這些將是2020年最偉大的發(fā)明

周周

每隔幾年，就會出現(xiàn)一些新技術來顛覆人們所知道的一切。互聯(lián)網、社交媒體、流媒體視頻、智能手機和其他幾十種創(chuàng)新已經改變了我們日常生活中的許多方面，從人們的溝通方式到工作方式，甚至娛樂方式。

人類文明的偉大之處在于，技術永遠不會停止前進。我們都期待著移形換位、機器人管家、太空度假、時光旅行等技術的出現(xiàn)。但所有這些都需要時間，所以我們必須密切關注，在等待的過程中，我們最終會走到那一步。沒有人能預測未來，但總會有一些新技術的出現(xiàn)，使事情發(fā)生更大的變化。

5G網絡將把互聯(lián)網帶到世界各地

你可能已經看過有關5G手機的廣告。AT&T（美國電話電報公司）和Verizon（美國威瑞森公司）都在體育場館等公共場所設立了小型接入點，以展示即將推出的產品，但這只是冰山一角。目前，5G的范圍不廣，這就是為什么它只能在小范圍內使用的原因，但情況并非總是如此。

據《計算機世界》報道，目前的5G使用毫米波技術，它的頻率最高，但范圍最小，這就是為什么它目前只能覆蓋美國橄欖球聯(lián)盟體育場的部分區(qū)域的原因。不過，這一情況將會改變，因為低頻段服務也即將推出，雖然速度不會那么快，但它的覆蓋范圍會更廣，而且速度仍將遠遠快于目前的4GLTE標準。

不過，5G最令人興奮的地方在于，它不僅適用于手機，還是一項全面的寬帶互聯(lián)網服務，這意味著你將能夠隨身攜帶5G，它不再是一項移動設備服務和一項家庭互聯(lián)網服務。這也意味著你將更少地依賴wi-fi（無線上網技術），更多地使用具有專用連接的設備。不過，最重要的是，目前無法在家中使用寬帶的部分美國人可能會被5G無線互聯(lián)網覆蓋。

“智能針”可在瞬間發(fā)現(xiàn)癌癥

盡管科學家一直在努力治愈癌癥，但仍有許多里程碑需要跨越。目前，大多數(shù)癌癥直到出了問題才被發(fā)現(xiàn)。如果你有特定癌癥的家族史，你的醫(yī)生可能會偶爾對你進行檢查。如果確實出現(xiàn)癥狀，你通常需要接受切片檢查，然后送到實驗室，幸運的話，一周后你會聽到一些反饋。

但如果有更好的方法呢？這就是“智能針”讓人期待的原因。據《醫(yī)學快報》報道，癌變組織和健康組織對光線的折射是不同的。“智能針”的工作方式是將光纖光照射到相關組織上，然后“智能針”可以快速計算光的散射，這有助于它確定組織是生病了還是健康的。這只需要幾秒鐘，而且不需要進行痛苦的手術。

最重要的是，“智能針”可能在總體上降低醫(yī)療成本。手術和實驗室的費用是昂貴的，可能需要大量的提前計劃。通過立即發(fā)現(xiàn)癌癥，醫(yī)生可以更快地制定治療計劃，而且越早發(fā)現(xiàn)越好。它還可能使癌癥篩查更加常規(guī)，在癌癥變得更加難以治療之前就發(fā)現(xiàn)更多的癌癥病例。

電動汽車的電池只會越來越好

電動汽車正在變得越來越有可能取代標準汽車，但是目前，阻礙電動汽車發(fā)展的最大障礙之一是電池。如今，典型的電動汽車的行駛里程只有241公里至499公里，充電需要一個多小時。一旦你的車沒電了，你可能就得等著充電。

但兩項新的創(chuàng)新正在進行中。首先，一項新發(fā)現(xiàn)將長時間充電的時間縮短到了10分鐘。它的工作原理是在充電時提高電池的溫度，研究人員發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象使得充電反應發(fā)生的速度比以前快，車子能跑更遠。最重要的是，根據《科學》雜志的報道，這根本不會降低電池的壽命。

與此同時，據悉，瑞士能源技術公司聲稱，他們已經研發(fā)出一種新型電動汽車電池，一次充電可以行駛966公里。這比一般的化石燃料汽車加兩罐油還多。也有一些持懷疑態(tài)度的人，因為獨立的研究人員和評論家還沒有看到電池本身。盡管如此，制造更高效、容量更大的電池的競賽仍在進行，電動汽車電池會越來越好。

智能食品標簽將減少食品浪費

大多數(shù)食品都有方便的標簽，可以告訴你有效期。如果你的花生醬的“最佳食用日期”在上周，你會把它扔掉，對嗎？但也許你不需要這么做。據報道，食品的有效期通常會被設定得過于保守，以減少雜貨店的責任，略微過期并不意味著食品實際上已經變質了，不加思索就丟棄會造成大量不必要的食品浪費。

