导读美国发表了35页的《2016-2045年新兴科技趋势报告》。通过对近700项技术趋势的综合对比分析，最终确定了20项最值得关注的技术发展趋势。美国发布了长达35页的《2016-2045年新兴科技趋势报告》。该报告基于过去五年美国政府机构、咨询机构、智库和科研机构发布的32份技术趋势调查报告。通过对近700项技术趋势的综合对比分析，最终确定了20项最值得关注的技术发展趋势。这份报告的发布，一是帮助美国有关部门全面掌握未来30年可能影响国家实力的核心技术，二是为国家和国家的科技投入指明方向。社会资本保证美国在未来的世界。战略优势。1、物联网2045年，最保守的预测也认为，将有超过1000亿台设备连接到互联网上。这些设备包括移动设备、可穿戴设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像头、汽车和服装。他们创造和共享的数据将为我们的工作和生活带来新的信息革命。人们将能够利用来自物联网的信息加深对世界和自己生活的理解，做出更合适的决定。同时，联网设备将使许多目前需要人工完成的任务自动化，例如监控、管理和维护。物联网、数据分析、人工智能三大技术的协同，将在全球范围内创造出一个庞大的智能机器网络，在无人干预的情况下实现庞大的商业交易。但在物联网将提高经济效率、公共安全和个人生活的同时，它也会加剧人们对网络安全和个人隐私的担忧。恐怖分子、犯罪集团和敌对势力将利用物联网作为新的攻击手段。物联网所蕴含的海量数据，也会诱使政府对民众实施监控，进一步引发隐私与安全的对峙。代表技术：实际应用：2、机器人和自动化系统2045年的地球上，机器人和自动化系统将无处不在。自动驾驶汽车将使交通运输更安全、更高效，或许还能为共享经济注入新的动力。机器人将承担日常生活中的大量任务，例如照顾老人和买菜，以及工业职责，例如收割庄稼、维护公共设施等。随着机器人机动性、灵敏性和智能性的提高，它们将成为强大的战士，在战场上辅助甚至取代人类士兵。人工智能软件将用于商业，例如从数百TB的数据中提取有意义的信息，自动化商业服务，取代传统的“以人为本”的职业，如客服和教师。然而，机器人和自动化也会带来很多危机。数以百万计的下岗工人的工作被机器取代，将对社会产生巨大影响，导致经济和社会不稳定。自动化网络系统将成为各种敌对势力相互攻击的主要突破口。在冲突中使用机器人和自动化系统可能会带来巨大的道德和文化挑战。代表性技术：实际应用：3.智能手机和云计算智能手机和云计算正在改变人类与数据交互的方式。例如，在当前的美国，大约30%的网页浏览和40%的社交媒体是通过手机进行的。原因之一是智能手机配备了各种传感器，可以测量天气、位置、光照水平、声音和生物特征。随着手机功能越来越强大，功能越来越全面，移动网络的普及也将加速。到2030年，全球75%的人口将拥有移动网络连接，全球60%的人口将拥有高速有线网络连接。移动终端的发展和移动网络的普及将进一步推动云计算的进步。云计算可以零投资为用户带来海量的算力。在接下来的30年里，基于云的移动计算将使行业从医疗保健行业转变为教育行业。例如，人们可以使用手机进行身体检查，并直接与基于云的诊断软件进行通信。人们还可以使用手机上的教育软件来学习新技能。农民甚至可以通过手机连接到实时天气数据，使用云软件进行计算和优化。收获时间。然而，这一切都对网络的安全性、可靠性和流量要求极高。企业用户和个人用户也需要习惯将数据上传到云端。代表技术：实际应用：4.智慧城市2045年，全球65%-70%的人口将居住在城市。随着城市人口的增加，全球千万人口以上的特大城市将从2016年的28个增加到2030年的41个。大量人口流入城市将对这些城市的基础设施造成巨大压力，如城际交通、食品和水源、电力、污水处理和公共安全系统。未来的智慧城市将使用信息和通信技术(ICT)、大数据和自动化来提高城市的效率和可持续性。例如，采用分散式检测系统，实时监测城市用水、用电数据，并通过智能电网自动调整配电设置；通过联网交通信号系统和自动驾驶系统减缓车辆拥堵；使用新材料和新设计技术建造智能建筑，以提高空调和照明系统的效率并减少能源浪费；使用屋顶太阳能电池板、小型风力涡轮机、地热能和其他可再生能源提供清洁电力。但是，另一方面，没有资金或政治信念来投资这些技术的城市将变得过度拥挤和肮脏，成为骚乱和冲突的爆发点。5.