將徹底改變?nèi)祟愇磥砩畹木糯罂萍及l(fā)明

編輯/維悌

將徹底改變?nèi)祟愇磥砩畹木糯罂萍及l(fā)明

編輯/維悌

進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界科技發(fā)明層出不窮，極大地改變了全人類的生活狀態(tài)，人們充分享受到了科技帶來的數(shù)不清的好處。僅以信息技術(shù)為例，回望16年前，世界互聯(lián)網(wǎng)普及率低，網(wǎng)絡(luò)速度也非常緩慢；那時(shí)雖然手機(jī)已經(jīng)大量出現(xiàn)，但僅限于打電話發(fā)短信。

2001年的世界互聯(lián)網(wǎng)普及率還僅僅只有5%。即便能夠上網(wǎng)，也僅僅是收發(fā)電子郵件或提供一些基本信息服務(wù)。視頻網(wǎng)站YouTube剛剛誕生5年。人們還不知道電子商務(wù)是一個(gè)可行的商業(yè)模式，許多人還不認(rèn)為亞馬遜能夠生存下去。 然而16年后的今天，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展令人難以置信。我們有理由相信，再過幾十年，新的科技發(fā)明會(huì)使人類生活發(fā)生更為巨大，甚至是顛覆性的變化。國(guó)外報(bào)刊紛紛預(yù)測(cè)未來將有哪些方面的科技發(fā)明風(fēng)靡全球。

1.新的計(jì)算機(jī)架構(gòu)

1965年，美國(guó)英特爾公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出了著名的摩爾定律，預(yù)測(cè)芯片處理速度每18個(gè)月便會(huì)翻番。50多年來，工程師們?cè)诓粩鄬?shí)踐并證明芯片行業(yè)的這條發(fā)展定律。然而現(xiàn)在，摩爾定律行將終結(jié)，人們還在試圖通過3D堆疊以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片技術(shù)延續(xù)定律的生命周期，但其效果有限。如若想從根本上延續(xù)芯片行業(yè)的發(fā)展速度，我們需要開發(fā)新的計(jì)算機(jī)架構(gòu)。

其中之一是量子計(jì)算，使用量子力學(xué)中的重疊以及纏結(jié)效應(yīng)，開發(fā)出性能百萬倍于現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的芯片;其二是開發(fā)模仿人腦的神經(jīng)學(xué)芯片，其運(yùn)行處理速度將比現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)快上數(shù)十億倍。這兩種新型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還需要數(shù)年時(shí)間，但目前已經(jīng)有相應(yīng)的工作原型。最早在十年之內(nèi)，我們就可以看到這些新架構(gòu)將完全改變電腦行業(yè)。

2.基因組學(xué)

2003年人類基因組首次被解碼，其相關(guān)開支超過30億美元。到2030年，人類基因組測(cè)序技術(shù)將日趨完善，成本也將低于100美元。目前，我們已經(jīng)將基因組學(xué)應(yīng)用于癌癥治療等醫(yī)療領(lǐng)域，通過患者的基因構(gòu)成來治療乳腺癌等病癥。

這種新技術(shù)的最激進(jìn)分支是“基因編輯”：利用分子“剪刀”剪切和粘貼我們的DNA的編碼的過程，其用途很多，包括治愈癌癥和艾滋病等疾病。DNA編碼交換曾是一個(gè)困難的過程，不久前一種名為Crispr的新的基因剪切與粘貼工具讓這個(gè)過程變得簡(jiǎn)單。Crispr用來培育抗病的小麥和大米品種、改變酵母菌以制造生物燃料并治療動(dòng)物失明。最終，它或許可用于消除人類胚胎中的缺陷。

或許到2030年，基因組學(xué)將與免疫療法相結(jié)合，通過激發(fā)人類自身免疫來抗擊癌癥，使得癌癥成為可治愈的疾病。

4.儲(chǔ)能技術(shù)

在過去的40年中，儲(chǔ)能技術(shù)在不斷進(jìn)步。1970年，鋰離子電池面世，相應(yīng)的儲(chǔ)能密度以及成本都在不斷上升，看看你的筆記本電腦，電池甚至占到了重量和體積的60%。進(jìn)入智能手機(jī)時(shí)代以來，移動(dòng)設(shè)備的革命化推動(dòng)了電池技術(shù)向體積更小、成本更低的方向發(fā)展。

