世界經(jīng)濟論壇和《科學(xué)美國人》雜志本月10日共同發(fā)布的一份最新報告——《2020十大新興技術(shù)》。從電動飛機到可以“看見”拐角處物體的量子傳感器，專家在篩選這十大新興技術(shù)時稱，這些技術(shù)必須有潛力超越現(xiàn)在，并在將來刺激社會和經(jīng)濟的進步。它們還必須足夠新穎(也就是說，目前還沒有被廣泛使用)，但很可能在未來三到五年內(nèi)產(chǎn)生重大影響。
微針——實現(xiàn)無痛注射和抽血
這些細小的針頭不超過一張紙的厚度和一根頭發(fā)的寬度，卻可以幫我們實現(xiàn)無痛注射和抽血。微針可以穿透皮卻不會觸碰神經(jīng)末梢，并可以附著在注射器或貼片上，甚至可以混入乳膏中。從此，人們足不出戶就可在家中完成抽血，然后可將血液樣本送到實驗室或當(dāng)場進行分析。此外，微針技術(shù)還能節(jié)約設(shè)備和人力成本，讓醫(yī)療服務(wù)不足地區(qū)的人們更易獲得醫(yī)療服務(wù)。
太陽能化學(xué)——將二氧化碳變廢為寶
生產(chǎn)我們依賴的許多化學(xué)藥品都需要化石燃料。但是一種新方法有望通過利用陽光將廢二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)物質(zhì)來減少化石燃料的排放。近年來，研究人員開發(fā)了能打破二氧化碳中碳與氧之間抗性雙鍵的光催化劑。這意味著我們朝建立“太陽能”精煉廠的方向邁出了關(guān)鍵第一步。該精煉廠可從廢氣中生產(chǎn)有用的化合物，包括“平臺”分子，這些分子可用作合成各種產(chǎn)品(如藥品、洗滌劑、化肥和紡織品)的原料。
虛擬病人——代替真人臨床試驗
如果將真人替換為虛擬的人以使臨床試驗更快速、更安全的目標(biāo)聽起來很容易，那么其背后的科學(xué)原理卻絕不簡單：從人體器官的高分辨率圖像中獲取的數(shù)據(jù)被輸入到控制器官功能機制的復(fù)雜數(shù)學(xué)模型中，然后，計算機算法進行解析得到方程，從而生成一個行為與真實器官一樣的虛擬器官。這種虛擬器官或身體系統(tǒng)可以在最初的藥物和治療評估中取代真人，使評估過程更快、更安全、更便宜。
空間計算——下一代的“大事件”
空間計算是將虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)應(yīng)用程序整合在一起的物理和數(shù)字世界的下一個步驟。與VR和AR一樣，它可以對通過云連接的對象進行數(shù)字化處理，使傳感器和馬達相互反應(yīng)，并創(chuàng)建真實世界的數(shù)字表示形式。如今它又增加了空間映射功能，使計算機“協(xié)調(diào)器”可以跟蹤和控制人在數(shù)字或物理世界中移動時物體的運動和交互。該技術(shù)將為工業(yè)、醫(yī)療、交通和家庭中的人機交互方式帶來新的發(fā)展方向。
數(shù)字醫(yī)學(xué)——更好地診斷和治療疾病
數(shù)字醫(yī)學(xué)不會很快取代醫(yī)生，但是監(jiān)視病情或管理療法的應(yīng)用程序可以提高他們的護理水平，并為獲得醫(yī)療服務(wù)機會有限的患者提供支持。許多智能手表已經(jīng)可以檢測出佩戴者的心律是否不規(guī)則，科學(xué)家正在研究類似可以幫助緩解患者呼吸障礙、抑郁、阿爾茨海默氏癥等病癥的工具。含有傳感器的藥丸也正在研發(fā)中，這些藥丸將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用程序，以幫助檢測體溫、胃出血和癌性DNA等。
電動航空——實現(xiàn)航空旅行脫碳
電力推進將使航空旅行減少碳排放，大幅削減燃料成本并降低噪音。從空客(Airbus)到NASA，許多組織都在研究這一領(lǐng)域的技術(shù)，盡管長途電動飛行可能仍遙遙無期，并且存在成本和監(jiān)管方面的障礙，但這一領(lǐng)域仍有大量投資。大約有170個電動飛機項目正在開發(fā)中，主要用于私人、公司和通勤旅行。
低碳水泥——幫助應(yīng)對氣候變化
如今，全球每年生產(chǎn)約40億噸水泥，而這一過程中燃燒化石燃料的排放量約占全球二氧化碳排放量的8%。隨著未來30年城市化進程的加快，這一數(shù)字將增至50億噸。研究人員和初創(chuàng)企業(yè)正在研究低碳方法，包括調(diào)整生產(chǎn)水泥過程中所用成分的平衡，采用碳捕獲和存儲技術(shù)以消除排放物，以及將水泥從混凝土中全部清除。
量子傳感——讓汽車“看見”拐角
想象一下可以“看見”拐角處物體的自動駕駛汽車，或可以監(jiān)視人的大腦活動的便攜式掃描儀。量子傳感可以使這些想象成為現(xiàn)實。量子傳感器通過利用物質(zhì)的量子性質(zhì)，以極高的精確度進行操作，例如，將處于不同能量狀態(tài)的電子之間的差異用作基本單位。這些系統(tǒng)大多數(shù)都是復(fù)雜且昂貴的，但是科學(xué)家正在開發(fā)更小、更實惠的設(shè)備，并將可能會開拓新的用途。
綠色氫氣——填補可再生能源巨大空白
氫氣燃燒時，唯一的副產(chǎn)品是水，而當(dāng)通過可再生能源進行電解制氫時，氫氣就變成“綠色”無污染的了。今年早些時候，有人預(yù)測，到2050年，綠色氫能源行業(yè)的潛在市場規(guī)模可能接近12萬億美元。為什么?因為它可以通過幫助降低運輸和制造業(yè)等部門的碳含量而在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而這些部門由于需要高能燃料而難以電氣化。
全基因組合成——或?qū)⒏淖兗毎こ?/p>
設(shè)計基因序列所需技術(shù)的改進使打印越來越多的遺傳物質(zhì)和更廣泛地改變基因組成為可能。這可以讓人們深入了解病毒是如何傳播的，或有助于生產(chǎn)疫苗和其他治療方法。在未來，它可以幫助可持續(xù)地從生物質(zhì)或廢氣中生產(chǎn)化學(xué)品、燃料或建筑材料。它甚至可以讓科學(xué)家設(shè)計抗病原體的植物，或者讓我們編寫自己的基因組。這為遺傳病的治療打開了新大門。
