『您的瀏覽器不支援JavaScript功能,若網頁功能無法正常使用時,請開啟瀏覽器JavaScript狀態』

跳到主要內容區塊

工業技術研究院

:::

工業技術與資訊月刊

344期2020年09月號

出版日期:2020/09/15

正方形 Icon 觀念探索 Trend

2020年10大突破性技術(上)

翻譯/連育德

本刊取得美國麻省理工學院Technology Review期刊圖文授權。
本刊取得美國麻省理工學院Technology Review期刊圖文授權。

《麻省理工科技評論》一年一度的創新技術名單出爐,這些技術可望能發揮實質影響力,解決人類面臨的重大問題,因此遴選過程避免曇花一現的技術創新與言過其實的新產品,聚焦於真正能改變生活與工作方式的劃時代技術。

防駭網路

2020年底前,荷蘭研究人員將建置連通德夫特市(Delft)與海牙的量子網路。

一個建立在量子物理學上的網路即將上路,並從根本達到通信的安全性。任教於德夫特科技大學(Delft University of Technology)的威娜(Stephanie Wehner),目前正率領一支研究團隊,打造貫穿荷蘭4個城市的量子網絡,透過這個網絡傳遞的訊息將無法被破解。

過去幾年,在透過光纖電纜傳輸光子對(Pairs of Photons)時,科學家已經能做到完全保護光子編碼的資訊。中國大陸有個研究團隊使用相關技術,打造出連結北京與上海、長達2,000公里的骨幹網絡,只是這項工程有一部分必須仰賴傳統零組件,導致量子連接時(Quantum Link)偶爾會斷鏈,再建立新的連結,因此產生駭客攻擊的風險。

相較之下,德夫特網絡將是全球第一座使用點對點量子技術、在城市之間傳遞資訊的網絡。這項技術仰賴原子粒子的一種量子行為,稱為量子糾纏(Entanglement)。一旦糾纏的光子被祕密讀取,內容便會遭到破壞。

但糾纏的粒子不容易產生,要遠距離傳輸更是難上加難。威娜的團隊已證實能將這些粒子傳送超過1.5公里,也有信心於2020年年底前在德夫特與海牙之間,建立起量子連結。

如果要保障未來通過更長的距離而不會斷訊,則需要靠量子中繼器(Quantum Repeater)延伸網絡。德夫特科技大學與其他地方目前正在研發相關的中繼器,威娜表示第一款產品預計在5到6年內完成,全球性的量子網絡可望在2030年前實現。 —Russ Juskalian

重要性:網路愈來愈容易遭到駭客攻擊,量子網路可以防駭。
主要研究單位:德夫特科技大學、量子網路聯盟(Quantum Internet Alliance)、中國科學技術大學。
成熟期:5年。

超級個人化藥物

醫界研發個人化新藥,專門治療罕見的基因突變。

舉一個「無藥可救」的病例:有個小朋友罹患非常罕見的致命疾病,不但無法治療,甚至沒有實驗室在進行相關研究。套句醫界的說法:「病太罕見,沒有意願」。

如今這個現象即將改善,因為新型藥物可以針對病患的基因加以客製化。如果極罕見疾病的成因是由於特定的DNA錯誤所致(有幾千種罕病皆是如此),至少現在有修復基因的一絲機會。

蜜拉(Mila Makovec)就是一例。年紀尚幼的他,罹患一種罕見基因突變的重症,目前正在服用為他特製的藥物。醫師從判斷出他的DNA錯誤到找出療法,只花了1年。整個歷程在2019年10月刊登在新英格蘭醫學期刊(The New England Journal of Medicine)。醫師將藥稱為「蜜拉森」(Milasen)。

這項療法雖然無法治癒蜜拉,卻能讓病況更加穩定,現在的他不僅癲癇發作的次數變少,漸漸地也能在攙扶下站立跟走路。

而蜜拉有辦法接受治療,是因為現在的基因藥物研發速度比以前更快,也更有機會看到療效。新藥的形式可能包括基因置換(Gene Replacement)、基因編輯(Gene Editing),或是使用於蜜拉身上的反義(Antisense),亦即類似分子橡皮擦,可以刪除或修正錯誤的基因訊息。這些療法的共同點在於,可以透過數位化的方式快速設計,從DNA字母修正或補償遺傳疾病。

目前像蜜拉這樣的醫療病例只有極少數,但未來會有更多人。從前研究人員遇到某些重症,只能搖頭抱歉,如今卻有可能從DNA找到解方。

單一病人接受一種療法的做法在學界稱為n-of-1,其真正的挑戰在於打破醫藥界的所有既定觀念,包括研發、測試、銷售等等。高度個人化療法只能救一個人,卻需要大批團隊進行設計與生產,而這些藥物該由誰買單呢?—Antonio Regalado

重要性:基因藥物可以量身訂做,為絕症患者帶來一線希望。
主要研究單位:A-T兒童計畫(A-T Children,s Project)、波士頓兒童醫院、艾恩尼斯藥廠(Ionis Pharmaceuticals)、美國食品藥物管理局(FDA)
成熟期:現在

數位貨幣

數位貨幣崛起,對金融隱私將有深遠影響。

2019年6月,臉書公布計畫推出名為Libra的「全球數位貨幣」,沒想到引發反彈聲浪,如今Libra可能無疾而終,至少已經不會按原先設想進行。儘管如此,它還是發揮了影響力。在臉書公布計畫後的短短幾天,中國人民銀行的官員便指出,該行將加速發展中國版數位貨幣。如今,中國大陸可望成為全球第一個發行數位貨幣的主要經濟體,實體貨幣將會被取代。

