自 2001 年起，《麻省理工科技評論》每年都會評選出當年的“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)名單來看，包括靈巧機器人（Robot dexterity）、核能新浪潮（New-wave nuclear power）、早產(chǎn)預(yù)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）、無下水道衛(wèi)生間（Sanitation without sewers）、流利對話的AI助手（Smooth-talking AI assistants），正如比爾?蓋茨在序中所說，這是一個值得努力的未來。

       比爾?蓋茨：我們?nèi)绾蝿?chuàng)造未來

       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，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，不僅會在2019年成為焦點，還能為科技史留下濃墨一筆，這就讓我思考，創(chuàng)新是如何隨著時間演變的。

       我的思緒轉(zhuǎn)到犁。犁是創(chuàng)新歷史的優(yōu)秀體現(xiàn)。早在公元前4000年，美索不達米亞的農(nóng)民就開始使用這種工具，當時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)。在那些很難獲得營養(yǎng)的地方，可以毫不夸張地說，犁給了人們更多的壽命。像犁一樣的許多技術(shù)，無論是古老的還是現(xiàn)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)新之一是實驗室培育的肉。在實驗室里培養(yǎng)動物蛋白并不是為了養(yǎng)活更多的人。即使對肉類的需求上升，家畜的數(shù)量已經(jīng)足夠養(yǎng)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。它讓我們在不助長森林砍伐或排放甲烷的情況下，為一個日益增長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而不殺害任何動物。

       換句話說，犁提高了我們的壽命質(zhì)量，實驗室培育的肉也提高了我們的生活質(zhì)量。在人類歷史的大部分時間里，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(nèi)的預(yù)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，我們的注意力開始轉(zhuǎn)向幸福感的提升。如果把科學突破分為兩類——提高物質(zhì)質(zhì)量和提高生活質(zhì)量。就像大多數(shù)形式的進步一樣，這種變化是如此緩慢，以至于很難察覺。這是一個幾十年的問題，而不是幾年的問題——我相信我們只是處在過渡的中點。

       需要明確的是，我認為人類不會短期內(nèi)停止延長壽命的嘗試。我們離人人都能健康長壽的世界還很遠，我們需要很多創(chuàng)新才能實現(xiàn)這一目標。此外，“生活的數(shù)量”和“生活的質(zhì)量”并不是相互排斥的。比如說，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因為瘧疾而發(fā)育遲緩。

       我們已經(jīng)達到了同時解決這兩個問題的地步，這就是為什么這一歷史時刻如此有趣。如果要我預(yù)測一下這個榜單在幾年后會是什么樣子，我敢打賭緩解慢性疾病的技術(shù)將是一個大主題。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)新可能看起來像一只幫助關(guān)節(jié)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(yīng)用程序。

       如果我們再看得更遠一些，比方說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，未來的智者會關(guān)注更多形而上學的問題：我們?nèi)绾巫屓藗兏鞓?？我們?nèi)绾谓⒂幸饬x的聯(lián)系？我們?nèi)绾螏椭總€人過上充實的生活？

       我很樂意看到這些問題是2039年的榜單，因為這意味著我們已經(jīng)成功地抗擊了疾病(并應(yīng)對了氣候變化)。我想不出比這更大的進步跡象了。不過，就目前而言，推動變革的創(chuàng)新是延長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。每個技術(shù)都給了我一個不同的理由去樂觀地面對未來，我希望它們也能激勵你。

       我的選擇，從預(yù)測早產(chǎn)的簡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(jié)的ECG這樣的可穿戴健康監(jiān)測器將警告心臟病患者即將出現(xiàn)的問題，而其他一些監(jiān)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。先進的核反應(yīng)堆可以為世界提供無碳、安全、可靠的能源。

       我的其中一個選擇甚至可以讓我們看到未來社會的主要目標是實現(xiàn)個人價值。在許多其他應(yīng)用程序中，AI助理可能有一天會使您的電子郵件收件箱更容易管理，這一點聽起來微不足道。你過去常?；?0分鐘閱讀電子郵件，現(xiàn)在您每天有更多空閑時間可以開啟更多可能性。

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

       我認為，這是一個值得努力的未來。

       比爾•蓋茨

       2019年2月27日

       十大突破性技術(shù)之醫(yī)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(yī)療健康相關(guān)部分進行的編譯和整理。

       早產(chǎn)預(yù)測

       重要性：每年有1500萬嬰兒過早出生，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(nèi)進入臨床

       一個簡單的血液測試可以預(yù)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(nèi)。但是少量的“無細胞”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(nèi)，這種游離的遺傳物質(zhì)碎片主要來自于胎兒、胎盤和母親的細胞。

