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科技洞察 丨 深入科技行業最前沿
不久前，美國著名科普雜誌《科學美國人》發布了2019年十大突破性技術，包括可能給人類的垃圾處理帶來新的解決辦法的「生物塑料降解」技術，有專門用於幫助和陪伴老人的治療型機器人，還有可能用於治療癌症的「IDP靶點」醫療法。本文將從清潔環境、AI智能、醫療健康、能源革新幾個方面給大家梳理一下這十大突破性技術。
由廢棄植物製成的生物降解塑料
根據世界經濟論壇的數據，2014年工業產生了3.11億公噸的垃圾，這些垃圾的大部分處理方式都是焚燒，且只有不到15%能夠被回收利用。生物降解塑料能夠起到塑料包裝的作用，並最終又能夠被微生物分解掉的大分子。這種生物降解塑料一般可通過玉米、甘蔗等製成，但是性能難以與傳統的塑料相比。最新的研究發現，通過一些廢棄的植物（如蘆葦）中提取的纖維素和木質素可製成一種新型的生物降解塑料。
纖維素和木質素是植物細胞壁的主要成分，具有良好的強度和剛性。目前，倫敦帝國理工學院開發出了一種低成本的離子液體能夠將植物中的纖維素和木質素分離出來的工藝。芬蘭的一家生物技術公司MetGen Oy生產出來的基因工程酶也可以將木質素從不同的原料中分離出來。這些新型的生物降解塑料，有望幫助解決塑料垃圾問題。
智能肥料減少環境汙染
農用肥料中的氮會在大氣中形成溫室氣體，磷則進入河流，引發藻類等生物過度生長。海法集團和ICL特種肥料等公司利用先進的材料和製造技術，改進膠囊類緩釋肥料外殼，使其成為「智能肥料」，能根據土壤溫度、酸度或養分改變釋放率。相比需要人工智慧、數據分析和大量傳感器的所謂「精細農作」，這種方式更易推廣。
社交機器人
在工業和醫學領域，機器人可以做組裝、分解和檢查的工作。社交機器人則是為了跟人建立更多的情感聯繫，他們都是通過攝像機和其他傳感器接受信號並採取行動。但是與工業機器人不同的是，他們可以將人的思想感受通過面部和情緒的算法轉化為自己能夠識別的信號和聲音，能夠適應複雜的口頭表達以及暗示、眼神交流等並做出相應的反饋。
目前社交機器人正扮演著越來越多的角色，例如，一個名為Pepper的47英寸人形機器人（來自SoftBank Robotics）能夠識別人臉和基本的人類情感，並通過其「胸部」觸控螢幕對話。
全球約有15,000名Pepper機器人，可以勝任酒店登記，機場客戶服務以及購物協助和快餐結帳等工作。
還有一種可以用於陪伴和幫助老人的治療型機器人。PARO治療機器人（由日本國家先進工業科學與技術研究所開發），他看起來像一個可愛的海豹，旨在減輕阿爾茨海默病患者或其他患者的壓力，可以陪伴老人散步，提醒他們服藥，並可以打電話給家人。
2018年全球機器人銷售額估計達到56億美元，預計到2025年底市場將增長到190億美元，每年機器人銷售量超過6500萬臺。
微型透鏡將帶來更小的照相機
隨著手機，電腦和其他電子產品變得越來越小，它們的光學元件需要變得越來越小。值得注意的是，使用傳統的玻璃切割技術很難製作出微小的鏡片，並且玻璃鏡片中的元件通常需要堆疊以正確聚焦光線。最近，工程師們已經找到了更小，更輕的替代物，這些替代品被稱為metalenses。
這種透鏡表面覆蓋有一系列納米尺度的物體，當入射光照射到這些元件時，光的許多特性會發生變化 ，包括其偏振，強度，相位和傳播方向。透鏡無需分層就能消除色差，在解決散光等導致圖像失真和模糊的像差問題上也有所突破。
這種納米級光學器件，可以應用於相機，照明，顯示器和可穿戴光學器件並使其更加小型化。然而，目前的安裝成本仍然很高，因為難以將納米級元件精確地放置在釐米級晶片上。
然而，在未來幾年內，微型鏡頭可能會用於更小，更易於製造的傳感器、診斷工具，如內窺鏡成像設備和光纖。這些潛在的應用程式足以引起政府機構和三星和谷歌等公司的研究支持。目前哈佛大學應用物理學教授費德裡科卡帕索的公司Metalenz也在做這方面的研究。