分步使用智能標簽。這些標簽和現(xiàn)在包裝食品上的標簽很像，但是更加智能。這些標簽不僅可以打印出一個估計的最佳截止日期，還可以檢測病菌的存在或食品變質的時間。例如，可以將檢測沙門氏菌或其他食源性疾病致病因子的智能標簽粘貼到肉類食品的包裝上，如果檢測到任何危險，它將變色。還有一些基于時間的標簽正在開發(fā)中。

最重要的是，這些標簽將使追蹤受污染的產品變得更容易，并使消費者更容易知道他們的食品受到了污染，并決定是否處理掉，只要檢查一下食品的標簽，就可以不用大規(guī)模召回特定區(qū)域或特定日期生產的所有食品。如果標簽沒有變色，則可以放心食用。

神經接口將使我們的大腦連接到計算機

雖然計算機和人腦都是靠電信號運行的，但兩者并不兼容。科學一直在努力通過一種稱為“神經接口”的技術，彌合兩者之間的鴻溝。如果人類能夠弄清楚這一點，那么就有可能做到像查看記憶這樣的事情，甚至可能將某人的大腦完全下載到計算機上，對大腦的理解也能得到質的飛躍。

多虧了企業(yè)家埃隆·馬斯克的“神經鏈接”，人們可能很快就能開始使用它。據報道，“神經鏈接”正在開發(fā)一種新的“神經接口”，它使用微小的柔性連接，而不是過去的接口中使用的僵硬的螺紋，因為這些接口會影響大腦在頭骨內的自然移動。這些微米級的電線非常柔軟且柔韌，實際上，“神經鏈接”甚至發(fā)明了專門用于植入該設備的神經外科手術機器人。雖然該設備目前的設計是有線的，但“神經鏈接”還在研究佩戴在耳朵后面的無線發(fā)射器，它可以收集所有數(shù)據，甚至可以與計劃中的iPhone應用程序接口。

馬斯克聲稱已經用這項技術讓一只猴子控制了一臺計算機，據《科技資訊網》報道，“神經鏈接”計劃在2020年對一位截癱患者進行首次人體試驗，前提是他們獲得美國食品和藥物管理局的批準。如果成功，這將標志著“神經接口”的巨大飛躍。

人們將在虛擬現(xiàn)實中感受事物

在過去10年里，虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）引起了極大的轟動，但事情將變得更有趣，因為我們將擁有觸摸和感受計算機生成圖像中的事物的能力。雖然過去曾嘗試過這類實驗，但往往耗電量非常大，因此需要安裝大型電池。

但是，現(xiàn)在，新技術正在使觸覺“皮膚”變得更薄并且所需的電量更少。其中一種技術是由西北大學的約翰·羅杰斯和他的團隊開發(fā)的。他們的皮膚使用細而薄的光盤來產生振動，而不是像游戲控制器或手機那樣使用更大的驅動器，后者消耗的電量更多。更重要的是，據《科學美國人》報道，它們足夠薄，可以使用近場技術充電，這意味著對大型電池的依賴更少。

同時，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的研究人員開發(fā)出了他們自己的觸覺皮膚，使用的是氣動制動器，只需一牛頓的力就可以提供非常微妙的觸覺反饋。并不是僅有這兩組人在研究這個，所以很可能會有觸覺反饋補丁一直延伸到手套等服飾，甚至有一天，整個第二層皮膚都可以被穿起來。

塑料可能會重新變成燃料

眾所周知，塑料是不可生物降解的，是人類產生的最大廢品之一。塑料堆積得如此之快，它淹沒了我們的垃圾填埋場和海洋。塑料回收確實存在，但它的功效是存疑的，而且往往很昂貴，也不是所有類型的塑料都可以回收。人們也在努力開發(fā)處理塑料的新方法，比如培養(yǎng)可以消化塑料的細菌。

但是通常由石油和其他化石燃料制成的塑料可能在不久的將來會有另一條有用的使用途徑。據澳大利亞廣播公司報道，由于世界上的化石燃料持續(xù)被消耗，Licella纖維燃料有限公司的科學家們已經開發(fā)出了“催化水熱反應器”（Cat-HTR）。這個反應器利用熱量、壓力和水將塑料還原成更基本的元素，也就是最初用來制造塑料的油。雖然對未來最好的設想是最終完全不依賴石油，但如果在替代能源得到充分開發(fā)之前，人類的石油即將耗盡，那么Cat-HTR可能會有所幫助。

最重要的是，Cat-HTR可以將任何種類的塑料變成油，而不需要分揀。此外，塑料可以反復循環(huán)再利用，這是目前大多數(shù)循環(huán)利用塑料無法做到的。

