二0二五年“十大突破性技術”發布

作為全球最具影響力的科技智庫之一，美國《麻省理工科技評論》憑借其獨特的觀察力和專業視角，始終站在科技創新的最前沿。為挖掘那些可能改變世界的創新技術，自2001年開始了“十大突破性技術”的評選。在這份評選里，關注的不僅僅是表面的技術進展，更希望發掘那些具有變革性潛力的科技突破。

在新發現頻頻登上頭條、各大科技公司不斷推陳出新的今天，要判斷哪些突破能真正經得起時間考驗殊為不易。正因如此，該刊每年都會精心編制這份榜單。盡管無法預見未來，但期待這些入選技術將在未來數十年持續塑造并影響世界。

以下是有可能改變未來的最新重大進展。

小語言模型

重大意義：大語言模型釋放了人工智能的強大潛力，而現在是小模型高效應用的時代。

主要參與者：AI2、Anthropic.谷歌、Meta、微軟、OpenAI

成熟期：現在

不可否認，在人工智能領域，模型的規模至關重要。2020年OpenAI推出的GPT-3，是當時規模最大的語言模型。它的問世，直接推動了人工智能性能的飛躍，并引發了一場以更大規模為向導的技術浪潮。正如OpenAI研究科學家諾姆·布朗在2024年10月TEDAI舊金山會議上所說：“過去五年人工智能領域的巨大進步可以用一個詞概括——規模。”

然而，隨著高端模型的邊際收益逐漸減小，研究人員開始探索如何通過“小規模”實現“大突破”。在某些任務中，專注于特定數據集的小模型，性能可以媲美甚至超越更大的模型。這對希望在有限領域部署人工智能的企業來說無疑是好消息。如果你的需求是重復性較高的特定請求，那么并不需要整個互聯網的數據來訓練模型。

如今，大多數科技巨頭都推出了其旗艦模型的小型版本。例如，OpenAI提供了GPT-40和GPT-40 mini，谷歌DeepMind發布了Gemlni Ultra和Gemini Nano，Anthropic的Claude 3分為大型的Opus、中型的Sonnet和小型的Haiku。此外，微軟也在積極開發一系列名為Phi的小語言模型。

不僅如此，越來越多的小型企業也開始提供小模型。人工智能初創公司Writer聲稱，其最新語言模型在許多關鍵指標上的表現與頂級大模型不相上下，而其參數量僅為后者的1/20。這種效率優勢讓小模型的訓練和運行速度更快，也為企業提供了更加經濟的選擇。同時，這對環境也是一大福音：小模型所需的計算資源顯著減少，因而能耗更低。

除此之外，小模型具備良好的便攜性——它們可以直接在我們的設備上運行，無需依賴云端請求。小型化，正成為人工智能發展的新趨勢。

薇拉·魯賓天文臺

重大意義：這座巨型望遠鏡配備了史上最大的天文數碼相機，旨在快速、高效地拍攝大量照片，并持久保存。

主要參與者：美國能源部SLAC國家加速器實驗室、美國國家科學基金會

成熟期：6個月后

當你仰望夜空時，不妨思考一下以下事實：我們能看到的物質僅占宇宙的約5%。天文學家認為，暗能量和暗物質構成了剩余的95%，但這些神秘物質究竟是什么？為了揭開這一謎團，以及其他宇宙未解之謎，一臺以美國天文學家薇拉·魯賓的名字命名的巨型望遠鏡將在智利開展探索。維拉·魯賓在20世紀70年代到80年代觀察到，在幾十個螺旋星系的外部區域，恒星的運動速度比預期的更快。她的計算提供了暗物質存在的重要證據——一種我們無法直接觀測但顯然影響恒星軌跡和宇宙結構的物質。

薇拉·魯賓天文臺將以更高的精度繼續這一研究。它由美國能源部SLAC國家加速器實驗室和美國國家科學基金會共同運營，并將配備天文學領域迄今為止最大的數碼相機。其首個任務是完成“時空遺產巡天”。天文學家將把這臺巨型鏡頭對準南半球的星空，連續十年重復拍攝同一片天空區域。

