在這個科學新發現天天登上媒體版面、科技公司不斷推陳出新的年代，何者能在未來發揮影響力，現階段仍是未知數。我們為了找出答案，每年遴選出十大突破性技術。我們無法預見未來，但預期這些技術在未來幾十年將對世界產生重大影響。
小型語言模型
大型語言模型釋放出AI威力，如今更講究小而美。
▲主要研發單位：Allen Institute for Artificial Intelligence、Anthropic、Google、Meta、微軟、OpenAI
▲成熟期：現在
在AI的世界裡， 大小很重要。OpenAI的GPT-3在2020年推出時，是當時規模最大的語言模型。該公司讓各界看到，一旦把語言模型的規模擴大，就足以讓運算效能爆發性成長。此舉掀起一波科技浪潮，語言模型愈來愈大。正如OpenAI的研究科學家布朗（Noam Brown）在2024年10月舊金山TED AI大會上所言：「AI在過去5年的進展驚人，可用『規模』一言以蔽之。」
然而，隨著高階模型的邊際效益逐漸降低，研究人員開始摸索如何以小模型達到高效能。針對某些工作事項，小型語言模型以更聚焦的數據集為訓練素材，如今表現已能與大型模型媲美，甚至做得更好。對於有意以特定方式部署AI的企業而言，這項發展可謂是利多消息，因為如果指示重複相同類型的請求，語言模型並不需要搜尋網路所有資訊。
多數科技龍頭除了自家的旗艦模型，也推出精簡版：OpenAI有GPT-4o和GPT-4o mini；Google DeepMind有Gemini Ultra和Gemini Nano；Anthropic的Claude 3更出了3種版本，包括規模最大的Opus、中型的Sonnet與迷你版的Haiku。微軟則率先研發出一系列名為Phi的小型語言模型。
現在也有愈來愈多中小型企業推出小型語言模型。AI新創公司Writer聲稱，旗下最新語言模型在許多關鍵指標足以媲美高階大型模型的性能，但參數有時只需要後者的二十分之一──參數是模型訓練過程所計算的數值，能夠決定語言模型的行為。
小型語言模型的效率較高，因此訓練與執行速度更快。對於想要部署AI、又有預算考量的人是一大福音。小型語言模型對氣候也有幫助，其所需的運算資源只要大型模型的一小部分，因此耗能量更少。
此外，小型語言模型的攜帶性高，放在口袋就能運作，不需凡事朝雲端發問。小而美，將是下一個大趨勢。 —Will Douglas Heaven
薇拉魯賓天文台
這座望遠鏡配備超大型數位相機，能夠長期快速連續拍照。
▲ 主要研發單位：美國能源署SLAC National Accelerator Laboratory、US National Science Foundation
▲ 成熟期：6個月
下次仰望夜空，不妨想想這個現象：放眼所及的所有物體，其中的粒子只占宇宙所有物質的約5%。天文學家認為，其他部份由暗能量與暗物質所組成，但這些神祕物質究竟是什麼？
正在智利興建的一座巨型望遠鏡，未來將探索這個問題與其他宇宙未知數。這座望遠鏡以美國天文學家薇拉魯賓（Vera Rubin）命名，她在1970至1980年代觀察數十個螺旋星系，發現星系外圍的恆星移動速度比預期快。她的計算充分說明暗物質可能存在，這種物質無法直接觀測，卻似乎影響著宇宙運作，包括恆星的運行與宇宙的結構等。
這座以她命名的天文台即將承續她的研究，解析度高出許多。薇拉魯賓天文台由這座由SLAC國家加速器實驗室（SLAC National Accelerator Laboratory）與美國國家科學基金會（National Science Foundation）經營，將安裝天文史上規模最大的數位相機。它的第一個任務是完成「時空傳承調查」（Legacy Survey of Space and Time）計畫，天文學家將把巨型鏡頭對準南半球天空，連續拍攝，反覆觀測同一片天區，時間長達10年。
