《麻省理工科技評論》發(fā)布2018年“全球十大突破性技術(shù)”

　　3 月 25 日，《麻省理工科技評論》正式揭曉 2018 年“全球十大突破性技術(shù)”。

　　具體包括：給所有人的人工智能(云端 AI)、對抗性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、人造胚胎、“基因占卜”、傳感城市、巴別魚(yú)耳塞、完美的網(wǎng)絡(luò )隱私、材料的量子飛躍、實(shí)用型 3D 金屬打印機、零碳排放天然氣發(fā)電等。

　　1、實(shí)用型 3D 金屬打印機

　　雖然 3D 打印技術(shù) 已經(jīng)存在了幾十年，但它之前仍然局限在業(yè)余愛(ài)好者和設計師的小圈子內，只是用來(lái)制造一次性原型。而且，之前的 3D 打印技術(shù)使用任何非塑料材料(尤其是金屬)時(shí)，成本非常昂貴，速度也慢得讓人無(wú)法接受。

　　不過(guò)現在，隨著(zhù)成本越來(lái)越低，使用也越來(lái)越簡(jiǎn)單，這項技術(shù)有望成為可用于零部件生產(chǎn)的實(shí)用技術(shù)。如果它被廣泛應用，將有可能改變我們大規模量產(chǎn)產(chǎn)品的方式。

　　2017 年，來(lái)自勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)的研究人員宣布他們研發(fā)出了一種 3D 打印不銹鋼零部件的方法，通過(guò)這種方法生產(chǎn)出來(lái)的零部件的強度是通過(guò)傳統方法生產(chǎn)出來(lái)的兩倍。

　　同樣在 2017 年，位于波士頓附近的 3D 打印初創(chuàng )公司 Markforged 發(fā)布了第一臺價(jià)格在 10 萬(wàn)美元以下的 3D 金屬打印機。

　　而另一家位于波士頓地區的 3D 打印初創(chuàng )公司 Desktop Metal 也在 2017 年 12 月開(kāi)始交付他們的第一臺 3D 金屬原型打印機。該公司還計劃推出體積更大的、用于工業(yè)制造的打印機，它們的速度將會(huì )比之前的 3D 金屬打印機快 100 倍。

　　短期來(lái)看，有了這項技術(shù)后，制造商們將不再需要維持大量的庫存，他們可以按需地打印一個(gè)部件。比如說(shuō)，當顧客需要給舊車(chē)替換一個(gè)零部件的時(shí)候，就可以立即提供給他。

　　長(cháng)期來(lái)看，那些大規模生產(chǎn)某一特定零部件的大工廠(chǎng)將會(huì )被產(chǎn)品線(xiàn)豐富的小工坊所取代。這些小工坊將能按照顧客的需求隨時(shí)打印出各種各樣的零部件。

　　根據美國材料試驗學(xué)會(huì )旗下 F42 技術(shù)委員會(huì )訂定的相關(guān)標準，將增材制造，也就是俗稱(chēng)的 3D 打印，分為七大類(lèi)技術(shù)方法，目前應用在“金屬”的打印主要有四種技術(shù)，分別為金屬粉床熔化(PBF，Powder BedFusion)、雷射金屬沉積(LMD，Laser Metal Deposition)、黏著(zhù)劑噴涂成型(Binder Jetting)，以及分層實(shí)體制造(LOM，Laminated Object Manufacturing)。

　　在上述的技術(shù)中，現階段最被看好且應用最多的是金屬粉床熔化，在列印時(shí)披上一層粉末，再透過(guò)雷射進(jìn)行燒熔出想要的形狀，兩點(diǎn)重要的原因：可以制作出各種復雜形狀的產(chǎn)品，以及如果金屬粉末控制得宜，就能做出精致度很好的產(chǎn)品。舉例來(lái)說(shuō)，25 微米(Micrometer)的金屬粉末顆粒就能打印出表面細致度是 25 微米的產(chǎn)品，如果把金屬粉末顆?？s小至 2~5 微米，就可達到表面細致度就是 2~5 微米，就會(huì )比傳統 CNC 制程做出的更漂亮，但前提是金屬粉末必須控制得宜。