DNA存儲技術
人類正面臨嚴重的數據存儲問題。到2020年，全球每年需要4180億個1TB容量的硬碟才能容納全部數據。相比之下，一個邊長約1米的DNA立方體就足以容納等量數據。事實上，DNA數據存儲技術並不遙遠。
例如，在2017年，哈佛大學的Church's小組採用了CRISPR DNA編輯技術，將人手的圖像記錄到大腸桿菌的基因組中，其讀出的準確率高於90％。華盛頓大學和微軟研究院的研究人員開發了一種全自動系統，用於編寫、存儲和讀取DNA編碼的數據。許多公司，包括微軟和Twist Bioscience，正在努力推進DNA存儲技術。
一種先進的食品跟蹤技術
據世界衛生組織統計，全球每年約有6億人食物中毒，其中42萬人死亡。
IBM公司基於區塊鏈技術的雲平臺IBM Food Trust能夠幫助食品行業快速溯源有毒食品，而TimeStrip UK和Vitsab International等企業研製的帶有傳感器的食物標籤，能夠幫助人們確定食品是否在適當的溫度下儲存和是否開始變質。
一種治療癌症和阿爾茨海默氏症的新技術
近年來，科學家發現了一種名為「本質無序蛋白」（IDP）的特殊蛋白質，一旦其不能正常工作，就會導致癌症或神經退行性疾病。隨著科學家對IDP的研究愈發深入，工業界開始關注以IDP為靶點的治療方法。生物技術公司IDP Pharma、製藥公司Graffinity、Cantabio等都在研究相關藥物，為治療癌症、阿爾茨海默氏症等疾病帶來新的手段。
遠程協同呈現技術
隨著視頻通話應用程式的廣泛應用，大型多人在線遊戲已經徹底改變了人們在網際網路上的遊戲互動方式，協作遠程呈現也將帶來一種人們在工作中的全新的虛擬協作方式。例如，醫療服務者將能夠與患者遠程工作，就像他們在同一個房間一樣。朋友和家人可以分享他們遊覽的城市，就像是他們在結伴旅遊一樣。
遠程協同呈現技術能夠使不同地點的人克服空間的隔閡近距離接觸。增強現實（AR）、虛擬實境（VR）及5G通信技術的發展使之成為可能。「X大獎」基金會已經發起了1000萬美元的「ANA阿凡達」大獎賽，旨在「將人的感覺、行動和存在實時傳送到一個遙遠的位置，從而帶來一個更為緊密的世界」。微軟等公司也在進行相關研究。未來3—5年內，遠程協同呈現技術將迎來突破。
更安全的核反應堆技術
現有的商業核反應堆使用的幾乎都是將鈾芯堆積在鋯合金內的核燃料棒。如果鋯過熱，它會與水反應產生氫氣並爆炸，這一問題導致了美國三島和日本福島的核事故。美國西屋電氣公司（Westinghouse Electric Company）和法國的法馬通公司（Framatome）正在研製的「第四代」核反應堆將用液態鈉或熔鹽代替水來傳遞熱量，避免產生氫氣。據報導，中國打算今年將示範氦冷卻反應堆連接到電網。美國則提出建設小型模塊化反應堆以提高安全性。新型燃料和小型模塊化反應堆有望帶來核電復興。
新能源的儲能技術
據能源情報署（Energy Information Administration）稱，在過去十年中，美國可再生能源產生的電力增加了一倍，主要來自風能和太陽能裝置。在2019年1月，EIA預測風能，太陽能和其他非水電可再生能源將成為未來兩年中增長最快的電力組合。
風能和太陽能是主要的可再生能源，但需要大規模的儲能技術存儲「備用能量」，以便在晚上或無風的時候使用。之前，抽水蓄能和鋰電池是主要的儲能方式，分別存在成本高和儲能時間短的缺點。美、韓、中、日等國正在研製蓄電能力更高的鋰電池和氫燃料電池，有望解決上述問題。
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參考來源：
The Top 10 Emerging Technologies of 2019,Scientific American, July, 1st, 2019
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