2017十大新興技術：從乾燥空氣提取飲用水到人造樹葉

目前，世界經濟論壇最新評選出全球十大新興技術，其中包括：

1、無創活檢血液測試：叫做「活體檢查」的超靈敏血液檢驗有望改善癌症診斷和護理。癌症患者通常接受影像和活體組織切片檢查，腫瘤樣本被切離，放在顯微鏡下進行檢查，通常能夠分析確定導致惡性腫瘤的基因突變。將這些信息綜合起來有助於確定人們患有哪種類型的癌症，以及如何更好地治癒。然而，有時「活體檢查」無法完成，例如：當手術刀很難觸及腫瘤的時候。觀測和分析這些組織的費用很高，並且時間緩慢，因為「活體檢查」具有身體侵入性，它可能導致感染或者其它併發症。

一種叫做「液態活檢」的工具，可以在血液樣本中發現癌症跡象，從而提供更多的治療方案。該技術鎖定「循環腫瘤DNA（ctDNA）」，該基因物質通常是從癌細胞中進入血液，直到近期才研製先進技術能夠發現循環腫瘤DNA，快速、低成本地放大和排序這種DNA。

2、從乾燥空氣中提取飲用水：目前科學家提出使用太陽光作為動力的濕氣吸收技術，該方法經濟可行，成本較低，能夠製造出清潔的飲用水。

美國麻省理工學院和加州大學伯克利分校的一支合作團隊測試了一種技術，根本不需要接入電網就能製造清潔的飲用水。他們希望使用一些物質吸收大氣層中的水分，例如：加濕器中的沸石，除了需要高濕度之外，誘捕的水分必須在加熱狀態下才能完成，這一過程需要能量消耗。研究人員採用金屬有機骨架（MOFs）設計了一種多孔晶體，能夠實現無需電力就將空氣中的濕氣轉變為水。

3、深度學習網路與人類視力相媲美：目前，人工智慧技術能夠匹配甚至超越醫學和其它領域的專家能力，詳細描述它們所看到的一切。近期，一種叫做「卷積神經網路（CNN）」的系統使得深度學習網路大幅提升，可以舉個簡單的例子說明它的強大功能，它能分辨動物圖像，雖然人們很容易區別狗與貓，但是CNN系統能夠比人類更精確地分類。這是因為CNN系統具有深度學習能力，可以從微妙的事物中舉一反三，進行推斷，分辨出圖像類型。

計算機版的CNN系統深度學習具備許多功能，通過識別行人，製造安全性能較強的自動行駛汽車，保險公司開始應用深度學習工具評估汽車損壞狀況。在安全相機行業，CNN系統能夠儘可能理解群體行為，保障公共場所和機場更加安全。在農業生產領域，深度學習系統可以預測農作物產量，監控水位，並在農作物病害擴散之前及時探測到。此外，CNN系統還能廣泛應用於醫學領域。

4、人造樹葉：人造樹葉能夠將二氧化碳轉變成為燃料。人造樹葉的概念聽起來很有道理，它能夠合理利用太陽能，將二氧化碳轉變成為碳水化合物，為植物的細胞活動提供能量。

近期，一支研究小組證實在一個高效系統中，能夠水解離，並將二氧化碳轉變成為燃料。2016年6月《科學》發布的一篇研究報告指出，美國哈佛大學科學家超越自然樹葉將二氧化碳轉變為碳水化合物的能力，能夠製造出液態燃料（尤其是燃料酒精）。植物使用從太陽獲取的1%能量，用於製造葡萄糖，然而人造樹葉將二氧化碳轉變為燃料的效能大約10%，相當於從空氣提取180克二氧化碳能夠製造一度電。

5、人類細胞圖譜：一個國際研究項目旨在詳細描述身體功能中每種細胞類型的詳細狀況，它將有助於開啟研究人體健康和疾病的新窗口。

深度理解人體如何運行，以及如何出現人類疾病，人們需要掌握大量的信息。知曉鑒別每個組織中的具體細胞類型，以及每個細胞類型中基因、蛋白質和其它分子的活躍狀態；此外，分析怎樣的進程式控制制這種活躍性，這些細胞的精確位置，細胞如何正常地與其它細胞發生交互作用。2017年6月，依據「陳-扎克伯倡議」，科學家結合現有和未來研究項目中的信息，建立了最新人類細胞圖譜，能夠詳細破解人類各種細胞類型的詳細功能。

傳統農業耕作依據於管理整個農田，基於局部農田狀況和歷史數據，做出相應的耕作決策：如何種植、收割、灌溉，以及使用殺蟲劑和肥料。相比之下，精準農業採用了高科技技術，結合感測器、機器人、GPS，繪圖工具和數據分析軟體，在不增加勞動力的情況下，對農田進行定製化耕作。

7、物美價廉的催化劑為新能源汽車提供動力：減少燃料電池催化劑中的鉑將促進氫動力汽車面向大眾市場。電池動力的電動汽車行駛時不會釋放二氧化碳，未來它們將逐漸成為主流。

此前氫燃料電池中的催化劑含有價格較貴的鉑，嚴重阻礙了它的發展，目前科學家提出了有效解決方案，能夠降低催化劑中鉑含量，他們使用更有效的鈀金屬代替鉑，使用鎳或者銅等較便宜的金屬代替前述的貴重金屬。催化劑通常在碳膜上覆蓋著鉑納米薄層，同時，研究人員也在考慮使用其它基質。

8、抵禦疾病的基因疫苗：不是包含蛋白質，而是包含DNA或者RNA的疫苗，能夠使傳染病預防技術快速發展。傳統疫苗用於預防一些傳染疾病，殺死或者削弱微生物群中的病原體，疫苗治療癌症同樣依賴於蛋白質。

目前，科學家最新研製一種包含基因的新疫苗將進軍醫學領域，基因疫苗具有許多優勢，當寨卡或者埃博拉病毒突然毒性增強或者擴散性更大，基因疫苗能夠快速適應並抑制這些病毒。

9、顯著減少浪費的可持續性社區設計：「綠色環保家居」並不僅僅滿足裝配環保設備，當前的宏偉設計嘗試將建築樓連接成為一個可持續發展社區，有效實現能源循環和資源共享。在過去十年，以減少能源和用水的個人住宅改造和建築，正在爆炸式地快速增長，然而將綠色建築應用於多樣化建築體將是一個好主意。

一個強有力的例子是美國加州大學伯克利分校提出的「奧克蘭環保建築項目」，是由建築學和城市設計學教授哈里森·弗雷克（Harrison Fraker）提出的，該項目計劃詳細但迄今並未施工，將在美國加州著名金門大橋附近的低中收入街區改造30-40間老式房屋，旨在應用現有技術顯著減少化石燃料消耗、耗水量以及溫室氣體排放。

10、量子計算將廣泛應用：對量子計算技術的進一步應用將為解決新問題打開大門。人們對量子計算已展望了50年，其原因很簡單：它解決了傳統機器無法回答的問題。

當前小型量子計算機已製造出來 ，卻仍不能突破超級計算機的能力，但量子計算仍在快速發展。2016年IBM公司為公眾提供渠道，接入第一台具有雲服務的量子計算機，未來量子計算將有更廣闊的發展前景。（葉傾城）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！