2020十大新興技術：兩項涉及空間計算和量子傳感領域

世界經(jīng)濟論壇和《科學美國人》雜志11月10日共同發(fā)布一份最新報告——《2020十大新興技術》，這份報告是國際專家指導小組從75項技術提名中選出的。

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時稱，這些技術必須有潛力超越現(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產(chǎn)生重大影響。世界經(jīng)濟論壇稱，將通過其技術先鋒社區(qū)和全球未來理事會網(wǎng)絡等工作，支持并幫助推動這種對經(jīng)濟增長和社會未來福祉至關重要的創(chuàng)新。

醫(yī)學領域：打開新大門

新選出的2020年十大新興技術中，四項涉及醫(yī)學領域，新技術讓我們對未來的醫(yī)學充滿期待。比如：可以實現(xiàn)無痛注射和抽血的微針技術，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場進行分析。此外，微針技術還能節(jié)約設備和人力成本，讓醫(yī)療服務不足地區(qū)的人們更易獲得醫(yī)療服務。

還有代替真人臨床試驗的虛擬病人。如果將真人替換為虛擬的人以使臨床試驗更快速、更安全的目標聽起來很容易，那么其背后的科學原理卻絕不簡單：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雜數(shù)學模型中，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。

數(shù)字醫(yī)學可能不會很快取代醫(yī)生，但是監(jiān)視病情或管理療法的應用程序可以提高他們的護理水平，并為獲得醫(yī)療服務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)送到應用程序，以幫助檢測體溫、胃出血和癌性DNA等。

全基因組合成技術，或將改變細胞工程。設計基因序列所需技術的改進使打印越來越多的遺傳物質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)地從生物質或廢氣中生產(chǎn)化學品、燃料或建筑材料。它甚至可以讓科學家設計抗病原體的植物，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。

環(huán)保領域：減排受關注

在十大新興技術中，四項涉及環(huán)保領域，這四項技術又與減少碳排放相關。比如：能將二氧化碳變廢為寶的太陽能化學技術。許多化學藥品生產(chǎn)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化為有用的化學物質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。

另外，電動航空將實現(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。從空客到NASA，許多組織都在研究這一領域的技術，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。

還有可以幫助人類應對氣候變化的低碳水泥。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以消除排放物，以及將水泥從混凝土中全部清除。

當然綠色氫氣技術也備受關注，未來這項技術可以填補可再生能源巨大空白。實際上，氫氣燃燒時，唯一的副產(chǎn)品是水，而當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，有人預測，到2050年，綠色氫能源行業(yè)的潛在市場規(guī)?？赡芙咏?2萬億美元。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型中發(fā)揮關鍵作用，而這些部門由于需要高能燃料而難以電氣化。

空間計算和量子傳感領域：開拓新用途

十大新興技術中，還有兩項涉及空間計算和量子傳感領域，新技術將為人們未來生活開拓出新用途。比如：被譽為下一代的“大事件”——空間計算技術?？臻g計算是將虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)應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，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。

還有可以讓汽車“看見”拐角的量子傳感技術。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的量子性質，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)都是復雜且昂貴的，但是科學家正在開發(fā)更小、更實惠的設備，并將可能會開拓新的用途。(實習記者 張佳欣)

關鍵詞： 新興技術 空間計算