量子计算量子计算是通过叠加原理和量子纠缠等亚原子粒子的特性，实现对数据的编码和操纵。虽然过去几十年量子计算只存在于理论上，但近年来的研究已经开始产生有意义的结果。未来5-15年，我们很有可能制造出实用的量子计算机。量子计算机的出现将在气候模拟、药物研究和材料科学等其他研究方向带来巨大进步。不过，最令人期待的是量子密码学。量子计算机将能够破解世界上所有的加密方式，量子加密将真正刀枪不入。如今，量子计算机的诸多技术堡垒开始被一一攻克。虽然我们可能要到2140年代才能看到真正实用的量子计算机，但政府和行业的大量投资意味着量子计算已经过了拐点。代表技术：实际应用：6.混合现实虚拟现实和增强现实（VR和AR）技术在消费电子市场引起了极大的热情，各种科技公司开始迅速进入这个市场。在2014年收购OculusVR后，Facebook将在今年推出他们的第一款VR眼镜。三星、索尼和HTC也计划在今年推出VR产品。资本的涌入，代表着VR将成为新一代主流娱乐技术。当然，VR也有娱乐以外的应用。美国第二大家居装修公司Lowe's正在开发一种名为Holoroom的3D增强现实技术。Lowe's的客户将能够设计一个空间，然后使用Holoroom进入3D模型并体验他们设计的空间的感觉。虽然从历史上看，市场对VR和AR的期望有些过高，但今天的超高清显示器、低成本姿势和位置检测器以及高清视频内容为混合现实技术奠定了坚实的基础。未来30年，这些技术将成为主流技术。AR眼镜将实时相关信息传递给现实中的用户，而VR眼镜则可以通过融合视觉、听觉、嗅觉和触觉，实现深度沉浸式体验。代表性技术：实际应用：7.数据分析2015年，人类共创造了4.4ZB（44亿TB）的数据，这个数字大约每两年翻一番。这些数据中隐藏着关于消费者习惯、公共卫生、全球气候变化以及其他经济、社会和政治方面的各种有见地的信息。不幸的是，尽管“大数据”成为热门话题，但每年只有不到10%的数据被分析。未来30年，我们处理海量动态数据的能力将逐步提升。自动化的人工智能软件将能够从分散的数据中识别和提取相关信息。而这种数据分析能力将从商业应用传播到普通人。人们将获得在生活中使用大数据的能力，并通过这种能力让政府和各种机构对其政策负责。而这极有可能引起关于数据限制的冲突。超个性化营销、政府对人们数据的监控以及重大数据盗窃案的曝光将引发对数据所有权的讨论。各种敌对势力可以利用窃取的、暗网购买的、甚至开源的数据相互攻击。代表性技术：实际应用：8.人类增强未来30年，技术将带领人类突破人类潜能的极限，甚至是生物的极限。通过物联网连接的可穿戴设备将实时信息直接输入我们的感官。外骨骼和与大脑相连的假肢将使我们变得更强壮，并恢复病人和老人的活动能力。带有探测器和嵌入式计算机的隐形眼镜，或永久植入体内的设备，将为我们提供穿透墙壁的听力、自然夜视以及嵌入虚拟和增强现实系统的能力。益智药将拓展我们的思维并改变我们工作和学习的方式。当然，人体增强技术也会带来新的挑战。那些无力“升级肉体”的人很可能会发现自己在增强型经济中没有竞争力。技术增强的网络可以使我们的身体甚至我们的大脑成为黑客的目标。士兵的增强有可能引发新的增强技术军备竞赛。代表技术：实际应用：9.网络安全网络安全并不是一个新话题。其实早在1991年，就有人提出了“网上珍珠港”的警示。但未来30年，随着物流网络的发展，日常生活中的连接越来越多，网络安全将成为网络行业的首要话题。目前，虽然全球网络攻击事件越来越多，但其攻击目标大多只是个人或企业。而且，虽然这些攻击造成的损失很大，但这些损失不会扩散。而未来的世界不会这么简单。随着汽车、电器、发电厂、路灯和数百万其他事物相互连接，网络攻击的后果只会增加。国家、企业和个人数据将面临越来越微妙的攻击。有些直到几年后才被发现。目前，人们所能想象到的最坏情况就是“网络世界末日”——在越来越疯狂、越来越频繁的攻击下，整个世纪的互联网及其所蕴含的经济社会功能都将崩溃。代表性技术：实际应用：10.社交网络今天约有65%的美国人使用社交网络，高于2005年的7%。社交网络已经开始展示其改变人类行为的能力。但在接下来的30年里，社会技术将赋予人们创造自己的微文化的能力。人们将利用技术形成基于在线社区的社会契约和社会结构，颠覆许多传统的权力结构。以政治舆论为例。由于目击者可以不通过媒体的过滤直接在互联网上揭露腐败和压迫，政府将越来越难以直接控制舆论。