根據原訂計畫,Libra是建立在以美元存底為主的基礎上,但這點在中國大陸領導層的眼中儼然是個威脅,可能加深美國在全球金融體系已經大得不成比例的權力;而美國之所以如此位高權重,是由於美元形同全球的儲備貨幣。部分人士懷疑中國大陸企圖在國際推廣數位人民幣。

演變至今,臉書對Libra的說法也增添了地緣政治的意味。2019年10月,執行長祖克柏(Mark Zuckerberg)向國會承諾說,Libra「將會提高美國的金融領導地位,也能加強美國在全球的民主價值與監督角色。」數位貨幣戰爭正式開打!—Mike Orcutt

重要性:實體貨幣式微,交易也日益難以擺脫中介機構;此外,數位貨幣技術可能分裂全球金融體系。
主要研究單位:中國人民銀行、臉書。
成熟期:2020年。

抗老化藥物

正在研發中的新藥鎖定人體老化過程,藉此治療相關疾病,效果值得期待。

第一批新型抗老藥物已經展開人體測試,雖然暫時還無法讓人類長命百歲,但希望能減緩或逆轉基本的老化過程,治療特定疾病。

這種藥物稱為長壽藥(Senolytics),會清除隨年紀增長而累積的某些細胞。這些「衰老」(Senescent)細胞容易造成低度發炎,抑制細胞修護的正常機制,使得鄰近細胞處在有毒環境中。

位於舊金山的聯合生技(Unity Biotechnology)曾對患有中重度膝關節炎的病患進行測試,初步結果在2019年6月出爐。另一項更大型的臨床試驗預計在2020年下半年公布結果。該公司亦針對眼睛與肺部等老化相關疾病,正在研發類似藥物。

長壽藥目前正處於人體實驗階段,其他許多抗老療法鎖定與老化和各種疾病相關的生物過程,也同樣值得期待。

Alkahest公司將年輕血液的成分注入患者體內,聲稱能夠避免輕重度阿茲海默症患者的認知及功能衰退。該公司也有帕金森氏症與失智症藥物,目前正在人體測試階段。

2019年12月,卓克索大學(Drexel University)醫學院的研究人員甚至在測試一種含有雷帕黴素(Rapamycin;免疫抑制藥)的藥膏,看看是否能減緩人類皮膚老化。

這些測試反映出研究人員正在朝多方面努力,希望解決心臟病、關節炎、癌症、失智症等等老化相關疾病的根本問題,延後發病時間。—Adam Piore

重要性:延緩老化過程,或許能治療諸如癌症、心臟病和失智症等多種疾病。
主要研究單位:聯合生技、Alkahest;梅約醫學中心(Mayo Clinic)、Oisín生技。
成熟期:5年內。

以人工智慧發掘分子

科學家借重人工智慧之力,發掘有發展潛力的類藥物化合物。

有可能發展成救命藥物的分子數量多得驚人,據研究人員預估約有10的60次方,數量比太陽系的原子總數還多,用於化學上的可能性幾近無限,但前提是化學人員找得到值得研究的分子。

現在透過機器學習工具,可以探索既有分子與其特性的大量數據庫,使用所得資訊開創新的可能性,讓新候選藥物的發掘過程更加迅速且更便宜。

2019年9月,由香港英科智能(Insilico Medicine)與多倫多大學所組成的研究團隊取得重大進展,以人工智慧運算法合成幾款候選藥物,可望能證實這樣的發掘策略奏效。

拜深度學習(Deep Learning)與生成模型(Generative Model)技術所賜,電腦當年打敗圍棋世界冠軍,而研究人員現在採取類似先進技術,找出約3萬種特性適合的新型分子。他們從中選出6種進行合成與測試,其中有一種分子特別活躍,經過動物測試後證實前景看俏。

從事藥物開發的化學專家經常發揮創意,打造出新的分子,這樣的過程宛若一門藝術,除了多年經驗的磨練,也需要頂尖的新藥開發人員善用敏銳直覺。如今這些科學家多了一項新工具,讓想像空間進一步延伸。—David Rotman

重要性:一款新藥的商轉平均花費約25億美元,原因之一是很難找到有類藥物前景的分子。
主要研究單位:英科智能、Kebotix、Atomwise、多倫多大學、BenevolentAI。
成熟期:3~5年。

下載全文PDF Icon下載全文PDF


[{"text":"企業網","weight":13.0},{"text":"材化所","weight":11.5},{"text":"機械所","weight":10.0},{"text":"綠能所","weight":9.4},{"text":"生醫所","weight":8.0},{"text":"半導體","weight":6.2},{"text":"南分院","weight":5.0},{"text":"太陽能","weight":5.0},{"text":"課程","weight":5.0},{"text":"遠紅外線","weight":5.0},{"text":"雷射","weight":4.0},{"text":"LED","weight":4.0},{"text":"LED可見光","weight":3.0},{"text":"5G","weight":3.0},{"text":"工研人","weight":3.0},{"text":"電光所","weight":3.0},{"text":"綠能與環境研究所","weight":3.0},{"text":"機械","weight":3.0},{"text":"資通所","weight":2.0},{"text":"面板","weight":2.0},{"text":"文字轉語音","weight":2.0},{"text":"實習","weight":2.0},{"text":"無人機","weight":2.0},{"text":"生醫","weight":2.0},{"text":"3D","weight":2.0},{"text":"v2x","weight":2.0},{"text":"員工","weight":2.0},{"text":"地圖","weight":2.0},{"text":"太陽光電","weight":2.0},{"text":"材料與化工研究所","weight":1.0}]