【印度《德幹先驅報》2021年01月03日文章】題:展望未來的科學。
在新冠肺炎大流行之後,無法否認的是,科學超乎人類的想像,我們可以從過去的一年中發現,如果研究進展、政治意願和協調等多方面的全球合作得以實現,科學可以有所作為。我們進行了一些預測,來探索在未來十年內在某些科學領域可能實現的研究項目。
太空:宇宙中只有我們嗎?
過去幾十年來,科學家們一直為此著迷,未來十年可能找到一些關鍵的解答線索。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡有望提供太陽系外行星大氣相關的全新發現,或許有助於確定那裡生命所必需的分子構成;新一代射電望遠鏡平方公裡陣列將揭開宇宙中最神秘、未知的無線電信號,為這一探索增添分量。
對類地系外行星大氣中生物特徵的一些發現表明生命的存在,包括難以捉摸的第九顆太陽行星、系外衛星、第一代恆星,可以更好地了解構成宇宙大部分的暗物質和暗能量。但人類在未來10年內登陸火星或殖民月球的希望甚微。
納米技術:兵精糧足,前景廣闊
目前,人們對納米尺度下物質的一般物理性質已有一定了解,全球正努力根據這些性質尋找獨特的治療方法,以及能夠直接影響壽命的材料和設備。
醫學是該技術具有廣闊前景的領域之一。從日常監控人體健康狀況的可穿戴健身技術到可感知生命體徵的電子紋身等領域,都有可能取得突破。此外,科學家們還設想將納米機器人植入血液,將抗癌藥物輸送到目標細胞,同時無損其他細胞。然而,由於機器人在血液內的毒性和影響,這在未來10年內不太可能實現。
水資源:春耕秋收,水到渠成
納米技術將在改善人們獲得水資源方面發揮關鍵作用,未來十年可能實現的解決方案將在很大程度上依賴於納米技術和納米材料,而技術突破有望降低海水淡化過程的能源需求,從而實現商業轉化。
隨著人工智慧的進步和對大數據問題更好的解決方案,類似Google Earth的水資源平臺可能成真,不僅可以自動節省大量用水,而且還將每個民用基礎設施轉變為一個集水和節約用水的地方。
計算:山雨欲來,大浪淘沙
一些尚未解決的成果在未來10年內有待實現,但要見證量子計算的全部潛力還需幾十年的時間,未來10年內可能奠定量子計算的主幹基礎。
接下來的重點是人工智慧,它將帶來自動駕駛汽車、大量無人機和火箭、機器人製造、管理複雜物流和垂直農業,從股票市場到醫療保健,人工智慧將無處不在。
藉助5G技術,物聯網將通過遠程和智能操作實現智能家居和辦公室。到2025年,預計將有近100萬億臺設備通過「智能」接口連接,每年產生的經濟影響在2.7至6.2萬億美元之間,而物聯網將改變企業的基本性質。
但以上成果在量子通信技術面前都顯得相形見絀。未來的量子計算機可在幾秒鐘內破解任何現代常見的安全系統,而最好的超級計算機需要數百萬年破解。然而,要實現這一目標並不容易,美國國家標準與技術研究所(National Institute of Standards and Technology)預測,量子計算機將在2029年破解128位AES加密。科學家們希望未來10年全球安全量子通信網絡的主幹將到位,但像量子計算機所使用的材料、量子通信所遵循的架構以及協議類型等問題仍需較長的時間解決。
大腦:破解大腦密碼
在未來的一個世紀裡,隨著越來越多的頂級生物學家、物理學家和計算機科學家攜手揭開大腦的神秘面紗,治療精神疾病的力度甚至會越來越大。
當科學家們試圖破解大腦的密碼時,常常面臨著因缺乏相關的疾病模型而開發新藥物和診斷方法的障礙。迄今為止,幹細胞技術的進步和類器官的創造提供了良好的引導,但在未來十年,將見證快速的進展,從而提高藥物開發速度。越來越多的科學家也將把大腦作為一個與人體免疫系統或微生物群集成系統來研究,其目的仍是找到治療精神疾病的方法。更基本的問題,比如什麼定義了認知或者是否有自由意志,還需更多時間才能得到答案。
基因工程:靜觀其變,迎接未知
目前基因工程是一個雷區,工程微生物無疑將帶來化學和工業過程的革命,而RNA技術的發展 (如Covid-19疫苗所示) 給疫苗開發帶來革命性突破,科學家在幾周內開發出拯救生命的疫苗。但人們最擔心的是,技術進步是否會迎來優生學2.0時代。
核心在於CRISPR基因編輯技術,它可以通過體細胞編輯來治療由缺陷基因引起的特定疾病或紊亂,然而更危險的是生殖細胞編輯,這將允許基因改變傳遞給下一代。這在全球範圍內已成為禁忌,此外還需克服一系列嚴峻的科學挑戰,但科學家們擔心,嬰兒設計的灰色市場在世界某處正被創造。
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