图：VanessaBranchi?与世界经济论坛联合发布2019年全球十大新兴技术。榜单由《科学美国人》、《科学美国人》全球咨询委员会、世界经济论坛全球专家网络、世界未来理事会，涵盖生物医药、农业、物理、人工智能等领域的最新科技。虽然仍处于早期发展阶段，但这些技术已经吸引了众多研究团队的关注，并广受投资者青睐。在未来3-5年内，它们可能会对社会和经济产生重大影响。 这份榜单是从2012年开始编制的，在之前的榜单中，3D打印、CRISPR-Cas9、光遗传学等技术已经成为我们生活和研究中的重要元素。而在今年的榜单中，又有哪些会改变人类的未来呢？ 1。可回收生物塑料 现代社会，人类对塑料的需求量迅速增加，但只有不到15%的塑料可以回收利用。生物降解塑料是一种源自生物质的新型塑料，可以转化为生物质，但目前的生物塑料仍无法达到标准塑料的强度和视觉特性。 由纤维素或木质素生产的新型生物塑料有望克服这些缺点。纤维素是植物细胞壁的主要成分，是地球上含量最丰富的有机聚合物；同样来自植物的木质素分解产生芳香环，赋予塑料强度和其他理想特性。目前，研究人员已经开发出从木材和木本植物中分离和提取纤维素和木质素的方法。许多公司对这种生物塑料表现出了兴趣，生产过程所需的成本、土地和水将是现阶段的主要挑战。 2。社交机器人走进生活 作为一类可以与人类交流并建立情感联系的机器人，对社交机器人的研究似乎已经到了一个引爆点：它们拥有更强的交互能力，可以执行比以往更多的任务。许多任务。随着人工智能的发展，研究人员可以将心理学和神经科学关于认知和社会互动的知识转化为算法，让机器人能够识别声音、面孔和情绪，使机器人能够理解语言和手势，进行眼神交流和对话，适应人们的需求。通过学习反馈来满足需求。 随着人口老龄化，社交机器人将扮演更重要的角色。具有缓解阿尔茨海默病患者压力、提醒老人疏散服药等功能的社交机器人相继涌现。此外，社交机器人作为玩具越来越吸引消费者。2018年，全球社交机器人市场价值约56亿美元；到2025年底，这一数字预计将上升到190亿美元。 3。超透镜打造微型光学器件 手机、电脑等电子产品的体积越来越小，但传统的玻璃切割和玻璃弯曲技术很难生产出更小的光学元件。微型超透镜使用厚度小于1微米的平面镜，其中具有纳米结构来聚焦光线，取代了笨重的传统曲面透镜。 近期，科学家们相继解决了超透镜聚焦光线时存在的色差、图像失真、模糊等问题。虽然目前在传输光方面不如传统透镜高效，但在不久的将来，超透镜有望用于制造更易于管理的设备，例如传感器、诊断工具和光纤。metalens的潜力已经引起了很多政府机构和企业的关注和资助。未来几年，metalens产品可能会进入市场。 4。本质上无序的蛋白质：药物开发的新靶点 几十年前，科学家们发现了一类特殊的蛋白质，称为本质上无序的蛋白质（IDPs），它与癌症和神经退行性疾病密切相关。普通蛋白质具有固定的结构，而IDP的结构随着微环境的变化而变化。因此，IDPs具有更多的结合位点，可以影响更广泛的细胞功能，使IDPs成为药物开发的主要焦点。 2017年，法国和西班牙的科学家发现，一种用于精神障碍和焦虑症的药物可以抑制在胰腺癌中发挥作用的紊乱蛋白NUPR1。GraffinityPharmaceuticals发现了可以抑制在阿尔茨海默病中发挥重要作用的无序蛋白质的小分子。目前，科学家们更加关注无膜细胞器中的功能性IDP。未来3-5年，IDP有望成为药物研发的新热点。 5.智能肥料减少环境污染 传统肥料中的氮磷化合物不能被植物有效吸收，未利用的物质会导致水体富营养化，造成环境污染。最近，研究人员开发了一类智能控释肥料。这种肥料包裹着一层由特殊材料制成的胶囊，可以根据土壤的温度、酸碱度和湿度条件调节养分的释放速度。通过组合不同的胶囊，可以为不同的作物类型和生长条件设计量身定制的肥料。该技术可显着提高肥料吸收效率，减少环境污染。