到任務結束時，這臺3.2億像素的相機預計將記錄200億個星系，收集多達60PB的數據——當前美國國會圖書館存儲量的三倍。通過使用專門的算法和超級計算機，這些圖像將被整合為一個時間推移的天文視圖。如此多的星系分布和形狀信息將幫助科學家研究暗物質的引力效應，并創建迄今為止最詳細的銀河系三維地圖。

如果一切順利，這臺望遠鏡將在2025年年中捕獲其首張科學級圖像，這一重要時刻被稱為“首光”。不久之后，公眾有望看到薇拉·魯賓天文臺發布的首張照片。

長效HIV預防藥物

重大意義：一種全新藥物在預防HIV感染方面表現出極好的效果，且每年僅需注射兩次。主要參與者：Gilead Sciences、GSK、ViiV Healthcare

成熟期：1～3年

2024年6月，一項關于預防HIV的新藥試驗結果公布，并迅速引發廣泛關注。Lenacapavir是一種每六個月注射一次的藥物，在烏干達和南非的試驗中成功保護了超過5000名女性免受HIV感染，其有效性達到了100%。

由Gilead公司研發的這款藥物具有多重優勢。自2012年以來，已經有了有效的HIV暴露前預防（PrEP）藥物，但這些藥物需每日服用，或在有可能接觸病毒前服用。這對健康人群來說負擔較重。此外，因為這些藥物也可以治療感染，服用它們會帶來一定的社會污名。對一些人來說，這些藥物價格昂貴或難以獲得。在Lenacapavir的臨床試驗中，研究人員發現，注射這種新藥比每天服用PrEP藥物的效果更好，這很可能是因為參與者未能每天堅持服藥。

2021年，美國食品藥品監督管理局批準了另一種名為Cabotegravir的用于預防HIV的長效注射藥物。這款藥物由ViiV Healthcare（主要由GSK控股）生產，需每兩個月注射一次。但盡管需求巨大，其推廣進展一直很緩慢。

科學家和社會活動人士希望Lenacapavir的情況會有所不同。目前，美國食品藥品監督管理局僅批準將其用于治療對其他藥物產生抗藥性的HIV患者。但Gilead已與多家制造商簽署許可協議，計劃在120個低收入國家生產用于預防HIV的仿制藥。

2024年10月，Gilead宣布了Lenacapavir的更多試驗結果，在超過3200名不同性別參與的預防HIV感染試驗中，其有效率達96%。

聯合國設定了一個雄心勃勃的目標：在2030年終結艾滋病。然而，目前全球每年仍有超過100萬新增HIV感染病例。不過我們已經有了實現這一目標所需的藥物。現在最需要的，是讓這些藥物能夠真正惠及所有需要的人。

生成式人工智能搜索

重大意義：生成式人工智能正在重新定義互聯網搜索，同時也能提升我們在手機上查找信息的效率。

主要參與者：蘋果、谷歌、Meta、微軟、OpenAI、Perplexity成熟期：現在

谷歌通過其Gemini語言模型推出的人工智能綜述功能（AI Overviews），正在改變數十億用戶的互聯網搜索體驗。這一生成式搜索技術或許是邁向AI智能助理的第一步——一個能夠解答所有問題并完成各種任務的未來工具。

與傳統搜索結果提供一串鏈接不同，人工智能綜述直接為用戶提供簡潔的答案，幫助用戶快速獲取信息，無需反復點擊多個來源。在2024年5月美國首發后，因一些不準確甚至荒謬的回答引發爭議，谷歌對生成內容的來源做出限制，不再使用用戶生成內容、諷刺或幽默網站的信息。

然而，生成式搜索的崛起并不僅限于谷歌。2024年，微軟和OpenAI也相繼推出了類似的功能。同時，其應用場景不斷擴展，現在人工智能輔助搜索可以在電腦和各種設備上分析圖像、音頻、視頻，并提供定制化答案。

盡管競爭者不斷加入，谷歌憑借其在全球搜索領域的主導地位，已將人工智能綜述功能推廣至超過10億用戶。這使得搜索體驗更像是對話。谷歌和OpenAI均報告稱，生成式搜索改變了用戶與搜索引擎的交互方式——人們會提出更長的問題，并進行更多的追問。

