助經(jīng)歷嚴重抑郁發(fā)作的患者得到治療的應用程序。

       如果我們再看得更遠一些，比方說(shuō)20年后的榜單，我希望能看到幾乎完全以幸福為中心的技術(shù)。我認為，未來(lái)的智者會(huì )關(guān)注更多形而上學(xué)的問(wèn)題：我們如何讓人們更快樂(lè )？我們如何建立有意義的聯(lián)系？我們如何幫助每個(gè)人過(guò)上充實(shí)的生活？

       我很樂(lè )意看到這些問(wèn)題是2039年的榜單，因為這意味著(zhù)我們已經(jīng)成功地抗擊了疾病(并應對了氣候變化)。我想不出比這更大的進(jìn)步跡象了。不過(guò)，就目前而言，推動(dòng)變革的創(chuàng )新是延長(cháng)壽命和改善生活的各種因素的混合體。我的選擇反映了這兩點(diǎn)。每個(gè)技術(shù)都給了我一個(gè)不同的理由去樂(lè )觀(guān)地面對未來(lái)，我希望它們也能激勵你。

       我的選擇，從預測早產(chǎn)的簡(jiǎn)單血液測試到消滅致命病原體的廁所。榜單上的其他技術(shù)將如何改善我們的生活，我同樣感到興奮。像基于腕關(guān)節的ECG這樣的可穿戴健康監測器將警告心臟病患者即將出現的問(wèn)題，而其他一些監測器不僅能讓糖尿病患者追蹤血糖水平，還能讓他們管理自己的疾病。先進(jìn)的核反應堆可以為世界提供無(wú)碳、安全、可靠的能源。

       我的其中一個(gè)選擇甚至可以讓我們看到未來(lái)社會(huì )的主要目標是實(shí)現個(gè)人價(jià)值。在許多其他應用程序中，AI助理可能有一天會(huì )使您的電子郵件收件箱更容易管理，這一點(diǎn)聽(tīng)起來(lái)微不足道。你過(guò)去常常花30分鐘閱讀電子郵件，現在您每天有更多空閑時(shí)間可以開(kāi)啟更多可能性。

       我知道有些人會(huì )利用這段時(shí)間來(lái)完成更多的工作，但是我希望大多數人會(huì )利用它來(lái)和朋友喝咖啡，幫助孩子做作業(yè)，甚至在社區做志愿者。

       我認為，這是一個(gè)值得努力的未來(lái)。

       比爾•蓋茨

       2019年2月27日

       十大突破性技術(shù)之醫療健康篇

       因篇幅限制，探索君對“十大突破性技術(shù)”榜單中與醫療健康相關(guān)部分進(jìn)行的編譯和整理。

       早產(chǎn)預測

       重要性：每年有1500萬(wàn)嬰兒過(guò)早出生，它還是5歲以下兒童死亡的主要原因。

       主要玩家：Akna Dx

       可及性：可以在五年內進(jìn)入臨床

       一個(gè)簡(jiǎn)單的血液測試可以預測孕婦是否有早產(chǎn)的危險。我們的遺傳物質(zhì)主要存在于細胞內。但是少量的“無(wú)細胞”DNA和RNA也漂浮在我們的血液中，通常是由垂死細胞釋放的。在孕婦體內，這種游離的遺傳物質(zhì)碎片主要來(lái)自于胎兒、胎盤(pán)和母親的細胞。

       斯坦福大學(xué)(Stanford)的生物工程師Stephen Quake找到了一種方法來(lái)解決醫學(xué)上最棘手的問(wèn)題之一：大約十分之一的嬰兒早產(chǎn)。

       自由漂浮的DNA和RNA攜帶者以前需要侵入性的方法來(lái)抓取細胞的信息，例如對腫瘤進(jìn)行活檢或穿刺孕婦的腹部進(jìn)行羊膜穿刺術(shù)。現在，檢測和分析血液中少量的無(wú)細胞遺傳物質(zhì)更容易。在過(guò)去的幾年里，研究人員已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)血液檢測癌癥(通過(guò)從腫瘤細胞中發(fā)現DNA)和產(chǎn)前篩查唐氏綜合癥等病癥的方法。