3D生物打印技術離我們越來越近

為人們尋找新器官是一個昂貴而漫長的過程。患者依靠捐贈者提供其器官，這些器官被移植到病人身上。然后，患者需要終生服用抗排斥的反應免疫抑制劑。但3D生物打印技術有望改變這一現(xiàn)狀。3D生物打印機可以利用人體的基本構造，在短短幾天甚至幾個小時內“打印”出新的器官或組織。更重要的是，這些組織可以利用患者自己的遺傳物質來制造，從而減少了排異反應。

然而，3D打印生物組件的一個主要障礙是血管系統(tǒng)。生物打印的組織在很大程度上是無效的，因為沒有簡單的方法來創(chuàng)建血管系統(tǒng)，這意味著組織會因缺乏血液或氧氣而死亡。據《科學美國人》報道，這種情況正在改變，因為一種新的模型擁有完整的血管系統(tǒng)，可以連接到身體現(xiàn)有的系統(tǒng)。3D打印的組織有望替代普通的人體組織。

真正令人驚奇的是發(fā)明它的科學家如何使它起作用。他們使用的材料會在藍光下固化，但需要防止光接觸所有物體。他們使用普通的黃色食用染料來達到這個目的，它阻擋了材料中不需要的部分藍光，并讓其余部分正常固化。

植物性肉類產業(yè)將以新的方式發(fā)展

2019年是植物性肉類的一年，“超越肉類”公司和“不可能食物”公司推出了一種漢堡，它們的味道幾乎與真正的牛肉一樣，但完全是用植物制成的。每家公司都以自己的方式制作漢堡，“超越漢堡”堅持使用綠豆等天然食材，而“不可能漢堡”則使用人造食材，如其專利產品“血紅素”，這是一種對賦予食材肉類風味的化學物質的人工再造。

但這只是冰山一角。據《紐約時報》報道，兩家公司都計劃隨著時間的推移，改善肉品的味道并降低成本。他們還在研究其他類型的肉類，比如肯德基仍在測試階段的純素雞肉。在不久的將來，人類將著手研究完全不含動物組織的肉類。如果它們最終比真正的肉便宜，那可能會改變美國人的飲食和購物習慣。

據《紐約時報》報道，他們還面臨著來自“雀巢”和“泰森”等大型食品公司的更多競爭，這些公司正在開發(fā)自己的植物性肉類。這種競爭加劇可能會導致更快的創(chuàng)新，使價格下降得更厲害，并出現(xiàn)更好的口味。反過來，這可能會減少美國的碳足跡，并釋放目前用于飼養(yǎng)家畜的資源。

假死可以挽救很多生命

幾十年來，假死一直是科幻小說的主流。想象自己生病了，然后冷凍起來，直到找到治愈疾病的方法。就連馬特·格羅寧的動畫喜劇電影《飛出個未來》也都基于這個想法，并經常拿它開玩笑，從現(xiàn)在開始的1000年里，冷凍或人工保存的名人不斷出現(xiàn)。但是，人類現(xiàn)在可能正在朝著這個目標邁出第一步，這不是開玩笑，而是可以用來拯救生命的。

盡管當前的技術不會冷凍人們多年或讓他們穿越太空旅行，但它仍然非常有用。據《新科學家》報道，在巴爾的摩的馬里蘭大學醫(yī)學中心，醫(yī)生們目前正在試驗一種新技術，用冰冷的生理鹽水代替人體的血液，從而大幅降低體溫。屆時，創(chuàng)傷受害者可能在五分鐘內就將獲得額外的兩個小時供外科醫(yī)生進行手術，這可能是生與死的區(qū)別。

這個過程已經在至少一個人（可能更多）身上進行過，但目前還沒有完整的結果。兩小時后，病人就會暖和起來，如果手術進展順利，很可能會從創(chuàng)傷中恢復過來，活到下一天。

人工神經元可以使腦損傷成為過去

醫(yī)學已經有了很大的進步，現(xiàn)在基本上可以替換全身的受損部位了。骨頭、皮膚、器官，都可以替換。即使是缺了肢體，也可以用義肢代替，而且義肢一直在改進。但有一個部位是醫(yī)學無法修復的，那就是腦組織，不管它是因創(chuàng)傷還是疾病而受損。

不過很快，情況可能會改變。巴斯大學的研究人員開發(fā)出了世界上第一個固態(tài)神經元。這是一個復制神經元功能的小芯片。它只需要很少的電量，而且體積很小，可以很舒服地放進頭骨里。它甚至可以與其他芯片相結合，以取代大部分腦組織。在測試中，固態(tài)神經元已被證明具有94%的準確率。它并不完美，但比其他嘗試要好得多。隨著時間的推移，這種情況會有所改善。

目前，芯片只在老鼠身上進行了測試，老鼠的神經元比人類的簡單，但這是修復大腦損傷的重要一步。神經元也不一定必須在大腦中使用。研究人員指出，人造神經元可以用來代替起搏器，這些起搏器總是以相同速度跳動，人造神經元讓它像普通心臟一樣更動態(tài)地跳動。