創(chuàng)新改變生活：2015十大新興技術(shù)

Bernard Meyerson

創(chuàng)新改變生活：2015十大新興技術(shù)

Bernard Meyerson

從零排放的氫燃料汽車到按照人腦設(shè)計(jì)的電腦芯片，看創(chuàng)新如何改進(jìn)生活，改變工業(yè)并保護(hù)我們的星球

技術(shù)或許是現(xiàn)代社會(huì)最偉大的變革者。雖然新興技術(shù)的商業(yè)化存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，但每一次的突破都將給我們的時(shí)代提供最緊迫的問題解決方案。近期，由世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的2015年10大新興技術(shù)榜單出爐。從零排放的氫燃料汽車到按照人腦設(shè)計(jì)的電腦芯片，看創(chuàng)新如何改進(jìn)生活，改變工業(yè)并保護(hù)我們的星球。

燃料電池汽車

相比于電動(dòng)車和傳統(tǒng)氣油車，燃料電池汽車有更大的優(yōu)勢(shì)。市場預(yù)計(jì)，燃料電池汽車的價(jià)格在市場化的初期會(huì)在7萬美元左右。

燃料電池有著非常長的巡航距離，一箱氫最遠(yuǎn)可到650公里；一次氫能源的補(bǔ)充只需要3分鐘。氫是一種清潔燃燒的物質(zhì)，只產(chǎn)生水蒸汽作為尾氣，所以氫燃料電池車是零排放的，在需要減少空氣污染的情況下，這一點(diǎn)非常重要。

面向主流市場的燃料電池車是一個(gè)非常有吸引力的愿景，因?yàn)檫@些汽車將可以把現(xiàn)有車輛在行駛距離和補(bǔ)充燃料上的優(yōu)勢(shì)和個(gè)人交通的可持續(xù)發(fā)展結(jié)合起來?？梢灶A(yù)計(jì)，近十年將有幾百輛氫能源燃料電池車的出現(xiàn)。

下一代機(jī)器人

新的機(jī)器化時(shí)代將把機(jī)器人從大型的生產(chǎn)組裝線上帶走，帶入非常寬泛的任務(wù)中。就像智能手機(jī)一樣，使用GPS技術(shù)，機(jī)器人開始在精細(xì)農(nóng)業(yè)中得到應(yīng)用，如完成雜草控制和收獲任務(wù)。在日本，機(jī)器人開始嘗試做護(hù)理工作，比如協(xié)助一個(gè)中風(fēng)病人恢復(fù)對(duì)肢體的控制。更加小巧靈活的機(jī)器人，比如Dexter Bot, Baxter 以及 LBR iiwa，被設(shè)計(jì)來簡單編程并且完成高強(qiáng)度的制造任務(wù)或不適合人類身體的任務(wù)。

誠然，機(jī)器人是理想的進(jìn)行重復(fù)或者危險(xiǎn)的工作的人工替代者，不僅可以工作24小時(shí)，而且費(fèi)用也比工人便宜。

可回收的熱塑性塑料

2014年，美國《科學(xué)》雜志的一篇文章表示，發(fā)現(xiàn)了一種新的可回收的熱固塑料。這種塑料被叫做poly(hexahydrotriazine)s，簡稱PHTs，它們可以被強(qiáng)酸溶解，高分子鏈可以被重新打破成為一個(gè)個(gè)小分子，并且可以重新鏈接成新的產(chǎn)品。像傳統(tǒng)的不可回收的熱固性塑料一樣，這種新的結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)硬，耐熱并且耐磨，與它的前輩們一樣具有應(yīng)用的潛力。

這項(xiàng)創(chuàng)新雖然不能保證100%的回收利用率，但如果被大規(guī)模利用，對(duì)推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，并且大量減少填埋的塑料垃圾有很大的影響。

精確基因工程技術(shù)

最近作物的基因工程依靠的是農(nóng)桿菌(agrobacterium tumefaciens)來轉(zhuǎn)移需要的DNA。這項(xiàng)技術(shù)被證明是可靠的，雖然公眾非?？謶郑强茖W(xué)界有著一致的認(rèn)識(shí)，用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行基因改造并不比傳統(tǒng)的育種方式更有風(fēng)險(xiǎn)。雖然農(nóng)桿菌很有用，但是更加精確和多樣的基因編輯技術(shù)近年來才被發(fā)展出來。

這些技術(shù)包括了ZFNs, TALENs以及最近的CRISPR–Cas9 系統(tǒng)，該系統(tǒng)在細(xì)菌中以對(duì)抗病毒的機(jī)理演化。CRISPR–Cas9 使用RNA分子來定位DNA，切割用戶選擇的段落。這個(gè)技術(shù)可以使不需要的基因無用化或者將其修飾成一種功能上不能被辨別的基因。