       這些條件的檢測依賴(lài)于尋找DNA中的基因突變。另一方面，RNA是調控基因表達的分子，能決定一個(gè)基因產(chǎn)生多少蛋白質(zhì)。通過(guò)對母親血液中自由漂浮的RNA進(jìn)行測序，Quake篩選出七個(gè)基因表達的波動(dòng)，這些基因與早產(chǎn)相關(guān)。這讓他能夠識別出可能早產(chǎn)的女性。一旦得到警告，醫生可以采取措施避免早產(chǎn)，讓孩子有更好的生存機會(huì )。

       點(diǎn)評：血液檢測背后的技術(shù)快速、簡(jiǎn)單，每項檢測不到10美元。Quake和他的合作者創(chuàng )辦了一家名為Akna Dx的公司，將其商業(yè)化。

       腸道顯微膠囊

       重要性：一種小型可吞咽裝置可以捕獲腸道的詳細圖像，無(wú)需**，即使在嬰兒和兒童中也是如此。該設備可以更容易地篩查和研究腸道疾病，包括使貧窮國家數百萬(wàn)兒童無(wú)法正常生長(cháng)的疾病。

       主要玩家：麻省總醫院

       可及性：現在用于成人，2019年開(kāi)始嬰兒試驗

       環(huán)境腸道功能障礙(EED)可能是你從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)的花費最昂貴的疾病之一。它的特點(diǎn)是腸道發(fā)炎、容易滲漏和吸收營(yíng)養不良，在貧窮國家很普遍，這也是許多人營(yíng)養不良、發(fā)育遲緩、永遠達不到正常身高的原因之一。沒(méi)有人確切知道是什么導致了這種疾病，以及如何預防或治療。

       通過(guò)實(shí)際的篩查來(lái)發(fā)現它將有助于醫務(wù)工作者知道何時(shí)以及如何進(jìn)行干預。目前已有針對嬰兒的治療方法，但診斷和研究這些幼兒腸道內的疾病通常需要對其進(jìn)行**，并將一根內窺鏡的管子插入喉嚨。這種方法極其昂貴和不舒服，而且在世界上需求普遍的地區不實(shí)用。

       因此，波士頓麻省總醫院(MGH)的病理學(xué)家兼工程師Guillermo Tearney開(kāi)發(fā)了一種小型設備，可以用來(lái)檢查腸道是否有EED的跡象，甚至可以進(jìn)行組織活檢。與內窺鏡不同的是，它在基層護理中使用起來(lái)很簡(jiǎn)單。

       Tearney的膠囊里裝有微型顯微鏡，附在一根可彎曲的線(xiàn)型導管上（提供電力和照明），被連接到一種叫做光學(xué)相干斷層成像系統( OCT )的設備上。這使得衛生保健工作者可以在任意位置暫停膠囊，并在完成后將其取出，消毒并重復使用。它還帶有以單細胞分辨率拍攝消化道表面的技術(shù)，以及捕捉幾毫米深度的三維橫截面的技術(shù)。

       該技術(shù)有多種應用：在MGH，它被用來(lái)檢測Barrett食管（巴 雷 特食管），一種食道癌的前兆。對于EED來(lái)說(shuō)，Tearney的團隊已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種更小的版本，用于不能吞下藥片的嬰兒。這種**已經(jīng)在巴基斯坦的青少年身上進(jìn)行了測試，那里的兒童EED非常普遍，嬰兒試驗計劃在2019年進(jìn)行。

       點(diǎn)評：這個(gè)小探針將幫助研究人員回答有關(guān)EED進(jìn)展的問(wèn)題，例如它影響哪些細胞以及是否涉及細菌，并評估干預措施和潛在治療方法。

