摘要：作为全球最具影响力的科技智库之一，《麻省理工科技评论》凭借其敏锐的观察力和独到的专业视角，始终站在科技创新的最前沿。为挖掘那些可能重塑世界的创新技术，自2001年起，我们开始了“十大突破性技术”（10 Breakthrough Technologies）的评选
作为全球最具影响力的科技智库之一，《麻省理工科技评论》凭借其敏锐的观察力和独到的专业视角，始终站在科技创新的最前沿。为挖掘那些可能重塑世界的创新技术，自2001年起，我们开始了“十大突破性技术”（10 Breakthrough Technologies）的评选。这份评选不仅聚焦于技术表面的进展，更致力于发掘那些具有深远变革潜力的科技突破。
在科技日新月异的今天，新发现层出不穷，各大科技公司竞相推出新产品。然而，判断哪些技术能够真正经得起时间的考验并非易事。因此，我们每年都会精心编纂这份榜单，虽无法预知未来，但我们坚信，这些入选技术将在未来数十年持续塑造并影响世界。
重大意义：大语言模型展现了AI的无限潜力，而小模型的高效应用则标志着新时代的到来。
主要参与者：Allen Institute for Artificial Intelligence、Anthropic、谷歌、Meta、微软、OpenAI
成熟期：当下
在AI领域，模型的规模曾被视为决定性能的关键因素。2020年，OpenAI推出的GPT-3凭借其庞大的规模，推动了AI性能的显著飞跃，并引领了一场以规模为导向的技术革命。然而，随着大规模模型的边际效益递减，研究人员开始探索“小规模”实现“大突破”的新路径。
专注于特定数据集的小模型，在某些任务中的性能已能媲美甚至超越大规模模型。这对希望在有限领域部署AI的企业而言，无疑是个好消息。它们无需整个互联网的数据来训练模型，即可满足重复性较高的特定需求。
如今，科技巨头纷纷推出其旗舰模型的小型版本，如OpenAI的GPT-4o和GPT-4o mini、谷歌DeepMind的Gemini Ultra和Gemini Nano、Anthropic的Claude 3（分为大型Opus、中型Sonnet和小型Haiku）以及微软的Phi系列小语言模型。此外，小型企业也开始提供高效的小模型，如AI初创公司Writer的最新语言模型，在关键指标上的表现与顶级大模型不相上下，而参数量仅为后者的1/20。
小模型不仅训练和运行速度更快，还为企业提供了更经济的选择，同时大幅降低了能耗，对环境友好。更重要的是，它们具备良好的便携性，可直接在设备上运行，无需依赖云端。小型化，正成为AI发展的新趋势。
重大意义：这座配备史上最大天文数码相机的巨型望远镜，旨在快速、高效地拍摄并持久保存大量照片，揭开宇宙未解之谜。
主要参与者：美国能源部SLAC国家加速器实验室、美国国家科学基金会
成熟期：6个月后
仰望夜空，我们所能看到的物质仅占宇宙的约5%。天文学家认为，暗能量和暗物质构成了剩余的95%，但它们的本质仍是个谜。为了解开这一谜团，以及探索其他宇宙未解之谜，以美国天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）命名的巨型望远镜将在智利展开探索。
维拉·鲁宾在20世纪70至80年代观察到，在多个螺旋星系的外部区域，恒星的运动速度比预期更快。她的计算提供了暗物质存在的重要证据。Vera C. Rubin天文台将延续这一研究，以更高的精度继续探索。它由SLAC国家加速器实验室和美国国家科学基金会共同运营，配备了天文学领域迄今为止最大的数码相机。
