改变未来经济和人类生活的12种颠覆性技术

2013-09-07方陵生编译

世界科学 2013年8期

方陵生/编译

2025年全球上网人数将达20亿～30亿

●咨询业巨头麦肯锡全球研究机构（MGI）不久前在一项最新研究报告中称，在对潜在的12种颠覆性技术对未来经济的影响以及这些技术中的每一种将如何改变全球经济进行量化分析后认为，未来十年对经济发展有着重要意义的技术，正是那些处于蓬勃发展中的诸如移动互联网、电脑合成声音的高度自动化系统、将传感器嵌入物理对象以监控产品流动的“物联网”以及云计算技术等。据麦肯锡预测，上述领域内的每一项创新，到2025年至少都为世界经济带来1万亿美元的效益。

美联储主席本·伯南克（Ben Bernanke）在最近关于长期经济潜力的演讲中说：“一些人说，我们仍处于IT革命的初期，从第一代个人计算机进入市场的30多年时间里，计算机速度和内存一直在成倍提高，生物技术领域也飞速发展。此外，尽管基础技术一直在发展提高，但这些技术的商业开发迄今可以说只是触及皮毛而已。”

以下是12种对未来经济和人类生活带来颠覆性影响的技术。

移动互联网

仅在几年时间里，可与互联网相连的便携式设备就从少数人手中把玩的奢侈品成为日常生活中的常见物品，如1亿多人手中的智能手机或平板电脑。仅在美国，估计30%的网民和40%的媒体人都利用移动设备上网。

2015年，无线上网方式将超过有线上网。层出不穷的新颖电子产品以爆炸性速度快速融入人们的生活，在享受随处可上网之便捷的同时，也改变了人们与周围物理世界的交流方式。

移动互联网技术正在迅速发展，包括开发一些拥有直观界面的新颖可穿戴设备的同时，加快移动互联网的广泛应用，为商业和公共部门创造更多提高工作效率的机会。在快速发展的经济社会中，移动互联网将全球几十亿人紧密联系起来。

知识型工作自动化

人工智能、机器学习能力以及更人性化的用户接口（如语音识别系统）等技术的发展，令机器人可以越来越多地承担长期以来一直被认为无法实现自动化的工作。例如，一些计算机系统可以回答一些“非指令化”的问题（即：以日常语言，而非软件设计预设的提问方式），未经专门培训的员工或客户也可通过这种提问方式获得需要的信息。这将给知识型工作带来巨大的变化，提供更多的可能性。由于机器可以执行更多的智能型任务，未来将有更多的工作可实现全面自动化。

云计算导致互联网服务呈爆炸性增长

物联网

物联网技术也正在快速发展之中，通过在机器和其他物理对象中嵌入传感器或执行器，将物质世界融入互联网世界：从工厂监测产品流通，到测量农田作物含水量，到跟踪公用事业管道分布等，物联网可让企业和公共部门更好地管理资产，优化性能，创造新的商业模式等。通过远程监控，物联网在改善病患者健康状况、监测导致医疗保健成本不断上升的慢性疾病上，也拥有很好的应用前景。

云计算技术

有了云计算技术，任何计算机应用或服务都可以通过互联网提交，只需很少或根本不需要本地软件或处理能力的配置。可根据需要为人们提供IT资源（如计算能力和存储能力），不需要预先投资硬件或编程，就可以获得这种额外能力。

云计算的出现导致互联网服务呈爆炸性增长，从信息搜索到离线个人资料存储（照片、书籍、音乐），其后台处理功能可使一些移动互联网设备做更多的事情，如对问路要求等口头指令做出回应等，包括在应对突发事件时拥有更大的灵活性和应对能力。此外，云计算可产生全新的商业模式，包括各类现收现付制的服务模式。

高级机器人技术

过去几十年里，工业机器人通常用于承担困难、危险和肮脏的工作，如焊接和喷涂油漆等。这类机器人通常造价高昂，体型笨拙，缺乏机动能力，或被固定在地面上，或配以防护栏，以保护工人的安全。

如今，人工智能、机器对机器的通信以及传感器和执行器等技术的飞速发展，感官能力更强、更敏捷、智能化程度更高的先进机器人正在出现。这类机器人不仅编程方便，易与人类交流和小型化，而且适应性更强，可以安全地安置在工人附近。