       定制癌癥**

       重要性：傳統的化療對健康細胞的損害很大，而且對腫瘤并不總是有效。

       主要玩家：BioNTech、基因泰克

       可及性：在人體試驗中。這種療法通過(guò)識別每個(gè)腫瘤特有的突變，刺激人體的自然防御系統只摧毀癌細胞。

       目前，科學(xué)家們即將商業(yè)化首個(gè)個(gè)性化癌癥**。如果這種**能像人們希望的那樣發(fā)揮作用，它就能通過(guò)獨特的突變觸發(fā)人體免疫系統識別腫瘤，從而有效地消滅多種癌癥。

       與傳統化療不同的是，這種**利用人體的自然防御系統選擇性地摧毀腫瘤細胞，從而限制了對健康細胞的損害。在初始治療后，攻擊性免疫細胞也可以警惕發(fā)現任何游離的癌細胞。

       2008年，人類(lèi)基因組計劃(Human Genome Project)完成五年后，當遺傳學(xué)家發(fā)表了第一個(gè)癌癥腫瘤細胞序列時(shí)，這種**的可能性就開(kāi)始成形。

       不久之后，研究人員開(kāi)始將腫瘤細胞的DNA與健康細胞以及其他腫瘤細胞的DNA進(jìn)行比較。這些研究證實(shí)，所有的癌細胞都含有數百甚至數千種特定的突變，其中大多數是每個(gè)腫瘤所特有的。

       幾年后，一家名為BioNTech的德國初創(chuàng )公司提供了令人信服的證據，證明一種含有這些突變拷貝的**可以催化人體免疫系統產(chǎn)生T細胞，使其具備尋找、攻擊和摧毀所有癌細胞的能力。

       2017年12月，BioNTech與生物技術(shù)巨頭基因泰克(Genentech)合作，開(kāi)始在癌癥患者身上進(jìn)行大規模的**試驗。目前正在進(jìn)行的試驗針對的是至少10種實(shí)體癌癥，目標是在全球范圍內招募560名以上的患者。

       點(diǎn)評：這兩家公司正在設計新的生產(chǎn)技術(shù)，以更低的成本、更快的速度生產(chǎn)數以千計的個(gè)性化定制**。這同時(shí)也將帶來(lái)一個(gè)棘手的問(wèn)題，因為研制這種**需要對患者的腫瘤進(jìn)行活檢，對其DNA進(jìn)行測序和分析，并將這些信息迅速送往生產(chǎn)現場(chǎng)。**一旦生產(chǎn)出來(lái)，需要及時(shí)送到醫院，延誤可能是致命的。

       可穿戴心電儀

       重要性：監管機構的批準和技術(shù)的進(jìn)步使得人們更容易通過(guò)可穿戴設備持續監控自己的心臟健康。

       主要玩家：AliveCor、蘋(píng)果

       可及性：現在

       健康檢測裝置并不是嚴肅意義上的醫療設備。劇烈的鍛煉或松松的表帶都會(huì )干擾讀取脈搏的傳感器。但是心電圖，則是醫生用來(lái)在異常情況引起中風(fēng)或心臟病發(fā)作之前進(jìn)行診斷，需要去診所檢查，因此人們經(jīng)常無(wú)法及時(shí)接受檢查。

       由于新的法規和軟硬件的創(chuàng )新，心電監測智能手表成為可能，它提供了一種接近醫療設備精度的可穿戴設備的便利性。

       硅谷初創(chuàng )公司AliveCor推出了一款與蘋(píng)果手表兼容的腕帶，于2017年獲得FDA批準。該腕帶可以檢測出心房顫動(dòng)，這是導致血栓和中風(fēng)的常見(jiàn)原因。去年，蘋(píng)果發(fā)布了自己帶有心電圖(ECG)功能的手表。不久后，健康設備公司W(wǎng)ithings也宣布了發(fā)布一款配備心電圖手表的計劃。

       目前的可穿戴設備仍然只使用一個(gè)傳感器，而真正的心電圖有12個(gè)傳感器。當下還沒(méi)有一種可穿戴設備可以診斷心臟病。

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