日前，《麻省理工科技评论》2021“全球十大突破性技术”在杭州发布。今年也是《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”连续发布的第20年。作为全球历史悠久、影响力极大的新兴科技商业媒体，《麻省理工科技评论》一直关注技术的商业应用潜力以及对人类社会和生活的重大影响，被认为是投资和技术应用领域的风向标。
2020年，新冠肺炎疫情席卷全球。在经受疫情考验之时，人们也真切体会到科技正成为人类面对挑战的“关键之手”。过去一年，大数据快速拆解了病毒特性，人工智能技术助力疫苗和药物的开发，远程协作工具保证了社会有效运转，智能制造提供了有力保障。
在这一背景下，《麻省理工科技评论》评选的2021年“十大突破性技术”，囊括了 GPT-3、多技能 AI、TikTok 推荐算法、数据信托、远程技术、超高精度定位、数字接触追踪、mRNA 疫苗、锂金属电池、绿色氢能。
它们是科技领域最热门、最前沿、最具价值的研究领域，从中孕育出的成果寄托着人类对未来美好生活的憧憬，也必将在未来社会生活中产生巨大的影响。
榜单解读如下：
mRNA 疫苗
重大意义：mRNA 新冠疫苗有效性约为95%，此前从未投入临床应用，可能带来医药领域的巨大变革。
主要研究者：BioNTech公司、绿光生物科技公司、Moderna、Strand Therapeutics公司
成熟期：现在
GPT-3
重大意义：学习自然语言的大型计算机模型，朝着构建可理解人类、并与人类世界互动的AI迈出的一大步。
主要研究者：OpenAI、Google、Facebook
成熟期：现在
继 DeepMind 的 Alpha Go 和 IBM 的 Deep Blue 之后，GPT-3 成为 AI 领域最能引发公众想象的存在。
GPT-3 是一种“大型语言模型”，由旧金山的研究实验室Open AI 创建。所谓“大型语言模型”指的是一种利用深度学习的算法，通过数千本书和互联网的大量文本进行训练，将单词和短语串在一起。GPT-3 于2020年正式发布，能够模仿人类书写文本，逼真程度令人惊异。
在许多人看来，GPT-3 的这一能力，堪称是通往真正的机器智能道路上的里程碑。
能够如此娴熟地运用语言的机器之所以重要，是因为语言对于理解日常世界至关重要，人类就是通过语言来交流、分享思想和描述概念。换句话说，掌握了语言的 AI，可对世界产生更好的理解。
大型语言模型还有很多实际用途。比如，可为开发更好的聊天机器人提供支持，以进行更加流畅的对话；只要给出提示，它们就可以生成关于任何事情的文章和故事；它们还可以总结文本，或回答关于文本的问题；虽然只有获得邀请的人才能使用 GPT-3，但人们已经利用它为数十个应用程序提供了支持，其中不乏从一个产生创业想法的工具，到一个以地下城为背景的AI脚本冒险游戏的。
GPT-3 并不是2020年出现的唯一一个大型语言模型，微软、谷歌和脸书都推出了其开发的大型语言模型，但GPT-3 却是迄今为止最好的全能型选手。人们认为 GPT-3 可以写出任何东西：同人小说、哲学辩论、甚至代码。人们甚至就GPT-3是否是第一个通用人工智能展开争论。
其实不是。尽管 GPT-3 能产生特别逼真的文本段落，但并没有任何实质性创新。GPT-3 的出现证明了一点，那就是规模为王。在构建 GPT-3 时，Open AI 使用的方法和算法与构建 GPT-2 的基本相同，区别在于 Open AI 扩大了神经网络和训练集——GPT-3 有1750亿个参数，神经网络中的值在训练过程中会不断调整。而 GPT-2 仅有15亿个参数，GPT-3 也借此成为有史以来最大的语言模型。
但有科研人员指出，GPT-3 虽称得上是 AI 中的翘楚，但同时也集合了一些糟糕的问题，比如 GPT-3 耗电巨大，会加剧气候变化；GPT-3 会吸收网上的许多不实信息和偏见，并能按需复制；GPT-3 为机器生成的文本披上人性外衣，能够轻易获取人们的信任——数月前，有人在Reddit 上发布了一款由 GPT-3 支持的网络机器人，该机器人在几天内发布了数百条评论，并与数十名用户进行互动，直到最后才被发现并非真人。
