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」。2019年2月27日，「十大突破性技術」名單如約而至。與往年不同的時，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明，並為本屆榜單作序。
從入選的突破性技術名單來看，包括靈巧機器人（Robot dexterity）、核能新浪潮（New-wave nuclear power）、早產預測（Predicting preemies）、腸道顯微膠囊（Gut probe in a pill）、定製癌症疫苗（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：我們如何創造未來
當《麻省理工科技評論》邀請我作為它的10項突破性技術的第一位客座評選人時，我感到非常榮幸。從眾多技術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，創新是如何隨著時間演變的。
我的思緒轉到犁。犁是創新歷史的優秀體現。早在公元前4000年，美索不達米亞的農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。從那以後，一直在緩慢地修補和改進它們，今天的犁就是技術奇蹟。
但是犁的確切用途是什麼呢？它是一種創造更多的工具：更多的種子被播種，更多的莊稼被收穫，更多的食物被分發。在那些很難獲得營養的地方，可以毫不誇張地說，犁給了人們更多的壽命。像犁一樣的許多技術，無論是古老的還是現代的，都是關於創造更多的東西，並更有效地去做，從而讓更多的人受益。
與此形成對比的是，我為今年的10項突破性技術榜單挑選的創新之一是實驗室培育的肉。在實驗室裡培養動物蛋白並不是為了養活更多的人。即使對肉類的需求上升，家畜的數量已經足夠養活世界了。下一代蛋白質不是為了創造更多肉，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量，實驗室培育的肉也提高了我們的生活質量。在人類歷史的大部分時間裡，我們把大部分創新能力都放在了前者上。我們的努力得到了回報：世界範圍內的預期壽命從1913年的34歲上升到1973年的60歲，今天已經達到71歲。
因為我們活得更長，我們的注意力開始轉向幸福感的提升。如果把科學突破分為兩類——提高物質質量和提高生活質量。就像大多數形式的進步一樣，這種變化是如此緩慢，以至於很難察覺。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，我們需要很多創新才能實現這一目標。此外，「生活的數量」和「生活的質量」並不是相互排斥的。比如說，瘧疾疫苗既能拯救生命，又能改善兒童的生活，否則這些兒童可能會因為瘧疾而發育遲緩。
我們已經達到了同時解決這兩個問題的地步，這就是為什麼這一歷史時刻如此有趣。如果要我預測一下這個榜單在幾年後會是什麼樣子，我敢打賭緩解慢性疾病的技術將是一個大主題。這不僅僅包括新葯（儘管我希望能看到治療阿爾茨海默氏症等疾病的新療法），這些創新可能看起來像一隻幫助關節炎患者保持靈活性的機械手套，或者是一款幫助經歷嚴重抑鬱發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20年後的榜單，我希望能看到幾乎完全以幸福為中心的技術。我認為，未來的智者會關注更多形而上學的問題：我們如何讓人們更快樂？我們如何建立有意義的聯繫？我們如何幫助每個人過上充實的生活？
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成功地抗擊了疾病(並應對了氣候變化)。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，從預測早產的簡單血液測試到消滅致命病原體的廁所。榜單上的其他技術將如何改善我們的生活，我同樣感到興奮。像基於腕關節的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題，而其他一些監測器不僅能讓糖尿病患者追蹤血糖水準，還能讓他們管理自己的疾病。先進的核反應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個人價值。在許多其他應用程序中，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。你過去常常花30分鐘閱讀電子郵件，現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，但是我希望大多數人會利用它來和朋友喝咖啡，幫助孩子做作業，甚至在社區做志願者。
我認為，這是一個值得努力的未來。
比爾?蓋茨
2019年2月27日
十大突破性技術之醫療健康篇
因篇幅限制，探索君對「十大突破性技術」榜單中與醫療健康相關部分進行的編譯和整理。
早產預測
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：可以在五年內進入臨床
一個簡單的血液測試可以預測孕婦是否有早產的危險。我們的遺傳物質主要存在於細胞內。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，這種遊離的遺傳物質碎片主要來自於胎兒、胎盤和母親的細胞。
史丹佛大學(Stanford)的生物工程師Stephen Quake找到了一種方法來解決醫學上最棘手的問題之一：大約十分之一的嬰兒早產。
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。現在，檢測和分析血液中少量的無細胞遺傳物質更容易。在過去的幾年裡，研究人員已經開始開發血液檢測癌症(通過從腫瘤細胞中發現DNA)和產前篩查唐氏綜合症等病症的方法。
這些條件的檢測依賴於尋找DNA中的基因突變。另一方面，RNA是調控基因表達的分子，能決定一個基因產生多少蛋白質。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，這些基因與早產相關。這讓他能夠識別出可能早產的女性。一旦得到警告，醫生可以採取措施避免早產，讓孩子有更好的生存機會。