然而正如芯片行業(yè)的摩爾定律一樣，目前鋰離子電池已經(jīng)接近了技術(shù)理論極限。研究人員正在努力尋求替代技術(shù)，美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在著手打造新一代電池技術(shù)，其容量將是現(xiàn)有鋰離子電池的五倍，同時(shí)成本僅僅是現(xiàn)有的1/5。

3.納米技術(shù)

早在1959年，物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)提出了納米技術(shù)的概念——在原子級(jí)別實(shí)現(xiàn)材料生產(chǎn)——當(dāng)時(shí)這聽起來無疑像是科幻小說。而現(xiàn)在這已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，諸如石墨烯以及量子點(diǎn)為人類打開了新材料的大門。未來納米技術(shù)的應(yīng)用更是不勝枚舉，但目前在分子水平上實(shí)現(xiàn)新材料依舊處于起步階段。

但到2030年，我們能夠像今天下載軟件一樣的方式下載新型物理材料的新設(shè)計(jì)。此外，根據(jù)費(fèi)曼的設(shè)想，相關(guān)技術(shù)還將產(chǎn)生納米級(jí)藥物。醫(yī)生將通過比人類頭發(fā)寬度更小的設(shè)備對(duì)單個(gè)病變細(xì)胞進(jìn)行治療，使得醫(yī)療效果更為有效。到2030年，納米機(jī)器人將能夠直接進(jìn)入血液尋找病變細(xì)胞、病原體或?qū)μ囟?xì)胞進(jìn)行修復(fù)。

5.機(jī)器人技術(shù)

機(jī)器人技術(shù)是另一個(gè)快速發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。在過去，幾乎所有的機(jī)器人都被應(yīng)用于重工業(yè)，為保證安全，其往往遠(yuǎn)離人類作業(yè)。而現(xiàn)在，無論是在戰(zhàn)場(chǎng)還是在工廠，機(jī)器人開始與人類并肩工作。

到2030年，機(jī)器人將會(huì)在日常生活中發(fā)揮更大作用。新一代機(jī)器人將采用納米材料，重量更輕，也更為堅(jiān)固，配置性能強(qiáng)大的神經(jīng)學(xué)芯片，運(yùn)行先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)算法，能夠以自然的方式與人類互動(dòng)。過去的15年，機(jī)器人技術(shù)很大程度取決于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展程度。而未來的15年，將是各種技術(shù)的深度融合。

6.人工智能

人工智能并非只有在科幻小說中才出現(xiàn)，現(xiàn)在它已經(jīng)嵌入到我們每天使用的產(chǎn)品中。蘋果(Apple)的Siri助理、亞馬遜(Amazon)的圖書推薦、Facebook的新聞推送以及Spotify的音樂發(fā)現(xiàn)列表都是由機(jī)器學(xué)習(xí)算法驅(qū)動(dòng)服務(wù)的例子。

這門擁有幾十年歷史的科學(xué)如今正經(jīng)歷復(fù)興，因?yàn)橹悄苁謾C(jī)和傳感器創(chuàng)造了大量數(shù)據(jù)，并且如今我們有了能夠處理這些數(shù)據(jù)的超級(jí)運(yùn)算能力。根據(jù)科技研究機(jī)構(gòu)Tractica的數(shù)據(jù)，人工智能市場(chǎng)的規(guī)模將從2016年的6.437億美元擴(kuò)大到2025年的368億美元。

據(jù)說，深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)會(huì)模仿人腦：它們會(huì)識(shí)別大量數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的歸類、識(shí)別聲音和做出決定。

下一步是通用型人工智能：這種算法不需要被教授具體技能（例如下棋或一門新的語(yǔ)言），而是會(huì)通過試錯(cuò)法來習(xí)得技能，就像兒童所做的那樣?？偛课挥趥惗氐腄eepMind（由谷歌所有）等公司以及其他公司正致力于讓這變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

