2020年，全球哪十大新兴技术引发关注？

技术进步一直是改变我们工作、互动和生活方式的关键因素。近20年来，从云计算、人工智能到生物技术、纳米技术，技术创新不断改变着现代生活。而今年，全球健康和气候变化使人类面临了前所未有的紧迫挑战，更亟需技术领域的突破与创新。近日，世界经济论坛发布《2020年十大新兴技术报告》（Top 10 Emerging Technologies of 2020），其中推选出的大多数技术都为应对这两个挑战提供了解决方案。革命性的新技术常常来自实验室，正确的投资、完善的法律框架和深思熟虑的应用，往往是使其能发挥作用的必要条件。

编译：熊一舟

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今年，医疗保健领域出现了重大技术进展，包括使用智能设备早期诊断帕金森氏症和阿尔茨海默氏症，创建虚拟器官用于诊断，将大量的遗传物质（如病毒）数字化，从而实现在物理上的复制和操作。改善气候方面的科技创新也值得关注，包括利用太阳能将废弃的二氧化碳转化为有价值的材料，减少碳排放的水泥制造，不使用化石燃料能源而使用多余的电力来生产氢。最后，数字技术有了一些令人兴奋的发展，有望改变许多行业和日常生活。值得注意的是，虽然这些技术有望帮助人类应对诸多挑战，但如果滥用和管理不当，也会带来重大风险。

1.“微针”　

这种几乎看不见的针头被称为“微针”，它即将开启一个无痛注射和血液检测的时代。微针可连接注射器，也可连接贴片，它能避免与神经末梢接触，从而防止疼痛。微针一般长50微米至2000微米（大约相当于一张纸的厚度）、宽1微米至100微米（大约相当于人的头发粗细），它穿透细胞已死亡的皮肤最上层进入表皮。微针可以在医疗服务不足的地区用于检测和治疗，因为它们不需要昂贵的设备或大量的管理培训。微针还可以减少血液传播病毒的风险，并减少因处置传统针头而产生的危险。微针的出现有望扩大疫苗的全球覆盖面，并降低疾病传播的风险。

2.光催化技术

许多对人类健康和舒适十分重要的化学品在生产时要消耗矿物燃料，从而增加二氧化碳排放和加剧气候变化。一种新的方法是利用阳光将废弃二氧化碳转化成我们需要的化学物质。在光催化技术的驱动下，二氧化碳转化为化学物质的进展将被商业化，并在未来几年由新成立的公司或其他公司进一步发展。然后，化学工业——通过将今天的废弃二氧化碳转化为有价值的产品——将向成为真正的、无废物的循环经济的一部分迈进一步，同时帮助实现产生负排放的目标。

3.虚拟患者

似乎每天都有新的算法使计算机能够以前所未有的准确性诊断疾病，不断更新的计算机将很快取代医生的预测。如果电脑也能取代病人呢？例如，如果虚拟病人可以在新冠病毒疫苗试验的某些阶段取代真人，它就可以加速预防工具的开发，减缓疫情的蔓延。在可预见的未来，后期研究会需要真人患者，但有了电脑模拟试验，科研人员将能够对药物和治疗方法的安全性和有效性进行速度快、成本低的初步评估，从而大大减少试验所需活体人类受试者的数量。近年来，美国和欧洲监管机构已经批准了一些基于计算机的诊断技术的商业应用。

4.“空间计算”　

设想80多岁的玛莎独居且需要坐轮椅。玛莎从卧室到厨房时，照明灯自动开启，周围温度也实时调整。如果猫从前面经过，轮椅会减速。如果她上床时有摔倒的迹象，家具会迅速挪过来保护她，同时她的儿子和当地监测站将接到警报。这一场景的核心就是“空间计算”，它是正在进行的物理和数字世界融合的下一步。它可以做虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用所能做的一切：将通过云连接的对象数字化，允许传感器和电机相互反应，并以数字方式呈现真实世界。然后，它将这些能力与高保真度空间制图结合起来，使计算机“协调员”能够跟踪和控制物体的运动和交互。空间计算将很快在工业、医疗保健、交通和家庭等领域将人机交互的效率提高到新的水平。包括微软和亚马逊在内的大公司在这项技术上投入了大量资金。

5.“数字医疗”

