十项有望改变世界的技术

牙牙

近日，《科学美国人》杂志联合世界经济论坛，评选出了2020年全球十大新兴技术。这些获得认可的技术，必须具备超越现有技术的潜力;必须能更好地促进社会进步;必须是新兴的，且可能在接下来的三到五年内对相关行业产生重大的影响。在这份榜单中，有哪些将可能改变人类未来的技术？让我们一起来看看吧！

1.能无痛注射的微针

肉眼几乎不可见的“微针”有望让我们进入一个无痛注射和无痛血检的新时代。无论是与注射器还是贴片连接，微针都能避免与神经末梢接触，从而避免痛觉产生。它可以穿透皮肤表层的死细胞，到达由活细胞和间质液组成的表皮。许多微针注射器以及微针贴片已经被应用于疫苗注射，还有更多地被用于糖尿病、癌症以及神经性疼痛疗法的临床试验。因为微针注射器或者微针贴片可将药物直接注射进表皮中，所以它们能够更有效地递送药物。但是微针大多不能到达或只能勉强接触到真皮层。

2.让二氧化碳变成可用材料

许多化学产品在制造时，需要消耗化石燃料，且在制造过程中还会排放大量二氧化碳，导致气候变化。现在有一种利用阳光将废弃的二氧化碳转化为化学产品的新方法，它可通过以下两方面减少二氧化碳的排放：将不需要的气体作为生产原材料;将阳光而不是化石燃料作为生产所需的能源。近年来，研究人员开发了能打破二氧化碳中碳氧双键的光催化剂。这是创建“太阳能”精炼厂的关键，这种精炼厂可利用废气生产有用的化合物，如可用于合成药品、洗涤剂、化肥和纺织品原料的各种分子。

3.加速医学研发的虚拟病人

在虚拟的人体器官或人体系统上测试药物或疗法的有效性，从而准确预测出真实的人体对药物或疗法的反应，这是“计算机模拟医学”的优势。计算机模拟人体试验可以降低初步评估的时间与金钱成本，同时大大减少研发过程中使用志愿者的数量。在虚拟器官的建模过程中，研究者首先要获得人体解剖学数据，再将数据输入复杂的数学模型中，才能完成对人体器官功能的模拟。建模之后，强大的计算机才能生成在外观和功能上，与真实人体器官相似度极高的虚拟器官。

4.空间计算提升人机交互

空间计算是物理世界和数字世界不断融合的产物。它可以做到虚拟现实和增强现实技术所能做到的一切：让传感器和马达实现互动;将通过云连接的设备数字化;以数字化方式模拟现实世界等。空间计算将会使人机交互和机器间的交互效率提高到崭新的水平，可应用场景包括工业、医疗保健、运输和家庭等。

5.提供医疗服务的应用程序

你能想象，在你就医时，医生开出的处方上写的是一个应用程序吗？目前，已经有一些应用程序可以自主检测我们的生理和心理疾病了，其中一些甚至可以直接治疗相关疾病。以上这些正处于研发过程中，或者已被人们使用的软件，都被称为“数字医疗”。数字医疗程序可以通过移动设备记录用户的信息，包括声音、位置、面部表情、运动、睡眠和打字的节奏等。在用人工智能技术分析这些信息后，就能预测出用户可能出现的病情或现有病症的发展状况。例如，一些智能手表内置有一种特殊的传感器，可以自动检测出用户是否出现心房纤颤的问题;再如可吞服的带有传感器的“药丸”，可检测癌症DNA、肠道微生物释放的气体、胃出血量、体温和脉氧水平等。

6.给飞机换上电动推进器

2019年，航空业的碳排放量占全球总碳排放量的2.5%，到2050年，这一数字可能还会增加两倍。电动飞机或许可以在满足人们出行需求的同时，减少碳排放量。飞机安上电动推进器后，不仅可以减少碳排放量，还能降低多达90%的燃料成本、50%的维护成本和近70%的噪音。而且可电动化的不只是发动机，在美国目前正研发的X-57麦克斯韦号上，传统的长机翼被一对更短的、上面分布有电动推进器的机翼取代。

7.新技术使水泥更低碳

混凝土是一种很常见的人造建筑材料，它的关键成分——水泥的生产造成大量碳排放。科学家正在开发新的方案，试图以更低碳的方式生产水泥。目前已经有一些方案得到了应用，如：通过矿化作用将其他化工厂产生的二氧化碳储存在混凝土中;完全放弃在混凝土中使用水泥，转而使用炼钢行业的一种副产品钢渣等。另外，研究人员还尝试用其他方法提高混凝土的性能，如：开发“活性”建筑材料，用细菌和颗粒物“种出”类似水泥的材料;利用一种叫作蓝细菌的光合作用微生物，制作出低碳混凝土，研究人员甚至用这种细菌造出了一种能自我修复裂缝的砖块。

8.体积更小的量子传感器

量子传感器能使自动驾驶汽车提前“看见”拐角之后的情况，能让水下导航系统、火山活动和地震预警系统更加先进，还能让随时随地监测大脑活动的便携式磁共振扫描仪成为现实。对于任何测量仪器来说，测量单位越小，测量的精度也就越高。英国伯明翰大学的研究人员正在开发一种量子传感器，它能够用于检测埋入地下的管道、电缆和其他物体，使我们不必挖开地面就能进行测量，航海的船只也可以用它来探测水下物体。

9.电解的绿色氢能

“绿氢”是通过电解产生的氢气。在电解过程中，水被分解为氢气和氧气，没有任何其他副产物。过去，电解需要消耗大量能量，因此用这种方式生产氢气几乎没有意义。但这种情况正在发生改变：首先，在目前的电网中经常会出現大量没有被消耗的可再生电力，与其将这些过量的电力用电池组储存起来，还不如用它来电解水，以氢能的方式存储;其次，电解器的效率也提高了，新开发出的新型电解器，产生1千克氢气只需要消耗不到40千瓦时的能量。许多国家正在加紧投资“绿氢”技术，中国的目标是在2030年以前让上百万辆氢燃料电池汽车上路。

10.全基因组合成技术

全基因组合成是正在蓬勃发展的合成生物学的又一次延伸，研究人员可以对微生物编程，实现某些特定的功能，比如让细菌合成某种新型药物。目前，设计包含数百万个核苷酸的基因组已经变得越来越容易。合成这样大小的基因组能把微生物变成工厂，这座工厂不仅能够生产药物，还能生产其他产品，比如，它们可以被设计为持续生产某些化学物质、燃料和新型建筑材料的工厂，而生产用的原材料也只是非食物类的生物质，甚至是被看作废气的二氧化碳。随着技术的发展，科学家若能掌握合成人类自身基因组的技术，或许有助于治疗大部分的遗传疾病。