对于相信“越大越好”（bigger is better）理念的人而言，GPT-3 的出现是一个不小的胜利。这些模型表明，我们可以期待计算能力和数据将在未来走得更远。GPT-4 会是什么样子的？我们可以预期，聊天机器人将能够掌握更广泛的会话主题，与人的交流变得更加流畅，更善于将更长的连贯文本串在一起……
数据信托
重大意义：面对个人数据被滥用这一情况，数据信托可以帮助更好地管理数据。
主要研究者：Google Sidewalk Labs
成熟期：2-3年
数据时代，在人们生活更加方便的同时，隐私和安全问题日益突显。那么，是否有一个组织可以像工会维护劳工权利一样来维护人们的数据权利？并且，能够像医生一样，根据个人的数据管理帮助人们做出明智的决策？
或许，数据信托是一种可行性方案。
在法律中，信托是指基于对受托人的信任，委托人从其自身利益出发，将资产交给受托人管理的行为。而在数据信托中，受托人将管理一群人的数据或数据权利。这就像医生有责任依据病人的利益行事一样，数据受托人管理委托人的数据或数据权利，也对其利益负责。理论上，数据信托允许用户行使其作为数据生产者的权利。
此前，谷歌的姊妹公司“人行道实验室”建议创立一个公民数据信托——希望在其智能社区 Quayside 入驻的公司必须申请收集和使用数据的许可证，并由社区成员组成的审查委员会对数据收集和使用进行监督，以保证这些数据能为用户产生价值。
虽然，“人行道实验室”在2020年5月放弃 了Quayside 项目，但其数据信托的提议为数据管理提供了思路：对于智能城市、公共卫生计划等更多公共事务收集到的数据，可以创建数据信托并对其进行管理。
对于数据引发的隐私、安全性等问题，数据信托不是唯一的解决办法，但能够控制数据、让数据共享造福人类的数据治理是十分必要的。
锂金属电池
重大意义：锂金属电池能量密度高、充电速度快，而且安全可靠，使电动汽车像汽油汽车一样方便和便宜。
主要研究者：Quantum Scape公司、卡耐基梅隆大学、橡树岭国家实验室
成熟期：5年
制约电动汽车产业发展的一大难题就是电池技术。
目前，电动汽车普遍使用的是锂离子电池，这种电池昂贵、笨重、能量密度低，并且其所依赖的液体电解质在碰撞时极易起火。电池的一系列缺点体现在电动汽车上就是：价格高、续航低、充电慢，而且还存在安全隐患，这些正是让众多车主对电动汽车望而却步的原因。
显然，要使电动汽车比汽油汽车更具竞争力，就需要一种突破性电池来弥补这些缺陷。
硅谷初创公司 Quantum Scape 声称已经开发出全新的锂金属电池，其采用固体电解质（陶瓷）克服了传统锂离子电池存在的这些缺陷。
在传统的锂离子电池中，阳极主要由石墨制成，可以很容易地吸收和释放带电的锂离子，这些锂离子通过电解质在阳极和阴极之间来回穿梭，这些带电粒子流产生电流，电流从电池中流出，为任何需要供电的地方供电。
而在锂金属电池中，阳极本身是由锂制成的，这意味着电池阳极上几乎每一个原子都可以用来产生电流。从理论上讲，锂金属阳极可以比同等重量和体积的石墨多存储50%的能量。
这种锂金属电池拥有较大的能量密度和极快的充电速度，而且更加安全稳定。一旦普及，将彻底改写当今电动汽车产业格局，让电动汽车的成本降低、续航增加，届时充电将会变得像在加油站加油一样快捷方便。当然，这种电池也可用于其他形式的运输，比如长途卡车货运，甚至是短途航班。
Quantum Scape 公司还展示了一款还处于实验室阶段的单层电池，可在15分钟内充电至80%以上的电量，续航里程达数十万英里，而且在冰点温度下也能正常工作。该公司表示，这种电池将使电动汽车的行驶里程提高80%以上，现在一次充电可以行驶250英里的汽车，使用这种电池后可以行驶450英里。
迄今为止，Quantum Scape 公司发表的所有测试都是在电池组上进行的。为了在汽车上工作，该公司还将需要生产几十层电池，而且还必须找到一种方法，以足够低的成本大规模量产电池，从而与占据主导地位几十年的锂离子电池技术相竞争。