大量正在使用或正在开发的应用程序现在可以自主检测或监测精神和身体疾病，或直接进行治疗。这种“数字医疗”既可以增强传统医疗保健，也可以在获得医疗保健的机会受到限制时为患者提供支持——新冠疫情危机加剧了这种需求。显然，社会必须小心地走向数字医学的未来——确保这些工具经过严格的测试，保护隐私，并顺利地融入医生的工作流程。有了这些保护措施，数字分型和疗法可以通过标记不健康行为，帮助人们在疾病发生前做出改变，从而节省医疗成本。

6.电动航空

2019年，航空旅行的碳排放占全球总量的2.5%，到2050年这一数字可能会达到2019年的三倍。虽然有些航空公司已开始为其大气层碳排放进行补偿，但更大力度的减排措施势在必行。多家公司正在竞相开发电动飞机。电动推进的马达不仅能消灭直接的碳排放，还能使燃料成本降低90%，维护成本降低50%，噪声降低近70%。电动航空面临着成本和监管方面的障碍，但投资者、孵化器、企业和政府对这项技术的进步感到兴奋，正在对其发展进行大量投资——2017年至2019年期间，大约有2.5亿美元流入了电动航空初创企业。目前，大约有170个电动飞机项目正在进行中。

7.低碳水泥

混凝土是建筑业中使用最广泛的人造材料。英国皇家国际问题研究所的研究表明，其关键组成部分之一——水泥在生产中产生的二氧化碳数量惊人，占全球排放总量的8%。2018年，代表全球约30%产量的全球水泥和混凝土协会宣布了该行业的首个可持续发展指导方针，这是一套涉及碳排放和用水等领域的关键指标。与此同时，各种各样的低碳方法正在被采用，其中一些已经付诸实施。位于美国新泽西州的初创企业Solidia采用了一种化学工艺，该工艺将水泥生产过程中通常释放的二氧化碳减少了30%。加拿大新斯科舍省的“碳固化”项目则通过矿化将从其他工业过程中捕获的二氧化碳储存在混凝土中，而不是作为副产品释放到大气中。

8.量子传感器

量子传感器与量子计算机一样具有变革性，可推动实现能“看清”弯道的自动驾驶汽车、水下导航系统、火山活动和地震预警系统，以及监测人日常大脑活动的便携式扫描仪。量子传感器通过利用物质的量子特性——例如，利用不同能量状态的电子之间的差异作为基本单位——达到了极高的精确度。政府和私人投资者正在为量子传感器投入资金。例如，英国已经在其国家量子计算项目（2019-2024）的第二阶段投入了3.15亿英镑。行业分析师预计，量子传感器将在未来三到五年内进入市场，最初重点将放在医疗和国防应用上。

9.绿色氢

绿色氢是通过电解产生的，即机器把水分解成氢和氧，没有其他副产品。各公司正在努力开发生产绿色氢的电解槽，分析人士预计它们将在未来十年内实现这一目标。目前的太阳能和风能等可再生能源技术可以用清洁电力取代天然气和煤炭发电，使能源部门的碳排放量减少85%。其他经济领域，如航运和制造业，则更难实现电气化，因为它们通常需要高能量密度或高温燃料。绿色氢在这些领域具有极大潜力。行业组织能源转型委员会（Energy Transition Commission）表示，要实现《巴黎协定》的目标，即从矿业、建筑和化工等最具挑战性的行业每年减少100亿吨二氧化碳排放，绿色氢是四项必要技术之一。

10.全基因组合成

新冠肺炎疫情初期，中国的科学家将新冠病毒的基因序列上传到了基因数据库。然后，瑞士的一个研究小组用它合成了完整的基因组，制造出这种病毒，基本上就能将病毒传送到实验室进行研究，而无需等待实物样本。这样的速度充分说明了全基因组打印技术对医学和其他工作的促进作用。全基因组合成是蓬勃发展的合成生物学的延伸。研究人员用软件设计出基因序列，将其制造出来植入微生物，从而对这个微生物进行重新编程，使之按照人的意愿发挥作用，比如形成一种新药。到目前为止，基因组只能接受轻微的编辑。但随着合成技术和软件的改进，打印链条更长的遗传物质、更广泛地改变基因组成为可能。