《麻省理工科技评论》发布2018年“全球十大突破性技术”

　　3 月 25 日，《麻省理工科技评论》正式揭晓 2018 年“全球十大突破性技术”。

　　具体包括：给所有人的人工智能(云端 AI)、对抗性神经网络、人造胚胎、“基因占卜”、传感城市、巴别鱼耳塞、完美的网络隐私、材料的量子飞跃、实用型 3D 金属打印机、零碳排放天然气发电等。

　　1、实用型 3D 金属打印机

　　虽然 3D 打印技术 已经存在了几十年，但它之前仍然局限在业余爱好者和设计师的小圈子内，只是用来制造一次性原型。而且，之前的 3D 打印技术使用任何非塑料材料(尤其是金属)时，成本非常昂贵，速度也慢得让人无法接受。

　　不过现在，随着成本越来越低，使用也越来越简单，这项技术有望成为可用于零部件生产的实用技术。如果它被广泛应用，将有可能改变我们大规模量产产品的方式。

　　2017 年，来自劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的研究人员宣布他们研发出了一种 3D 打印不锈钢零部件的方法，通过这种方法生产出来的零部件的强度是通过传统方法生产出来的两倍。

　　同样在 2017 年，位于波士顿附近的 3D 打印初创公司 Markforged 发布了第一台价格在 10 万美元以下的 3D 金属打印机。

　　而另一家位于波士顿地区的 3D 打印初创公司 Desktop Metal 也在 2017 年 12 月开始交付他们的第一台 3D 金属原型打印机。该公司还计划推出体积更大的、用于工业制造的打印机，它们的速度将会比之前的 3D 金属打印机快 100 倍。

　　短期来看，有了这项技术后，制造商们将不再需要维持大量的库存，他们可以按需地打印一个部件。比如说，当顾客需要给旧车替换一个零部件的时候，就可以立即提供给他。

　　长期来看，那些大规模生产某一特定零部件的大工厂将会被产品线丰富的小工坊所取代。这些小工坊将能按照顾客的需求随时打印出各种各样的零部件。

　　根据美国材料试验学会旗下 F42 技术委员会订定的相关标准，将增材制造，也就是俗称的 3D 打印，分为七大类技术方法，目前应用在“金属”的打印主要有四种技术，分别为金属粉床熔化(PBF，Powder BedFusion)、雷射金属沉积(LMD，Laser Metal Deposition)、黏着剂喷涂成型(Binder Jetting)，以及分层实体制造(LOM，Laminated Object Manufacturing)。

　　在上述的技术中，现阶段最被看好且应用最多的是金属粉床熔化，在列印时披上一层粉末，再透过雷射进行烧熔出想要的形状，两点重要的原因：可以制作出各种复杂形状的产品，以及如果金属粉末控制得宜，就能做出精致度很好的产品。举例来说，25 微米(Micrometer)的金属粉末颗粒就能打印出表面细致度是 25 微米的产品，如果把金属粉末颗粒缩小至 2~5 微米，就可达到表面细致度就是 2~5 微米，就会比传统 CNC 制程做出的更漂亮，但前提是金属粉末必须控制得宜。

　　但相较于传统的铸造或锻造工法，3D 金属打印还有几个阻碍，一是机器设备以及金属粉末的成本都仍偏高，二是尽管目前 3D 金属打印已经来到了四支雷射喷头可同时工作，但以用户的角度来看，速度还是慢。

　　2、零知识验证——完美的网络隐私

　　对于很多加密货币，尽管理论上来说，这些交易都是匿名的，但通过与其他数据进行结合，还是可以追踪到甚至识别出交易人。然而，零知识验证技术却有助于真正解决这个问题。而且有望进一步帮助实现真正的互联网隐私。

　　举个例子，该工具可以让你不用透露出生日期就能证明自己年满 18 岁，或者不用透露自己的银行余额或其他细节，就能证明自己在银行有足够的存款可以完成金融交易。这样就大大降低了隐私泄漏或身份盗用的风险。

　　尽管研究人员已经研究了几十年，但直到去年人们对零知识验证的兴趣才开始暴增，某种程度上，这要得益于人们对加密货币日益增长的热情。同时，很大一定程度上也得益于 2016 年末建立的电子货币——Zcash 把零知识验证应用于实际。Zcash 的研发人员使用一种叫做 zk-SNARK(简明非交互零知识验证)的方法让用户进行匿名交易。通常，这在比特币以及其他公共区块链系统中是不可能实现的，比特币以及其他公共区块链系统中的交易对所有人都是公开透明的。

　　不过尽管 zk-SNARK 承诺种种好处，但计算量大，运行缓慢。同时，zk-SNARK 需要“信任安装”，所生成的密钥如果落入坏人之手就可以破坏整个系统。不过，研究人员正在努力研究替代方案，希望可以更加高效地部署零知识验证，同时不需要上述密钥。

　　3、零碳排放天然气发电

　　在可预见的未来，我们可能要一直将天然气作为主要的发电能源之一。现成又便宜的天然气发出的电占美国总发电量的 30%， 全世界发电量的 22%。天然气虽然比煤炭清洁得多，仍造成了大量的碳排放，而现有技术体系通常是进一步增设 CO2 吸附、脱硫脱硝、降灰等环保装置来实现。

　　然而，这些手段大都是补救性质的，会增加发电成本和能耗，降低经济效益。而现在，美国能源公司 Net Power 彻底摒弃传统的以水蒸气为工质的热能循环过程，选用全新的以高压高温超临界 CO2 为介质的 Allam 循环过程。这样就从本质上解决了 CO2 排放和 NOx 污染的问题，且回收的 CO2 还变废为宝，可应用于采油或作为化工原材料等利用。

　　该技术发电综合效率更高，设施大幅简化，固定投资少，占地面积小。如果该技术成熟并实现产业化，将引领热力发电领域的技术革命，不仅对天然气发电意义重大，对煤电领域也有非常重要的参考价值。