發(fā)布者：管理員發(fā)布時(shí)間：2019-7-15 22:02:47 閱讀：643次

《科學(xué)美國(guó)人》發(fā)布2019年十大新興技術(shù)

《科學(xué)美國(guó)人》與World Economic Forum (WEF)聯(lián)合發(fā)布了2019年quanqiu十大新興技術(shù)。這份榜單由《科學(xué)美國(guó)人》、《科學(xué)美國(guó)人》Global Adv***ry Board、World Economic Forum (WEF)專家網(wǎng)絡(luò)、World Futures Commission共同選出，涵蓋了生物醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、物理、人工智能等領(lǐng)域的zui新技術(shù)。這些技術(shù)盡管仍處于發(fā)展早期，但它們吸引了眾多研究團(tuán)隊(duì)的關(guān)注，并且廣受投資者青睞。在未來3~5年間，它們可能會(huì)對(duì)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響。

該榜單自2012年開始評(píng)選。在此前的榜單中，3D打印、CRISPR-Cas9、光遺傳等技術(shù)已經(jīng)成為我們生活、研究中的重要元素。而在今年的榜單中，又有哪些將改變?nèi)祟惖奈磥恚?/span>

1、可循環(huán)的生物塑料

在現(xiàn)代社會(huì)中，人類對(duì)塑料的需求量正在迅速增加，但能夠循環(huán)使用的塑料不足15%。生物降解塑料是一種來源于生物質(zhì)、又能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)的新型塑料，但目前的生物塑料仍無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)塑料的強(qiáng)度和視覺特征。

利用纖維素或木質(zhì)素生產(chǎn)的新型生物塑料有望克服這些缺點(diǎn)。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要成分，是地球上zui豐富的有機(jī)聚合物；而木質(zhì)素也來自植物，其分解產(chǎn)物芳香族環(huán)能賦予塑料強(qiáng)度和其他理想特性。目前，研究人員以及開發(fā)出從木材和木本植物中分離、提取纖維素和木質(zhì)素的方法。眾多企業(yè)都展現(xiàn)出對(duì)這類生物塑料的興趣，而成本、生產(chǎn)過程所需的土地和水將成為現(xiàn)階段的主要挑戰(zhàn)。

2、社交機(jī)器人走進(jìn)生活

作為一類能與人類交流、建立情感聯(lián)系的機(jī)器人，社交機(jī)器人的研究似乎達(dá)到了臨界點(diǎn)：它們具有更強(qiáng)的交互能力、能執(zhí)行比以往更多的任務(wù)。隨著人工智能的發(fā)展，研究人員能夠?qū)㈥P(guān)于認(rèn)知、社交的心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為讓機(jī)器人識(shí)別聲音、面部和情緒的算法，并且讓機(jī)器人能夠理解語言和手勢(shì)、進(jìn)行眼神交流與對(duì)話、通過學(xué)習(xí)反饋來適應(yīng)人們的需求。

隨著人口老年化的到來，社交機(jī)器人將發(fā)揮更加重要的作用。具有減輕阿爾茨海默病患者壓力、提醒老年人散布和服藥等功能的社交機(jī)器人陸續(xù)出現(xiàn)。此外，社交機(jī)器人也越來越多地作為玩具吸引消費(fèi)者。2018年，quanqiu的社交機(jī)器人市值約為56億美元；到2025年底，這一數(shù)字預(yù)計(jì)將上漲至190億美元。

3、超透鏡打造微型光學(xué)器件

手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品變得越來越小，但傳統(tǒng)的玻璃切割和玻璃彎曲技術(shù)卻難以造出更小的光學(xué)部件。微型超透鏡使用厚度不足1微米的平坦鏡面，通過其中的納米結(jié)構(gòu)聚焦光線，從而替代龐大的傳統(tǒng)曲面透鏡。

近期，科學(xué)家陸續(xù)解決了超透鏡聚焦光線時(shí)存在的色差、圖像扭曲、模糊等問題。盡管目前其傳輸光線的效率尚不及傳統(tǒng)透鏡，但在不久的將來，超透鏡將有望用于制造更小、更加易于操控的傳感器、診斷工具和光纖等器件。超透鏡的潛力已經(jīng)吸引了眾多政府機(jī)構(gòu)和企業(yè)的關(guān)注和資助，未來幾年內(nèi)，超透鏡產(chǎn)品或?qū)⑦M(jìn)入市場(chǎng)。

