2015年十大新興技術（上）

2015年十大新興技術（上）

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

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，燃料電池負責產生電力，蓄電池則負責存儲電力。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)模生產低價氫氣并非易事，而氫氣輸送基礎設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相關基礎設施，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，在經濟上并不可行。好在新型氫氣存儲技術，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險。

2．下一代機器人

機器人技術的進步，逐漸使人機協作成為一種日常可見的現實。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。設計師從人手等復雜生物結構出色的靈活性中汲取了靈感，制造出應變能力越來越好、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，機器人能像智能手機一樣，用來協助除草和收割，推動農業(yè)作業(yè)精密化。日本已經開始了機器人護士的試點，這種機器人能幫助病人下床，撐扶中風患者，幫助患者恢復對四肢的控制。

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，經過了“硬化”，哪怕經受高溫、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，這一領域迎來了重大進展，《科學》雜志刊發(fā)了一篇具有里程碑意義的文章，宣布發(fā)現了一種可循環(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，從而打破聚合物關聯，分離出單體部分，然后重新組合為新產品。

4．精密基因工程技術

傳統(tǒng)基因工程一直飽受爭議。然而，新技術正在興起，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、更好地適應氣候變化等。

這些技術包括鋅指核酸酶（ZFNs）、轉錄激活因子樣效應物核酸酶（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域是將核糖核酸干擾技術（RNAi）用到農作物身上。

核糖核酸干擾可有效預防病毒和真菌病原體，保護植物免受病蟲害，減少對化學殺蟲劑的需求。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

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

與批量生產不同，3D產品可以根據終端用戶需求，實現高度的個性化。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構的牙齒矯形儀。還有一些醫(yī)學應用正引領3D打印朝生物科學的方向邁進：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與再生等方面開發(fā)出有潛力的應用。在生物打印領域，打印肝細胞層的美國生物技術公司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。生物打印已經被用于制作皮膚、骨骼、心臟和血管組織。

增材制造技術的下一個重要階段將會是以3D技術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制作而成的不同電子元件組合為一體并不容易。現在，4D打印有望帶來新一代的產品，這些產品可根據溫度和濕度等環(huán)境變化自行調整。這可用于服裝、鞋類以及一些醫(yī)療產品，如旨在改變人體機能的植入物等。

（摘自《第一財經日報》2015年9月9日 梅博納/文）