科普永康—2020十大新興技術，每一項都可能顛覆我們的生活

《科普永康》第二十一期

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世界經濟論壇和《科學美國人》雜誌本月10日共同發布的一份最新報告——《2020十大新興技術》，這份報告揭示了2020年十大新興技術——由世界經濟論壇和《科學美國人》雜誌召集的國際專家指導小組從75項技術提名中選出。

以下是報告選出的2020年十大新興技術。

微針——實現無痛注射和抽血

01

這些細小的針頭不超過一張紙的厚度和一根頭髮的寬度，卻可以幫我們實現無痛注射和抽血。微針可以穿透皮卻不會觸碰神經末梢，並可以附著在注射器或貼片上，甚至可以混入乳膏中。從此，人們足不出戶就可在家中完成抽血，然後可將血液樣本送到實驗室或當場進行分析。此外，微針技術還能節約設備和人力成本，讓醫療服務不足地區的人們更易獲得醫療服務。

太陽能化學——將二氧化碳變廢為寶

02

生產我們依賴的許多化學藥品都需要化石燃料。但是一種新方法有望通過利用陽光將廢二氧化碳轉化為有用的化學物質來減少化石燃料的排放。近年來，研究人員開發了能打破二氧化碳中碳與氧之間抗性雙鍵的光催化劑。這意味著我們朝建立「太陽能」精煉廠的方向邁出了關鍵第一步。該精煉廠可從廢氣中生產有用的化合物，包括「平臺」分子，這些分子可用作合成各種產品（如藥品、洗滌劑、化肥和紡織品）的原料。

虛擬病人——代替真人臨床試驗

03

如果將真人替換為虛擬的人以使臨床試驗更快速、更安全的目標聽起來很容易，那麼其背後的科學原理卻絕不簡單：從人體器官的高解析度圖像中獲取的數據被輸入到控制器官功能機制的複雜數學模型中，然後，計算機算法進行解析得到方程，從而生成一個行為與真實器官一樣的虛擬器官。這種虛擬器官或身體系統可以在最初的藥物和治療評估中取代真人，使評估過程更快、更安全、更便宜。

空間計算——下一代的「大事件」

04

空間計算是將虛擬實境（VR）和增強現實（AR）應用程式整合在一起的物理和數字世界的下一個步驟。與VR和AR一樣，它可以對通過雲連接的對象進行數位化處理，使傳感器和馬達相互反應，並創建真實世界的數字表示形式。如今它又增加了空間映射功能，使計算機「協調器」可以跟蹤和控制人在數字或物理世界中移動時物體的運動和交互。該技術將為工業、醫療、交通和家庭中的人機互動方式帶來新的發展方向。

數字醫學——更好地診斷和治療疾病

05

數字醫學不會很快取代醫生，但是監視病情或管理療法的應用程式可以提高他們的護理水平，並為獲得醫療服務機會有限的患者提供支持。許多智能手錶已經可以檢測出佩戴者的心律是否不規則，科學家正在研究類似可以幫助緩解患者呼吸障礙、抑鬱、阿爾茨海默氏症等病症的工具。含有傳感器的藥丸也正在研發中，這些藥丸將數據發送到應用程式，以幫助檢測體溫、胃出血和癌性DNA等。

電動航空——實現航空旅行脫碳

06

電力推進將使航空旅行減少碳排放，大幅削減燃料成本並降低噪音。從空客(Airbus)到NASA，許多組織都在研究這一領域的技術，儘管長途電動飛行可能仍遙遙無期，並且存在成本和監管方面的障礙，但這一領域仍有大量投資。大約有170個電動飛機項目正在開發中，主要用於私人、公司和通勤旅行。

低碳水泥——幫助應對氣候變化

07

如今，全球每年生產約40億噸水泥，而這一過程中燃燒化石燃料的排放量約佔全球二氧化碳排放量的8％。隨著未來30年城市化進程的加快，這一數字將增至50億噸。研究人員和初創企業正在研究低碳方法，包括調整生產水泥過程中所用成分的平衡，採用碳捕獲和存儲技術以消除排放物，以及將水泥從混凝土中全部清除。

量子傳感——讓汽車「看見」拐角

08

想像一下可以「看見」拐角處物體的自動駕駛汽車，或可以監視人的大腦活動的可攜式掃描儀。量子傳感可以使這些想像成為現實。量子傳感器通過利用物質的量子性質，以極高的精確度進行操作，例如，將處於不同能量狀態的電子之間的差異用作基本單位。這些系統大多數都是複雜且昂貴的，但是科學家正在開發更小、更實惠的設備，並將可能會開拓新的用途。

綠色氫氣——填補可再生能源巨大空白

09

氫氣燃燒時，唯一的副產品是水，而當通過可再生能源進行電解制氫時，氫氣就變成「綠色」無汙染的了。今年早些時候，有人預測，到2050年，綠色氫能源行業的潛在市場規模可能接近12萬億美元。為什麼？因為它可以通過幫助降低運輸和製造業等部門的碳含量而在能源轉型中發揮關鍵作用，而這些部門由於需要高能燃料而難以電氣化。

全基因組合成——或將改變細胞工程

010

設計基因序列所需技術的改進使列印越來越多的遺傳物質和更廣泛地改變基因組成為可能。這可以讓人們深入了解病毒是如何傳播的，或有助於生產疫苗和其他治療方法。在未來，它可以幫助可持續地從生物質或廢氣中生產化學品、燃料或建築材料。它甚至可以讓科學家設計抗病原體的植物，或者讓我們編寫自己的基因組。這為遺傳病的治療打開了新大門。

專家在篩選這十大新興技術時稱，這些技術必須有潛力超越現在，並在將來刺激社會和經濟的進步。它們還必須足夠新穎（也就是說，目前還沒有被廣泛使用），但很可能在未來三到五年內產生重大影響。

（摘自《科普中國網》 作者：張佳欣）

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