或者企业责任，虽然企业可以通过社交网络直接接触消费者，但这些消费者也可以使用社交网络来消除营销噪音，让企业对其产品和行为负责。众筹和直播将进一步使内容创作民主化，模糊记者和观众之间的区别。基于社会共识而非政府法规，比特币和其他加密货币可能会从政府手中夺走货币和交易的控制权。代表技术：实际应用：11.AdvancedDigitalDevices由于计算机和各种数字设备在过去60年里给人们的生活带来了巨大的变化，我们似乎忘记了这些技术是比较新的。个人电脑直到1975年才出现在商店里，当时的个人电脑，就像今天的宜家一样，都是以零件套件的形式出售给顾客的。用户需要自己组装，所有程序也需要自己编写。仅仅40年后，人们手中智能手机的计算能力已经远远超过1969年美国宇航局将宇航员送上月球时的计算能力。未来30年，这一趋势还将继续。人们将拥有更多的计算能力和更广泛的数字资源。移动网络和云计算将为人们带来近乎无限的内存和计算能力。虚拟化和基于软件的系统将使政府和企业能够快速调整和升级IT系统，而无需昂贵的硬件升级。从服装到建材，数码产品将更广泛地融入日常生活。同时，新技术将改变我们与技术交流的方式。语音界面已经广泛应用于智能手机，手势界面让我们可以无声地与电脑进行交流。最终，脑机接口将使我们能够用我们的思想控制数字设备，使它们成为我们身体的一部分。代表性技术：实际应用：12.先进材料在过去的10年里，材料科学的突破为我们带来了多种先进材料。从可以自我修复和清洁的智能材料，到可以恢复原状的记忆金属，再到可以利用压力发电的压电陶瓷材料，再到具有惊人结构和电学特性的纳米材料，这些都是材料科学家取得的成功。尤其是纳米材料，它的应用范围非常广泛。在纳米级（小于100纳米），碳等常见材料表现出独特的特性。石墨烯是一种由只有一个原子厚度的碳原子构成的二维晶体，??强度是钢的100倍，可以高效导热和导电，并且几乎是透明的。纳米材料有无数的应用，例如发动机或其他机械表面的低摩擦涂层、制造汽车和飞机的高强度合成材料、轻型防弹背心和高效光伏。除了工业应用，制药公司也在研究医用纳米粒子作为治疗癌症的靶向分子。未来30年，纳米材料和泡沫金属、陶瓷复合材料等新材料将被应用到服装、建材、车辆、道路桥梁等各个领域。13.航天技术航天工业正进入自1960年代以来未见的发展阶段。机器人技术、先进推进系统、轻质材料、增量制造和组件小型化等新技术正在降低将人和物体送入太空的成本，这将为太空探索开辟新的机遇。SpaceX、Arianespace、BlueOrigin等航天领域的后起之秀带来了可重复使用火箭等颠覆性创新成果。未来30年，科技的研发将引领人类重返月球。此外，更大规模的探险，如人类登陆火星，以及新的太空工业，如在小行星中开采矿物，也是可能的。虽然探索甚至殖民太空一直是现代人的梦想，但对太空设施的需求可能会增加地球上的冲突。随着越来越多的国家开始依赖天基装备，对太空的控制可能成为新的爆发点。天基武器不再是不可能的，反卫星将成为未来战争的一部分。14、合成生物学技术早在孟德尔发现遗传的基本规律，艾弗里-麦克劳德-麦卡蒂实验证明DNA是遗传物质之前，人类就已经进行了数千年的选育和杂交。操纵植物和动物的遗传学。随着我们对遗传学认识的加深，我们已经能够通过构建新的DNA，从无到有地创造出新的生物。转基因作物处于这项技术的最前沿。但与此同时，我们正处于一场生物革命的风口浪尖。随着我们进入生物技术的新时代，生命将变成信息，就像计算机程序的代码一样可以重写的信息。科学家们正在开发一种生产生物柴油的藻类，这种藻类的DNA中编入了数千GB的数据。在接下来的30年里，合成生物学将产生可以检测毒素的生物体，从工业废料中制造生物柴油，并通过共生将药物输送给人类宿主。然而，合成生物也带来了巨大的危险，例如生物武器和难以控制的入侵物种。代表性技术：实际应用：15.增材制造增材制造（3D打印）作为一种制造限量设计原型的技术，在工业界已经应用了30多年。然而，在过去十年间，3D打印技术取得了惊人的发展。如今，随着3D打印机价格的下降，以及大量开源工具和付费模型的出现，世界上出现了庞大的“创客”群体，无时无刻不在推动这项技术的极限。2040年，3D打印技术将改变世界。新一代3D打印机将能够融合多种材料、电子元件、电池和其他组件。