《麻省理工科技评论》2023年“全球十大突破性技术”正式发布

回首2022，新冠疫情的余波仍困扰着人类。再加上俄乌冲突、欧洲能源危机、加息引发经济衰退恐慌、国际地缘政治局势波诡云谲，比起3年前，人类社会似乎少了一些乐观和希望，多了几分动荡和不安。展望2023，很多人心生困惑和迷茫，禁不住地发问：人类的明天，真的会更好吗？

事实上，在过去的22年里，我们每年都会这样做。在众多大、中、小公司和科研机构的海量成果中，我们以如炬慧眼捕捉那些可能会“改变世界”的种子选手。

我们的预测性结论，终汇聚成一份份沉甸甸的年度“十大突破性技术（10BreakthroughTechnologies）”榜单，指明科技浪潮涌动的方向，也让人们看清未来的道路。

许多今天稀松平常的技术，都曾以“黑科技”或“潜力股”的身份登上过榜单，其中包括大数据时代不可或缺的数据挖掘技术（2001年），基于云服务的游戏、流媒体和编程（2010和2011年），让人工智能更加强大和实用的深度学习（2013年），改变人类航天产业进程的可回收火箭（2016年）。

自2019年起，比尔·盖茨成为了榜单的评选者之一，他的到来将“谋求和提升人类福祉”引入了评选标准。

此后，我们选出了mRNA疫苗（2021年）和实用型聚变反应堆（2022年）：前者在新冠疫情中拯救了亿万人的生命，后者在2022年12月刚刚取得了“里程碑式”突破，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室首次在核聚变反应中实现了净能量增益（NetEnergyGain），展示了可控核聚变技术的可行性。

在最新的2023年“十大突破性技术”榜单中，我们贯彻了相同的评选标准。

面对日益严峻的气候问题，如何在有限的时间里将全球变暖的水平控制在1.5℃以内，是全人类共同的目标，必然到来的电动汽车将帮我们离目标更进一步；电动车的大规模普及，离不开电池技术的发展，新的电池回收利用技术可以更高效地变废为宝，同时也更环保。

在科技与工程领域，期待已久的詹姆斯·韦伯太空望远镜投入使用，从宇宙的形成到壮美的星云，它都能尽收眼底；人工智能已经可以通过人类给出的寥寥数语制作图像，由此带来的创意和商业机会正不断涌现；计算机芯片设计正走向开放，灵活、开源的RISC-V有望成为改变一切的芯片设计。

回到开头的那个问题，科技毫无疑问地会改变我们的明天，但是往好的方向迈进，还是往坏的方向坠落，取决于使用者的心。我们由衷地希望，所有突破性的科学技术，都蕴藏着对美好未来的憧憬和希冀，让一代又一代人感同身受，激发出他们改变世界的愿望与力量。

2023年“十大突破性技术”的线下解读会，计划将于2023年上半年在杭州未来科技城举办。希望通过对突破性技术的深度解读，为未来科技城构建科技人才高端矩阵、抢占科创“尖峰”开辟一条新路径；同时，也将助力其打造高科技人才高地和高精尖产业集群，引领经济社会的高质量发展。

詹姆斯·韦伯太空望远镜

JamesWebbSpaceTelescope

作为精密工程的奇迹，詹姆斯·韦伯太空望远镜可以彻底改变我们对早期宇宙的看法。

主要研究者：美国国家航空航天局、欧洲空间局、加拿大航天局、空间望远镜研究所；

成熟期：现在

经过几十年的努力，美国国家航空航天局耗资100亿美元打造的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST，JamesWebbSpaceTelescope）于2021年12月发射升空。该望远镜由美国、欧洲和加拿大合作完成，是人类有史以来发射到太空的最大望远镜，其威力是前身哈勃太空望远镜的100倍。它还专门设计用于探测红外辐射，使其能够穿透尘埃，回看到宇宙第一批恒星和星系形成的时期。

JWST是专为跨越这种天文时间打造的。它的主镜直径为21英尺，是哈勃望远镜直径的三倍，因此分辨率更高。它有一个网球场那么大的遮阳板，以保护镜子和仪器免受太阳热量和光照的影响。为了帮助它到达太空，工程师们将JWST的镜子和遮阳板设计成了可折叠式，以便安装在火箭整流罩内。它们会在发射后展开，随着望远镜朝着距离地球150万公里的最终轨道飞行。

