2020十大新興技術(shù)：兩項(xiàng)涉及空間計(jì)算和量子傳感領(lǐng)域

世界經(jīng)濟(jì)論壇和《科學(xué)美國(guó)人》雜志11月10日共同發(fā)布一份最新報(bào)告——《2020十大新興技術(shù)》，這份報(bào)告是國(guó)際專家指導(dǎo)小組從75項(xiàng)技術(shù)提名中選出的。

從電動(dòng)飛機(jī)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(shí)稱，這些技術(shù)必須有潛力超越現(xiàn)在，并在將來(lái)刺激社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)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(lái)三到五年內(nèi)產(chǎn)生重大影響。世界經(jīng)濟(jì)論壇稱，將通過其技術(shù)先鋒社區(qū)和全球未來(lái)理事會(huì)網(wǎng)絡(luò)等工作，支持并幫助推動(dòng)這種對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)未來(lái)福祉至關(guān)重要的創(chuàng)新。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：打開新大門

新選出的2020年十大新興技術(shù)中，四項(xiàng)涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，新技術(shù)讓我們對(duì)未來(lái)的醫(yī)學(xué)充滿期待。比如：可以實(shí)現(xiàn)無(wú)痛注射和抽血的微針技術(shù)，這些細(xì)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(shí)現(xiàn)無(wú)痛注射和抽血。微針可以穿透皮卻不會(huì)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(shí)驗(yàn)室或當(dāng)場(chǎng)進(jìn)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)。

還有代替真人臨床試驗(yàn)的虛擬病人。如果將真人替換為虛擬的人以使臨床試驗(yàn)更快速、更安全的目標(biāo)聽起來(lái)很容易，那么其背后的科學(xué)原理卻絕不簡(jiǎn)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(jī)制的復(fù)雜數(shù)學(xué)模型中，然后，計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行解析得到方程，從而生成一個(gè)行為與真實(shí)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(píng)估中取代真人，使評(píng)估過程更快、更安全、更便宜。

數(shù)字醫(yī)學(xué)可能不會(huì)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(hù)理水平，并為獲得醫(yī)療服務(wù)機(jī)會(huì)有限的患者提供支持。許多智能手表已經(jīng)可以檢測(cè)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(cè)體溫、胃出血和癌性DNA等。

全基因組合成技術(shù)，或?qū)⒏淖兗?xì)胞工程。設(shè)計(jì)基因序列所需技術(shù)的改進(jìn)使打印越來(lái)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(lái)，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(jì)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(lǐng)域：減排受關(guān)注

在十大新興技術(shù)中，四項(xiàng)涉及環(huán)保領(lǐng)域，這四項(xiàng)技術(shù)又與減少碳排放相關(guān)。比如：能將二氧化碳變廢為寶的太陽(yáng)能化學(xué)技術(shù)。許多化學(xué)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(yáng)光將廢二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)物質(zhì)來(lái)減少化石燃料的排放。近年來(lái)，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(yáng)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(tái)”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(dòng)航空將實(shí)現(xiàn)航空旅行脫碳。電力推進(jìn)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(lǐng)域的技術(shù)，盡管長(zhǎng)途電動(dòng)飛行可能仍遙遙無(wú)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(gè)電動(dòng)飛機(jī)項(xiàng)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(yīng)對(duì)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(lái)30年城市化進(jìn)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(chǔ)技術(shù)以消除排放物，以及將水泥從混凝土中全部清除。

當(dāng)然綠色氫氣技術(shù)也備受關(guān)注，未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)可以填補(bǔ)可再生能源巨大空白。實(shí)際上，氫氣燃燒時(shí)，唯一的副產(chǎn)品是水，而當(dāng)通過可再生能源進(jìn)行電解制氫時(shí)，氫氣就變成“綠色”無(wú)污染的了。今年早些時(shí)候，有人預(yù)測(cè)，到2050年，綠色氫能源行業(yè)的潛在市場(chǎng)規(guī)?？赡芙咏?2萬(wàn)億美元。為什么?因?yàn)樗梢酝ㄟ^幫助降低運(yùn)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。

空間計(jì)算和量子傳感領(lǐng)域：開拓新用途

十大新興技術(shù)中，還有兩項(xiàng)涉及空間計(jì)算和量子傳感領(lǐng)域，新技術(shù)將為人們未來(lái)生活開拓出新用途。比如：被譽(yù)為下一代的“大事件”——空間計(jì)算技術(shù)?？臻g計(jì)算是將虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)應(yīng)用程序整合在一起的物理和數(shù)字世界的下一個(gè)步驟。與VR和AR一樣，它可以對(duì)通過云連接的對(duì)象進(jìn)行數(shù)字化處理，使傳感器和馬達(dá)相互反應(yīng)，并創(chuàng)建真實(shí)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(jì)算機(jī)“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(dòng)時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)和交互。該技術(shù)將為工業(yè)、醫(yī)療、交通和家庭中的人機(jī)交互方式帶來(lái)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(shù)。想象一下可以“看見”拐角處物體的自動(dòng)駕駛汽車，或可以監(jiān)視人的大腦活動(dòng)的便攜式掃描儀。量子傳感可以使這些想象成為現(xiàn)實(shí)。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(jìn)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(shí)惠的設(shè)備，并將可能會(huì)開拓新的用途。(實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

關(guān)鍵詞： 新興技術(shù) 空間計(jì)算