調查結束時，這台32億畫素的相機將記錄下200億個星系，收集高達60拍位元組（petabyte）的資料，約為美國國會圖書館（US Library of Congress）現有館藏數位資料量的3倍。借重專業演算法與超級電腦將這些影像整合在一起，可為天文學家提供天空的縮時影像。觀察眾多星系的分布與形態，將有助於研究暗物質的重力效應。天文學家還計畫繪製有史以來最詳細的銀河系3D圖。
進展順利的話，這架望遠鏡將在2025年年中拍下首張科學研究等級的畫面，迎來稱為「開光」（first light）的特殊時刻。民眾可望隨後就能看到薇拉魯賓天文台發布的第一張照片。—Amy Nordrum
長效型愛滋病毒預防藥物
一年只要打針兩次，新藥就能有效預防愛滋病毒感染。
▲主要研發單位：Gilead Sciences、GSK、ViiV Healthcare
▲成熟期：1到3年
2024年6月，一款愛滋病毒預防新藥的試驗結果出爐，震驚各界。只需每半年注射一次的lenacapavir，施打於烏干達與南非逾5千名女性後，證實能有效預防愛滋病毒，而且效果達百分之百。
這款由吉利德（Gilead）公司研發的新藥，還有其他好處。自2012年以來，暴露前預防性投藥（PrEP）已能有效預防愛滋病毒感染，只是必須每天服藥，或在可能暴露於病毒前服用，對健康的人很麻煩。也因為這類藥物同時用於治療感染者，服藥往往容易遭到污名化。對部分民眾而言，藥物不是昂貴，就是取得管道有限。研究人員在試驗中發現，注射lenacapavir的效果高出每日服用PrEP藥丸，原因可能是受試者並未每日確實服藥。
2021年，另一款長效注射型的愛滋病毒預防藥物通過美國食品藥物管理局（FDA）核准，稱為cabotegravir，由葛蘭素史克（GSK）旗下的子公司ViiV Healthcare生產，必須每兩個月施打一次。然而，儘管市場需求龐大，但藥的推廣進度緩慢。
科學家與倡議人士都冀望lenacapavir有不同的命運。現階段而言，FDA只核准這款新藥用於對其他療法產生抗藥性的愛滋患者，但吉利德已與藥廠簽訂授權協議，計畫在120個低所得國家生產學名藥版本，用於預防愛滋病毒。
2024年10月，吉利德宣布lenacapavir試驗的更多數據；受試者逾3,200人，包括順性別男同志、雙性戀與其他男性，以及跨性別男性、跨性別女性與非二元性別者，這些人與生理男性發生性行為後，預防效果達96%。
聯合國設下2030年前終結愛滋病的目標，但挑戰性不低，畢竟全球每年新增感染案例仍舊超過100萬人。所幸，我們現在有了藥物助攻，只剩取得管道有待改善。—Jessica Hamzelou
生成式AI搜尋
生成式AI正在顛覆大家所熟知的網路搜尋，幫助我們在手機找到所需內容。
▲主要研發單位：Apple、Google、Meta、微軟、OpenAI、Perplexity
▲成熟期：現在
Google推出由旗下Gemini語言模型驅動的「AI Overviews」功能，未來將改變全球數十億人的網路搜尋習慣。生成式搜尋技術可能還只是第一步，未來可望出現全方位AI助理，為你解答任何問題、達成任何工作事項。
有別於過去只有一連串連結，AI Overviews提供精準簡潔的解答，使用者不必上下捲動網頁、瀏覽多個來源，就能快速得到重要資訊。Google在2024年5月首度公布這項功能，但出師不利，搜尋結果頻頻出糗，因此Google隨後限制搜尋結果的參考來源，避開使用者生成內容（user-generated content）或諷刺與幽默網站的資訊。
生成式搜尋的崛起並非只出現在Google，微軟與OpenAI在2024年亦相繼推出類似版本。此外，AI輔助搜尋也愈來愈普及於電腦與其他裝置，分析圖像、音訊與影片，提供客製化的搜尋結果。
但稱霸全球搜尋市場的Google，仍是業界領頭羊，目前已向全球逾10億用戶推出AI Overviews功能，搜尋體驗更接近日常對話。Google與OpenAI都指出，使用者進行生成式搜尋時，會出現不同的互動方式，問的問題更長，也更常進行後續提問。