JWST望远镜的使用寿命超过20年，在它工作的每一天，我们都将收获新的发现。——乔纳森·奥卡拉汉

用于高胆固醇的CRISPR

CRISPRforhighcholesterol

主要研究者：VerveTherapeutics,BeamTherapeutics,PrimeMedicine,伯劳德研究所

成熟期：10-15年

目前所有CRISPR治疗都是实验性的，我们不知道它们是否安全。同时一些人认为，我们应该集中精力治疗那些患有严重疾病的人。但是，如果这些新形式的CRISPR能够奏效，它们就可以帮助其他许多人。——杰西卡·哈姆泽鲁

制作图像的AI

AIthatmakesimages

主要研究者：OpenAI,StabilityAI,Midjourney,Google

成熟期：现在

依靠简单的短语就能生成惊人图像的人工智能模型，正在演变为强大的创意和商业工具。

然而，最大的游戏改变者是稳定扩散（StableDiffusion），这是一个开源的文本到图像模型，由英国初创公司StabilityAI免费发布。稳定扩散不仅可以产生一些迄今为止最令人惊叹的图像，而且它被设计为可以在一台（性能尚可的）家用计算机上运行。

去年，人工智能领域没有任何新闻比这件事更引人注目，无论是好新闻还是坏新闻。现在，对于这些工具将对创意产业和整个人工智能领域产生什么持久影响，我们拭目以待。——威尔·道格拉斯·哈文

按需器官制作

Organsondemand

工程化器官可以终结器官移植的等待名单。

主要研究者：eGenesis、MakanaTherapeutics、UnitedTherapeucs

成熟期：10-15年

需要器官移植才能活下来的人，远远多于能够得到器官移植的人。全世界每年约有13万例器官移植，但更多的人在等待器官移植时死亡，或者他们可能从未进入移植等待名单。

在未来，器官工程可能根本不需要动物。研究人员正在探索如何从头开始设计复杂组织，目前处于早期阶段。其中包括肺部形状的3D打印支架，还有从干细胞中培养出的泛用“类器官”，用来模仿特定器官。从长远来看，研究人员希望在工厂里培育定制器官。无论是在动物体内生长，还是在制造工厂内培育，可以无限供应的人造器官都会使移植变得更加普遍，让更多的人获得替代品。——安东尼奥·雷加拉多

远程医疗堕胎药

Abortionpillsviatelemedicine

药物流产已经变得越来越普遍，但美国最高法院推翻罗诉韦德案的决定带来了新的紧迫感。

主要研究者：Choix,HeyJane,AidAccess,JustthePill,AbortiononDemand,PlannedParenthood,PlanC

成熟期：现在

在美国，获得堕胎护理的机会急剧减少，但一个重大转变出现在了另一个方向上：不需要离开家就能堕胎。2021年疫情期间，美国食品和药物管理局（FDA，FoodandDrugAdministration）临时允许卫生保健提供者向患者邮寄两种药物，即米非司酮和米索前列醇，当两者一起服用时，可以导致堕胎。几年前，美国食品和药物管理局发现这些药物在终止早期妊娠方面是安全有效的。至2020年，这些药物导致的堕胎占美国堕胎总数的一半以上。2021年底，FDA将上述临时举措变为永久。

如何获得用于流产的药物，这个问题并未解决。总部设在欧洲的AidAccess拥有独特的优势，它可以将堕胎药运送到美国的任何一个州。但大多数通过邮寄方式提供堕胎药的初创公司都要遵循州法律，这意味着生活在禁止堕胎的13个州，或另外7个州（要求医生必须给孕妇当面开具处方药）的人必须跨州旅行或设置其他邮寄地址才能使用这些服务。

尽管如此，帮助人们远程获取堕胎药的组织，在关键时刻为许多人带来了关爱。他们的远见和不懈努力意味着，在人们需要的时候这些解决方案已经准备就绪。——雷贝卡·阿克曼

改变一切的芯片设计

Achipdesignthatchangeseverything

计算机芯片设计昂贵且难以获得许可。得益于开放标准RISC-V的兴起，这一切都将发生变化。

主要研究者：RISC-V国际、英特尔（Intel）、SiFive、SemiFive、中国RISC-V产业联盟

成熟期：现在

你有没有想过，智能手机和蓝牙音箱是由不同公司制造的，它们是如何实现连接的？这是因为蓝牙是一个开放的标准，这意味着它的设计规范，比如所需的频率和数据编码协议，都是公开的。基于以太网、Wi-Fi、PDF等开放标准的软硬件早已家喻户晓。

