2017全球十大新興技術

天境傳媒 郭玫蘭 報導(責任編輯 許玉青)
兩岸國際時事科技EnvironmentScience兩岸國際時事環境科學科技2017-07-12

在「2017夏季達沃斯論壇」期間,最新發佈「2017年全球十大新興技術。這些技術包括有液體活檢,從空氣中收集淨水,深度學習與機器視覺,從陽光中收集液態燃料,人類細胞圖譜計劃,精準農業,廉價的氫能汽車催化劑,基因疫苗,可持續型社區,量子計算機。

液體活檢對癌細胞的定位更加迅速。 圖/科學人雜誌 
液體活檢對癌細胞的定位更加迅速。 圖/科學人雜誌 

「科學美國人」雜誌與世界經濟論壇在「2017夏季達沃斯論壇」期間聯合發佈了2017年全球十大新興技術。這份榜單由「科學美國人」雜誌、「科學美國人」全球顧問委員會、世界經濟論壇全球專家網路、世界未來委員會共同選出,涵蓋了在醫療、計算機、環保等領域的最新技術,它們在提高生活質量、促進產業轉型、保護地球環境等方面具有無限潛能。

世界經濟論壇管理委員會成員認為新興技術正在重新定義工業,它們使傳統的界線變得模糊,在我們前所未見的尺度上創造新的機遇。所有機構都必須通過正確的政策、規劃與合作方式,讓技術革新為人類構建更美好的未來,同時避免技術泛濫帶來的風險。」

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從2012年起,世界經濟論壇開始評選年度十大新興技術。在之前5年的榜單中,3D打印、CRISPR-Cas9、光遺傳等技術已經成為人類生活、研究中的重要元素。

今年的榜單中,有哪些將改變了人類的未來?2017年全球十大新興技術如下:

1、液體活檢

液體活檢技術的出現,代表人類在攻克癌症的道路上又前進了一大步。與傳統的組織活檢相比,液體活檢具備多項優勢:首先,對於組織活檢無法企及的部位,液體活檢可以成為替代品。

其次,組織活檢只能反映出樣品中的訊息,而液體活檢可以檢測出患者的整體情況。此外,液體活檢主要檢測的是循環腫瘤DNA(ctDNA),它們通常會從腫瘤組織進入血管中。因此,與依靠症狀和圖像進行診斷相比,液體活檢對癌細胞的定位更加迅速。

2、從空氣中收集淨水

科學家已經能夠從空氣中收集淨水,但現有的技術需要耗費大量電力,並且只有在溼度較高時才能實現。

而現在,情況正在發生改變。來自MIT和加州大學伯克利分校的研究團隊通過一類新型多孔晶體—金屬有機骨架(metal-organic frameworks),在空氣溼度低至20%的環境下成功收集淨水,且這一過程完全不需消耗能量。

此外,一家位於亞利桑那州的初創企業Zero Mass Water,通過離網型太陽能系統,每天可以生產2.5升水。

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3、深度學習與機器視覺

在深度學習的幫助下(尤其是隨著卷積神經網路的發展),計算機的圖像識別能力開始超越人類。目前,機器視覺技術在自動駕駛、醫學診斷、保險索賠的破損評估、水位監測、農業生產等領域具有廣泛的應用前景。與其他深度學習結構相比,卷積神經網路在圖像和語音識別方面能夠給出更優的結果。

這一模型也可以使用反向傳播算法進行訓練。相比較其他深度、前饋神經網路,卷積神經網路需要估計的參數更少,使之成為一種頗具吸引力的深度學習結構。

4、從陽光中收集液態燃料

我們能否模仿樹葉的光合作用,讓「仿生樹葉」生成、儲存能量?現在,這個問題的答案正呼之欲出。

哈佛大學的科學家找出一款新型鈷-燐催化劑,利用太陽能,將水分子分解成氫氣和氧氣,隨後這些氫將二氧化碳轉化成有機物。在這樣一個封閉系統中,燃燒釋放的二氧化碳將重新被轉化成燃料,而不是被排放到大氣中。這項技術可能會給太陽能和風能行業帶來革命性的影響。

5、人類細胞圖譜計劃

人類細胞圖譜計劃於2016年10月正式啟動,這個國際合作項目旨在破譯人類身體的密碼,由陳-扎克伯格倡議支持。此項目希望確定:一是所有組織的不同細胞類型;二是各類細胞分別由哪些基因、蛋白和其他分子來控制;

三是細胞的準確位置;四是細胞之間如何交流,在細胞發生改變後如何影響身體機能的,這項計劃最終將為個性化醫療提供有力的幫助。

6、精準農業

第四次工業革命為農民提供了一系列新的工具,這些工具能夠在減少水和農藥使用量的同時,提高作物的產量與質量。傳感器、機器人、GPS、地圖工具以及數據分析軟件全部按照植物養護的需求量身定制。

雖然對於全世界的大多數農民來說,距離利用無人機來實時監控植物的生長狀態還相對較遠,但現在已經有了一些相對簡易的技術,例如悉尼大學的Salah Sukkarieh已經在印度尼西亞使用了一套價格低廉的現代化監控系統,依靠太陽能及手機實現監控。

7、廉價的氫能汽車催化劑

此項目的目的是開發一種零排放的氫燃料電池技術。目前使用的催化劑含有金屬鉑,價格高昂,因此項目暫時陷入瓶頸。但是,現在很多研究正在致力於減少對這種稀有而昂貴的金屬的依賴,目前最新的研究已經能夠做到不利用鉑,甚至是完全不使用金屬。

例如,凱斯西儲大學的科學家就研制出摻雜氮和燐的碳泡沫催化劑,其活性不亞於標準催化劑。

8、基因疫苗

基於基因的疫苗在很多方面優於現在的傳統疫苗。基因疫苗能夠快速生產,這對於應對突然暴發的疫情非常關鍵。

相比於在細胞培養物或SPF雞蛋中生產的傳統蛋白疫苗,基因疫苗制作起來也更簡單、廉價。而且,通過這種方法制得的疫苗能夠快速適應病原體突變。

基因疫苗的終極目標是,科學家找出能夠抵抗病原體的人群、純化能夠為人類提供保護的抗體,然後設計出基因序列,誘導人體細胞產生這種抗體。

9、可持續型社區

如果能將綠色建築理念一次性應用到大規模的建築過程中,它將可能為能量、水資源的消耗帶來一場革命。目前,加州大學伯克利分校的科學家正計劃通過智能微電網,將本地產生的太陽能用於建築的電力供應,。

這將減少一半的電力消耗,並將碳排放降至0。與此同時,他們還計劃重新設計建築的排水系統,從而實現廁所和下水道中水資源的就地循環利用,而雨水也將被收集利用,這些舉措將會使飲用水的需求量下降70%。

10、量子計算機

量子計算機擁有無限的潛能,與之相對應的是極高的建造難度和高昂的花費。這也就不難解釋,為什么小型量子計算機的運算能力仍未超越超級計算機。不過在2016年,IBM將量子計算機的發展推向了一個新高度,它們成為首家向公眾提供量子計算機雲服務的公司。這項技術為超過20篇等待發表的學朮論文提供了實驗平台。

目前,全球超過50家企業正在努力讓量子計算機成為現實,這其中既有大型企業,也有不少初創公司。這些進展讓人們開始相信,量子時代正向我們走來。

 

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