2020十大新兴技术揭晓！每一项都可能颠覆我们的生活

科技日报实习记者 张佳欣

全世界都在竞相研发新冠肺炎疫苗，而前景令人鼓舞，我们可能会在破纪录的时间内研发出疫苗。但在未来新冠疫情仍在蔓延的情况下，技术能帮助我们更快地实现目标吗?

世界经济论坛和《科学美国人》杂志本月10日共同发布的一份最新报告——《2020十大新兴技术》表明，答案是肯定的。

图片来源：《科学美国人》杂志

数字复制品是人类疫苗志愿者的高科技替代品，它可以使临床试验更快、更安全。但根据这份报告，数字复制品并不是唯一将撼动工业、医疗、交通等人类社会方方面面的创新。

这份报告揭示了2020年十大新兴技术——由世界经济论坛和《科学美国人》杂志召集的国际专家指导小组从75项技术提名中选出。

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。

以下是报告选出的2020年十大新兴技术。

微针——实现无痛注射和抽血

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。

太阳能化学——将二氧化碳变废为宝

生产我们依赖的许多化学药品都需要化石燃料。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。

虚拟病人——代替真人临床试验

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。

图片来源：视觉中国

空间计算——下一代的“大事件”

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。

数字医学——更好地诊断和治疗疾病

数字医学不会很快取代医生，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。

图片来源：视觉中国

电动航空——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(Airbus)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。

低碳水泥——帮助应对气候变化

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。

量子传感——让汽车“看见”拐角

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。

绿色氢气——填补可再生能源巨大空白

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。

图片来源：视觉中国

全基因组合成——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。

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。

编辑：张爽

审核：管晶晶

全球十大高科技技术

随着科技的不断进步和创新,人类社会正在经历一场前所未有的技术革命。从人工智能到量子计算,从基因编辑到虚拟现实,这些令人兴奋的高科技技术正在改变我们的生活方式,并为未来的发展开辟新的可能性。以下是当前全球十大最先进的高科技技术:

1. 人工智能(Artificial Intelligence, AI)

人工智能是当前最热门和最具影响力的高科技领域之一。通过模拟人类的学习和思考过程,AI可以帮助我们自动化各种复杂的任务,从语音识别到图像分析,从决策支持到医疗诊断,AI技术正在深入渗透到日常生活的各个领域。未来,AI将继续推动自然语言处理、机器学习和深度学习等核心技术的进步,带来更智能、更智慧的生活方式。

2. 量子计算(Quantum Computing)

量子计算是利用量子力学原理进行计算的新兴技术。与传统计算机相比,量子计算机具有更强大的运算能力,可以大幅提高计算效率,解决一些传统计算机无法解决的复杂问题。量子计算在密码学、材料科学、金融分析等领域都有广泛应用前景,被视为未来计算技术的重大突破。虽然目前量子计算技术仍处于初级阶段,但随着研究的不断深入,相信量子计算机将在不远的将来实现商业化应用。

3. 5G 通信(5G Technology)

5G是第五代移动通信技术标准,它不仅能够提供更快的网络速度和更稳定的连接,还可以支持海量设备的同时接入,为物联网、智能城市等应用场景提供基础支撑。5G技术的到来将推动移动互联网、智能制造、远程医疗等诸多领域的快速发展,为人类社会带来前所未有的便利和变革。

4. 区块链(Blockchain)

区块链是一种分布式账本技术,它利用密码学原理实现了点对点网络中的数据存储和价值传输。区块链具有去中心化、信息不可篡改等特点,可广泛应用于金融、供应链、社会治理等领域,有望解决信任、透明度和效率等问题。随着区块链技术的不断完善,其应用前景广阔,未来或将成为数字经济时代的基础性技术。

5. 基因编辑(Gene Editing)

基因编辑技术,如CRISPR-Cas9系统,可以精准地修改DNA序列,这为我们提供了改变生物特性的新工具。基因编辑技术在医疗、农业、环保等领域都有广泛应用前景,可用于治疗遗传性疾病、培育优质作物,甚至有可能实现物种基因组的重构。尽管基因编辑技术充满挑战和伦理争议,但它必将成为改变人类命运的关键性科技。

6. 虚拟现实(Virtual Reality, VR)和增强现实(Augmented Reality, AR)

虚拟现实和增强现实技术能够创造一个虚拟的三维环境,让用户沉浸其中,或在现实世界之上添加数字信息。VR和AR技术在娱乐、教育、医疗等领域都有广泛应用前景,未来可能成为人机交互的主流方式。随着硬件成本的降低和内容制作能力的提升,VR和AR技术必将进一步普及,改变人们的生活方式。

7. 物联网(Internet of Things, IoT)

物联网是一个由各种互联设备组成的网络系统,可以实现设备之间的数据采集、传输和智能分析。物联网技术有望改变我们生活和工作的方式,实现家居自动化、城市智能化、工厂自动化等应用。随着5G、人工智能等技术的发展,物联网必将进入一个新的发展阶段,对社会发展产生深远影响。

8. 3D 打印(3D Printing)

3D打印技术能够根据数字模型制造各种实体产品,从而极大地缩短产品开发周期,提高生产效率。3D打印在制造业、医疗、艺术设计等领域都有广泛应用,未来可能实现个性化定制和去中心化生产。随着打印材料和技术的不断进步,3D打印必将给人类生活带来深刻变革。

9. 新能源技术(New Energy Technologies)

新能源技术包括太阳能、风能、氢能等清洁可再生能源技术,旨在减少化石燃料的使用,实现可持续发展。这些技术不仅能够解决能源危机和环境污染问题,还能推动电力系统、交通工具等领域的变革。在气候变化和能源转型的大背景下,新能源技术将成为未来社会发展的关键支撑。

10. 生物技术(Biotechnology)

生物技术利用生物体或其部分来开发新产品和服务,在医疗、农业、环境等领域都有广泛应用。基因工程、细胞工程、蛋白质工程等生物技术手段,不断推动着生命科学的发展,为人类带来新的治疗方式、优质农产品和环境修复解决方案。随着技术进步和应用创新,生物技术必将成为推动人类社会进步的重要力量。

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