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美國公布20類《2016-2045年新興科技趨勢報告》(二)

06-04 13:00:32

11. 先進數碼設備

    由于計算機和各種數碼設備在過去的60年里給人們生活帶來的天翻地覆的改變,我們似乎已經忘了這些技術還比較新。個人電腦在1975年才出現在商店里,而當時的個人電腦有如今日的宜家,是作為一套零件賣給顧客的。用戶需要自己把它組裝起來,所有的程序也都需要自己編寫。僅僅40年后,人們手中智能手機的計算能力就已經遠超1969年把宇航員送上月球時的NASA了。在未來的30年里,這個趨勢也將會繼續下去。

    人們將會擁有更多的計算能力以及更廣的數碼資源。移動網絡和云計算將會給人們帶來幾乎無限的內存和計算能力。虛擬技術和基于軟件的系統將會允許政府和企業在不需要昂貴的硬件升級的情況下迅速的調整升級IT系統。

    從衣服到建材,數碼產品將會更廣泛的融入到日常生活中。在此同時,新科技將會改變我們與科技之間交流的方式。語音界面已經被廣泛應用在智能手機中,而姿勢界面則允許我們無聲的與計算機通訊。最終,人腦-電腦界面將會允許我們用思想控制數碼設備,使它們成為我們身體的一部分。

    12. 先進材料

    在過去的10年里,材料科學的突破給我們帶來了許多種先進的材料。從可以自我恢復和自我清理的智能材料,到可以恢復原本形狀的記憶金屬,到可以利用壓力發電的壓電陶瓷材料,到擁有驚人的結構和電力性能的納米材料,這些都是材料科學家的成功。尤其是納米材料,它有著廣泛的應用價值。

    在納米尺度(少于100納米),普通的材料比如碳,將會呈現出獨特的性能。石墨烯,一種由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體,強度是鋼的100倍,能夠高效的傳導熱和電,并且幾乎透明。

    納米材料有著無數種應用,比如作為引擎或其他機械表面的低摩擦力鍍膜,作為高強度合成材料來建造汽車和飛機,輕便的防彈背心,以及高效的光伏材料。

    在工業應用之外,制藥企業也正在研究作為靶向分子的醫療納米粒子用于治療癌癥。在未來的30年里,納米材料以及新型材料,比如泡沫金屬以及陶瓷復合材料將會被用在從衣服,到建材,到車輛,到公路以及橋梁中,無處不在。

    13. 太空科技

    太空行業正在進入一個從上個世紀60年代后就從未出現過的發展階段。新的科技,比如機器人,先進的推進系統,輕便的材料,增加制造,以及元件小型化正在減少把人和物送入太空的價格,而這則會開啟太空探險的新機會。

    SpaceX,Arianespace,Blue Origin等太空行業的新人已經帶來了例如可回收火箭等顛覆式創新。

    在未來的30年里,科技的研發將會帶領人類將重返月球。在此之外,更加偉大的探險,比如人類登錄火星也是,以及新型基于太空的行業,比如在開采小行星中的礦物也都有可能出現。

    雖然探索甚至殖民太空是現代人來長久的夢想,但是對太空設施的需求很有可能加大地球上的沖突。隨著更多的國家開始依賴天基設備,對太空的控制將有可能成為一個全新的爆發點。天基武器不再是不可能,而反衛星也將成為未來戰爭的一部分。

    14. 合成生物科技

    據羿戓設計所了解,早在孟德爾發現遺傳的基礎規律,以及埃弗里-麥克勞德-麥卡蒂實驗證明DNA是遺傳物質之前,人類已經進行了幾千年的通過選擇性育種以及雜交來操縱植物和動物的遺傳基因了。

    隨著我們對遺傳學認知的加深,我們已經可以通過搭建新的DNA來實現無中生有,創造出新的生物。基因改造農作物則是此項科技的先鋒。但是在此同時,我們正站在一場生物革命的突破口。當我們跨入生物科技的新時代時,生命將會成為信息,如同電腦程序的代碼一樣,可以被改寫的信息。

    科學家正在開發一種可以分泌生物柴油的海藻,這種海藻的DNA中則被編寫了數千GB的數據。在未來的30年里,合成生物科技將制造出可以探測到毒素,從工業廢料中制造生物柴油,以及通過共棲來給人類寄主提供藥物的生物。但是,合成生物也會帶來生物武器和難以控制的入侵物種等巨大的危險。

    15. 增材制造

    增材制造(3D打印)已經在工業界作為制造限量設計原型的技術而被使用超過30年了。但是,在近十年里,3D打印技術獲得了驚人的發展。如今,隨著3D打印機價格的下降以及大量開源工具和付費模型的出現,世界上已經出現了一個龐大的“創客”群體,無時不刻的在突破這項技術的極限。

    在2040年,3D打印技術將改變世界。新一代的3D打印機將可以融合多種材料,電子元件,電池以及其他原件。人們將會利用3D打印技術制造工具,電子產品,備用零件,醫療設備等各種產品,并按照自己個人需求來實現真正的“私人訂制”。

    **的后勤將變得更簡單,因為裝備和補給可以在當地直接打印。物體將會變成信息,而網絡盜版將會代替現實偷竊。而**分子以及犯罪集團將會使用難以追查的原材料來打印武器,探測器,以及其他裝備,給社會安定造成極大的隱患。

    16. 醫學

    在未來的30年里,各種科學技術上的突破將改變醫學。通過基因組學,我們將會得到真正的私人藥物。在未來,癌癥,心肺疾病,阿茲海默癥,以及其他目前看似無救的疾病將會由針對患者個人基因的藥物來治療.

