从电动飞机到“看得见”拐角的自动汽车……十大新兴技术或将颠覆我们的生活|今日视点

2020-11-17 01:00:00 来源: 科技日报 作者: 张佳欣

图片来源:视觉中国

科技日报实习记者 张佳欣

世界经济论坛和《科学美国人》杂志11月10日共同发布一份最新报告——《2020十大新兴技术》,这份报告是国际专家指导小组从75项技术提名中选出的。

从电动飞机到可以“看见”拐角处物体的量子传感器,专家在筛选这十大新兴技术时称,这些技术必须有潜力超越现在,并在将来刺激社会和经济的进步。它们还必须足够新颖,也就是说,目前还没有被广泛使用,但很可能在未来三到五年内产生重大影响。世界经济论坛称,将通过其技术先锋社区和全球未来理事会网络等工作,支持并帮助推动这种对经济增长和社会未来福祉至关重要的创新。

医学领域:打开新大门

新选出的2020年十大新兴技术中,四项涉及医学领域,新技术让我们对未来的医学充满期待。比如:可以实现无痛注射和抽血的微针技术,这些细小的针头不超过一张纸的厚度和一根头发的宽度,却可以帮我们实现无痛注射和抽血。微针可以穿透皮却不会触碰神经末梢,并可以附着在注射器或贴片上,甚至可以混入乳膏中。从此,人们足不出户就可在家中完成抽血,然后可将血液样本送到实验室或当场进行分析。此外,微针技术还能节约设备和人力成本,让医疗服务不足地区的人们更易获得医疗服务。

还有代替真人临床试验的虚拟病人。如果将真人替换为虚拟的人以使临床试验更快速、更安全的目标听起来很容易,那么其背后的科学原理却绝不简单:从人体器官的高分辨率图像中获取的数据被输入到控制器官功能机制的复杂数学模型中,然后,计算机算法进行解析得到方程,从而生成一个行为与真实器官一样的虚拟器官。这种虚拟器官或身体系统可以在最初的药物和治疗评估中取代真人,使评估过程更快、更安全、更便宜。

数字医学可能不会很快取代医生,但是监视病情或管理疗法的应用程序可以提高他们的护理水平,并为获得医疗服务机会有限的患者提供支持。许多智能手表已经可以检测出佩戴者的心律是否不规则,科学家正在研究类似可以帮助缓解患者呼吸障碍、抑郁、阿尔茨海默氏症等病症的工具。含有传感器的药丸也正在研发中,这些药丸将数据发送到应用程序,以帮助检测体温、胃出血和癌性DNA等。

全基因组合成技术,或将改变细胞工程。设计基因序列所需技术的改进使打印越来越多的遗传物质和更广泛地改变基因组成为可能。这可以让人们深入了解病毒是如何传播的,或有助于生产疫苗和其他治疗方法。在未来,它可以帮助可持续地从生物质或废气中生产化学品、燃料或建筑材料。它甚至可以让科学家设计抗病原体的植物,或者让我们编写自己的基因组。这为遗传病的治疗打开了新大门。

环保领域:减排受关注

在十大新兴技术中,四项涉及环保领域,这四项技术又与减少碳排放相关。比如:能将二氧化碳变废为宝的太阳能化学技术。许多化学药品生产都需要化石燃料,但是一种新方法有望通过利用阳光将废二氧化碳转化为有用的化学物质来减少化石燃料的排放。近年来,研究人员开发了能打破二氧化碳中碳与氧之间抗性双键的光催化剂。这意味着我们朝建立“太阳能”精炼厂的方向迈出了关键第一步。该精炼厂可从废气中生产有用的化合物,包括“平台”分子,这些分子可用作合成各种产品(如药品、洗涤剂、化肥和纺织品)的原料。

另外,电动航空将实现航空旅行脱碳。电力推进将使航空旅行减少碳排放,大幅削减燃料成本并降低噪音。从空客到NASA,许多组织都在研究这一领域的技术,尽管长途电动飞行可能仍遥遥无期,并且存在成本和监管方面的障碍,但这一领域仍有大量投资。大约有170个电动飞机项目正在开发中,主要用于私人、公司和通勤旅行。

还有可以帮助人类应对气候变化的低碳水泥。如今,全球每年生产约40亿吨水泥,而这一过程中燃烧化石燃料的排放量约占全球二氧化碳排放量的8%。随着未来30年城市化进程的加快,这一数字将增至50亿吨。研究人员和初创企业正在研究低碳方法,包括调整生产水泥过程中所用成分的平衡,采用碳捕获和存储技术以消除排放物,以及将水泥从混凝土中全部清除。

当然绿色氢气技术也备受关注,未来这项技术可以填补可再生能源巨大空白。实际上,氢气燃烧时,唯一的副产品是水,而当通过可再生能源进行电解制氢时,氢气就变成“绿色”无污染的了。今年早些时候,有人预测,到2050年,绿色氢能源行业的潜在市场规模可能接近12万亿美元。为什么?因为它可以通过帮助降低运输和制造业等部门的碳含量而在能源转型中发挥关键作用,而这些部门由于需要高能燃料而难以电气化。

空间计算和量子传感领域:开拓新用途

十大新兴技术中,还有两项涉及空间计算和量子传感领域,新技术将为人们未来生活开拓出新用途。比如:被誉为下一代的“大事件”——空间计算技术。空间计算是将虚拟现实(VR)和增强现实(AR)应用程序整合在一起的物理和数字世界的下一个步骤。与VR和AR一样,它可以对通过云连接的对象进行数字化处理,使传感器和马达相互反应,并创建真实世界的数字表示形式。如今它又增加了空间映射功能,使计算机“协调器”可以跟踪和控制人在数字或物理世界中移动时物体的运动和交互。该技术将为工业、医疗、交通和家庭中的人机交互方式带来新的发展方向。

还有可以让汽车“看见”拐角的量子传感技术。想象一下可以“看见”拐角处物体的自动驾驶汽车,或可以监视人的大脑活动的便携式扫描仪。量子传感可以使这些想象成为现实。量子传感器通过利用物质的量子性质,以极高的精确度进行操作,例如,将处于不同能量状态的电子之间的差异用作基本单位。这些系统大多数都是复杂且昂贵的,但是科学家正在开发更小、更实惠的设备,并将可能会开拓新的用途。

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