增材制造

下一個(gè)階段的增材制造的重點(diǎn)將是3D打印集成電路原件，比如電路板。納米尺度的電腦部件，比如處理器，現(xiàn)在很難用這種方法制造，因?yàn)閷⒉煌牧现圃斓碾娮釉M裝起來現(xiàn)在還是一個(gè)挑戰(zhàn)。在其他領(lǐng)域，4D打印現(xiàn)在被認(rèn)為可以帶來新一代的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以通過自我替換來對(duì)環(huán)境（熱度和濕度）做出反應(yīng)。這可能應(yīng)用在衣物和鞋上，也可以運(yùn)用在健康產(chǎn)品中，比如人體內(nèi)的可變形植入物?，F(xiàn)在，它還是一個(gè)初生的技術(shù)，只在航天，汽車以及醫(yī)療領(lǐng)域有所運(yùn)用。

應(yīng)變?nèi)斯ぶ悄?/h2>

人工智能和一般的軟件與硬件不同，使機(jī)器可以很精確的對(duì)變化的環(huán)境做出反應(yīng)。應(yīng)變AI更進(jìn)一步。增強(qiáng)之后的AI將實(shí)現(xiàn)非常顯著的產(chǎn)能提升，這個(gè)提升通過讓機(jī)器接管并且更好的完成一些人類的任務(wù)來達(dá)成。

舉例來說，應(yīng)變AI的自動(dòng)飛行器可能會(huì)替換大部分的人類快遞員，無人駕駛的出租車將使得原來的的士非常多余。

配給式的制造業(yè)

配給式的制造業(yè)會(huì)將顛覆我們制造以及運(yùn)輸產(chǎn)品的方式。以制造一張椅子舉例，與其從原木到制作都在中心工廠完成，數(shù)字版本的計(jì)劃是將可以配給到本地經(jīng)銷商那里的椅子部件用一種叫做CNC挖槽機(jī)的工具切割成形，并配送過去。之后部件可以被客戶或者當(dāng)?shù)亟M裝。已經(jīng)在使用這種方式的模板是AtFAB，一家美國家具公司。

配給式的制造將會(huì)鼓勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品更加的多元化，比如智能手機(jī)以及汽車。刻度并不客觀：一家英國公司，F(xiàn)acit Homes使用個(gè)人化的設(shè)計(jì)以及3D打印來制造個(gè)性化的房屋。

“感知并且避免”飛行器

通過可信任的自動(dòng)化以及碰撞躲避系統(tǒng)，飛行器群可以開始接手一些過于危險(xiǎn)或者偏遠(yuǎn)的任務(wù)：檢查電源線，或者緊急遞送醫(yī)療用品。飛行器運(yùn)輸工具可以找到對(duì)他們來說最優(yōu)的路線，并且知道其他飛行器和障礙的情況。農(nóng)用自動(dòng)飛行器群可以收集并且處理數(shù)量巨大的視效數(shù)據(jù)，使得精確有效率施肥和灌溉成為可能。

2014年，Intel 以及 Ascending Technologies一同展示了共同協(xié)作飛行的飛行器的原型機(jī)，他們可以探測(cè)到臺(tái)上的障礙以及自動(dòng)的躲避進(jìn)入他們路線的行人。

神經(jīng)形態(tài)技術(shù)的電腦芯片

神經(jīng)擬態(tài)系統(tǒng)將會(huì)是下一代的強(qiáng)力計(jì)算機(jī)，將擁有極其快的處理速度以及更好的機(jī)器學(xué)習(xí)能力。IBM的百萬神經(jīng)元，TrueNorth芯片，在2014年8月發(fā)布了原型，在某些任務(wù)上它比傳統(tǒng)的芯片強(qiáng)上百倍，并且第一次和人類的大腦皮層類似。隨著更多的計(jì)算能力，以及更少的能量和空間的占用，神經(jīng)擬態(tài)芯片將通過更小的智能設(shè)備來推動(dòng)下一個(gè)階段的小型化和人工智能。

可能的應(yīng)用包括，飛行器能更好的對(duì)視覺提醒做出反應(yīng)，更多更好的智能相機(jī)和智能手機(jī)，以及巨量的數(shù)據(jù)帶來的對(duì)金融市場和氣候預(yù)報(bào)更深的理解。電腦將可以預(yù)測(cè)并學(xué)習(xí)，不僅僅是對(duì)預(yù)先編好的程序做反應(yīng)。

數(shù)字化基因組

今天你的基因只需要幾分鐘、幾百美元就可以測(cè)序并數(shù)字化儲(chǔ)存起來。結(jié)果可以用優(yōu)盤傳輸?shù)侥愕墓P記本電腦里，并可以通過互聯(lián)網(wǎng)輕松共享。這項(xiàng)可以輕松并便宜地確定我們個(gè)人的獨(dú)特基因技術(shù)給了更個(gè)人化，更有效率的醫(yī)療保健一個(gè)很有前途的革命性的未來。

通過數(shù)字化，醫(yī)生可以通過腫瘤的基因情況來制定病人的治療方案。這項(xiàng)新的技術(shù)用事業(yè)讓精密醫(yī)療成為了現(xiàn)實(shí)，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高指向性的治療手段，并能夠幫助抗擊癌癥。