2019年有望實現的十大科技前沿技術

世界經濟論壇下屬的全球議程理事會近日公布了2014年有望實現的十項影響人類未來的前沿技術，其中包括了時下非常流行的可穿戴電子設備產品以及腦控電腦技術產品。

這份報告的撰寫者努巴?阿費彥(Noubar Afeyan)指出：「技術可能已經成為現代世界發展變化最具標誌性的代表。面對資源稀缺和全球環境變化等一系列問題，正面的技術突破能夠為存在於我們這個時代的全球最具迫切的挑戰提供創新的解決方案。通過強調最重要的技術突破，全球議程理事會旨在提高人們對這些技術的意識，並希望在縮小投資、監管和公眾理解力之間距離方面做出自己的貢獻。」

1. 根據身體調節的可穿戴技術

新一代的可穿戴設備將採用根據身體進行調節的相關技術。這些設備的體積極為小巧，裝有很多個感測器和一套反饋系統，並將自身隱藏在強大的功能性外表之下，以便讓用戶更好地接受。此類「隱形」設備包括能夠檢測心率的耳塞、隱藏在外衣內部用於追蹤動作的感測器、跟蹤健康體征的暫時性紋身以及藉助GPS指向通過發出振動提醒的觸感式鞋底。這些設備的應用範圍也非常廣泛：接觸式鞋底目前被用來幫助盲人導盲，佩戴Google Glass的腫瘤醫生則可以在手術過程中通過語音輸入來查看患者的醫療記錄和其他可視信息。

2. 納米結構碳合物技術

快速增長的全球汽車數量使汽車排放成為一個非常嚴峻的環境問題，因此提高交通運營效率是降低排放的一個有效途徑。

首先，納米結構碳合物技術的使用可以使汽車的重量減少10%甚至更多。而輕量化的汽車需要的燃油量就相對較少，從而達到了提高交通運輸效率和減少溫室氣體排放的作用。其次，納米結構碳合物技術的使用可以提高乘客的安全性。一旦發生車禍，採用新技術的鋼板既能夠吸收衝擊力又不容易折斷，從而達到有效保護車中乘客的目的。最後，採用該技術的合成材料還可以循環使用。

3. 海水採礦技術(從鹽水中獲得金屬物質)

隨著淡水資源的日益萎縮，海水淡化已經成為獲取淡水的一種替代方法。然而淡化過程卻存在著嚴重缺陷。除了要消耗大量能源以外，這一過程還會產生大量的濃縮鹽水，而排放回海水中的濃縮鹽水對給海洋生物的生存環境造成嚴重影響。

而解決這一問題最具前景的方法可能是：我們不應該將海水淡化後產生的濃縮鹽水視為廢物排放掉，而是把它視為提煉貴金屬的一種資源。濃縮鹽水中含有鋰、鎂、鈾等貴金屬以及鈉、鈣和鉀等普通金屬元素。

4. 將電力儲存在電網上的技術

電力資源無法直接存儲起來，而風能發電和太陽能發電由於受到自然條件的限制而無法持續供電。雖然水利發電可以解決持續供電的難題，但其成本高昂、受環境制約以及完全依賴地質結構的缺點也顯而易見。

而一系列新技術的應用有望徹底解決電力無法存儲的難題。比如，液流電池(Flow Battery)是電池的正負極或某一極活性物質為液態流體氧化還原電對的一種電池。它能夠像存儲煤炭和天然氣一樣存儲液體化學能量。新近發明的石墨烯超級電容器(Graphene supercapacitor)使電池完成一次快速充電就能夠循環放電數萬次成為可能。

5. 納米線鋰電池技術

納米線鋰電池能夠更加快速地完成充滿電過程，同時還能夠比目前的鋰離子電池多釋放出30%到40%的電量。因此，這種下一代電池有望徹底改變電動汽車市場的面貌，同時還能讓太陽能轉化的電能進入千家萬戶。硅基陽極電池預計將在未來兩年里應用到智能手機中。

6. 不依賴屏幕的顯示技術

隨著電子設備已經日趨小型化，人們很難在智能手機屏幕上打出一篇小說來。而無屏幕的顯示技術則可以將全鍵盤投影到一個更大的表面以便用戶使用。無屏幕顯示技術還可以通過將影像直接投射到人的視網膜上來實現，這不僅省去了笨重的硬體設備，而且還有助於保護個人隱私。