现在，一个被称为RISC-V的开放标准可能会改变公司制造计算机芯片的方式。

英特尔（Intel）和Arm等芯片公司长期以来一直掌控着其芯片设计的所有权。客户只能购买现成的芯片，这些芯片可能有多余的功能，定制设计则要支付更多费用。由于RISC-V是一个开放标准，任何人都可以免费用它来设计芯片。

RISC-V规定了计算机芯片指令集的设计规范。指令集描述了芯片改变其晶体管所代表的值的基本操作。例如，如何将两个数字相加。RISC-V最简单的设计只有47条指令，但如果公司需要功能更复杂的芯片，它也提供了其他设计规范。

包括公司和学术机构在内的全球约3100名成员目前正在通过非营利组织RISC-VInternational合作建立和发展这些规范。2022年2月，英特尔宣布了一项10亿美元的基金，该基金的一部分将用来支持发展RISC-V芯片的公司。

RISC-V芯片已经开始出现在耳机、硬盘和AI处理器中，已经售出了100亿个内核。许多公司也在为数据中心和航天器进行RISC-V设计。RISC-V的支持者预测，几年后，这种芯片将无处不在。——索菲娅·陈

古代DNA分析

AncientDNAanalysis

新的方法使商业测序仪可以看清受损的DNA，这让深埋于历史的惊人发现终于得见天日。

主要研究者：马克斯普朗克进化人类学研究所（MaxPlanckInstituteforEvolutionaryAnthropology）,哈佛大学DavidReich实验室（DavidReichLabatHarvard）

成熟期：现在

现在，更便宜的技术和新的方法使商业测序仪可以看清受损的DNA，这为古代DNA分析的繁荣提供了动力。

通过古代DNA分析，我们发现了两种已灭绝的人种“吕宋人（Homoluzonensis）”和“丹尼索瓦人(Denisovans)”，还知道了现代人类携带大量丹尼索瓦人和尼安德特人的DNA。同时现在我们拥有全基因组数据的古代人类个体的数量迅速增加，从2010年的5个增加到了2020年的5550个。

这些技术表明了印度人的祖先是多种多样的，对种姓制度造成了冲击。西西里岛一个有2500年历史的战场中的DNA显示，古希腊军队比历史学家认为的更为多样化。

古老的样本也可以解开现代健康之谜。去年，科学家们发现了一个基因的单一突变，这种突变使人们在黑死病中存活的可能性提高了40%，但它同时也是可能导致克罗恩病等自身免疫疾病的因素。

不同文化对待人类遗骸的方式不同，这将继续为寻求研究古代DNA的学者们带来伦理和后勤方面的问题。但古代DNA研究带来的发现已经改写了历史。——哈纳基罗斯

电池回收利用

Batteryrecycling

回收电池中关键金属的新方法可能会使电动汽车更实惠。

主要研究者：CATL,Umicore,RedwoodMaterials,Li-Cycle,Cirba

成熟期：现在

从旧笔记本电脑、腐蚀的电钻和电动汽车中回收的高价值金属，可以为未来的汽车提供动力。这得益于回收技术的进步，使旧电池变成新电池成为可能。

随着电动汽车变得越来越普遍，人类对锂离子电池的需求也在飙升。对于气候变化来说，更多地使用电动汽车是一个好消息。但制造电池所需的金属供应已经捉襟见肘，到2050年，我们对锂的需求可能会增加20倍。

回收可能会有所帮助。旧的废旧电池处理方法难以可靠地回收足够多的这些金属，也就不能产生经济回报。但新的方法很快改变了这一点，使回收商能够更有效地溶解金属并将其与电池废料分离。

在废旧电池和电池生产过程中遗留的制造废料中，回收设施现在可以回收几乎所有的钴和镍，以及超过80%的锂，回收商计划以与开采材料接近的价格转售这些金属。铝、铜和石墨也经常被回收。

今天，中国在电池回收方面处于世界领先地位，主要由宁德时代等大型电池公司的子公司主导。欧盟最近提出了针对电池制造商的回收法规。北美的公司，如RedwoodMaterials和Li-Cycle，正在迅速扩大运营规模，其资金来自数十亿美元的公共和私人投资。