　　但相較于傳統的鑄造或鍛造工法，3D 金屬打印還有幾個(gè)阻礙，一是機器設備以及金屬粉末的成本都仍偏高，二是盡管目前 3D 金屬打印已經(jīng)來(lái)到了四支雷射噴頭可同時(shí)工作，但以用戶(hù)的角度來(lái)看，速度還是慢。

　　2、零知識驗證——完美的網(wǎng)絡(luò )隱私

　　對于很多加密貨幣，盡管理論上來(lái)說(shuō)，這些交易都是匿名的，但通過(guò)與其他數據進(jìn)行結合，還是可以追蹤到甚至識別出交易人。然而，零知識驗證技術(shù)卻有助于真正解決這個(gè)問(wèn)題。而且有望進(jìn)一步幫助實(shí)現真正的互聯(lián)網(wǎng)隱私。

　　舉個(gè)例子，該工具可以讓你不用透露出生日期就能證明自己年滿(mǎn) 18 歲，或者不用透露自己的銀行余額或其他細節，就能證明自己在銀行有足夠的存款可以完成金融交易。這樣就大大降低了隱私泄漏或身份盜用的風(fēng)險。

　　盡管研究人員已經(jīng)研究了幾十年，但直到去年人們對零知識驗證的興趣才開(kāi)始暴增，某種程度上，這要得益于人們對加密貨幣日益增長(cháng)的熱情。同時(shí)，很大一定程度上也得益于 2016 年末建立的電子貨幣——Zcash 把零知識驗證應用于實(shí)際。Zcash 的研發(fā)人員使用一種叫做 zk-SNARK(簡(jiǎn)明非交互零知識驗證)的方法讓用戶(hù)進(jìn)行匿名交易。通常，這在比特幣以及其他公共區塊鏈系統中是不可能實(shí)現的，比特幣以及其他公共區塊鏈系統中的交易對所有人都是公開(kāi)透明的。

　　不過(guò)盡管 zk-SNARK 承諾種種好處，但計算量大，運行緩慢。同時(shí)，zk-SNARK 需要“信任安裝”，所生成的密鑰如果落入壞人之手就可以破壞整個(gè)系統。不過(guò)，研究人員正在努力研究替代方案，希望可以更加高效地部署零知識驗證，同時(shí)不需要上述密鑰。

　　3、零碳排放天然氣發(fā)電

　　在可預見(jiàn)的未來(lái)，我們可能要一直將天然氣作為主要的發(fā)電能源之一?，F成又便宜的天然氣發(fā)出的電占美國總發(fā)電量的 30%， 全世界發(fā)電量的 22%。天然氣雖然比煤炭清潔得多，仍造成了大量的碳排放，而現有技術(shù)體系通常是進(jìn)一步增設 CO2 吸附、脫硫脫硝、降灰等環(huán)保裝置來(lái)實(shí)現。

　　然而，這些手段大都是補救性質(zhì)的，會(huì )增加發(fā)電成本和能耗，降低經(jīng)濟效益。而現在，美國能源公司 Net Power 徹底摒棄傳統的以水蒸氣為工質(zhì)的熱能循環(huán)過(guò)程，選用全新的以高壓高溫超臨界 CO2 為介質(zhì)的 Allam 循環(huán)過(guò)程。這樣就從本質(zhì)上解決了 CO2 排放和 NOx 污染的問(wèn)題，且回收的 CO2 還變廢為寶，可應用于采油或作為化工原材料等利用。

　　該技術(shù)發(fā)電綜合效率更高，設施大幅簡(jiǎn)化，固定投資少，占地面積小。如果該技術(shù)成熟并實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，將引領(lǐng)熱力發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)革命，不僅對天然氣發(fā)電意義重大，對煤電領(lǐng)域也有非常重要的參考價(jià)值。