全球趨勢2030
——新技術的影響

梁 偲 王雪瑩/編譯

全球趨勢2030
——新技術的影響

梁 偲 王雪瑩/編譯

2012年12月10日，美國國家情報委員會（NIC）發布了《全球趨勢2030：多元化的世界（Global Trends 2030：Alternative Worlds）》研究報告，對2030年前可能出現的世界性趨勢作了預判，為美國政府提供未來15年至20年的全球戰略評估框架。《全球趨勢2030》將新技術影響、全球經濟危機、政府治理鴻溝、沖突風險升高、區域不穩定加劇，以及美國扮演的角色并列為改變世界未來的六大關鍵變量。報告認為：近15年至20年內，人類能否取得科技突破以提高生產率并解決全球人口增長、迅速城市化和氣候變化等問題，將深度影響著世界的發展走向。報告提出：到2030年，有四個技術領域將深度影響著全球的經濟、社會和軍事發展，分別是信息技術、自動化和制造技術、資源技術以及醫療技術。本刊就這四個領域譯介向讀者介紹的同時，特邀請中國科學技術信息研究所陳穎健研究員對此逐一進行了點評。

● 在未來15年至20年，信息技術的硬件、軟件和連接性將會在性能、復雜度和傳輸速度上有大規模的增長。在2030年之前，大數據存儲和處理解決方案、社交網絡技術和“智慧城市”技術這三項信息技術的發展，將改變我們的生活和工作方式。其中，量子計算技術的發展至為關鍵。

一、信息技術

數據解決方案（Data Solutions）

數據解決方案包括一系列的新興技術，它可以幫助使用者從“大數據”（使用傳統工具難以管理的非常大的數據集）中累積、存儲、管理和提取有用的數據。一方面，新的數據存儲和處理方案有助于決策者解決經濟困難和管理問題，獲得更直觀的人機互動，提高數據的可訪問性和可用性，并大大提高預測模型的準確性；另一方面，高級的數據解決方案也更易于出現信息超載，并需要高昂的維護費用。但它對于完善基礎設施、取得信息戰的主動權等仍然是必要的。

目前，數據解決方案在商業、大規模科學數據處理和政府服務，包括情報獲取和法律實施等方面發揮了重要作用。未來，數據解決方案將在包括天氣預報、物理學研究、太空探索等諸多新領域大顯身手。隨著時間的推移，大數據集的增量將以指數方式增長。數據處理能力能否跟上數據的擴張速度，是技術發展中難以預料的最大變數。當前的數據解決方案依賴于傳統計算方法。盡管會存在巨大的技術挑戰，但量子計算技術有可能對2030年的人類科技發生重大影響。

社交網絡技術（SocialNetworkingTechnologies）

當今，社交網絡技術在提升個人用戶與其他用戶共享興趣愛好過程中形成的線上社會網絡，已逐漸成為網絡生活中很重要的一部分。社交網絡技術用途新穎、范圍廣泛，從遙控家用電器到預約飯店，從針對性廣告到反恐怖主義，等等。很多時候，一些用戶自己開發出的社交網絡，其用途遠遠超出了網絡供應商的預期。當社交網絡變成實體組織的時候，它甚至可以代替現有企業和政府機構，提供新型的、分散化的社會服務。

一般來說，社交網絡服務越開放，其可以提供更多的實用功能服務。但是，未來大量的用戶可能會更加重視隱私保護，而拒絕社交網絡服務獲取個人信息。社交網絡企業的發展也存在很大的不確定性，盡管Facebook已經成為世界范圍內占主導地位的社交網絡公司，擁有近十億用戶，但卻難以保證未來15年至20年內仍能保持這種主導地位。未來居于主流的社會網絡不一定是正規的組織機構，而有可能是依靠點對點共享技術而建立的非政府團體。因此，未來社交網絡技術的發展需要在用戶個人隱私和網絡公開之間尋求平衡點。

智慧城市 （Smart Cities）

智慧城市是利用以信息技術為基礎的解決方案推進城市的可持續發展，在提高生產力和改善生活質量的同時，盡可能的減少資源消耗和環境惡化。先進的信息技術是城市規劃治理、資源管理、基礎設施、交通設施、城市規劃、安全服務、緊急服務和災害響應系統的基礎。例如，新出現的“城市控制面板”（city dashboard），可以整合來自整座城市的監控攝像和傳感器數據，為管理者提供城市的實時綜合狀況。

在接下來的20年，那些圍繞城市發展的信息技術、集成系統、可持續發展技術的供應商和集成商將獲得大量的市場機會。比如，一些未來的大都市將會從“空白”開始設計和建設基礎設施，其中大多數城市也會將新技術整合到現有的基礎設施中。無論是哪種情況，新技術應用的規模和其復雜性以及高昂的成本，都將是建設智慧城市面臨的主要挑戰。到2030年，智慧城市的創新中心將會從歐洲和北美轉移到非洲、拉丁美洲，特別是亞洲的城市中心。