4、固有無序蛋白：藥物研發(fā)新靶點(diǎn)

數(shù)十年前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一類被稱作固有無序蛋白（IDP）的特殊蛋白，這些蛋白與癌癥和神經(jīng)退行性疾病有密切聯(lián)系。普通蛋白擁有固定的結(jié)構(gòu)，但I(xiàn)DP的結(jié)構(gòu)會(huì)隨著微環(huán)境的改變而變化。因此，IDP擁有更多的結(jié)合位點(diǎn)，可以影響更廣泛的細(xì)胞功能，這讓IDP成為藥物開發(fā)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

2017年，法國(guó)和西班牙的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一款用于精神紊亂和焦慮癥的藥物，可以抑制在胰腺癌中起作用的無序蛋白NUPR1。而Graffinity制藥公司發(fā)現(xiàn)了一些小分子，可以抑制在阿爾茨海默病有重要作用的無序蛋白。目前，科學(xué)家更加關(guān)注無膜細(xì)胞器中有功能的IDP。未來3-5年間，IDP有望成為藥物研發(fā)的新熱點(diǎn)。

5、智能化肥減少環(huán)境污染

傳統(tǒng)化肥中的氮、磷化合物被植物吸收的效率很低，未被利用的物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化、造成環(huán)境污染。zui近，研究人員開發(fā)出一類智能的控釋化肥。這類化肥被一層用特殊材料制作的膠囊包裹，可以根據(jù)土壤的溫度、酸堿度及濕度條件調(diào)整釋放營(yíng)養(yǎng)素的速率。通過結(jié)合使******同的膠囊，可以設(shè)計(jì)出用于不同作物類型和生長(zhǎng)條件的特制化肥。這項(xiàng)技術(shù)可以顯著提升化肥吸收效率、降低環(huán)境污染。此外，一些科學(xué)家正嘗試研制環(huán)境友好的氮肥取代氨、尿素，并利用微生物讓植物gaoxiao吸收營(yíng)養(yǎng)元素。未來，智能控釋化肥將推進(jìn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，讓糧食生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)。

6、遠(yuǎn)程協(xié)作拉近距離

想象一下，quanqiu不同地區(qū)的人如同處于同一物理空間，能隨時(shí)流暢地互動(dòng)：醫(yī)生為患者提供遠(yuǎn)程診斷、身處異地的朋友與家人能共享體驗(yàn)……這種“遠(yuǎn)程協(xié)作”技術(shù)可以改變我們工作和娛樂的方式，讓物理位置變得無關(guān)緊要。

以下幾個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)展正使得這一場(chǎng)景變得可行：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)已經(jīng)足夠強(qiáng)大且價(jià)格合理；通信公司正在迅速推出5G網(wǎng)絡(luò)，從而無延時(shí)地處理海量數(shù)據(jù)；創(chuàng)新者正在完善技術(shù)，使人們能夠遠(yuǎn)程進(jìn)行物理交互。盡管遠(yuǎn)程協(xié)作技術(shù)還處于初級(jí)階段，但組成這項(xiàng)技術(shù)的部件都已準(zhǔn)備就緒，遠(yuǎn)程協(xié)作在3-5年內(nèi)有望實(shí)現(xiàn)變革。

7、區(qū)塊鏈技術(shù)保障食品安全

根據(jù)shijie衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，每年有6億人受食物污染的影響，其中42萬人會(huì)因此喪命?，F(xiàn)代食品鏈環(huán)節(jié)眾多，從農(nóng)場(chǎng)到餐桌要經(jīng)歷包裝、儲(chǔ)藏、轉(zhuǎn)運(yùn)等多種過程。但各個(gè)部分的數(shù)據(jù)相對(duì)獨(dú)立，一旦出現(xiàn)食物污染事件，調(diào)查污染源將成為一大難題。

而區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，將顯著改善數(shù)據(jù)追蹤的困境。利用區(qū)塊鏈云端系統(tǒng)，食品制造商可以依次在計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存各類過程的信息，類似沃爾瑪?shù)拇笮统锌梢岳脜^(qū)塊鏈云平臺(tái)在數(shù)秒內(nèi)找到污染源頭。

