年十大新兴技术揭晓快来围观 [复制链接]

导读

《科学美国人》与世界经济论坛每年都会召集由技术专家组成的国际评委小组，评审选出每年的“新兴技术”。

入选年度“十大新兴技术”须满足以下条件：是否有能为社会、经济带来快速发展的潜力，是否可以改变人们的生产、生活方式，是否能引起公司或投资者的极大兴趣，是否处于技术开发的早期阶段，是否可以在未来几年内取得重大技术进展。

年，评委小组在75项提名中选出了“十大新兴技术”，一起来看看吧！

“微针”长50-微米，宽1-微米（大约人头发的直径），通常以所谓的阵列排列，从几根到几百根不等。微针可由各种材料制成，包括硅、钛、不锈钢和聚合物，甚至可以由药物制成。

图源：VanessaBranchi

微针不与神经末梢接触，可以做到无痛。目前，微针注射器和微针贴片已经被应用于疫苗注射、美容以及糖尿病、癌症等疾病的治疗，微针贴片可以将药物直接送达表皮或真皮层，递送药物比依靠皮肤扩散的透皮贴剂更有效。

这种无痛穿刺术会极大扩展药物的输送和医疗诊断，但微针也不是万能的，当患者需要大剂量药物时，就不再适用了。

日用品会消耗大量的化石燃料，增加二氧化碳的排放，引发气候变暖问题。传统光催化剂通常是半导体材料，需要用到高能紫外线，但紫外线稀缺（仅占阳光的5％）且有害。

于是，科学家通过改良现有催化剂（例如二氧化钛），开发出了在可见光下工作的新型催化剂。新型催化剂利用太阳光将二氧化碳转化为有用的化合物，这些化合物可用作合成各种产品（如药品，洗涤剂，化肥和纺织品）的原料，是创建“太阳能”精炼厂关键的一步。

图源：VanessaBranchi

随着人工智能技术的迅速发展，人工智能辅助诊断系统已经应用于医疗实践中，可以充当“医生”的角色，以前所未有的准确性帮助病患诊断疾病。那么，人工智能创建的“虚拟人”可以充当“患者”的角色吗？

图源：VanessaBranchi

如果虚拟人在新冠病*疫苗试验的某些阶段代替真人，可以加快疫苗的开发速度。同时也可以尽早发现潜在的不合格疫苗，降低试验成本。预计在未来，研究者可以通过虚拟器官或虚拟人测试各种药物和治疗方法的有效性，以此预测真人的反应。

想象一下这个场景：80岁的老人使用轮椅独立生活，家中所有的物品都已实现智能化。当她从卧室进入厨房，厨房的灯会自动打开，温度也会自动调整；如果宠物猫在轮椅前面经过，轮椅将自动变慢速度；到达厨房后，冰箱门会自动打开；如果她摔倒了，一些家具会马上移动到她的身旁保护她，并通知家属或报警。

图源：VanessaBranchi

要实现上述场景，核心技术就是“空间计算”。空间计算是真实世界和数字世界不断融合的新阶段，可以完成虚拟现实和增强现实。不远的将来，空间计算将使人机交互在各行各业（包括工业、医疗保健、运输和家庭）中得到广泛应用。

目前，微软和亚马逊在内的许多大公司都对该技术进行了大量投资。

数字医疗技术会提高传统医疗服务水平，现阶段，已有大量正在使用或正在开发的检测辅助工具，可以自主检测或监测身体的各项指标。

许多检测工具有记录用户的声音、位置、面部表情、运动和睡眠情况的功能，例如，智能手表可自动监测心率、脉搏。

图源：VanessaBranchi

短期内，这些检测技术不会取代医生，但毫无疑问的是，由它们提供的精确数据，将对医生作出准确的诊断、给出正确有效的诊疗方案提供帮助。

年，全世界航空业的碳排放量占全球碳排放量的2.5％，预计到年会翻倍。目前，许多公司都在竞相开发电动飞机。电动飞机不仅能实现零碳排放，还可以减少90％的燃料成本，降低50％的维护成本和近70％的噪音污染。

图源：GettyImages

此外，与传统飞机的燃油发动机相比，电动飞机的发动机使用寿命更长。电动飞机发动机在使用0小时左右需要进行大修，而燃油发动机为小时。

水泥是应用最广泛的建筑材料，全球每年水泥产量为40亿吨。由于城市化进程加快，未来30年，这一数字将增加到50亿吨。在水泥的生产过程中，会产生大量的碳排放，对气候变化产生了重要影响。

目前，研究人员正在研究低碳水泥的生产技术，包括在生产过程中微调原料比例，使用碳捕捉和储存技术来降低碳排放，其中有些技术已经付诸实践。

图源：VanessaBranchi

位于美国新泽西州的初创公司Solidia正在采用罗格斯大学（RutgersUniversity）研发的水泥生产工艺，与传统工艺相比，新工艺的配方使用更多的粘土，更少的石灰石和更少的燃料，二氧化碳排放量减少了30％。

加拿大的CarbonCure公司将二氧化碳通过矿化作用储存在混凝土中，而不是将其作为副产品释放到大气中。挪威的水泥生产商Norcem计划在年之前，成为世界上第一个零排放的水泥制造厂。

量子传感器利用量子原理进行测量。量子态对外界干扰极为敏感，量子传感器有可能成为精密测量仪器。利用量子原理进行精确测量的设备早已出现，例如用于医学诊断的原子钟，激光测距仪和磁共振成像。

图源：VanessaBranchi

目前，量子传感器正在操纵越来越多的原子或光子，用量子态的纠缠和操纵来增强测量的灵敏度。量子传感器可以广泛应用到微小压力测量、精准重力测量、探测无线电频谱、医疗健康、交通运输和导航等领域。

例如，英国伯明翰大学的研究人员正在研究量子重力仪，用自由落体的过冷原子，探测局部重力的微小变化。这种量子重力仪能够探测埋在地下的管道、电缆和其他通常只能通过挖掘才能准确找到的物体，船只也可以使用类似技术探测水下物体。

氢燃烧产生的唯一副产品是水，水在电解过程中可以分解为氢和氧，此外没有任何副产品。“灰氢”是指用化石燃料（如石油天然气、煤炭等）生产氢，这种制氢过程有碳排放；“绿氢”是指用可再生绿色能源（如风电、水电、太阳能）制氢，这种制氢过程没有直接的碳排放。

图源：VanessaBranchi

目前，规模化生产绿氢正在变为可能。首先，水电等可再生绿色能源可以产生足够多的电能，而多余的电能可以用来电解水；其次，电解槽的效率越来越高。

通过软件编辑出基因序列并将其植入到微生物中，对微生物的基因进行重新编辑，使之按照人的意愿发挥作用。这种技术可以用来开发新药，是合成生物学的重要研究领域。

图源：VanessaBranchi

目前只能编辑微小的基因组，但随着合成技术和软件的进步，编辑更长的遗传物质、更广泛地改变基因组将在未来成为可能。

这项技术为遗传疾病的治疗打开了一扇希望之窗，但不可避免的是，它也将为这种技术的滥用行为打开一扇门。

来源

科学媒介中心

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