其首个任务是完成“时空遗产巡天”（Legacy Survey of Space and Time），连续十年拍摄南半球星空。预计任务结束时，这台3.2亿像素的相机将记录200亿个星系，收集多达60PB的数据，是当前美国国会图书馆存储量的三倍。通过算法和超级计算机，这些图像将被整合为时间推移的天文视图，帮助科学家研究暗物质的引力效应，并创建最详细的银河系三维地图。
若一切顺利，望远镜将在2025年年中捕获首张科学级图像，即“首光”。不久之后，公众有望目睹Vera C. Rubin天文台发布的首张照片。
重大意义：一种全新药物在预防HIV感染方面表现出卓越效果，每年仅需注射两次。
主要参与者：Gilead Sciences、GSK、ViiV Healthcare
成熟期：1至3年
2024年6月，一项关于预防HIV的新药试验结果令人震惊。由Gilead公司研发的Lenacapavir，在乌干达和南非的试验中成功保护了超过5000名女性和女孩免受HIV感染，有效性达100%。
自2012年以来，虽然已有有效的HIV暴露前预防（PrEP）药物，但需每日服用，或在接触病毒前服用，对健康人群来说负担较重。此外，这些药物因可治疗感染而带来社会污名，且价格昂贵或难以获得。Lenacapavir的注射方式比每天服用PrEP药物更有效，尤其是在参与者未能坚持服药的情况下。
2021年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了另一种名为Cabotegravir的长效注射药物，用于预防HIV，需每两个月注射一次。但尽管需求巨大，其推广进展缓慢。科学家
和社会活动人士希望Lenacapavir的情况会有所不同。目前，FDA仅批准其用于治疗对其他药物产生抗药性的HIV患者。但Gilead已与多家制造商签署许可协议，计划在120个低收入国家生产用于预防HIV的仿制药。
2024年10月，Gilead公布了Lenacapavir的更多试验结果，在超过3200名不同性别和性取向的参与者中，其有效率达96%。联合国设定了2030年终结艾滋病的目标，但全球每年仍有超过100万新增HIV感染病例。Lenacapavir为实现这一目标提供了有力支持，现在最需要的是让这些药物惠及所有需要的人。
重大意义：生成式AI正在重新定义互联网搜索，同时提升我们在手机上查找信息的效率。
主要参与者：苹果、谷歌、Meta、微软、OpenAI、Perplexity
成熟期：当下
谷歌通过Gemini语言模型推出的AI综述功能，正在改变数十亿用户的互联网搜索体验。这一生成式搜索技术可能是迈向AI智能助理的第一步——一个能解答所有问题并完成各种任务的未来工具。
与传统搜索结果提供链接列表不同，AI综述直接为用户提供简洁的答案，帮助用户快速获取洞见，无需点击多个来源。然而，生成式搜索的崛起并不仅限于谷歌。2024年，微软和OpenAI也推出了类似功能。同时，其应用场景不断扩展，现在AI辅助搜索可在电脑和各种设备上分析图像、音频、视频，并提供定制化答案。
尽管竞争者众多，谷歌凭借其在全球搜索领域的主导地位，已将AI综述功能推广至超过10亿用户。这使得搜索体验更像是对话。谷歌和OpenAI均报告称，生成式搜索改变了用户与搜索引擎的交互方式——人们会提出更长的问题，并进行更多追问。
这种AI技术的应用对在线广告和媒体行业影响深远。生成式搜索往往在回答中总结在线新闻或文章的信息，可能减少用户点击原始来源的意愿，削弱这些网站的广告收入。一些出版商和艺术家已针对AI模型的内容训练起诉相关公司，生成式搜索或将成为媒体与科技巨头之间新的争论焦点。
重大意义：一种能显著减少农业排放的牛饲料添加剂问世，为应对气候变化提供解决方案。
主要参与者：Blue Ocean Barns、DSM-Firmenich、Rumin8、Symbrosia
成熟期：当下