這種人工智能技術的應用對在線廣告和媒體行業影響深遠。生成式搜索往往在回答中總結在線新聞或文章的信息，這可能減少用戶點擊原始來源的意愿，削弱這些網站的廣告收入。一些出版商和藝術家已針對人工智能模型的內容訓練起訴相關公司，生成式搜索或將成為媒體與科技巨頭之間新的爭論焦點。

牛打嗝抑制劑

重大意義：一種能顯著減少農業排放的牛飼料添加劑終于問世，為氣候變化難題提供解決方案。

主要參與者：Blue Ocean Barns、DSM-Firmenich、Rumin8、Symbrosia

成熟期：現在

奶牛打嗝，是導致氣候變化的最棘手的問題之一，現在其解決方案終于取得了實質性進展。

牛在消化過程中會打嗝排出甲烷，綿羊和山羊也是如此。這種強效溫室氣體是畜牧業排放的最大來源。根據不同的分析，畜牧業排放占全球氣候污染總量的11%～20%。

隨著全球人口的增長與財富的增加，漢堡、牛排、黃油、奶制品等食品的需求將持續增長，僅通過減少消費需求很難實質性降低排放。

于是，牛打嗝抑制劑應運而生。總部位于荷蘭的DSM-Firmenich開發了一種名為Bovaer的飼料添加劑，據稱可將奶牛的甲烷排放減少30%，對肉牛的減排效果更好。其原理是抑制牛腸道中的一種酶，該酶通常將消化過程中產生的氫氣和二氧化碳轉化為牛打嗝時排出的甲烷。2024年5月，美國食品藥品監督管理局批準了該添加劑在美國的使用。目前，Bovaer已在包括澳大利亞、巴西和歐盟成員國在內的55個國家上市。

與此同時，Blue Ocean Barns. Rumin8和Symbrosia等初創公司正在研發以紅海藻為原料的添加劑，這些產品可能進一步降低甲烷排放。其他一些機構則通過嘗試開發疫苗或改變牛腸道微生物群來尋求更持久的解決方案。

不過，現在還不清楚有多少農場主愿意為這些產品買單。根據Bovaer美國營銷方Elanco的說法，使用該產品的農場主可以獲得溫室氣體信用額度，一些公司會在自愿碳市場購買這些信用額度，以此來減少其企業的碳足跡。同時，Rumin8公司表示，使用其添加劑的牛群可提供更多的肉類和奶制品。

當然，這些添加劑并不能解決全部問題。畜牧業還需采取其他重大措施，例如停止對吸碳森林的侵占，來減少其氣候排放。此外，要真正減少需求，食品公司需開發更好、更便宜、更環保的替代產品，包括植物漢堡和奶制品等。

盡管如此，牛打嗝抑制劑已被視為解決這一重大氣候難題的重要一步。

清潔航空燃料

重大意義：工業廢料、二氧化碳有望變身環保航空燃料，大幅降低排放。

主要參與者：Gevo. Lanzajet、Montana Renewables、Neste、WorldEnergy

成熟期：現在

2024年，全球航空業消耗了約3800億升噴氣燃料，其中環保燃料僅占0.5%。不過，這一局面將發生改變。

數據顯示，航空業的溫室氣體排放約占全球溫室氣體排放量的4%，而新型替代燃料有望大幅減少航空排放。新型燃料可以使用包括餐飲業的廢油、農作物秸稈、工業廢料，以及從空氣中捕獲二氧化碳等在內的原料制成。根據不同原料，它們可以將碳排放量減少一半或幾乎完全消除。更重要的是，現有飛機無需改裝就能使用這些燃料，這意味著減排效果可以很快顯現。

越來越多的國家也開始重視這一領域，通過立法要求航空公司使用替代燃料，也稱為可持續航空燃料（SAFs）。從2025年開始，歐盟和英國機場使用的燃料中，替代燃料至少占2%。這一強制要求在未來幾十年中將逐步提高，歐盟要求到2050年達到70%。

目前市面上的可用替代燃料主要來自廢油脂。蒙大拿可再生能源公司最近獲得了美國能源部14.4億美元的貸款支持，用于擴建生產設施。但廢油脂的供應有限，難以滿足未來需求。