點 評：新一代信息技術包括大數據研究、寬帶網絡、智慧城市和社交網絡等，其中大數據和寬帶接入具有基本的重要性。目前大數據的標準是，單一數據集的大小在數十TB（萬億字節）至PB（千萬億字節）之間，例如，淘寶網單日數據產生量超過50TB；百度每天大約處理60億次搜索請求，數據量達數十PB。智慧城市是現代城市發展的愿景，它在產生大數據，同時大數據也支撐著其發展。社交網絡的本質是人與人的聯網，個人產生的數據占到大數據總量的75%。目前，中國的寬帶接入平均下行速率只有全球寬帶接入平均水平的三分之一，但費用卻是發達國家平均水平的3-4倍。最新研究結果表明，寬帶普及率提高1%可使GDP提升10%，寬帶速度提高一倍，可使GDP增加0.3%。截至2012年12月底，中國網民規模達5.64億，互聯網普及率為42.1%，與發達國家相比普及率還有較大的提升空間。

● 新型制造業和自動化技術，例如增材制造技術或3D打印（上圖）和機器人技術，可能將改變發展中和發達國家原有的工作模式。在發達國家，這些技術在提高生產力、解決勞動力稀缺、減少外包需求和縮短供應鏈長度很有潛力，也可能會使勞動力過剩局面加劇。在發展中國家特別是亞洲國家，新技術將激發新的制造能力，進一步提高制造商和供應商的競爭力。

二、自動化和制造技術

機器人（Robotics）

在民用和軍事領域，機器人比人類有更好的感官和機械性能，適合執行例行的常規任務。在世界各地運作的超過120萬臺工業機器人，已經使生產環境發生了巨大的變化，同時，新一代機器人正出現在服務型應用中，包括清潔、公共活動和日常維護等方面。

到2030年，機器人在部分生產環節中將完全取代人類，使得發達國家生產某一產品或部件其成本低于外包成本。即使在發展中國家，機器人也會取代部分勞力（如在電子行業），極有可能降低當地的薪資水平。軍隊預計將增加機器人的使用。醫療保健和護理機器人更為自動化，盡管只能執行某些特定的功能，如手術助手或協助日常生活等。機器人有助于化解老齡化社會的影響，在未來20年，這一效果僅限于一些特定的國家，如日本和韓國。

在機器人獲得大規模推廣應用之前，其制造成本必須大大降低。在非工業機器人領域，研究人員必須加大對智能機器人的研發力度，提高它們理解周圍世界、應付意外事件的能力，更好的與人互動。未來新型機器人將會面臨前所未有的關注，而公眾的反應對非工業機器人的發展也至關重要。

自動交通工具（Autonomous Vehicles）

自動交通工具可以通過傳感器或軟件控制方向及躲避障礙物，也可以通過無線電和激光測距儀接收全球導航衛星系統的數據進行導航。自動交通工具可用于軍事行動、解決沖突，進行運輸和土地勘測。比如，自動駕駛汽車將有助于緩解交通擁堵，減少事故，提升個人生產力（乘車時司機可以做其他事）。大規模運輸的創新將可能出現在成長最為迅速的亞洲城市帶。然而，恐怖分子利用無人機投放爆炸性武器，也可能造成更多的破壞。

發展自動交通工具的關鍵在于其安全可靠性，特別當交通工具在人口密集區域運行的時候。另一個障礙是社會接受度的問題：盡管遠程操控在技術上對于使用者不存在問題，但從有人駕駛到無人駕駛其觀念人們一時難以轉變。

增材制造（Additive Manufacturing）

增材制造，或3D打印技術，是一系列技術的組合，即通過一臺機器逐次添加物層的方式來制造一個物品，其組合由計算機輔助設計（CAD）、激光成型、擠出機，或能一次打印一層物質的打印機針頭構成。增材制造能一次性生成復雜的幾何物體，其內部可以有空腔或活動部件，而傳統的機械不能勝任。

增材制造已經在消費品、汽車工業及航空工業等領域部分獲得應用。它對于制造新奇廉價的物品很合適，但生產大體積、低價格且有足夠強度的部件其能力有限。2030年，增材制造有望取代一些傳統的規模化生產企業，導致大量擁有現代生產能力的本地化微工廠出現，有效縮短生產周期，簡化供應鏈。在這一過程中，發展中國家將是主要受益者，因為增材制造相對于傳統制造而言，其對工業基礎建設的要求更低。

2030年，3D打印技術與印刷電路技術的結合有望將電子元件（諸如電子線圈、天線、電池和記憶卡）與結構部件一次性制造出來，包括打印動脈血管和簡單器官也不是不能實現的，但復雜器官的生物打印有賴于科技的重大突破。

