這些新興技術(shù)已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)，將在未來(lái)三到五年內(nèi)影響世界。

　　世界經(jīng)濟(jì)論壇《十大新興技術(shù)報(bào)告》十周年版列出了蓄勢(shì)待發(fā)、將在未來(lái)三到五年內(nèi)影響世界的新技術(shù)。來(lái)自世界經(jīng)濟(jì)論壇和《科學(xué)美國(guó)人》(Scientific American)的專(zhuān)家們指出了可能徹底改變農(nóng)業(yè)、健康和空間面貌的技術(shù)進(jìn)步。自我施肥的作物、按需生產(chǎn)的藥物、呼吸感應(yīng)診斷和3D打印的房屋都在該技術(shù)名單之列。

　　在第26屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)上，各國(guó)承諾在本十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)大的減少溫室氣體排放的新目標(biāo)。這些承諾的履行將有賴于綠色技術(shù)的發(fā)展和其應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大。兩項(xiàng)這樣的技術(shù)——“綠色”氨的生產(chǎn)和能自己生產(chǎn)肥料的工程作物——都旨在幫助農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的發(fā)展，入選了今年的新興技術(shù)名單。

　　從可以診斷疾病的呼吸傳感器到低功率設(shè)備的無(wú)線充電，今年的頂級(jí)新興技術(shù)名單里充滿了與環(huán)境、健康、基礎(chǔ)設(shè)施和連接性有關(guān)的振奮人心的技術(shù)發(fā)展。專(zhuān)家們從幾十項(xiàng)提名中篩選出了一組有可能顛覆現(xiàn)狀，刺激真正進(jìn)步的新技術(shù)發(fā)展。以下是2021年的十大新興技術(shù)。

　　1/ 去碳化的興起

　　自科學(xué)家們提出地球大氣層中過(guò)量的二氧化碳會(huì)導(dǎo)致熱量滯留并造成地球變暖以來(lái)，一個(gè)世紀(jì)已經(jīng)過(guò)去，期間，全球正在努力推動(dòng)日常生活各方面的去碳化。各國(guó)政府和行業(yè)做出了減少碳排放的開(kāi)創(chuàng)性承諾。

　　在未來(lái)三到五年內(nèi)，履行這些承諾將需要前所未有的技術(shù)創(chuàng)新，并將新興技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大至工業(yè)生產(chǎn)水平，如：大規(guī)模能源儲(chǔ)存、低/無(wú)碳化學(xué)來(lái)源、振興鐵路運(yùn)輸、碳封存、低碳農(nóng)業(yè)、零排放車(chē)輛和動(dòng)力源，以及在全球范圍內(nèi)商定的達(dá)標(biāo)性監(jiān)測(cè)。

　　2/ 自己制造肥料的作物

　　今天，全世界每年使用超過(guò)1.1億噸的氮肥來(lái)提高作物產(chǎn)量。如果作物能夠像大豆和黃豆等豆科植物那樣，自己捕獲氮，以氨的形式將其“固定”在自己身上，會(huì)怎么樣?作為最重要的新興技術(shù)之一，研究人員現(xiàn)在的目標(biāo)是讓其他作物，如玉米和其他谷物也能實(shí)現(xiàn)自我施肥。

　　比如說(shuō)，研究人員正努力模擬豆類(lèi)和細(xì)菌之間的共生分子交流，以創(chuàng)造根瘤——豆類(lèi)的天然肥料工廠。另一種方法是，使通常定植于谷物根部的土壤細(xì)菌(但通常不產(chǎn)生根瘤)學(xué)會(huì)產(chǎn)生氮化酶，氮化酶是一種將大氣中的氮轉(zhuǎn)化為與植物兼容的氨的關(guān)鍵成分。