幸運的是，其他技術路線也在快速發展。2024年初，LanzaJet建成了首個商業化乙醇制噴氣燃料工廠，年產能達900萬加倉。用二氧化碳制造的合成燃料雖然還未形成商業規模，但預計將為航空業提供新的選擇。

該領域目前面臨一個關鍵挑戰是成本問題。當下，可持續航空燃料的平均價格是傳統燃料的近3倍。隨著更多企業進入這一領域，價格有望下降，但新型燃料的成本可能會更高。

快速學習的機器人

重大意義：人工智能讓機器人學習新技能的速度大幅提升。

主要參與者：Agility、亞馬遜、Covariant、Robust、豐田研究院

成熟期：現在

生成式人工智能正在徹底改變機器人的訓練方式，科幻小說里那種無所不能的機器人，似乎離我們越來越近了。

機器人與人工智能的淵源由來已久。多年來，機器人一直在用人工智能來探測障礙物。但最近幾年，大語言模型的快速發展讓機器人專家們看到了新的可能。

大語言模型可以“消化”海量的文字資料——從教科書到詩歌再到使用手冊，然后根據需要生成新的內容。這種方法用在機器人身上似乎很有前景，但難度也不小。畢竟，生成文字是一回事，指導實體機器人完成復雜動作則是另一回事。

現在，研究人員終于在這個領域取得重大突破。他們找到了一種把各種數據相結合并轉化為機器人能理解的信息的方法。以洗碗為例：可以讓人戴上傳感器收集真實的洗碗動作數據，讓人用機械臂遠程操作收集示范數據，還可以從網上搜集大量人類洗碗的圖片和視頻，再把這些數據經過適當處理后輸入人工智能模型，就能訓練出一個比使用傳統方法訓練更具優勢的機器人。學習了同一任務的多種完成方式，人工智能就能更好地隨機應變，在現實環境中做出恰當的判斷。

這一突破將徹底改變機器人的學習方式。一些倉儲機器人已經開始采用這種先進的訓練方法，從中積累的經驗將為未來打造智能家用機器人奠定基礎。

有效干細胞療法

重大意義：干細胞或將成為治愈疾病的新希望。

主要參與者：美國加州再生醫學研究所、Neurona Therapeutics、Vertex制藥

成熟期：5年

25年前，科學家從體外受精的胚胎中分離出了強大的干細胞。這些細胞理論上能轉化成人體任何組織胞，人們因此看到了醫療革命的希望。想象一下：不管哪里出了問題，都能找到“替換零件”

但干細胞的研究并不順利。雖然科學家很快就找到了不使用胚胎培養干細胞的方法，但要讓它們轉化為真正有功能的成熟組織，難度卻遠超預期。

不過現在，干細胞的潛力終于要發揮出來了。以癲癇患者賈斯汀·格雷夫斯為例，他接受了實驗室培養的神經元移植，這些神經元經過特殊設計，能夠抑制導致癲癇發作的大腦異常放電。

自2023年在加州大學圣地亞哥分校接受治療以來，賈斯汀·格雷夫斯的癲癇發作頻率從原來的每天一次降到了現在的每周一次。“這是一個令人難以置信的改變，”他說，“我現在簡直成了干細胞療法的宣傳者?！?/p>

這項由Neurona Therapeutics公司開展的癲癇試驗還處于早期階段，目前只有15名患者接受了治療，但初步結果令人振奮。

2024年6月，另一項干細胞研究也取得了突破性進展。這次是針對1型糖尿病——一種曾被稱為青少年糖尿病的自身免疫疾病。患者的免疫系統會攻擊胰腺中的B細胞，導致無法控制血糖水平，不得不靠每天做血糖檢測和注射胰島素來維持生命。

在這項由波士頓Vertex制藥公司進行的持續研究中，一些接受實驗室培養的B細胞移植的患者已經能夠停止外源性胰島素的使用。他們體內的新細胞能夠在需要時自行分泌胰島素。

不再有癲癇發作，不再需要注射胰島素，這是患者們一直期待聽到的消息。這意味著干細胞研究離“功能性治愈”已經很近了，患者的身體將能夠重新獲得自我調節能力，回歸正常生活。