奶牛打嗝，是导致气候变化的一个棘手问题，现在其解决方案终于取得了实质性进展。牛在消化过程中会打嗝排出甲烷，羊和山羊也如此。这种强效温室气体是畜牧业排放的最大来源，占全球气候污染总量的11%至20%。
随着全球人口增长和财富增加，汉堡、牛排、黄油、奶制品等食品的需求将持续增长，仅通过减少消费需求很难实质性降低排放。于是，牛打嗝抑制剂应运而生。
总部位于荷兰的DSM-Firmenich开发了一种名为Bovaer的饲料添加剂，据称可将奶牛的甲烷排放减少30%，对肉牛的减排效果更好。其原理是抑制牛肠道中的一种酶，该酶通常将消化过程中产生的氢气和二氧化碳转化为甲烷。2024年5月，美国食品药品监督管理局批准了
该添加剂在美国的使用。目前，Bovaer已在包括澳大利亚、巴西和欧盟成员国在内的55个国家上市。
与此同时，Blue Ocean Barns、Rumin8和Symbrosia等初创公司正在研发以红海藻为原料的添加剂，可能进一步降低甲烷排放。其他一些机构则通过尝试开发疫苗或改变牛肠道微生物群来寻求更持久的解决方案。
然而，现在还不清楚有多少农场主愿意为这些产品买单。使用Bovaer的农场主可以获得温室气体信用额度，一些公司会在自愿碳市场购买这些信用额度，以减少其碳足迹。同时，Rumin8公司表示，使用其添加剂的牛群可提供更多的肉类和奶制品。
尽管这些添加剂不能解决全部问题，但已被视为解决这一重大气候难题的重要一步。畜牧业还需采取其他重大措施，如停止侵占吸碳森林，来减少气候排放。此外，要真正减少需求，食品公司需开发更好、更便宜、更环保的替代产品，包括植物汉堡和奶制品等。
清洁航空燃料是航空业为实现可持续发展和减少环境影响而探索的重要方向。随着全球对环境保护意识的增强，传统航空燃料的高碳排放问题日益凸显，因此，开发和使用清洁航空燃料成为了航空业转型升级的关键一环。
清洁航空燃料通常包括生物燃料、合成燃料等，这些燃料具有低碳排放、可再生等优点。生物燃料主要通过植物油脂、废弃油脂等生物质资源转化而来，而合成燃料则可以通过二氧化碳捕获和利用技术，将大气中的二氧化碳转化为燃料，实现碳的循环利用。
使用清洁航空燃料不仅可以显著降低航空业的碳排放，还有助于推动相关产业链的发展，如生物质能源产业、碳捕集和利用技术等。同时，清洁航空燃料的推广和应用也需要政策引导、技术创新和市场机制的共同推动。
重大意义：人工智能技术的飞跃，正以前所未有的速度推动着机器人学习新技能的能力，开启了智能自动化的新纪元。
主要参与者：Agility Robotics、亚马逊AWS Robotics、Covariant AI、Robust.AI以及丰田研究院（TRI）
成熟期：当下
生成式人工智能的兴起，正深刻改变着机器人的训练范式，科幻中的智能机器人正逐步走出想象，步入现实。机器人与人工智能的结合历史悠久，从最初的障碍探测到如今的高级决策，每一步都见证了技术的飞跃。而大语言模型的爆发，更是为机器人领域带来了前所未有的变革契机。
这些模型能够“吞噬”海量文本信息，从科学文献到文学作品，再到操作指南，无所不包，按需生成新内容。尽管将这一能力应用于实体机器人控制面临重重挑战，但科研人员已在这一领域取得关键性突破。他们创新性地融合了多种数据源，包括人体动作捕捉、远程机械臂操作示范以及网络上的图像和视频资料，通过深度学习算法，将这些信息转化为机器人可理解的指令。
这一进步标志着机器人学习方式的根本性变革。仓储机器人率先采用这一先进训练策略，积累了宝贵经验，为未来智能家用机器人的普及奠定了坚实基础。
重大意义：干细胞技术正逐步成为治愈多种疾病的新曙光，引领医疗领域迈向新的里程碑。
主要参与者：美国加利福尼亚州再生医学研究所（CIRM）、Neurona Therapeutics、Vertex Pharmaceuticals