視網膜顯示技術在2013年取得了非常快的進步，而且似乎註定會在無屏幕顯示市場得到大範圍配置。很多公司都已經在該領域取得了非常重大的突破，其中包括虛擬現實頭戴式耳機產品、仿生隱形眼鏡、為老人和半盲人開發的手機以及全息視頻。

7. 人體菌群療法

在過去幾年裡，人體菌群一直是科學家研究的熱點對象。由美國國家衛生研究院(National Institutes of Health)資助的人類微生物組工程(Human Microbiome Projec)在2012年發布的報告中披露，有1萬多種微生物存在於人體的生態系統中。一方面，大量的菌群在人類生命過程中扮演著非常重要的角色：比如腸道菌群就可以幫助人們消化食物並吸收重要的營養物質;但另一方面，人體中幾乎無處不在的病菌有時也會變身為有毒菌株，並引發疾病甚至導致死亡。

現在，研究人員把重點轉移到腸道菌群及其在治療傳染病、肥胖症、糖尿病和腸炎等病症的作用方面。現在人們已經充分意識到，抗生素療法會破壞腸道菌群平衡，進而會導致很多併發症，比如會導致危及生命的艱難梭狀芽胞桿菌(Clostridium difficile)感染。另一方面，由健康腸道菌群組成的新一代療法正在進入臨床試驗階段，並有望改進現代醫療診治水平。人體菌群技術突破很明顯為治療嚴重疾病開闢的全新的途徑，並將改善人類種族的整體健康水平。

8. 針對癌症和傳染病的RNA基因介入療法

蛋白質合成一直是導致多數人類疾病和紊亂的重要因素，而RNA基因介入療法則長期以來被認為有能力治療傳統藥物療法無法提供幫助的疾病。在過去一年裡，生物醫療領域再次成為研究人員的重點。在2014年之前，已經有兩種RNA基因療法被正式批准。以RNA基因介入機製為基礎的藥物可以幫助治療基因紊亂、癌症和傳染性疾病。

新一代RNA基因藥物能夠降低天然蛋白質的合成數量，並能夠促進優化、有治療效果的蛋白質的活體生成。在與大型製藥公司和科研機構的合作下，數家旨在開發RNA基因療法的私有制公司已經宣布成立。在未來幾年裡，我們希望這一醫療領域能夠在治療疑難雜症方面向傳統製藥業迅速發起挑戰。

9. 自我量化分析預測技術

自我量化技術已經存在多年，它能夠持續收集人們每日的活動數據以幫助人們做出更好的健康和行為決定。然而，隨著當今物聯網的發展，自我量化技術已經在更加廣闊的領域發揮作用。

智能手機記錄了人們活動的海量數據，包括聯繫人(聯繫人列表和社交網站應用)、通話人(通話記錄、信息記錄和電子郵件記錄)、常去的地方(GPS定位、Wi-Fi登陸記錄和地點標籤照片)以及活動記錄(應用程序和加速數據)。基於這些數據和專業化機器學習演算法建立起來的人們及其行為的分析預測技術有助於我們進行城市規劃、追求可持續發展和提高醫療診斷結果。

10. 腦控電腦技術

腦控電腦技術正在一步步接近現實應用。電腦可以藉助腦機介面(Brain-Computer Interface, BCI)技術來讀取和分析從大腦中直接發出的信號。BCI已經取得了臨床成功。四肢癱瘓患者和中風患者已經能夠通過腦電波控制機器人幫助他們移動輪椅，甚至是喝咖啡。此外，直接的腦部植入技術也已經幫助全盲患者恢復了部分視力。

近期的研究重點一直是探索使用BCI技術實現不同大腦直連的可能性。美國杜克大學的研究人員曾在去年發布報告稱，他們已經成功將兩隻老鼠的大腦通過網路實現了連接。此後，這兩隻來自不同國家的老鼠能夠合作完成一些簡單的任務來獲得獎勵。同樣是在去年，哈佛大學的科學家表示，他們藉助無創BCI技術在老鼠大腦和人腦之間建立起了功能連接。

其他研究項目還在一直關注控制人腦或直接從電腦向人腦植入記憶。去年年中，麻省理工學院的研究人員宣布，他們已經成功向一隻老鼠的大腦內植入一段錯誤記憶。而直接控制人類記憶可能在治療精神創傷壓迫紊亂症方面有著應用前景。從長遠發展來看，信息有可能會以電腦文件的形式被載入人類大腦。當然，這一領域的技術進步也引發了許多道德上的爭議。

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