数字接触追踪
重大意义：在不获取个人位置信息的情况下，手机使用者可获知自己是否与新冠病毒感染者接触。
主要研究者：苹果、谷歌等
成熟期：现在
2020年全球都在经历的新冠疫情让“数字接触追踪”引起人们的关注。
新冠疫情之下，科技为公共卫生调查人员追溯感染者的行踪提供新思路——数字接触追踪。使用该技术，卫生调查人员不再需要依靠病人的记忆对其行踪进行追踪，这减轻了对疾病监控的压力。
这一技术对应到实际应用被称为“曝光通知”（Exposure Notification）。对于该数字接触追踪系统，程序员在几周内完成了建立和运行，并将代码开源共享，以保证全球各地的、苹果和安卓的用户都可以使用这一功能。
具体而言，“曝光通知”不会追踪用户的位置，而是使用蓝牙来匿名连接附近运行同一应用程序的手机设备，从而保证健康数据的匿名性和隐私性。截至2021年1月，《麻省理工科技评论》了解到的全球各地政府使用的“曝光通知”应用共有77个。
然而，由于一些公司和用户缺乏对该应用认识和信任、用户信息不明确、感染者可能没有使用该应用等因素的限制下，“曝光通知”在新冠疫情中似乎并未起到实质性作用。
但可以确定的是，越多的人使用“曝光通知”，它达到的效果就会越好。而此次全球范围内的大规模“实验”也表明，一项技术要在实际场景中的应用，建立信任、增加获取渠道以及思考技术在复杂环境中的使用是更加重要的。
超高精度定位
重大意义：当定位技术精确到毫米级或更高水平，将开创全新的产业。
主要研究者：中国科学院空天信息创新研究院、Cold Quanta
成熟期：现在
全球卫星定位系统的精度正在从“米”提高到“厘米”级别，这将为自动驾驶汽车、送货机器人等在街道上安全行驶提供更大支撑。
2020年正式开通的北斗三号全球卫星导航系统可实时捕获地面上几米的位置变化，甚至其处理精度能够达到毫米级。该系统已用于检测中国各地山体滑坡易发地区地表的细微变化，并于当年预测到中国湖南省将遭遇数十年来最严重的山体滑坡，使村民得以提前撤离。中国科学院航天信息研究所专家表示，如果卫星定位精度仍然在米或分米的水平，对此，这是不可能实现的。
其实，北斗和全球卫星定位系统（GPS）精度的进一步提升都需要通过地面设施来提高定位精度。在目前广泛使用的方法中，一种是实时动态（Real Time Kinematic，RTK）定位，精度可达3cm以下；另一种是精确点定位（Precise Point Positioning，PPP），也可以达到厘米级别的精度。此外，中国科学院航天信息研究所专家表示：“我们正在开发 PPP-RTK 技术，结合二者的优势，有望在几年后投入使用。”
除卫星系统之外，量子技术也被应用于定位和导航。
专家认为，当原子冷却到接近绝对零度时，会达到一种对外力特别敏感的量子态。如果已知一个物体的初始位置，并能测量原子的变化，就能据此找到物体的实时位置。目前，量子技术公司 Cold Quanta 开发的量子定位系统早期版本已经在国际空间站上运行。
远程技术
重大意义：2020年疫情期间，医疗保健和教育这两项重要服务中发生的变化，对人们的整体福祉和生活质量产生了巨大影响。但最重要的改变其实不是技术本身而是我们的行为，因为远程会议和远程医疗早已存在。
主要研究者：中国香港在线辅导公司 Snapask、作业帮、印度 Byju’s
成熟期：现在
多技能AI
重大意义：“多模态”系统能解决更加复杂的问题，让机器人能够实现与人类真正意义上交流和协作。
主要研究者：艾伦人工智能研究所、北卡罗来纳大学、Open AI
成熟期：3-5年
TikTok推荐算法
重大意义：TikTok 不仅能够精准地为用户推荐感兴趣的视频，还能通过推荐算法帮助他们拓展与其有交集的新领域。
主要研究者：TikTok
成熟期：现在
绿色氢能
重大意义：绿色氢气是绿色的碳中性能源，是可再生风能和太阳能的扩充，有可能成为未来低碳化的核心燃料。
主要研究者：绿色氢联盟蒂森克虏伯集团、国际能源署、麦肯锡咨询公司
成熟期：预计2030年
未来智能实验室的主要工作包括