成熟期：预计5年内
自25年前科学家首次从体外受精胚胎中分离出具有全能性的干细胞以来，医疗界便憧憬着一场革命性的变革——利用这些“万能细胞”修复或替换受损的人体组织。然而，干细胞研究的道路并非一帆风顺，尽管非胚胎来源的干细胞培养方法迅速问世，但将其诱导分化为功能成熟的特定组织细胞，仍是一项艰巨挑战。
如今，干细胞疗法终于迎来了曙光。以癫痫患者Justin Graves为例，他接受了由Neurona Therapeutics公司研发的实验室培养神经元移植手术，这些经过特殊设计的神经元能够有效抑制癫痫发作。自2023年在加州大学圣地亚哥分校接受治疗后，Graves的癫痫发作频率显著降低，生活质量大幅提升。
更令人振奋的是，2024年6月，Vertex Pharmaceuticals公司在1型糖尿病治疗领域也取得了突破性进展。接受实验室培养β细胞移植的患者，部分已能够停止外源性胰岛素注射，实现了血糖水平的自我调节。
这些成功案例预示着干细胞疗法正逐步迈向“功能性治愈”，为患者带来前所未有的希望，身体自我修复能力得以恢复，重归正常生活轨道。
重大意义：一键召唤的无人驾驶汽车正迅速渗透城市，重塑公共交通格局。
主要参与者：百度Apollo、Cruise Automation、小马智行（Pony.ai）、Waymo、Wayve、Zoox
成熟期：已步入商业化初期
无论是漫步在中国还是美国的街头巷尾，无人驾驶出租车已不再稀奇，甚至可能已成为你日常出行的一部分。与几年前相比，这一领域的进步堪称天翻地覆，那时的无人驾驶车辆还在蹒跚学步，摸索交通规则。而今，无人驾驶出租车正加速驶向更多城市，开启智能出行的新篇章。
在中国，百度、安途（AutoX）、文远知行和小马智行等企业引领风骚，不仅在国内多个城市运营，还积极拓展海外市场。而在美国，Waymo作为谷歌母公司Alphabet旗下的佼佼者，已在旧金山、洛杉矶和凤凰城等地推出服务，并计划携手Uber进一步扩大版图。
尽管挑战依旧存在，如公众接受度、法规限制以及偶发的安全事故，但无人驾驶出租车行业仍在稳步前行。乘客体验不断优化，城市覆盖持续扩大，价格竞争初现端倪，预示着一个更加便捷、高效、环保的未来出行时代即将到来。
重大意义：全球首座近零碳排放的工业规模钢铁厂在瑞典拔地而起，标志着钢铁行业绿色转型的开端。
主要参与者：Boston Metal、LKAB、Midrex Technologies、Stegra（前身为H2 Green Steel）
成熟期：即将步入大规模商业化阶段
面对全球碳排放量的巨大贡献者——钢铁行业，一场绿色革命正在悄然上演。传统高炉炼钢法每生产一吨钢铁即排放约两吨二氧化碳，而直接还原法虽能减排约40%，但仍远未达到环保标准。因此，利用可再生能源制氢与铁矿石反应生产铁的新工艺应运而生，理论上可实现近乎零排放。
Stegra，这家瑞典初创企业，已筹集近70亿美元，在博登市建设全球首座采用这一技术的工厂。工厂将利用风能和水电混合供电，通过电解水制氢，预计2026年投产，开启钢铁生产的绿色新篇章。同时，LKAB与SSAB、Vattenfall合作开发的Hybrit技术，以及Boston Metal的电化学还原法，也在紧锣密鼓地推进中，预计于同一时期实现商业化。
尽管Stegra工厂的年产能（450万吨）相较于全球数十亿吨的总产量而言显得微不足道，但它却象征着钢铁行业绿色转型的可行性与必然性。随着消费者对绿色产品需求的增长，以及对环保理念的认同，钢铁行业的绿色革命必将席卷全球，开启一个更加清洁、可持续的工业未来。
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来源：华远系统