點 評：奧巴馬政府將3D打印、機器人、人工智能視為重振美國制造業的三個重要支柱，認為可以憑借這些技術使制造業“重歸美國”。《時代》周刊也將3D打印產業列為 “美國十大增長最快的工業”。目前，3D打印最適合小批量、個性化的產品生產，并處在由日用消費品、醫療器械向汽車、航空、軍事等領域快速滲透的階段。一般認為，3D打印技術將在互聯網和新材料、新能源相結合基礎上產生的世界第三次工業革命中扮演重要角色。新工業革命將使全球技術要素和市場要素配置方式發生革命性變化。

● 資源技術包括：轉基因作物、精準農業、水資源管理、生物能源和太陽能等。其中，中國、印度和俄羅斯等國對關鍵資源有強烈的需求，他們有望成為最早實現下一代資源技術商業化的國家，從而獲得強大的全球競爭力。在未來15年至20年，除了成本上的競爭以外，現有或下一代資源技術的發展在很大程度上取決于社會態度和政治走向。

三、資源技術

轉基因作物（Genetically Modified Crops）

隨著世界人口的增長和氣候變化，轉基因作物已成為提供足夠食品和燃料以滿足世界需求的關鍵技術。分子生物學技術應用在農作物上，使科學家能夠識別農作物重要特性的基因；植物細胞遺傳學研究結果表明，在未來15年至20年，現代分子育種和轉基因技術具有大幅改善全球食品安全的潛力。

轉基因技術研究人員已經發現了很多具有農作物有用特性并最終可能商業化的基因。盡管轉基因技術發展迅速，但目前只有大豆、棉花、玉米的抗除草劑和抗蟲特性達到了商業規模應用。最近新獲得商業應用的還有馬鈴薯，在未來5年，轉基因油菜和稻米也有望開展商業種植。

一個新的轉基因作物的上市，需要經過多年的努力才能滿足所有監管機構的要求。到目前為止，盡管轉基因作物得到了監管機構的批準并擁有安全防護措施，但許多消費者和世界各地的政治代表仍然對轉基因作物缺乏信任。因此，轉基因作物在未來幾年的發展面臨著重大的挑戰。

精準農業（Precision Agriculture）

精準農業技術有望在減少種子、肥料、水等投入的同時，增加糧食產量和提高農作物質量，最大限度地減少農業對環境的負面影響。精準農業適合各種大小不等的農場，可以在資源短缺和環境局限的情況下保障全球糧食的供應。

未來10至15年，科技的進步和制造業的發展有望縮小現今自動化農用車輛和工具的尺寸，自動農耕機將在大規模農業耕作中扮演全方位的角色。發展中國家農民可以在小塊土地上使用小型農用車輛進行精耕細作，以獲得更高的產量。

水資源管理（Water Management）

目前，用于農業灌溉的大約60%的淡水資源是被浪費掉的；而要維持農產品的可持續增長，需要制定有效的水資源管理措施。農業高效用水技術是面對全球水荒的唯一選擇。這一系列的技術包括精準農業技術、轉基因耐旱技術、耐鹽技術以及微灌系統和溫室水培技術等。

微灌技術可以將90%-95%的水送往土壤，相對于輸送35%-60%的溝灌技術、60%-80%的自動噴灑系統來說非常先進，但這樣的效率需付出較高成本（每公頃地花費2500-5000美元，使用壽命10年至15年）。精準農業技術在提高雨水灌溉的同時，降低了對地表水的需求。在雨水灌溉的土地上種植轉基因耐旱植物，不僅可以提高農業用水的整體效率，而且有助于政府調整農業用水價格，使農民有更強的節水動力。

生物能源（Bio-Based Energy）

避免與糧食作物發生沖突，研究人員正在研發非食物來源生物能源技術。如果在成本上有競爭優勢，在未來15年至20年，它可以部分代替石油，增加世界對能源需求的多元化選擇，對于保證食品安全具有重要意義。

纖維素乙醇的原材料來自于農業和林業的廢棄物，但成本高于從玉米中提純乙醇。從廢棄食用油中提煉生物柴油的技術，在全球快速發展，特別是在歐洲。基于海藻的生物能源技術具有高產出率、使用非耕地和多種水源（包括鹽水以及廢水）生存，以及二氧化碳和其他廢棄物的循環利用等優勢，受到了廣泛關注。然而，生物能源商業化的主要障礙在于難以獲得具有競爭優勢的低成本，以及未來蓄電傳輸技術廣泛使用的不確定性。另外，政府持續的經濟支持對發展生物能源技術也非常必要。