　　3/ 吹氣以診斷疾病

　　很快，對(duì)病人來(lái)說(shuō)，測(cè)試疾病可能就會(huì)像呼氣一樣簡(jiǎn)單。新的呼吸傳感器可以通過(guò)對(duì)人類(lèi)呼吸中包含的800多種化合物的濃度進(jìn)行采樣來(lái)診斷疾病。例如，人體呼吸中的丙酮含量升高表明病人患有糖尿病。在呼吸化合物流過(guò)金屬氧化物半導(dǎo)體時(shí)，這些傳感器會(huì)感知到電阻的變化。然后算法會(huì)分析傳感器的數(shù)據(jù)。

　　雖然這項(xiàng)新興技術(shù)在得到普及之前還需完善，但于2020年3月在中國(guó)武漢進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，傳感器在新冠肺炎病毒檢測(cè)方面達(dá)到了驚人的95%的準(zhǔn)確率，在鑒別患者方面呈現(xiàn)了100%的靈敏度。

　　4/ 按需生產(chǎn)藥品

　　今天的藥品通常是大批量生產(chǎn)的，整個(gè)生產(chǎn)流程由多個(gè)步驟組成，不同的流程部分分布在世界各地。完成這一流程可能需要幾個(gè)月的時(shí)間，并涉及數(shù)百噸的材料，這會(huì)給生產(chǎn)一致性和可靠供應(yīng)帶來(lái)一些挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，微流控技術(shù)和按需制藥方面的進(jìn)展使少部分普通藥品能夠按需生產(chǎn)，而且這項(xiàng)技術(shù)將覆蓋越來(lái)越多的藥品。

　　該流程通過(guò)管道將材料移入小型反應(yīng)室，也被稱為連續(xù)流制造。在偏遠(yuǎn)地區(qū)或戰(zhàn)地醫(yī)院中，可以通過(guò)便攜式機(jī)器制造這些藥物，為每個(gè)病人量身定做劑量，還需解決的一項(xiàng)挑戰(zhàn)便是降低這種新興技術(shù)的高成本。

　　5/ 來(lái)自無(wú)線信號(hào)的電能

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是由數(shù)十億的電子設(shè)備組成的，這些電子設(shè)備的某些功能利用了互聯(lián)網(wǎng)的連接性。物聯(lián)網(wǎng)傳感器能夠報(bào)告對(duì)我們?nèi)粘Ｉ顏?lái)說(shuō)至關(guān)重要的數(shù)據(jù)，它們通常是極低功耗設(shè)備，但讓其保持充電卻很難，因?yàn)殡姵氐膲勖怯邢薜?，而且一旦配置好，便往往很難被碰觸到。

　　隨著5G的出現(xiàn)，現(xiàn)在可以提供足夠功率的無(wú)線信號(hào)，物聯(lián)網(wǎng)傳感器內(nèi)的微小天線可以從這些信號(hào)中“收集”電能。這種新興技術(shù)的早期形式早已在自動(dòng)“標(biāo)簽”中得到使用，這些標(biāo)簽由司機(jī)通過(guò)收費(fèi)站時(shí)發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)供電。

　　6/ 設(shè)計(jì)延長(zhǎng)“健康跨度”

　　世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè)，從2015年到2050年，全球60歲及以上人口的比例將增加近一倍，從12%增至22%。衰老與急性和慢性疾病相伴而行，如癌癥、2型糖尿病、癡呆癥和心臟病。

　　研究人員已經(jīng)初步顯示出對(duì)衰老的分子機(jī)制的了解，這不僅可以幫我們活得更長(zhǎng)，而且更健康。利用全息技術(shù)(例如，它可以同時(shí)量化所有基因活動(dòng)或細(xì)胞中所有蛋白質(zhì)的濃度)和來(lái)自表觀遺傳學(xué)的洞察，研究人員得以識(shí)別那些能有力預(yù)測(cè)疾病的生物標(biāo)記，這就為積極治療提供了方向和目標(biāo)。

