以下是該份榜單詳細內容及部分解讀節選：
靈巧機器人
重大意義：機器正在通過自我學習學會應對這個現實世界。如果機器人能學會應對混亂的現實世界，那麽它們就可以勝任更多的任務。
主要研究者：OpenAI（人工智能非營利組織）、卡內基梅隆大學、密歇根大學、加州大學伯克利分校
成熟期：3-5年
儘管人們一直在討論機器取代人類工作的話題，但目前工業機器人仍然表現得較為笨拙且靈活性欠佳。雖然機器人可以在裝配線上不厭其煩地重覆著同一個動作，同時還能保持超高的精度，但哪怕目標物體被稍微移動了一點，或將其替換成不同的零件，機器人的抓取過程就會變得十分笨拙甚至是直接抓空。
如今，雖然我們還無法讓機器人做到和人一樣，在看到物體後就明白如何將其拿起，但現在它可以通過在虛擬空間裏進行反覆的試驗，最終自主學會處理眼前的物體。
位於舊金山的非盈利組織 OpenAI 就推出了這樣一套 AI 系統 Dactyl，並已成功操控一個機器手讓其靈活地翻轉一塊積木。這套神經網絡軟件能夠通過強化學習，讓機器人在模擬的環境中學會抓取並轉動積木後，再讓機器手進行實際操作。這套軟件開始時會進行隨機的嘗試，並在不斷地接近最終目標的過程中逐漸加強網絡內部的連接。
通常我們無法讓機器人將模擬練習中獲得的知識應用到現實環境裏，因為我們很難模擬出像摩擦力或是材料的不同性質這樣的覆雜變量。而 OpenAI 團隊則通過在虛擬訓練中引入隨機性來克服了這個問題。
現階段，我們還要取得更多的突破才能讓機器人變得更加靈活。但如果研究人員能夠很好地利用這種學習方法，未來的機器人將有望能夠學會組裝電子產品、將餐具擺入洗碗機裏、甚至是能夠將臥床的人從床上扶起。
核能新浪潮
重大意義：先進的核聚變和核裂變反應堆正在走進現實。在減少碳排放和限制氣候變化的努力方面，核能的作用似乎正變得越來越不可或缺。
主要研究者：陸地能源（Terrestrial Energy）、泰拉能源（TerraPower）、紐斯凱爾（NuScale）、General Fusion
成熟期：新型核裂變反應堆到 2020 年代中期有望實現大規模應用；核聚變反應堆仍需至少十年時間。
在過去的一年中，新型核反應堆發展勢頭強勁，核能的使用將會變得更安全，成本也更低。新型反應堆的發展包括：顛覆了傳統設計的第四代核裂變反應堆、小型模塊化反應堆，以及似乎永遠也無法實現的核聚變反應堆。第四代核裂變反應堆的開發者，比如加拿大的 Terrestrial Energy 和總部位於華盛頓的泰拉能源（TerraPower），已經開始與電力公司建立研發合作關系，力爭在 2020 年代之前實現並網發電（這個估計可能有些樂觀）。
小型模塊化反應堆可以產生的電力，通常為數十兆瓦（相比之下，傳統核反應堆可以產生約 1000 兆瓦的電力）。像俄勒岡州的 NuScale 這樣的公司表示，小型化的反應堆可以節約資金成本，並降低環境和金融風險。
核聚變方面也有進展。雖然沒人指望可控核聚變技術會在 2030 年以前實現交付，但像 General Fusion 和 Commonwealth Fusion Systems 這樣的來自麻省理工學院的初創企業，正在取得一些積極進展。許多人認為可控核聚變只是黃粱美夢，然而，由於核聚變反應堆不會出現堆芯熔毀，也不會產生衰變期長、放射性高的核廢料，它所可能會面臨的公眾抵制應該會比常規核反應堆少很多。（比爾·蓋茨是泰拉能源和 Commonwealth Fusion Systems 的投資方。）
早產預測
重大意義：每年有 1500 萬嬰兒過早出生，這是 5 歲以下兒童死亡的主要原因
主要研究者：Akna Dx
成熟期：可在 5 年內進入臨床測試。
簡單的驗血可以預測孕婦是否有過早分娩的風險。我們的遺傳物質主要存在於細胞內。
但是少量的「無細胞」DNA 和 RNA 也漂浮在我們的血液中，通常由垂死細胞釋放。在孕婦中，這些遊離的遺傳物質碎片來自胎兒、胎盤和母親的細胞。斯坦福大學的生物工程師 Stephen Quake 已經找到了一種方法來解決醫學界最棘手的問題之一：大約十分之一的嬰兒過早出生。
自由漂浮的 DNA 和 RNA 攜帶者以前需要侵入性細胞抓取細胞的信息，例如對腫瘤進行活組織檢查或刺破孕婦的腹部進行羊膜穿刺術。不一樣的是現在更容易檢測和分析血液中無細胞遺傳物質。
在過去幾年中，研究人員開始通過從血液中檢測腫瘤細胞的 DNA，以及通過血液檢測對孕婦進行唐氏綜合癥等疾病的產前篩查。這些檢測依賴於尋找 DNA 中的基因突變。另一方面，RNA 是調節基因表達的分子物質，能夠決定從基因中產生多少蛋白質。