    人類將可以通過DNA培養出來移植所需的**,從而滅絕等待配型以及排斥反應等很可能致命的情況。生物假肢將會被直接連接到神經系統上,從而提供與真實觸感極其相似的感官。

    機器急救人員以及例如控制性降溫的肢體存活技術將會大幅度延長救援的“黃金時間”。科學家們將找到衰老的原因,從而增加人類的壽命,涌現出一大群非常健康并有活力的“老人”。

    另一方面,發達的醫療設施的價格將會給各國的醫療系統帶來更大的壓力。窮人與富人之間的救命資源也會出現極大地不均。而且隨著人類壽命的增加,年輕人與老人之間對于工作以及資源的競爭則會加劇。抗藥性極高的超級細菌也會給世界各地的人們帶來極大的危險。

    17. 能源

    在未來的30年里,全球能源需求預計會增長35%,我們則正在面臨著一場能源革命。新的采油技術,比如水力壓裂以及定向鉆為人類添加了大量可開發的油田和氣田。而這直接顛覆了世界石油市場,使美國從世界上最大的石油進口國變成了最大的石油生產國。

    與此同時,可再生能源,比如太陽能和風能的價格也開始接近與石油。就拿太陽能來說,在過去的10年里,太陽能發電的價格從每瓦8美元降低至這個數字的十分之一。在此之外,還有核能這個抱有爭議但從未停止開發的能源。新一代的核反應堆設計宣稱遠比之前的更安全,也會產生更少的核廢料。

    不過,雖然使用清潔能源可以幫助我們減緩全球氣候變化,但是圍繞著用于生產電池,光伏,以及其他元件的稀有資源的新的糾紛與摩擦也會出現。石油經濟的消退也會在中東和北非引起經濟和社會的嚴重不穩,進一步加深當地的武裝沖突。

    18. 新型武器

    在未來的30年里,數種新型武器技術將出現在戰場上。除了目前正在開發中的非致命武器以及能量武器之外,數個國家也正在開發可以阻絕軍事行動能力的反介入和區域阻絕武器(A2AD)。A2AD技術包括反艦彈道**、精密制導反車輛反人員武器、反火箭炮、火炮和迫擊炮系統(CRAM)、反衛星武器,以及電磁脈沖武器(EMP)。

    有些技術,比如精密制導武器,屬于基于現有科技的突破。中國就正在開發可以摧毀航空母艦的先進反艦彈道**。而有些技術則屬于嶄新的主意,比如2015年由美**高等研究計劃部(DARPA)所開發的EXACTO自導**。隨著中國,俄羅斯,美國以及其他國家斥巨資推進**現代化,新一代的高科技軍備競爭正在揭曉。

    19. 食物與淡水科技

    在未來的30年里,淡水和食物的缺乏將會在世界上制造更多的沖突。大約全球25%的農地已經由于過度耕作,干旱,污染等原因造成了嚴重退化。

    在未來的幾十年里,最樂觀的預測也指出主食谷物的價格將會提高30%。但那是最樂觀的情況。如果全球氣候變化、需求,以及資源管理的失敗按照目前的趨勢繼續下去,價格提高100%也是可能的。

    在2045年,全球超過40%的人口將會面臨缺乏水源的問題。這一切問題的解決方式只有科技。

    海水淡化、微型灌溉、污水回收、雨水收集等科技將會減緩人類對淡水水源的需求。基因改造農作物以及自動化將會允許農民使用更少的土地來出產更多的食物。食物和淡水將會成為新的科技熱點,也會成為新的沖突爆發點。

    20. 對抗全球氣候變化

    根據目前的數據,在2050年,地球表面的溫度將增加1.4至3攝氏度。就算我們采取了一些極端方式來減少溫室氣體的排放,氣候的慣性也會引起溫度的提高。而地表溫度的提高則會帶來一系列的惡果,比如海平面的提高給海岸城市所帶來的危險,農作物產量的下降所引發的饑荒,干旱導致數百萬人缺乏飲用水,以及洪水所造成的數十億損失。

    在未來的30年里,這些危機將會引導各方投資研究可以減緩氣候變化所帶來的影響的科技。在近期,這些科技將包括在地圖上標出有洪水危險的系統,以及可以抵抗干旱的基因改造農作物。在更長遠的時間里,也許會出現野心更大的科技,比如可以從大氣中提取二氧化碳和甲烷等溫室氣體,并在把它們安全的儲存在地下的科技。

    但是,如果氣候變化的趨勢是增加3度這種最壞的情況,它給地球氣候所造成的巨大影響將難以減緩。在這種情況下,極端的地理工程手段很有可能是避免極度惡劣氣候的唯一方式。科學家們就曾提出在大氣層中散布硫或者氧化鋁來減少抵達地球表面的陽光。不過,這些手段還處于理論階段,風險非常大。


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