這項新的AI應用對線上廣告與媒體業將造成深遠影響。這些搜尋產品經常將網路新聞與文章內容摘要後當作搜尋結果，因此各界擔心可能降低使用者點擊原始來源的意願，進而剝奪這些網站的潛在廣告收入。目前已有多家出版商與多位創作者提出訴訟，控告業者以他們的創作內容訓練AI模型。生成式搜尋恐怕成為媒體與科技龍頭之間的另一個角力戰場。—Scott J Mulligan
牛隻打嗝抑制技術
新型飼料添加劑終於問世，有助於大幅減少農業碳排的一大來源。
▲主要研發單位：Blue Ocean Barns、DSM-Firmenich、Rumin8、Symbrosia
▲成熟期：現在
牛隻打嗝向來是氣候變遷的棘手問題，如今企業終於獲得實質進展。
全球各地的牛群在消化過程會打嗝釋放出甲烷，綿羊與山羊也是，形成大量溫室氣體，成為牲畜碳排的第一大來源。依不同研究而定，牲畜碳排占全球氣候污染的11%到20%不等。
想透過降低需求來大幅減少畜牧業碳排並不容易，原因很簡單，漢堡、牛排、奶油與牛奶美味可口，加上全球人口不斷成長，且愈來愈富裕，這類食品的消費量只會有增無減。
牛隻打嗝抑制劑應運而生。總公司位於荷蘭的帝斯曼-芬美意（DSM-Firmenich）集團，以生產香水與製藥等產品，研發出一種稱為Bovaer的飼料添加劑，聲稱可減少乳牛的甲烷排放量達30%，對肉牛的效果更佳。牛隻腸道有一種酵素，通常會將消化過程產生的氫氣與二氧化碳轉化為甲烷，牛打嗝時會排出，但Bovaer能夠抑制這種酵素。
2024年5月，美國食品藥物管理局（FDA）核准Bovaer在美國使用。帝斯曼表示，這款添加劑目前已在澳洲、巴西與歐盟等超過55國上市。
另一方面，Blue Ocean Barns、Rumin8、Symbrosia等新創企業正在研發、測試或送審紅藻衍生產品，有機會進一步降低甲烷排放。還有其他機構組織正在研發疫苗或改變牛隻的腸道微生物 ，企圖找到更長效的解決方案。
會有多少牧牛業者買單，仍舊有待觀察，但根據在美國經銷Bovaer的禮藍（Elanco)，使用這款添加劑的農民可以獲得溫室氣體額度，由部分企業在自願碳市場（voluntary carbon market）購買，藉以降低企業碳足跡。Rumin8則指出，牛隻服用該公司的添加劑後，肉量與產乳量可能提升。
當然，這些添加劑不能完全解決問題。養牛業必須採取其他重大措施減少碳排，包括停止在能夠吸附碳排的森林開發。而為了確實降低需求，食品公司必須研發出更好、更便宜、更環保的替代品，如植物性漢堡與替代乳製品。
話雖如此，如今有了減少甲烷排放的飼料添加劑，解決氣候變遷的一大肇因愈來愈有希望。—James Temple
乾淨航空燃油
以工業廢料或二氧化碳製成的替代燃料，可望大幅減少航空碳排。
▲主要研發單位：Gevo、LanzaJet、Montana Renewables、Neste、World Energy
▲成熟期：現在
2024年，飛越全球天際的飛機共消耗約1千億加侖的航空燃油，其中只有約0.5%是非化石燃料。這個情況可望很快改變。
航空碳排至今對全球暖化的影響約占4%，可望透過替代航空燃料大幅降低。這類新型燃料的原料可以是回收食用油、農作物殘渣、工業廢料，以及從空中捕捉的二氧化碳。取決於原料來源，這類燃料可將碳排減少一半、甚至完全消除，而且能用於現行多數飛機機種，有助於加速減碳進展。
目前有愈來愈多政府設定相關目標或制定法規，要求航空公司採用替代航空燃料（又稱永續航空燃料，SAF)。從2025年開始，歐盟與英國的機場依規定必須至少採用2%的替代航空燃料，比重在未來數十年將逐步提高，歐盟要求在2050年達70%。
放眼目前市面的替代航空燃料，幾乎都是以廢棄脂肪與油脂製成。Montana Renewables最近獲得美國能源部14.4億美元的貸款承諾，資金將用於擴建一座替代航空燃料廠房。儘管如此，這類原料的供應量仍然有限。