       斯坦福大學(Stanford)的生物工程師Stephen Quake找到了一種方法來解決醫(yī)學上最棘手的問題之一：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抓取細胞的信息，例如對腫瘤進行活檢或穿刺孕婦的腹部進行羊膜穿刺術(shù)?，F(xiàn)在，檢測和分析血液中少量的無細胞遺傳物質(zhì)更容易。在過去的幾年里，研究人員已經(jīng)開始開發(fā)血液檢測癌癥(通過從腫瘤細胞中發(fā)現(xiàn)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于尋找DNA中的基因突變。另一方面，RNA是調(diào)控基因表達的分子，能決定一個基因產(chǎn)生多少蛋白質(zhì)。通過對母親血液中自由漂浮的RNA進行測序，Quake篩選出七個基因表達的波動，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(yī)生可以采取措施避免早產(chǎn)，讓孩子有更好的生存機會。

       點評：血液檢測背后的技術(shù)快速、簡單，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，無需**，即使在嬰兒和兒童中也是如此。該設(shè)備可以更容易地篩查和研究腸道疾病，包括使貧窮國家數(shù)百萬兒童無法正常生長的疾病。

       主要玩家：麻省總醫(yī)院

       可及性：現(xiàn)在用于成人，2019年開始嬰兒試驗

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

       通過實際的篩查來發(fā)現(xiàn)它將有助于醫(yī)務(wù)工作者知道何時以及如何進行干預(yù)。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(nèi)的疾病通常需要對其進行**，并將一根內(nèi)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(qū)不實用。

       因此，波士頓麻省總醫(yī)院(MGH)的病理學家兼工程師Guillermo Tearney開發(fā)了一種小型設(shè)備，可以用來檢查腸道是否有EED的跡象，甚至可以進行組織活檢。與內(nèi)窺鏡不同的是，它在基層護理中使用起來很簡單。

       Tearney的膠囊里裝有微型顯微鏡，附在一根可彎曲的線型導管上（提供電力和照明），被連接到一種叫做光學相干斷層成像系統(tǒng)( OCT )的設(shè)備上。這使得衛(wèi)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(fù)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(yīng)用：在MGH，它被用來檢測Barrett食管（巴 雷 特食管），一種食道癌的前兆。對于EED來說，Tearney的團隊已經(jīng)開發(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行了測試，那里的兒童EED非常普遍，嬰兒試驗計劃在2019年進行。

       點評：這個小探針將幫助研究人員回答有關(guān)EED進展的問題，例如它影響哪些細胞以及是否涉及細菌，并評估干預(yù)措施和潛在治療方法。

       定制癌癥**

       重要性：傳統(tǒng)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。這種療法通過識別每個腫瘤特有的突變，刺激人體的自然防御系統(tǒng)只摧毀癌細胞。

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

       與傳統(tǒng)化療不同的是，這種**利用人體的自然防御系統(tǒng)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(xiàn)任何游離的癌細胞。

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

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

       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(jù)，證明一種含有這些突變拷貝的**可以催化人體免疫系統(tǒng)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，開始在癌癥患者身上進行大規(guī)模的**試驗。目前正在進行的試驗針對的是至少10種實體癌癥，目標是在全球范圍內(nèi)招募560名以上的患者。

       點評：這兩家公司正在設(shè)計新的生產(chǎn)技術(shù)，以更低的成本、更快的速度生產(chǎn)數(shù)以千計的個性化定制**。這同時也將帶來一個棘手的問題，因為研制這種**需要對患者的腫瘤進行活檢，對其DNA進行測序和分析，并將這些信息迅速送往生產(chǎn)現(xiàn)場。**一旦生產(chǎn)出來，需要及時送到醫(yī)院，延誤可能是致命的。

       可穿戴心電儀

       重要性：監(jiān)管機構(gòu)的批準和技術(shù)的進步使得人們更容易通過可穿戴設(shè)備持續(xù)監(jiān)控自己的心臟健康。

       主要玩家：AliveCor、蘋果

       可及性：現(xiàn)在

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

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

       硅谷初創(chuàng)公司AliveCor推出了一款與蘋果手表兼容的腕帶，于2017年獲得FDA批準。該腕帶可以檢測出心房顫動，這是導致血栓和中風的常見原因。去年，蘋果發(fā)布了自己帶有心電圖(ECG)功能的手表。不久后，健康設(shè)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(shè)備仍然只使用一個傳感器，而真正的心電圖有12個傳感器。當下還沒有一種可穿戴設(shè)備可以診斷心臟病。

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