未來最具潛力的十大新興科技

汪亞楠

一個由18位科學家組成的專家團隊——世界經濟論壇新興技術跨界理事會評選出十大最具潛力的重要技術成果，旨在幫助人們了解未來技術趨勢，消除人們對新技術的疑慮與擔憂，并彌補阻礙技術發(fā)展的投資、監(jiān)管以及公眾認知之間的鴻溝。從無人機到AI興起，這個榜單讓我們一睹快速邁向未來的科技。

燃料電池汽車：氫動能的零排放汽車

與電或碳氫化合物等能源驅動汽車相比，燃料電池汽車一直頗具潛力和優(yōu)勢。直到近期，汽車制造商們才打算將這項新技術推向市場。 燃料電池汽車的最初價格可能在7萬美元左右，但是今后幾年，隨著銷量遞增，價格應該會有顯著降低。

蓄電池接上外部能源，需要5到12小時的充電時間，而燃料電池就不同了，它利用氫或天然氣直接生成電能（中間不經過燃燒）。不過，實踐中，燃料電池和蓄電池兼而有之，燃料電池生成電能，蓄電池用來儲存動能以供驅動之需。因此，燃料電池汽車屬于混合動力車，將來也很有可能采用再生制動 （ regenerative braking） ，將制動時產生的動能儲存起來，而不是變成無用的熱，這是實現(xiàn)能源利用效率、范圍最大化的關鍵。

與電池電動車不同，燃料電池汽車里程很長——每箱燃料 （通常是壓縮氫氣）可行駛650公里；氫燃料加注時間僅需大約3分鐘；氫燃燒干凈，僅排放出水蒸汽，因此，氫動能驅動的燃料電池汽車將實現(xiàn)零排放，這是減少空氣污染的重要手段。

大規(guī)模生產廉價氫所面臨的重大挑戰(zhàn)之一，就是缺少能與天然氣、柴油加注站并駕齊驅并最終取代它們的氫能補給基礎建設。當下，長距離運輸的氫能（甚至需要氫能處于壓縮狀態(tài)），并無經濟上的可行性。然而，創(chuàng)新性的氫能存儲技術，比如，不需要高壓存儲運輸的有機液體承運商，不久就會降低長途運輸成本，緩解氣體儲存、意外釋放的風險。

新一代機器人走下生產線

人們早就預見了一個由機器人全面接管日常繁重工作的未來世界。然而，這個機器人化的未來卻頑固地抵制變成現(xiàn)實。機器人僅被限于流水線以及其他可控性工作。盡管我們已經嚴重依賴機器人（比如，汽車制造業(yè)），但由于機器人體型巨大，對與之合作的工人構成威脅，它們不得不被安全設施隔離開。

機器人科技的長足進步使得日?，F(xiàn)實中的人與機器人的合作成為可能。更好、更便宜的傳感器能讓機器人更加“理解”環(huán)境并對之做出反應。受復雜生物結構超凡靈活性、適應性的啟發(fā)（比如，人的手），機器人身體也變得更加靈活，適應性也更強。借助云計算革命，機器人能夠遠距離接收指令、信息，沒有必要將之設計成一個完全獨立的單元。

機器人新紀元將會讓這些機器離開大型制造廠商的生產線，幫助人類完成生活中的一系列任務。借助GPS技術，就像智能手機一樣，人們開始將機器人用于精準化農業(yè)，比如清除雜草與收獲。在日本，機器人也被用于護理領域，比如幫助病人起床、加強中風患者肢體控制力。更小但更精巧的機器人，主要用來處理一些繁重或人類不宜完成的工作。

實際上，機器人很適合兩種工作：不斷重復或很危險的工作，它能連續(xù)工作24小時，薪水還比人工低?，F(xiàn)實生活中，新一代機器人會和人類合作而不是取代他們。即使考慮到未來可能取得的設計進步以及人工智能的發(fā)展，人類參與和監(jiān)管仍然至關重要。

可循環(huán)利用的熱固性塑料，告別垃圾填埋

塑料分為兩種：熱塑性塑料和熱固性塑料。前者能夠反復多次加熱成型，從孩子玩具到洗手間馬桶，熱塑性塑料運用廣泛。由于能夠融化重新塑形，通常也可以回收重新利用。然而，熱固性塑料經加熱后，只能塑形一次，至此之后，即使遭受高溫高壓，它依然能夠維持原形。

由于這種耐久性，熱固性塑料在現(xiàn)代社會中，舉足輕重。他們被廣泛用于許多產品，從移動手機到電路板以及航空工業(yè)。但是，這個特點也使得它們難以回收利用。結果，人們不得不填埋這些熱固性聚合物垃圾。考慮到可持續(xù)發(fā)展，我們迫切需要重新循環(huán)利用熱固性塑料。

2014年，熱固性塑料的循環(huán)利用取得重大進展，發(fā)現(xiàn)了新的熱固性聚合物，能夠予以回收。這種叫做 polys或者 PHTs 的物質能夠溶于強酸，分解聚合物鏈條，形成部件似的單體，這些單體能夠重新聚合成新產品。如同傳統(tǒng)不可回收利用的熱固性塑料，這些新結構非常堅固，經得起熱和硬物，在應用市場上，和它們不可循環(huán)利用的前輩們一樣，潛力巨大。

盡管無法實現(xiàn)100%回收，這種創(chuàng)新如果得到廣泛適用，將會大大降低塑料垃圾的土地填埋，加快邁入可循環(huán)發(fā)展經濟。我們期待在未來五年里，可循環(huán)熱固性塑料能夠取代不可循環(huán)熱固性塑料，并能在2025年廣泛應用。

精準基因工程技術，以更少的爭議提供更好的農作物

傳統(tǒng)基因工程一直備受爭議。最新技術通過直接修改“植物”基因編碼，讓植物更有營養(yǎng)、更能應對氣候變化。我們相信，這些優(yōu)點和修改的精準性，能將當前的擔心與質疑化為廣泛的接受。

目前，農作物基因工程主要采取根癌土壤桿菌技術（ bacterium agrobacterium tumefaciens）將受到青睞的DNA轉入目標基因組。盡管公眾普遍存在恐懼情緒，但這一技術已被證明有效、可靠?？茖W界的共識是，較之傳統(tǒng)雜交技術，從基因層面修改農作物，不會帶來更多的風險。

新技術對特定基因位點進行切割，將目標基因組變異為已知、使用者挑選過的序列。 這種技術能夠讓不可欲的基因消失、或者修改它，與自然突變沒什么不同。借由同源重組技術，還能將新DNA序列、甚至整個基因精準地插入基因組。

在基因工程領域，另外一個有望實現(xiàn)重大突破的是對農作物使用RNAi 干擾（近幾年來RNAi研究取得了突破性進展，被《Science》雜志評為2001年的十大科學進展之一，并名列2002年十大科學進展之首）。RNAi能夠有效抵抗病毒和病原真菌，保護農作物遠離病蟲害，減少化學殺蟲劑的使用。比如，病毒基因被用來保護木瓜抵制環(huán)斑病，在夏威夷，該技術經過十來年的使用，木瓜自身并未進化出免疫力。RNAi也讓絕大部分糧食作物受益匪淺，比如，保護麥子抵制稈銹，谷物、土豆和香蕉抵制枯萎病。endprint