此外，一些科学家正在尝试开发环保型氮肥来替代氨和尿素，并利用微生物让植物高效吸收养分。未来，智能控释肥料将推动精准农业的发展，让粮食生产更加经济和可持续。 6.远程协作拉近距离 想象一下，世界不同地方的人在同一个物理空间，可以随时顺畅互动：医生为患者提供远程诊断，身处异地的亲朋好友可以分享经验……这种“远程协作”技术可以改变我们工作和娱乐的方式，让物理位置变得无关紧要。 多个领域的进步使这种情况变得可行：增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术已经足够强大且价格合理；通信公司正在快速铺设5G网络以处理海量数据；创新者正在完善允许人们进行远程物理交互的技术。虽然远程协作技术还处于起步阶段，但构成该技术的组件已经准备就绪，远程协作有望在3-5年内发生革命性的变化。 7.区块链技术保障食品安全 根据世界卫生组织的数据，每年有6亿人受到食品污染的影响，其中42万人将因此死亡。现代食物链环节众多，从农场到餐桌要经过包装、贮藏、转运等各个环节。但是各个部分的数据是相对独立的。一旦发生食品污染事件，调查污染源将成为一大难题。 区块链技术的发展和应用将显着改善数据追踪的困境。使用区块链云系统，食品制造商可以在计算机中顺序存储各个过程的信息，沃尔玛等大型超市可以使用区块链云平台秒级找到污染源。 此外，更先进的食品包装技术也将加快污染源核查。科学家们正在开发微型传感设备来监测传送带、容器或单个包装上的食品质量和安全。一些制造商在食品包装中放置温度传感器，以检测食品储存温度是否合规。这两种方法都将为公众提供更安全的食品，并更快地找到食品污染源。 8.更安全的核反应堆 几十年来，商用核反应堆一直使用相同的燃料：二氧化铀小颗粒堆积在由锆合金制成的核燃料棒内。锆使二氧化铀颗粒裂变产生的中子能够轻松穿过反应堆堆芯，实现可持续的热核反应。但是，如果锆过热，它会与水反应产生氢气，引起爆炸。这就是2011年福岛核电站事故的起因。 目前，世界各地的科学家都在从不同角度着手建造更安全的核反应堆：西屋电气公司和法马通等公司正在开发“耐事故燃料”，这种燃料与锆结合后不易过热。很少产生氢气；有些人试图用其他材料代替锆或二氧化铀以提高安全性；另一种想法是使用液态钠或熔盐代替水来传递裂变产生的热量并消除氢气爆炸的风险。 9.DNA存储技术：突破数据存储限制 到2020年，全球每年将产生4180亿太字节（TB）的数据。现有数据存储系统负载过重，无法应对百年内数据量的爆发式增长。为了获得储量更大的存储系统，科学家们将目光转向了生物体内的信息存储方式——DNA。 DNA依靠碱基的排列来储存个体的生物信息，科学家也可以通过人工合成利用DNA来储存数据。DNA非常稳定，存储的信息远超电子设备，也不需要额外的能源消耗。根据2016年的一项研究，大肠杆菌的信息存储密度已达到每立方厘米10^19字节，这意味着仅1千克的DNA就可以存储全世界的数据。随着测序技术的改进，科学家们开始更快地读取DNA序列并跟踪数据。未来，随着DNA存储技术的难点被一一攻克，必将在数据存储应用领域大放异彩。 10。大型电站级锂离子电池 随着对低碳能源系统需求的日益迫切以及风能和太阳能技术成本的下降，全球供电格局正在迅速发生变化：通过风能和太阳能能源生产用电量不断增加，这也对储能提出了挑战。 在此背景下，效率和可靠性不断提升、成本不断降低的锂离子电池受到更多关注。目前，锂离子电池占美国大型公用事业规模电池储能的80%，其最大功率已从10年前的几兆瓦增加到今天的866兆瓦。一项能源研究估计，与2018年相比，2019年锂离子电池市场将翻一番；并在2020年增长三倍。未来5-10年，锂离子电池很可能成为储存可再生能源的主流技术。届时，它们将能够储存4-8小时的能量，使白天的太阳能发电能够满足晚上的高峰需求。