通過對母親血液中的自由漂浮的 RNA 進行測序，Quake 篩選出與早產有關的七種基因表達的波動。這讓他可以識別可能過早分娩的女性。一旦被警告，醫生可以采取措施避免早產，並給予孩子更好的生存機會。
Quake 說，血液檢測所運用的技術，快速，簡便，每次測量不到 10 美元。他和他的合作者已經創辦了一家創業公司 Akna Dx 將其商業化。
腸道顯微膠囊
重大意義：一種小型的、可吞咽的設備，不使用麻醉也可以捕捉到腸道的詳細圖像，甚至在嬰兒和兒童體內也可以。這一設備使腸道疾病的探測和研究變得更為容易，其中包括使貧困地區的數百萬兒童發育不良的一種疾病。
主要研究者：麻省總醫院
成熟期：目前在成人體內使用；嬰兒試驗將於2019年進行。
環境性腸功能障礙（EED）可能是你從未聽說過的花費最高昂的疾病之一。以腸道發炎、腸道泄露和營養吸收不良為特征，這一疾病在貧窮國家廣泛傳播，這也是這些地區許多人營養不良、發育遲緩、未能達到正常身高的原因之一。
沒有人知道引起 EED 的具體原因是什麽，也沒有人知道怎樣預防或治療這一疾病。切實可行的檢測手段可以幫助醫務工作者了解何時應該幹預及怎樣治療。在嬰兒中已經有了治療方法，但診斷和研究這些幼兒腸道疾病通常需要麻醉，並將一個稱為內窺鏡的管子插入喉嚨。這種方法昂貴、不舒服、且在 EED 盛行地區難以開展。
因此，麻省總醫院（MGH）的病理學家和工程師 Guillermo Tearney 研發了一種小型設備，這種設備能夠檢測 EED 的表現癥狀，甚至可以進行組織活檢。與內窺鏡不同，它在基礎保健檢測過程中應用簡單。
Tearney 的可吞咽膠囊顯微鏡附在可彎曲的線型導管上，被連接到一種叫做光學相幹斷層成像系統( OCT )的設備上。在病人將膠囊吞咽後，醫療人員在將纖維膠囊拉回的過程中，能夠無死角對整個消化道做纖維斷層掃描。這種膠囊在消毒後可以重覆利用（這聽起來有點令人不適，但是 Tearney 的團隊已經研發出一種技術，據他們說，這種技術不會造成不適。）它還帶有以單細胞分辨率拍攝消化道表面的技術，以及捕捉幾毫米深度的三維橫截面的技術。
這項技術有幾種應用；在麻省總醫院， 它被用來檢測巴雷特食管，一種食管癌的前身。關於 EED，Tearney 的團隊研發出了一種更小的版本，可以給不能吞咽藥丸的嬰兒使用。這已經在盛行 EED 的巴基斯坦地區的青少年身上驗證過了，此外，計劃在 2019 年進行嬰兒試驗。
這一小型探測儀將幫助研究者們回答關於 EED 進展的相關問題——例如它會影響什麽細胞和是否有細菌涉及其中——並評估幹預手段和潛在療法。
定制癌癥疫苗
重大意義： 通過識別各腫瘤的特異性突變，激發人體的天然防禦能力，從而對癌細胞進行針對性破壞。傳統化學療法對健康細胞有很大影響，而且對腫瘤的治療效果並不總是理想。
主要研究者：BioNTech 、Genentech
成熟期：已在臨床試驗
目前，科學家正處於將首支個性定制疫苗商業化的關鍵時刻。如果其效果真如預期的話，該疫苗就的確能夠通過腫瘤獨特的突變觸發人體免疫系統對其進行識別，從而有效地阻止多種癌癥的發生。
更重要的是，與傳統化學療法不同，疫苗是通過使用人體的天然防禦系統來選擇性地破壞腫瘤細胞的，對健康細胞的損害較有限。
此外，在初始治療後，攻擊性免疫細胞將也會對遊離的癌細胞保持警惕。在人類基因組計劃完成五年後的 2008 年，當遺傳學家公布了癌細胞的第一個序列時，這種疫苗的誕生就不再是天方夜譚了。
此後不久，研究人員開始將癌細胞的 DNA 與健康細胞和其他腫瘤細胞三者的 DNA 進行比較。研究證實，所有這些癌細胞都含有數百個甚至數千個特定的突變，其中大多數是這些腫瘤各自特有的。幾年後，一家名為 BioNTech 的德國初創公司提供了令人信服的證據，證明含有這些突變拷貝的疫苗可以催化機體的免疫系統產生 T 細胞，從而做好發現、攻擊和摧毀所有含有這些突變癌細胞的準備。
目前正在進行的試驗針對至少 10 種實體癌癥，目標是在全球各地招募 560 名以上的志願者。目前，這兩家公司正在設計新的生產技術，以期能廉價快速地生產數千種私人訂制疫苗。
但這會是塊「硬骨頭」，因為制造疫苗需要對病人的腫瘤進行活檢，對其 DNA 進行測序和分析，並將這些信息迅速傳遞到生產現場。一旦生產出來，疫苗就必須及時送到醫院，而任何延誤都可能是致命的。