电池需求预计将在今后几十年呈指数级增长。单靠回收不足以满足这一需求。这些新的回收流程也并不完美，但电池回收工厂将为世界创造满足气候目标所需的材料供应。——凯西·克朗哈特

必然到来的电动汽车

TheinevitableEV

电动汽车已经诞生几十年了，现在它们终于成为了主流。

主要研究者：比亚迪、现代、特斯拉、大众

成熟期：现在

电动汽车正在改变汽车行业。

虽然电动汽车的销售状况过去一直在缓慢增长，但最近几年却在飙升。根据国际能源署（InternationalEnergyAgency）的数据，2022年，无排放汽车和卡车可能占全球所有新车销量的13%，而两年前仅为4%。到2030年，这一数字有望增长到30%左右。

各种驱动力一起推动了电动汽车从小众选择走向主流。

政府已经制定了政策，迫使汽车制造商装备新的制造工具，并激励消费者做出改变。值得注意的是，加利福尼亚州和纽约州将要求所有新车、卡车和SUV在2035年前实现零排放，而欧盟在新闻发布会上几乎敲定了一项类似的规定。

接着，汽车公司正在成立供应链，建设制造能力，并发布更多性能更好的车型，包括多个价格区间和产品类型。

五菱宏光Mini是一款起步价略低于5000美元的小型电动汽车，现已成为世界上最畅销的电动汽车，这加强了中国作为最大电动汽车制造商的主导地位。

去年，来自HeroElectric、Ather和其他公司的两轮车和三轮车不断增加，帮助印度电动汽车销量增长了三倍（尽管总销量仍仅为43万辆左右）。从雪佛兰Bolt（ChevyBolt）到福特F-150Lightning（FordF-150Lightning）等尺寸和价格不等的车型正在将更多的美国人带进电动领域。

但未来仍有巨大挑战。比如，大多数车辆必须变得更便宜，充电需要更方便；清洁发电量必须大幅增加，以适应车辆充电的激增；制造足够的电池也将是一项巨大的任务。但现在很明显，耗油量大的汽车正在由盛转衰。——詹姆斯·坦普尔

大规模生产的军用无人机

Mass-marketmilitarydrones

土耳其制造的TB2等飞行器大幅扩大了无人机在战争中的作用。

主要研究者：BaykarTechnologies,ShahedAviationIndustries

成熟期：现在

几十年来，“捕食者（Predator）”和“收割者（Reaper）”等高端的、具备精确打击能力的美国飞机主导了无人机战争。然而在俄乌战争中，起关键作用的是伊朗或土耳其制造的低预算版本。它们的广泛使用改变了无人机的作战方式，以及谁能发动无人机作战。

这些新式无人机，有一些是市面上常见的四旋翼机。其他的无人机，如价值3万美元由伊朗制造的爆炸型沙希德无人机，俄罗斯曾用它执行远程袭击任务。但最引人注目的是土耳其Baykar公司生产的、价值500万美元的BayraktarTB2。

最重要的是TB2极易获取。像“收割者”这样的美国制造无人机性能更强，但成本更高，并受到严格的出口管制。而TB2可以被任何需要它的国家获取。

2016年，土耳其军方对库尔德人使用了无人机。从那时起，它们被用于利比亚、叙利亚和埃塞俄比亚，以及阿塞拜疆对亚美尼亚的战争中。乌克兰在2019年购买了6架无人机用于顿巴斯的军事行动，但这些无人机在2022年初，当它们打击了俄罗斯军队时，才吸引了全世界的注意。

这些无人机带来的战术优势显而易见。但可悲的是，这些武器对世界各地平民可能造成的越来越可怕的伤害也同样显而易见。——凯尔西·阿瑟顿

相信这份新鲜出炉的2023年“十大突破性技术”榜单，将成为判断未来科技趋势的关键参考之一。榜单中的每一项技术，在未来将如何带动科学界和商业界的交融碰撞？又将如何推动人类社会走向更光明的未来？时间会告诉我们最真实的答案。

自2001年以来，“十大突破性技术”榜单已经伴随我们走过20余载光阴，超200项的突破性技术正如一部前沿科技发展史，记录了时间长河中那些闪闪发光的技术灵感和科技突破。