此外，更先進(jìn)的食品包裝技術(shù)，也將加速污染源的考證?？茖W(xué)家正開發(fā)一些微型感應(yīng)設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)傳送帶、集裝箱或者獨(dú)立包裝中食品的質(zhì)量和安全性。一些廠商在食品包裝中放置溫度感應(yīng)器，以檢測(cè)食品保存溫度是否合規(guī)。這兩類方式都將為公眾提供更安全的食品，并更迅速地找到食品污染源。

8、更安全的核反應(yīng)堆

幾十年來，商業(yè)核反應(yīng)堆一直使用同樣的燃料：小的二氧化鈾芯塊堆積在鋯合金制成的核燃料棒內(nèi)。鋯能使二氧化鈾芯塊裂變產(chǎn)生的中子很容易地通過反應(yīng)堆堆芯，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的熱核反應(yīng)。但是，如果鋯過熱，它會(huì)與水反應(yīng)并產(chǎn)生氫，引發(fā)爆炸。2011年福島核電站事故就由此引起。

目前，quanqiu科學(xué)家正從不同角度入手，以打造更安全的核反應(yīng)堆：西屋電氣公司和法馬通等企業(yè)正在開發(fā)“事故耐受燃料”，這種燃料與鋯結(jié)合后不容易過熱，也很少產(chǎn)生氫氣；一些人正嘗試用其他材料取代鋯或者二氧化鈾，以提升安全性；另一種思路是用液態(tài)鈉或熔鹽代替水來傳遞裂變產(chǎn)生的熱量，消除氫氣爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

9、DNA儲(chǔ)存技術(shù)：突破數(shù)據(jù)存儲(chǔ)禁錮

到2020年，quanqiu每年則將產(chǎn)生4180億太字節(jié)（TB）數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)負(fù)荷巨大，在一個(gè)世紀(jì)內(nèi)就將無法應(yīng)對(duì)爆炸式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量。為了獲得儲(chǔ)量更大的儲(chǔ)存系統(tǒng)，科學(xué)家已經(jīng)轉(zhuǎn)向了生物體內(nèi)的信息儲(chǔ)存方式——DNA。

DNA依靠堿基的排列方式來儲(chǔ)存?zhèn)€體的生物信息，而科學(xué)家也可以通過人工合成的方式，用DNA儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。DNA非常穩(wěn)定、信息儲(chǔ)存能力遠(yuǎn)超電子設(shè)備，并且不需要額外消耗能量。根據(jù)2016年的一項(xiàng)研究，大腸桿菌的信息儲(chǔ)存密度已達(dá)每立方厘米10^19字節(jié)，這意味著，全shijie的數(shù)據(jù)只需1千克的DNA就能儲(chǔ)存。隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家已經(jīng)可以開始更迅速地讀取DNA序列，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)追蹤。未來，隨著DNA存儲(chǔ)技術(shù)的難點(diǎn)被一一攻克，其必將在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用上大放異彩。

10、大型電站級(jí)別的鋰離子電池

隨著對(duì)低碳能源體系的需求日益迫切，以及風(fēng)能、太陽能技術(shù)成本的下降，quanqiu電力供應(yīng)格局正在迅速轉(zhuǎn)變：通過風(fēng)能和太陽能生產(chǎn)的電力不斷增加，這也為能源的存儲(chǔ)提出了難題。

在這樣的背景下，效率和可靠性不斷提升、成本持續(xù)下降的鋰離子電池受到更多的關(guān)注。目前，鋰離子電池占據(jù)美國(guó)大型電站級(jí)別電池儲(chǔ)能的80%，其zui大功率從10年前的幾兆瓦提升至目前的866兆瓦。一項(xiàng)能源研究估計(jì)，與2018年相比，2019年鋰離子電池的市場(chǎng)將翻倍；2020年更將達(dá)到2018年的3倍。未來5-10年間，鋰離子電池很可能成為儲(chǔ)存可再生能源的主流技術(shù)，屆時(shí)其將能夠存儲(chǔ)4-8小時(shí)的能量，使得日間的太陽能發(fā)電滿足傍晚的高峰需求。

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