點評：血液檢測背後的技術快速、簡單，每項檢測不到10美元。Quake和他的合作者創辦了一家名為Akna Dx的公司，將其商業化。
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，無需麻醉，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兒童無法正常生長的疾病。
主要玩家：麻省總醫院
可及性：現在用於成人，2019年開始嬰兒試驗
環境腸道功能障礙(EED)可能是你從未聽說過的花費最昂貴的疾病之一。它的特點是腸道發炎、容易滲漏和吸收營養不良，在貧窮國家很普遍，這也是許多人營養不良、發育遲緩、永遠達不到正常身高的原因之一。沒有人確切知道是什麼導致了這種疾病，以及如何預防或治療。
通過實際的篩查來發現它將有助於醫務工作者知道何時以及如何進行乾預。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行麻醉，並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用。
因此，波士頓麻省總醫院(MGH)的病理學家兼工程師Guillermo Tearney開發了一種小型設備，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。與內窺鏡不同的是，它在基層護理中使用起來很簡單。
Tearney的膠囊裡裝有微型顯微鏡，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乾斷層成像系統( 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，並在完成後將其取出，消毒並重複使用。它還帶有以單細胞解析度拍攝消化道表面的技術，以及捕捉幾毫米深度的三維橫截面的技術。
該技術有多種應用：在MGH，它被用來檢測Barrett食管（巴雷特食管），一種食道癌的前兆。對於EED來說，Tearney的團隊已經開發出了一種更小的版本，用於不能吞下藥片的嬰兒。這種疫苗已經在巴基斯坦的青少年身上進行了測試，那裡的兒童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EED進展的問題，例如它影響哪些細胞以及是否涉及細菌，並評估乾預措施和潛在治療方法。
定製癌症疫苗
重要性：傳統的化療對健康細胞的損害很大，而且對腫瘤並不總是有效。
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，刺激人體的自然防禦系統隻摧毀癌細胞。
目前，科學家們即將商業化首個個性化癌症疫苗。如果這種疫苗能像人們希望的那樣發揮作用，它就能通過獨特的突變觸發人體免疫系統識別腫瘤，從而有效地消滅多種癌症。
與傳統化療不同的是，這種疫苗利用人體的自然防禦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。在初始治療後，攻擊性免疫細胞也可以警惕發現任何遊離的癌細胞。
2008年，人類基因組計劃(Human Genome Project)完成五年後，當遺傳學家發表了第一個癌症腫瘤細胞序列時，這種疫苗的可能性就開始成形。
不久之後，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百甚至數千種特定的突變，其中大多數是每個腫瘤所特有的。
幾年後，一家名為BioNTech的德國初創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疫苗可以催化人體免疫系統產生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與生物技術巨頭基因泰克(Genentech)合作，開始在癌症患者身上進行大規模的疫苗試驗。目前正在進行的試驗針對的是至少10種實體癌症，目標是在全球範圍內招募560名以上的患者。
點評：這兩家公司正在設計新的生產技術，以更低的成本、更快的速度生產數以千計的個性化定製疫苗。這同時也將帶來一個棘手的問題，因為研製這種疫苗需要對患者的腫瘤進行活檢，對其DNA進行測序和分析，並將這些信息迅速送往生產現場。疫苗一旦生產出來，需要及時送到醫院，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的進步使得人們更容易通過可穿戴設備持續監控自己的心臟健康。
主要玩家：AliveCor、蘋果
可及性：現在
健康檢測裝置並不是嚴肅意義上的醫療設備。劇烈的鍛煉或鬆鬆的錶帶都會干擾讀取脈搏的感測器。但是心電圖，則是醫生用來在異常情況引起中風或心臟病發作之前進行診斷，需要去診所檢查，因此人們經常無法及時接受檢查。
由於新的法規和軟硬體的創新，心電監測智能手錶成為可能，它提供了一種接近醫療設備精度的可穿戴設備的便利性。
矽谷初創公司AliveCor推出了一款與蘋果手錶兼容的腕帶，於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，蘋果發布了自己帶有心電圖(ECG)功能的手錶。不久後，健康設備公司Withings也宣布了發布一款配備心電圖手錶的計劃。
目前的可穿戴設備仍然隻使用一個感測器，而真正的心電圖有12個感測器。當下還沒有一種可穿戴設備可以診斷心臟病。
點評：但這可能會很快改變。 去年秋天，AliveCor向美國心臟協會提交了一個應用程序和雙感測器系統的初步結果，該系統可以檢測到某種類型的心臟病發作。
責編：探索君
End
參考資料：
1）10 Breakthrough Technologies 2019, curated by Bill Gates
2）Bill Gates: How we』ll invent the future
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