由于机器人技术的巨大进步，在更多的制造任务中可用来代替人类，在承担更多服务如清洁和维护等工作的同时，还可以设计出新颖的外科手术机器人、机器人假肢，以及帮助行动困难病人恢复其正常活动能力的“外骨骼”，提高患者的生存质量。

新一代基因组技术

得益于新的大流量数据分析技术，新一代基因组学测序和修改遗传物质的成本越来越低，速度越来越快。如今，人类基因组测序只需几千美元、几个小时内就可以完成。而当年人类基因组计划（HGP）花了13年时间和27亿美元才得以完成。

快速测序手段和先进的计算能力可帮助科学家迅速确定某种疾病的成因，相对低成本的诊断设备还可广泛应用于常规诊断，包括合成生物学可通过DNA“书写”技术来“定制”生物体。基因科学的发展对于医药、农业，甚至诸如生物燃料等高价值物质的生产，都将带来深远的影响，并加速药物开发的过程。

自动或半自动交通工具

智能化程度更高的机器人正在出现

目前已经可以制造出全自动或半自动驾驶的汽车、卡车、飞机、船舰等。从战场上的无人机到谷歌的无人驾驶汽车，交通工具的机器视觉、人工智能、传感器和执行器技术都在迅速提高。在未来十年里，低成本、商业化的无人驾驶飞机和潜艇技术将可得到广泛的实际应用。

自动驾驶汽车和卡车将给陆地运输带来巨大变革。自动化系统在导向能力、刹车功能和避免碰撞上，都将给司机提供极大的便利。自动化交通工具的潜在好处，还包括安全性提高、减少二氧化碳排放，提高运输业效率等。

能量储存技术

锂离子电池和燃料电池已广泛用于电动车和混合动力车辆，以及数十亿便携式电子器件上。锂离子电池在提高能量储存、降低成本方面，两者在过去十年里表现尤为突出。未来十年里，储能技术的发展令电动汽车更具成本竞争优势。

先进的电池存储系统还有助于将太阳能和风能纳入电网，处理高峰负荷，降低成本，提高公用电网效率。电池/太阳能系统还可稳定地将电力输送到以前难以到达的偏远地区。

3 D打印技术

之前，3D打印技术很大程度上只是产品设计师、兴趣爱好者，或少数制造应用程序的选择。然而，随着制造性能的提高和应用材料范围的扩大，3D打印技术已被越来越多的消费者和企业接受。利用3D打印技术，可直接打印出零部件或产品，省掉许多传统制造步骤。

更重要的是，3D打印技术可按需生产，大幅降低库存产品的成本；同时还可减少产品制造过程中的浪费现象，打印出传统技术难以制造或不可能制造的产品。科学家甚至可以利用这一技术“生物打印”人体器官。

图为用于患者的3D打印下颌

先进材料

过去几十年里，科学家开发了许多拥有奇特属性的材料，从拥有自愈功能或自净功能的智能材料，到可恢复原有形状的记忆材料，包括将压力转换为电能的压电陶瓷和压电晶体到神奇的纳米材料。

其中，纳米材料以其广泛的应用前景以及推动经济发展的长期影响，在众多新材料中更是引人瞩目。纳米级（100纳米以下）的普通材料拥有强度更大、电性能更佳等新属性，在新型药物、超光滑涂层材料和超强化合物等生产中，有着广泛的应用前景。

比如，石墨烯和碳纳米管可生产新型显示器、超高效电池和太阳能电池。制药公司已在利用纳米粒子进行针对性更强的靶向药物的研究，以治疗癌症等疾病。

先进的油气勘探开采技术

水平钻井和水力压裂技术的潜在影响已受到业内人士的关注，该技术可开采常规钻井方法无法开采的石油和天然气资源。

持续的技术改进可延长化石燃料的开采年限，对石油化工产品制造等能源密集型行业具有很大的促进作用。石油和天然气勘探开采技术的提高还可能开采出新的能源，如煤层甲烷、甲烷水合物等，甚至有可能导致下一个能源革命。

可更新能源

太阳能、风能、水力能、波浪能等都是大有发展前景的可更新能源，这类能源不会产生资源枯竭，气候变化等问题，可缓解人们对化石燃料前景的担忧。在过去20年里，随着太阳能电池成本大幅下降的同时，风能在电力生产中所占比率也在迅速增长。在美国和欧盟等经济发达体中，太阳能和风能等可更新能源的利用率大幅增长。更重要的是，中国、印度等新兴经济体国家为减轻化石燃料污染，也在大力开发太阳能和风能技术。

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