無人駕駛出租車

重大意義：一鍵叫車的無人駕駛汽車正在更多城市落地。主要參與者：百度、Cruise、小馬智行、Wavmo、Wavve、Zoox

成熟期：現在

如果你住在中國或美國的某些城市，你可能已經見過無人駕駛汽車接送乘客，也許你已親身體驗過。這與三年前相比是一個巨大的變化，當時這些服務還在摸索交通規則。而無人駕駛出租車很快就會在更多城市投入運營。

在中國的多個城市，乘客可以選擇百度、安途、文遠知行和小馬智行等公司運營的無人駕駛出租車。這些公司都計劃進軍新加坡、中東和美國市場。

雖然無人駕駛汽車多年來一直在美國道路上收集訓練數據，積累了千萬公里的行駛里程，但直到最近公眾才真正開始乘坐這些車輛。

谷歌母公司Alphabet旗下的Waymo是美國行業的領軍者。繼在美國舊金山、洛杉磯和鳳凰城推出無人駕駛出租車服務后，該公司計劃通過與Uber合作在2025年初擴展到奧斯汀和亞特蘭大。亞馬遜旗下的Zoox計劃2025年在美國拉斯維加斯向公眾推出無人駕駛出租車服務，目前也在舊金山、奧斯汀和邁阿密進行試運營。英國初創公司WaVve正在適應靠右行駛，并開始在舊金山測試其技術。

但實現無人駕駛出租車還有很多問題要解決。在中國，無人駕駛出租車價格便宜，但也引發了一些質疑。在美國，通用汽車旗下的Cruise在2023年10月因一輛車撞到行人而暫停運營，最近才恢復車輛測試。特斯拉則需要證明其技術的可靠性并獲得必要許可，才能實現2025年在加州和得克薩斯州推出無人駕駛網約車服務的計劃。

但這個行業仍在向前推進。越來越多的人開始體驗無人駕駛出租車，并且越來越適應這項技術。預計主要參與者將把業務擴展到新的城市，并開始價格競爭。

綠色鋼鐵

重大意義：全球首座幾乎零碳排放的工業規模鋼鐵廠正在瑞典建設。

主要參與者：Boston Metal、LKAB、Midrex、 Stegra

成熟期：1年

一種使用可再生能源制氫生產鋼鐵的方法，有望幫助“清潔”這個占全球碳排放量8%的行業。

目前大多數鋼鐵仍然在煤基高爐中生產，每生產一噸鋼鐵就會排放約兩噸甚至更多的二氧化碳。一種被稱為直接還原法的較新的商業技術，可使用天然氣將鐵礦石轉化為鐵（鋼鐵的關鍵成分），能減少約40%的排放。但這仍然會產生大量碳污染。

因此，多家公司正在開發使用可再生能源制氫與鐵礦石反應生產鐵的方法，這是鋼鐵生產過程中能耗最高、污染最嚴重的步驟。理論上，這些工藝可以實現接近零排放。

瑞典初創公司Stegra（2024年9月由H2Green Steel更名）已籌集近70億美元，在瑞典北部的博登建設這樣一座工廠。工廠將使用風能和水電混合供應的清潔電力，通過電解水制氫。工廠計劃2026年投產，有望成為同類工廠中首個工業規模的運營設施。

鋼鐵制造商SSAB、礦業公司LKAB和能源公司Vattenfall開發的Hybrit技術采用類似工藝生產綠色鋼鐵。LKAB正在其鐵礦場附近的耶利瓦勒建設一座工廠。不過，由于環境許可的問題，這些計劃已經延期。

制造綠色鋼鐵還有另一種方法：通過在鐵礦石和電解質混合物中通電，打破氧化鐵的原子鍵，從而分離出純化金屬。如果使用清潔電力，這個過程的碳排放可以極低。Boston Metal計劃在2026年將其開發的這一技術商業化。

Stegra工廠全面運營后，預計每年將生產450萬噸鋼鐵，相對于全球每年數十億噸的產量來說只是九牛一毛。但它將證明生產鋼鐵可以不產生大量碳排放，而且希望使用綠色產品的客戶愿意支付溢價，這將是整個行業綠色轉型的良好開端。