採用其他技術與原料的企業也紛紛擴大產能。2024年初，LanzaJet啟用首座商業規模等級的乙醇製航空燃料廠，年產能達900萬加侖。以二氧化碳製成的合成燃料，可為航空公司帶來更多選擇，只是目前尚未達到商業化生產規模。
展望未來，成本將是替代航空燃料的發展關鍵。以平均價格而言，目前市面上的永續航空燃料約為傳統燃料將近三倍。在更多企業投入生產的背景下，價格預計降低，但隨著燃料推陳出新，成本也可能增加。—Casey Crownhart
快速學習機器人
拜AI進展之賜，機器人的訓練速度更快，執行複雜任務不再是問題。
▲主要研發單位：Agility、亞馬遜、Covariant、Robust、豐田研究所
▲成熟期：現在
生成式AI正在顛覆機器人的訓練模式，過去幾十年停留在科幻情節的實用型機器人，如今可能終於實現。
機器人研究人員對AI並不陌生，比方說，搭載AI技術的機器人已存在多年，能夠偵測路徑上的物體。但幾年前，大型語言模型的進展開始讓機器人專家驚嘆不已，因為開發商可以在語言模型餵入書籍、詩歌、手冊等大量文本，加以微調，讓模型根據提示詞產生文字。
若能把相同概念應用在機器人，固然讓人神往，但難度極高。在螢幕上生成文字是一回事，但用來訓練機器人移動、完成日常任務，又是另一回事。
機器人專家如今在這方面有了重大突破。其中一項進展是找出整合不同類型資料的方法，並讓機器人能夠理解與運用。以洗碗為例，研究人員可以請人穿戴感測器洗碗，從中收集數據，再結合人類使用機械手臂洗碗的遠端操作數據。另外還可以從網路收集一般人洗碗的圖片與影片。
將這些資料來源正確整合到新的AI模型後，即使訓練出的機器人尚不完美，但比起人工訓練的機器人在起跑點已搶先一大步。AI模型觀察過同一項任務有很多種執行方式，因此更容易即興發揮，並推斷機器人下一步應該怎麼做。
這項突破可望改寫機器人的學習方式。倉儲等商業場域的機器人已開始採用這類進階訓練，而相關實驗帶來的寶貴經驗，更可望為未來的居家型智慧機器人鋪路。—James O,Donnell
有效的幹細胞療法
功能強大的幹細胞終究可望治癒疾病。
▲主要研發單位： California Institute for Regenerative Medicine、Neurona Therapeutics、Vertex Pharmaceuticals
▲成熟期：5年
25年前，研究人員從試管受精胚胎分離出功能強大的幹細胞。這些細胞理論上能轉化為人體任何組織，預示著醫療革命的來臨。試想，身體哪個部位有病痛，都能汰舊換新。
然而，幹細胞科學的發展並非一帆風順。儘管科學家很快就學會不用胚胎來培育這種全能細胞，但要誘導幹細胞轉化成真正具有功能的成體組織，卻比原本想像的困難。
發展至今，幹細胞終於即將施展所長。以患有重度癲癇的葛雷夫斯（Justin Graves）為例，他接受人造神經元的移植手術，希望抑制大腦異常放電而導致癲癇發作。
葛雷夫斯指出，自從他2023年在加州大學聖地牙哥分校接受治療後，癲癇發作頻率從每天一次降至每週一次。「整個人煥然一新。」他說：「我現在到處宣傳幹細胞療法的好處。」
這項癲癇療法試驗由Neurona Therapeutics公司執行，目前仍處於早期階段，僅治療過15位患者，但初步結果相當驚人。
2024年6月，另一項幹細胞研究亦交出亮眼成績，這次是針對第一型糖尿病，亦即原本稱為幼年糖尿病的自體免疫疾病，患者身體會攻擊胰臟的β胰島細胞。少了正常運作的β細胞調節血糖，第一型糖尿病患者必須每天監測血糖與注射胰島素，才能維持生命。
總公司位於波士頓的福泰製藥（Vertex Pharmaceuticals），目前仍持續進行這項研究，部分患者接受人工β細胞的輸注後，已經能夠停止注射胰島素，新細胞能在需要時會自行產生胰島素。