人们将利用3D打印技术制造工具、电子产品、零配件、医疗器械等产品，实现真正的“个性化定制”。军队的后勤将更加简单，因为设备和用品可以在当地打印。物品将成为信息，在线盗版将取代实物盗窃。恐怖分子和犯罪集团会使用难以追踪的原材料打印武器、探测器等设备，给社会稳定带来极大隐患。代表技术：实际应用：16.医学未来30年，科学技术的各种突破将改变医学。通过基因组学，我们将拥有真正的私人医疗。未来，癌症、心肺疾病、阿尔茨海默病和其他目前看来无法治愈的疾病都将通过针对患者个体基因的药物进行治疗。人类将能够通过DNA培养培育出移植所需的器官，从而消除等待配型、排异等潜在的致命情况。生物假肢将直接连接到神经系统，以提供与真实触觉非常相似的感觉。机器人急救人员和受控降温等肢体救生技术将大大延长救援“黄金时间”。科学家们会找到衰老的原因，从而增加人类的寿命，就会出现一大批非常健康、精力充沛的“老人”。另一方面，发达的医疗设施价格也会给各国的医疗体系带来更大的压力。贫富之间的救生资源也将存在巨大差距。随着人们寿命的延长，年轻人和老年人之间对工作和资源的竞争将会加剧。高度耐药的超级细菌也可能对世界各地的人们构成巨大危险。代表技术：实际应用：17.能源未来30年，全球能源需求预计将增长35%，我们正面临一场能源革命。水力压裂、定向钻井等采油新技术为人类增加了大量可开采油气田。而这直接颠覆了世界石油市场，让美国从世界上最大的石油进口国变成了最大的石油生产国。与此同时，太阳能和风能等可再生能源的价格开始逼近石油价格。以太阳能为例。在过去10年中，太阳能的价格从每瓦8美元下降到该数字的十分之一。除此之外，还有核能，这是一种有争议但永无止境的能源开发。据称，新一代核反应堆设计比以前的设计更安全，产生的核废料也更少。但是，虽然使用清洁能源可以帮助我们减缓全球气候变化，但在用于生产电池、光伏和其他组件的稀缺资源方面将会出现新的争议和摩擦。石油经济衰退还将导致中东和北非地区经济社会严重动荡，进一步加深那里的武装冲突。代表性技术：实际应用：18.新型武器未来30年，战场上将出现几种新型武器技术。除了目前正在开发的非致命武器和能量武器外，一些国家还在开发可以拒止军事作战能力的反介入和区域拒止武器(A2AD)。A2AD技术包括反舰弹道导弹、精确制导反车辆杀伤人员武器、反火箭炮、火炮和迫击炮系统(CRAM)、反卫星武器和电磁脉冲武器(EMP)。有些技术，比如精确制导武器，是在现有技术基础上的突破。中国正在研制可以摧毁航空母舰的先进反舰弹道导弹。有些技术是新思路，比如2015年美国国防高级研究计划局（DARPA）研发的EXACTO自导子弹。新一代高科技军备竞赛正在拉开帷幕，中国、俄罗斯、美国和其他国家则花费巨资使其军队现代化。19.粮食和淡水技术未来30年，淡水和粮食的匮乏将在世界上制造更多的冲突。由于过度开垦、干旱、污染等原因，全球约25%的农业用地已经严重退化。最乐观的预测还指出，未来几十年主粮价格将上涨30%。但这是最乐观的情况。如果全球气候变化、需求和资源管理失败继续目前的趋势，价格也有可能上涨100%。到2045年，全球40%以上的人口将面临缺水问题。所有这些问题的唯一解决方案是技术。海水淡化、微灌、污水回收和雨水收集等技术将减缓人类对淡水资源的需求。转基因作物和自动化将使农民能够使用更少的土地生产更多的食物。食物和淡水将成为新的技术热点，以及新的冲突爆发点。代表技术：实际应用：20.应对全球气候变化根据目前的数据，到2050年，地球表面的温度将升高1.4至3摄氏度。即使我们采取一些极端措施来减少温室气体排放，气候的惯性也会导致温度升高。地表温度升高会带来一系列不利影响，如海平面上升给沿海城市带来的危险、农作物减产带来的饥荒、干旱导致数百万人缺乏饮用水等。,以及洪水造成的损失。亿的损失。在接下来的30年里，这些危机将导致对能够减轻气候变化影响的技术进行投资。在短期内，这些技术将包括有洪水风险的测绘系统和转基因作物以抵御干旱。从长远来看，可能会有更雄心勃勃的技术，例如可以从大气中提取二氧化碳和甲烷等温室气体并将其安全储存在地下的技术。但是，如果气候变化的趋势是上升3度的最坏情况，其对地球气候的巨大影响将难以减缓。在这种情况下，极端地球工程很可能是避免极端天气的唯一途径。科学家们提议在大气中散布硫磺或氧化铝，以减少到达地球表面的阳光量。但是，这些方法还处于理论阶段，风险很大。
