十項有望改變世界的技術

牙牙

近日，《科學美國人》雜志聯合世界經濟論壇，評選出了2020年全球十大新興技術。這些獲得認可的技術，必須具備超越現有技術的潛力;必須能更好地促進社會進步;必須是新興的，且可能在接下來的三到五年內對相關行業產生重大的影響。在這份榜單中，有哪些將可能改變人類未來的技術？讓我們一起來看看吧！

1.能無痛注射的微針

肉眼幾乎不可見的“微針”有望讓我們進入一個無痛注射和無痛血檢的新時代。無論是與注射器還是貼片連接，微針都能避免與神經末梢接觸，從而避免痛覺產生。它可以穿透皮膚表層的死細胞，到達由活細胞和間質液組成的表皮。許多微針注射器以及微針貼片已經被應用于疫苗注射，還有更多地被用于糖尿病、癌癥以及神經性疼痛療法的臨床試驗。因為微針注射器或者微針貼片可將藥物直接注射進表皮中，所以它們能夠更有效地遞送藥物。但是微針大多不能到達或只能勉強接觸到真皮層。

2.讓二氧化碳變成可用材料

許多化學產品在制造時，需要消耗化石燃料，且在制造過程中還會排放大量二氧化碳，導致氣候變化。現在有一種利用陽光將廢棄的二氧化碳轉化為化學產品的新方法，它可通過以下兩方面減少二氧化碳的排放：將不需要的氣體作為生產原材料;將陽光而不是化石燃料作為生產所需的能源。近年來，研究人員開發了能打破二氧化碳中碳氧雙鍵的光催化劑。這是創建“太陽能”精煉廠的關鍵，這種精煉廠可利用廢氣生產有用的化合物，如可用于合成藥品、洗滌劑、化肥和紡織品原料的各種分子。

3.加速醫學研發的虛擬病人

在虛擬的人體器官或人體系統上測試藥物或療法的有效性，從而準確預測出真實的人體對藥物或療法的反應，這是“計算機模擬醫學”的優勢。計算機模擬人體試驗可以降低初步評估的時間與金錢成本，同時大大減少研發過程中使用志愿者的數量。在虛擬器官的建模過程中，研究者首先要獲得人體解剖學數據，再將數據輸入復雜的數學模型中，才能完成對人體器官功能的模擬。建模之后，強大的計算機才能生成在外觀和功能上，與真實人體器官相似度極高的虛擬器官。

4.空間計算提升人機交互

空間計算是物理世界和數字世界不斷融合的產物。它可以做到虛擬現實和增強現實技術所能做到的一切：讓傳感器和馬達實現互動;將通過云連接的設備數字化;以數字化方式模擬現實世界等。空間計算將會使人機交互和機器間的交互效率提高到嶄新的水平，可應用場景包括工業、醫療保健、運輸和家庭等。

5.提供醫療服務的應用程序

你能想象，在你就醫時，醫生開出的處方上寫的是一個應用程序嗎？目前，已經有一些應用程序可以自主檢測我們的生理和心理疾病了，其中一些甚至可以直接治療相關疾病。以上這些正處于研發過程中，或者已被人們使用的軟件，都被稱為“數字醫療”。數字醫療程序可以通過移動設備記錄用戶的信息，包括聲音、位置、面部表情、運動、睡眠和打字的節奏等。在用人工智能技術分析這些信息后，就能預測出用戶可能出現的病情或現有病癥的發展狀況。例如，一些智能手表內置有一種特殊的傳感器，可以自動檢測出用戶是否出現心房纖顫的問題;再如可吞服的帶有傳感器的“藥丸”，可檢測癌癥DNA、腸道微生物釋放的氣體、胃出血量、體溫和脈氧水平等。

6.給飛機換上電動推進器

2019年，航空業的碳排放量占全球總碳排放量的2.5%，到2050年，這一數字可能還會增加兩倍。電動飛機或許可以在滿足人們出行需求的同時，減少碳排放量。飛機安上電動推進器后，不僅可以減少碳排放量，還能降低多達90%的燃料成本、50%的維護成本和近70%的噪音。而且可電動化的不只是發動機，在美國目前正研發的X-57麥克斯韋號上，傳統的長機翼被一對更短的、上面分布有電動推進器的機翼取代。

7.新技術使水泥更低碳

混凝土是一種很常見的人造建筑材料，它的關鍵成分——水泥的生產造成大量碳排放。科學家正在開發新的方案，試圖以更低碳的方式生產水泥。目前已經有一些方案得到了應用，如：通過礦化作用將其他化工廠產生的二氧化碳儲存在混凝土中;完全放棄在混凝土中使用水泥，轉而使用煉鋼行業的一種副產品鋼渣等。另外，研究人員還嘗試用其他方法提高混凝土的性能，如：開發“活性”建筑材料，用細菌和顆粒物“種出”類似水泥的材料;利用一種叫作藍細菌的光合作用微生物，制作出低碳混凝土，研究人員甚至用這種細菌造出了一種能自我修復裂縫的磚塊。

8.體積更小的量子傳感器

量子傳感器能使自動駕駛汽車提前“看見”拐角之后的情況，能讓水下導航系統、火山活動和地震預警系統更加先進，還能讓隨時隨地監測大腦活動的便攜式磁共振掃描儀成為現實。對于任何測量儀器來說，測量單位越小，測量的精度也就越高。英國伯明翰大學的研究人員正在開發一種量子傳感器，它能夠用于檢測埋入地下的管道、電纜和其他物體，使我們不必挖開地面就能進行測量，航海的船只也可以用它來探測水下物體。

9.電解的綠色氫能

“綠氫”是通過電解產生的氫氣。在電解過程中，水被分解為氫氣和氧氣，沒有任何其他副產物。過去，電解需要消耗大量能量，因此用這種方式生產氫氣幾乎沒有意義。但這種情況正在發生改變：首先，在目前的電網中經常會出現大量沒有被消耗的可再生電力，與其將這些過量的電力用電池組儲存起來，還不如用它來電解水，以氫能的方式存儲;其次，電解器的效率也提高了，新開發出的新型電解器，產生1千克氫氣只需要消耗不到40千瓦時的能量。許多國家正在加緊投資“綠氫”技術，中國的目標是在2030年以前讓上百萬輛氫燃料電池汽車上路。

10.全基因組合成技術

全基因組合成是正在蓬勃發展的合成生物學的又一次延伸，研究人員可以對微生物編程，實現某些特定的功能，比如讓細菌合成某種新型藥物。目前，設計包含數百萬個核苷酸的基因組已經變得越來越容易。合成這樣大小的基因組能把微生物變成工廠，這座工廠不僅能夠生產藥物，還能生產其他產品，比如，它們可以被設計為持續生產某些化學物質、燃料和新型建筑材料的工廠，而生產用的原材料也只是非食物類的生物質，甚至是被看作廢氣的二氧化碳。隨著技術的發展，科學家若能掌握合成人類自身基因組的技術，或許有助于治療大部分的遺傳疾病。