不會再癲癇發作、不必再注射胰島素，這些都是患者期待聽到的好消息，也預示幹細胞研究即將達到功能性治癒（functional cure）的地步，讓患者身體重拾自我調節能力，回歸正常生活。—Antonio Regalado
無人計程車
透過手機隨傳隨到的無人計程車，服務版圖正在擴展到更多城市。
▲主要研發單位：百度、Cruise、小馬智行、Waymo、Wayve、Zoox
▲成熟期：現在
如果你住在美國或中國幾個特定城市，可能已經看過無人車接送乘客，甚至自己也搭過。殊不知，無人計程車服務在3年前尚在摸索上路規則，如今已不可同日而語，而且可能即將現身更多城市。
來到中國的大城市，乘客可以選擇的無人計程車不少，服務業者包括百度、AutoX，以及中國新創公司如文遠知行（WeRide）與小馬智行等。這些企業磨刀霍霍，計畫擴展到新加坡、中東與美國。
至於美國，無人車已上路累積了幾百萬哩的訓練數據，因此民眾對它並不陌生，但直到最近才開始實際搭乘。
跟Google同為Alphabet旗下子公司的Waymo，是美國最大的無人計程車業者，才剛在舊金山、洛杉磯與鳳凰城推出無人計程車服務，如今更計畫在2025年與優步（Uber）合作，將觸角擴展到奧斯汀和與亞特蘭大。亞馬遜旗下的Zoox放眼拉斯維加斯，計畫在2025年推出無人計程車服務，目前也正在舊金山、奧斯汀與邁阿密進行測試。此外，英國新創企業Wayve開始在舊金山測試旗下技術，準備靠右行駛。
無人計程車之路仍有許多潛在路障。中國的無人計程車價格低廉，導致千萬名計程車司機反彈。而在美國，通用汽車（General Motors）旗下的Cruise先前曾發生計程車撞上行人的事故，因此在2023年10月暫停營運，直到最近才恢復車輛測試。特斯拉（Tesla）則必須證明技術實力並取得必要許可，才能照計畫在2025年於加州與德州推出無人監管的叫車服務。
儘管如此，這個產業仍不斷往前推進。搭過無人計程車的人愈來愈多，也逐漸適應這項技術。可預期的是，主要業者陸續進軍其他城市，展開價格競爭。—Rhiannon Williams
綠色鋼鐵
瑞典正在興建全球第一座幾乎零碳排的工業級煉鋼廠。
▲主要研發單位：Boston Metal、LKAB、Midrex、Stegra
▲成熟期：1年
全球碳排放量約有8%來自鋼鐵產業，如今有項技術使用再生能源製造的氫氣來煉鋼，可望讓產業更加環保。
大多數鋼鐵目前仍以燃煤高爐生產，每噸會產生約兩噸以上的二氧化碳。有項已經商用化的新型技術稱為「直接還原法」，使用天然氣將鐵礦石轉化為鐵（煉鋼的重要原料），可減少約40%的碳排。只不過，這個過程仍會產生大量碳污染。
有鑑於此，幾家企業正在研發新技術，希望以再生能源製造出氫氣，與鐵礦石反應來生產鐵──製鐵是煉鋼過程中最耗能、污染程度最高的環節。理論上，新型製程可以達到幾乎零排放。
瑞典新創企業Stegra（原為H2 Green Steel，2024年9月更名）已籌資近70億美元，計畫在瑞典北部的波登市（Boden）打造這樣的工廠，以電解法分解水產生氫氣，採用的能源也是由風力與水力發電混合供應的乾淨電力。該廠預計在2026年投入生產，可望成為全球首座工業級綠鋼廠。
Hybrit技術由鋼鐵公司SSAB、礦業公司LKAB與能源公司Vattenfall聯手研發，使用類似製程生產綠鋼。LKAB目前正在瑞典耶利瓦勒鎮（Gällivare）蓋廠，地點鄰近旗下的鐵礦石場。但礙於取得環評許可不易，相關計畫已經延宕。
另一種生產綠鋼的方法是，在鐵礦石與電解質的混合物中導入電流，破壞氧化鐵的鍵結，進而提煉出純鋼。若再採用乾淨電力，這個製程可能留下非常低的碳足跡。波士頓金屬（Boston Metal）計畫將這項技術商用化，希望在2026年開始授權。
Stegra的新廠一旦產能全開，每年將可生產450萬噸綠鋼，雖然只占全球每年數十億噸煉鋼量的一小部分，但能夠證明煉鋼不必產生大量碳排，客戶又願意溢價採購綠鋼，有助於煉鋼產業踏出低碳之路的第一步。—Douglas Main