太陽能（Solar Energy）

由于政府補貼和成本的快速下降，太陽光伏技術現在已經廣泛運用于電力生產，中國已成為光伏器件生產的主要國家。太陽熱電技術可以用儲熱代替儲電，從而部分解決發電的間斷性問題。然而，太陽能光伏發電廠或太陽能熱電廠未來是否比傳統發電方式更有經濟優勢，一時還難以定論。

太陽能是一種蘊藏豐富的可再生資源，在很多地區其理論潛力超過目前的能源供應總量，不會對環境產生污染。然而，要發揮其全部潛能會面臨很大挑戰。如果政府因財政緊張而取消太陽能激勵政策，那么，它將無法抗衡煤和天然氣的發電成本。另外，太陽能是間歇性能源，只有在陽光下才能發電。如果沒有足夠的能源儲備，太陽能將無法完全替代其他能源發電系統，而且分散式太陽能發電的廣泛應用還需建設大量的電網基礎設施。

點 評：全球人口的增長，使得對食物、水和能源這些資源的需求將大幅增長。解決其中任何一種商品的努力，都會影響到其他商品的供需關系。農業、食品安全對人類的重要性毋庸置疑，未來10年轉基因技術還會快速發展，對公眾來說理性對待轉基因是關鍵。隨著全球氣候變暖日益加劇，強化水資源管理和大力發展可再生能源都是人類面臨的緊迫問題，尤其是大規模發展太陽能往往需要消耗大量的水資源，在缺水地區如何解決這個問題對人類智慧將是一大挑戰。

● 如果疾病管理技術的發展使得世界人口壽命延長成為可能，那么人類機能增進技術將會改變人們的日常生活方式，特別是對老年人和行動不便的人。發展中國家在人口健康和壽命方面將獲得改善，這些國家快速增長的中層階級將是最大的受益群體。很多引領疾病管理技術創新的中心很可能出現在東方。

四、醫療技術

疾病管理（Disease Management）

疾病管理技術可以有效控制或處理傳染性和非傳染性疾病。目前，醫生一時難以區分許多癥狀類似的疾病，而檢測結果往往需要好多天，導致診斷延誤甚至危及生命。分子診斷是一種顛覆性的技術，它能夠掌握致病或者傾向致病的基因信息，快速提供基因分析和致命性疾病種類的檢測結果，幫助醫生制定最佳治療方案。治療診斷學通過縮短病人的恢復時間以及減少手術引起的并發癥以降低醫療成本。合成生物學的進步可以產生新的治療方法和診斷藥劑。再生醫學將與診斷和治療方案并行進步，2030年，腎臟、肝臟等替代器官的發展將達到比較完善的程度。

基因測序費用將仍然是分子診斷技術在常規應用中的最大障礙。未來，使用硅基分子診斷技術會降低基因測試的成本，使之不再依賴昂貴的生物試劑。協同技術——包括計算機處理能力、大數據存儲和分析等——對管理大量的基因組測序來說非常重要。隨著計算機技術的進步，計算能力將不再成為疾病管理的瓶頸，而診斷測試技術獲取政府批準的過程，才是延遲其應用時間的主要因素。

人體機能增進 （Human Augmentation）

人體機能增進技術可以提供同等或略高于人體本身的功能，或者取代缺失的功能，比如，可以提升普通人或軍人的工作效率，或直接與使用者身體相連的假肢。又如，外骨骼技術能幫助老人進行簡單的行走和抬舉活動；腦-機接入技術可以提供給使用者類似超人的能力；視網膜植入能夠增加夜視能力；神經增強技術能夠提供更高級的記憶模式、更快的思維速度和更強的學習能力；增強現實系統可以提供對于現實的強化體驗等。

由于人體機能增進技術價格昂貴，未來10年至20年間，只能在能承擔費用的部分群體中推廣。此外，其附加配件的進步對于提高該技術的實用性非常必要，例如，電池容量的增加可以延長外骨骼的使用時間。關于人腦記憶模式和大腦功能的進一步研究，將對未來實現腦-機連接起到決定性作用。當然，人體機能增進技術也不可避免將會面對倫理道德的挑戰。

點 評：疾病管理的目標是：形成合理的生活方式，降低慢性疾病的危害性，改善個人生活質量。目前中國已進入老齡化社會，60歲以上的老年人達1.43億，并以每年3.2%的速度增長。疾病管理將是為老齡化社會提供健康服務的主要內容，也將成為大數據的應用領域之一。

根據Gartner的最新預測，除信息技術外，將在市場形成規模的技術就是人體機能增進裝置，它們將提高人的感知能力和體能。其中包括，機械外骨骼、腦-機接口、視網膜植入、聽覺增進裝置，甚至是提高智力的神經性藥物。該項技術可使普通人更加高效地工作，或能進入特殊環境中工作。對老年人講，這些技術可以提高其生活質量。

[資料來源：Global Trends 2030:Alternative Worlds(NIC)]

[責任編輯：則 鳴]