《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(jī)、零碳排放天然氣發(fā)電等。

　　1、實(shí)用型 3D 金屬打印機(jī)

　　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)余愛好者和設(shè)計(jì)師的小圈子內(nèi)，只是用來制造一次性原型。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，速度也慢得讓人無法接受。

　　不過現(xiàn)在，隨著成本越來越低，使用也越來越簡單，這項(xiàng)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(yīng)用，將有可能改變我們大規(guī)模量產(chǎn)產(chǎn)品的方式。

　　2017 年，來自勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)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，通過這種方法生產(chǎn)出來的零部件的強(qiáng)度是通過傳統(tǒng)方法生產(chǎn)出來的兩倍。

　　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(tái)價(jià)格在 10 萬美元以下的 3D 金屬打印機(jī)。

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

　　短期來看，有了這項(xiàng)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，當(dāng)顧客需要給舊車替換一個(gè)零部件的時(shí)候，就可以立即提供給他。

　　長期來看，那些大規(guī)模生產(chǎn)某一特定零部件的大工廠將會(huì)被產(chǎn)品線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(jù)美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)旗下 F42 技術(shù)委員會(huì)訂定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將增材制造，也就是俗稱的 3D 打印，分為七大類技術(shù)方法，目前應(yīng)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(xiàn)階段最被看好且應(yīng)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(fù)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。舉例來說，25 微米(Micrometer)的金屬粉末顆粒就能打印出表面細(xì)致度是 25 微米的產(chǎn)品，如果把金屬粉末顆粒縮小至 2~5 微米，就可達(dá)到表面細(xì)致度就是 2~5 微米，就會(huì)比傳統(tǒng) 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(tǒng)的鑄造或鍛造工法，3D 金屬打印還有幾個(gè)阻礙，一是機(jī)器設(shè)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)來到了四支雷射噴頭可同時(shí)工作，但以用戶的角度來看，速度還是慢。

　　2、零知識(shí)驗(yàn)證——完美的網(wǎng)絡(luò)隱私

　　對于很多加密貨幣，盡管理論上來說，這些交易都是匿名的，但通過與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，還是可以追蹤到甚至識(shí)別出交易人。然而，零知識(shí)驗(yàn)證技術(shù)卻有助于真正解決這個(gè)問題。而且有望進(jìn)一步幫助實(shí)現(xiàn)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 18 歲，或者不用透露自己的銀行余額或其他細(xì)節(jié)，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(xiǎn)。

　　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(shí)驗(yàn)證的興趣才開始暴增，某種程度上，這要得益于人們對加密貨幣日益增長的熱情。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(shí)驗(yàn)證應(yīng)用于實(shí)際。Zcash 的研發(fā)人員使用一種叫做 zk-SNARK(簡明非交互零知識(shí)驗(yàn)證)的方法讓用戶進(jìn)行匿名交易。通常，這在比特幣以及其他公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中是不可能實(shí)現(xiàn)的，比特幣以及其他公共區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的交易對所有人都是公開透明的。

　　不過盡管 zk-SNARK 承諾種種好處，但計(jì)算量大，運(yùn)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(tǒng)。不過，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(shí)驗(yàn)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(yù)見的未來，我們可能要一直將天然氣作為主要的發(fā)電能源之一。現(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)體系通常是進(jìn)一步增設(shè) CO2 吸附、脫硫脫硝、降灰等環(huán)保裝置來實(shí)現(xiàn)。

　　然而，這些手段大都是補(bǔ)救性質(zhì)的，會(huì)增加發(fā)電成本和能耗，降低經(jīng)濟(jì)效益。而現(xiàn)在，美國能源公司 Net Power 徹底摒棄傳統(tǒng)的以水蒸氣為工質(zhì)的熱能循環(huán)過程，選用全新的以高壓高溫超臨界 CO2 為介質(zhì)的 Allam 循環(huán)過程。這樣就從本質(zhì)上解決了 CO2 排放和 NOx 污染的問題，且回收的 CO2 還變廢為寶，可應(yīng)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(shè)施大幅簡化，固定投資少，占地面積小。如果該技術(shù)成熟并實(shí)現(xiàn)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。