7.可再生能源

世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人去年批準(zhǔn)了《巴黎氣候協(xié)定》(Paris Agreement)。該協(xié)定旨在應(yīng)對(duì)全球平均氣溫較工業(yè)時(shí)代以前的水平升高2℃以上的情況，并試圖將升溫幅度控制在1.5℃以下。兌現(xiàn)這一承諾將需要在未來10年加大可再生能源研究。

在能源領(lǐng)域，研究人員正試圖建造一個(gè)核聚變反應(yīng)堆，利用與太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱原理相同的過程，創(chuàng)造出一個(gè)清潔能源來源。一項(xiàng)政府間合作計(jì)劃正在法國(guó)建造一個(gè)190億美元的核聚變反應(yīng)堆ITER。其他創(chuàng)新計(jì)劃包括：人工光合作用，在實(shí)驗(yàn)室中制造碳?xì)浠衔餅槠囂峁﹦?dòng)力；高海拔風(fēng)電廠，把風(fēng)箏和熱氣球作為空中風(fēng)力渦輪。

冰島正在投資發(fā)展地?zé)峒夹g(shù)，通過鉆探開采地下熱能。30年前，該國(guó)開始利用地?zé)豳Y源為城鎮(zhèn)供暖。如今，整個(gè)國(guó)家的電力和供暖系統(tǒng)幾乎全部依靠可再生能源，包括地?zé)岷退姟?/p>

8.網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)

WiFi是現(xiàn)代兒童眼中理所當(dāng)然的家庭標(biāo)配，這項(xiàng)技術(shù)度過了25歲生日。隨著更多設(shè)備與“物聯(lián)網(wǎng)”相連（根據(jù)科技公司思科的估計(jì)，到2020年，聯(lián)入物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將達(dá)到500億臺(tái)），WiFi的未來取決于降低其在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上消耗的電量。

位于西雅圖的美國(guó)華盛頓大學(xué)的學(xué)生發(fā)明了一種創(chuàng)新技術(shù)，名為“被動(dòng)WiFi”。發(fā)明人稱，耗電量?jī)H為以前的萬分之一。目前速率低于一般的家庭寬帶，但應(yīng)用于恒溫器或燈泡等設(shè)備效果很好。WiFi界還計(jì)劃開發(fā)更高的頻段，用于覆蓋有限的范圍，例如家中或車?yán)铩?/p>

最終，WiFi可能會(huì)被另一種新的超高速連接技術(shù)Li-Fi取代，這種技術(shù)利用光通過空氣（而非無線電波）傳輸信息。燈泡將作為這項(xiàng)技術(shù)的路由器。今年早些時(shí)候的一項(xiàng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，Li-Fi樣機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速度是WiFi的100倍，幾十部電影可以在幾分鐘之內(nèi)下載完畢。

9.智能家電

全球近2/3的人口通過智能手機(jī)連接互聯(lián)網(wǎng)，但智能手機(jī)并非唯一的互聯(lián)網(wǎng)接入門戶。技術(shù)分析機(jī)構(gòu)高德納(Gartner)的數(shù)據(jù)顯示，2016年，全球有64億個(gè)使用中的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（不包括個(gè)人電腦、手機(jī)），較上一年高出30%。物聯(lián)網(wǎng)正是這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集合，從汽車、打印機(jī)、燈泡到恒溫器，它們不再是“愚笨”、靜止的物體：它們可以學(xué)習(xí)你的習(xí)慣并通過應(yīng)用遠(yuǎn)程控制。

典型的智能家電是可以自動(dòng)備貨的冰箱。這種創(chuàng)新帶來的方便遠(yuǎn)不止是不再需要靠嗅覺來判定食品是否變質(zhì)。汽車現(xiàn)在變成了電腦，運(yùn)行的代碼行數(shù)比阿波羅11號(hào)(Apollo 11)宇宙飛船飛往月球時(shí)還要多。隨著這些電腦變得更為智能，汽車將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，可能會(huì)減少交通事故導(dǎo)致的死亡。智能傳感器還能徹底改造業(yè)態(tài)，例如，通過監(jiān)測(cè)運(yùn)輸過程中的商品，幫助公用事業(yè)企業(yè)衡量能耗以及幫助物流公司遠(yuǎn)程追蹤車輛。