　　7/ 氨走向綠化

　　為了滿足世界的糧食需求，通常需要為農(nóng)作物施由氨生產(chǎn)的肥料——而且是大量的氨。合成化肥用的氨涉及一種稱為哈伯布斯奇流程的能源密集型方法，需要大量的氫氣供應(yīng)。如今，大部分氫氣是通過(guò)電解(利用電力分裂水分子)或通過(guò)碳?xì)浠衔锏母邷亓呀猱a(chǎn)生的。驅(qū)動(dòng)這兩種方法所需的能源目前導(dǎo)致了大量溫室氣體的排放。

　　隨著可再生能源現(xiàn)在變得普遍，一種“綠色”的氫氣變體正被創(chuàng)造出來(lái)，它不會(huì)釋放溫室氣體。除了消除大氣中多余的碳，綠色氫氣不使用污染性化學(xué)品，如果使用化石燃料作為能源，這些化學(xué)品則會(huì)被納入其中，這種純度能實(shí)現(xiàn)更有效的催化作用，以促進(jìn)氨的生產(chǎn)。

　　8/ 生物標(biāo)記設(shè)備走向無(wú)線

　　沒(méi)有人喜歡針頭。然而，許多常見(jiàn)的急性和慢性疾病需要頻繁地進(jìn)行或多或少的抽血，以監(jiān)測(cè)那些對(duì)追蹤癌癥治療、糖尿病和其他疾病的進(jìn)展很重要的生物標(biāo)記。低功率無(wú)線通信的進(jìn)展，以及采用光學(xué)和電子探針的新型化學(xué)傳感技術(shù)，正推動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵醫(yī)療信息進(jìn)行連續(xù)的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)。

　　超過(guò)100家公司已經(jīng)部署或正在開(kāi)發(fā)適用于各種場(chǎng)景的無(wú)線生物標(biāo)記傳感設(shè)備，重點(diǎn)是糖尿病(鑒于糖尿病在全球都十分流行)。無(wú)線連接性保證數(shù)據(jù)即時(shí)可用，如果需要的話，遠(yuǎn)程醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員可以實(shí)時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

　　9/ 用當(dāng)?shù)夭牧洗蛴〉姆课?/p>

　　在美國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家，用大規(guī)模的3D打印機(jī)制造房屋已經(jīng)在有限范圍內(nèi)得到了推行。在發(fā)展中國(guó)家，由于基礎(chǔ)設(shè)施有限，材料的運(yùn)輸成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)，最近的使用3D打印機(jī)的實(shí)踐取得了跨越式發(fā)展，即用當(dāng)?shù)夭少?gòu)的材料、粘土、沙子和當(dāng)?shù)氐睦w維來(lái)打印建筑物——這解決了大約95%的需要運(yùn)輸?shù)浇ㄖさ氐牟牧蠁?wèn)題。

　　這種新興技術(shù)可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)建造堅(jiān)固的住所，那里的住房需求非常迫切，而且沒(méi)有可行的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。對(duì)那些經(jīng)常被拋在后面的國(guó)家來(lái)說(shuō)，這一結(jié)果可能會(huì)改變行業(yè)規(guī)則。

　　10/ 空間連接全球

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中的傳感器可以記錄和報(bào)告有關(guān)天氣、土壤條件、濕度、作物健康、社會(huì)活動(dòng)和無(wú)數(shù)其他有價(jià)值的數(shù)據(jù)集的重要信息。最近，隨著近地軌道上無(wú)數(shù)低成本的微型衛(wèi)星的出現(xiàn)，它們能夠在全球范圍內(nèi)捕獲這些數(shù)據(jù)并下載到中央設(shè)施進(jìn)行處理，物聯(lián)網(wǎng)將前所未有了解全球范圍的情況——包括以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入、沒(méi)有傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展中地區(qū)。

　　諸如安全數(shù)據(jù)鏈接功率較低和近地軌道衛(wèi)星壽命期短的問(wèn)題仍然存在，但按照目前穩(wěn)定的進(jìn)展，有望在未來(lái)三到五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)全球推行。