2015年十大新興技術(shù)（上）

世界經(jīng)濟論壇發(fā)布了2015年度十大新興技術(shù)。此榜單每年發(fā)布一次，由世界經(jīng)濟論壇新興技術(shù)跨界理事會選出該年最有潛力解決全球長期挑戰(zhàn)的技術(shù)成果，旨在促使人們關(guān)注新興技術(shù)的潛力及蘊藏的風(fēng)險。

1.燃料電池汽車

燃料電池與蓄電池不同，不需要外接充電，只需使用氫氣和天然氣等燃料，便能直接產(chǎn)生電力。在使用中，燃料電池和蓄電池相互配合開展工作，燃料電池負責(zé)產(chǎn)生電力，蓄電池則負責(zé)存儲電力。因此，燃料電池汽車屬于混合動力汽車，且很有可能配備回饋制動系統(tǒng)。

燃料電池汽車的性能可媲美任何傳統(tǒng)燃料汽車。燃料電池汽車巡航里程長，一箱燃料最高可供行駛650公里（燃料通常為壓縮氫氣），而加滿一箱氫燃料僅需3分鐘。氫氣是清潔燃料，水蒸氣是其燃燒產(chǎn)生的唯一排放物，因此，以氫氣為燃料的燃料電池汽車將可做到零排放。

大規(guī)模生產(chǎn)低價氫氣并非易事，而氫氣輸送基礎(chǔ)設(shè)施匱乏也是一個重大挑戰(zhàn)。我們須像汽柴油加油站一樣大力建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，并最終取代汽柴油加油站。目前，氫氣的遠距離運輸，哪怕是在壓縮的狀態(tài)下，在經(jīng)濟上并不可行。好在新型氫氣存儲技術(shù)，比如不需要高壓存儲的有機液體運輸裝置等，會很快降低遠距離運輸成本，并減少氣體存儲以及泄漏存在的風(fēng)險。

2.下一代機器人

機器人技術(shù)的進步，逐漸使人機協(xié)作成為一種日常可見的現(xiàn)實。性能更強、造價更低的傳感器使得機器人能更好地洞察周邊環(huán)境并做出反應(yīng)。設(shè)計師從人手等復(fù)雜生物結(jié)構(gòu)出色的靈活性中汲取了靈感，制造出應(yīng)變能力越來越好、越來越靈活的機器人。此外，受益于云計算革命的發(fā)展，機器人互聯(lián)程度日益提高，可以遠程獲得指令和信息，不再需要編程為全自動型機器。

隨著機器人新時代的到來，這些機器人逐步走下大型制造業(yè)的流水線，走向更為多樣的工作崗位。通過使用衛(wèi)星定位技術(shù)，機器人能像智能手機一樣，用來協(xié)助除草和收割，推動農(nóng)業(yè)作業(yè)精密化。日本已經(jīng)開始了機器人護士的試點，這種機器人能幫助病人下床，撐扶中風(fēng)患者，幫助患者恢復(fù)對四肢的控制。

體積更小、更為靈活的機器人也相繼問世，這些機器人可以便捷地進行編程，處理一些人工干起來費力或感覺不適的制造類工作。

3.可循環(huán)利用的熱固性塑料

塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱固性塑料只能一次性加熱、一次性成型。加熱后，熱固性塑料分子發(fā)生改變，經(jīng)過了“硬化”，哪怕經(jīng)受高溫、高壓，其形狀和強度也會保持不變。

熱固性塑料自身的特性使其在現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺，但同時也使得它們無法循環(huán)利用。最終，大部分熱固性聚合物只能變?yōu)槔M行填埋。

2014年，這一領(lǐng)域迎來了重大進展，《科學(xué)》雜志刊發(fā)了一篇具有里程碑意義的文章，宣布發(fā)現(xiàn)了一種可循環(huán)利用的新型熱固性聚合物。這種名為“聚六氫三嗪”（簡稱PHT）的聚合物可放入強酸中溶解，從而打破聚合物關(guān)聯(lián)，分離出單體部分，然后重新組合為新產(chǎn)品。

4.精密基因工程技術(shù)

傳統(tǒng)基因工程一直飽受爭議。然而，新技術(shù)正在興起，使我們可以直接“編輯”植物的遺傳密碼，以提高植物營養(yǎng)成分、更好地適應(yīng)氣候變化等。

這些技術(shù)包括鋅指核酸酶（ZFNs）、轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)物核酸酶（TALENS）和近期推出的可在細菌中演化為病毒防御機理的CRISPR-Cas9系統(tǒng)。這種系統(tǒng)使用核糖核酸分子來鎖定目標DNA，并在目標基因組中按照一組已知的、用戶選定的序列進行剪切。這樣，便能抑制不需要的基因，或者將該基因進行改良，使其發(fā)揮出與自然變異別無二致的功用。通過采用“同源重組”的辦法，CRISPR也可用于精確地向基因組中植入新的DNA序列乃至完整的基因。

基因工程另一個有望取得重要進展的領(lǐng)域是將核糖核酸干擾技術(shù)（RNAi）用到農(nóng)作物身上。核糖核酸干擾可有效預(yù)防病毒和真菌病原體，保護植物免受病蟲害，減少對化學(xué)殺蟲劑的需求。病毒基因已廣泛用于保護木瓜樹免遭環(huán)斑病毒侵害。以夏威夷為例，采用此法十多年來，并沒有出現(xiàn)病毒抗藥性增強的跡象。此外，核糖核酸干擾也能惠及主要糧食作物，預(yù)防小麥稈銹病、稻瘟病、馬鈴薯晚疫病、香蕉枯萎病等。

5.增材制造技術(shù)

增材制造技術(shù)是與減材制造完全相反的工藝。增材制造技術(shù)先從液體或粉末等碎料著手，然后再利用數(shù)字模板，將碎料打造成三維形狀。

與批量生產(chǎn)不同，3D產(chǎn)品可以根據(jù)終端用戶需求，實現(xiàn)高度的個性化。例如，美國隱適美公司（Invisalign）就利用顧客牙齒的電腦造影，制作出最貼合顧客嘴部結(jié)構(gòu)的牙齒矯形儀。還有一些醫(yī)學(xué)應(yīng)用正引領(lǐng)3D打印朝生物科學(xué)的方向邁進：如今，通過直接打印人體細胞，已有望制作出活體細胞，在藥物安全篩查和最終的細胞修復(fù)與再生等方面開發(fā)出有潛力的應(yīng)用。在生物打印領(lǐng)域，打印肝細胞層的美國生物技術(shù)公司Organovo是一個先行者，其打印的細胞層主要用于進行藥物測試，且最終可能會用于制作移植用人體器官。生物打印已經(jīng)被用于制作皮膚、骨骼、心臟和血管組織。

增材制造技術(shù)的下一個重要階段將會是以3D技術(shù)打印線路板等集成電子元件。然而這種辦法很難打印處理器等納米級電腦配件，因為要將用各種不同材質(zhì)制作而成的不同電子元件組合為一體并不容易。現(xiàn)在，4D打印有望帶來新一代的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可根據(jù)溫度和濕度等環(huán)境變化自行調(diào)整。這可用于服裝、鞋類以及一些醫(yī)療產(chǎn)品，如旨在改變?nèi)梭w機能的植入物等。

（摘自《第一財經(jīng)日報》2015年9月9日）