日前，《科學(xué)美國人》與世界經(jīng)濟論壇在2017夏季達沃斯論壇期間聯(lián)合發(fā)布了2017年全球十大新興技術(shù)。這份榜單由《科學(xué)美國人》雜志、《科學(xué)美國人》全球顧問(wèn)委員會(huì )、世界經(jīng)濟論壇全球專(zhuān)家網(wǎng)絡(luò )、世界未來(lái)委員會(huì )共同選出，涵蓋了在醫療、計算機、環(huán)保等領(lǐng)域的最新技術(shù)，它們在提高生活質(zhì)量、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉型、保護地球環(huán)境等方面具有無(wú)限潛能。

“新興技術(shù)正在重新定義工業(yè)，它們使傳統的界線(xiàn)變得模糊，在我們前所未見(jiàn)的尺度上創(chuàng )造新的機遇?！笔澜缃?jīng)濟論壇管理委員會(huì )成員、第四次工業(yè)革命中心主任穆拉特?松梅茲（Murat S?nmez）說(shuō)，“所有機構都必須通過(guò)正確的政策、規劃與合作方式，讓技術(shù)革新為人類(lèi)構建更美好的未來(lái)，同時(shí)避免技術(shù)泛濫帶來(lái)的風(fēng)險?！?/p>

自2012年起，世界經(jīng)濟論壇開(kāi)始評選年度十大新興技術(shù)。在此前五年的榜單中，3D打印、CRISPR-Cas9、光遺傳等技術(shù)已經(jīng)成為我們生活、研究中的重要元素。而在今年的榜單中，又有哪些將改變人類(lèi)的未來(lái)？

1、液體活檢

液體活檢技術(shù)的出現，標志著(zhù)人類(lèi)在攻克癌癥的道路上又前進(jìn)了一大步。與傳統的組織活檢相比，液體活檢具備多項優(yōu)勢：首先，對于組織活檢無(wú)法企及的部位，液體活檢可以成為替代品。其次，組織活檢只能反映出樣品中的信息，而液體活檢可以檢測出患者的整體情況。此外，液體活檢主要檢測的是循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA），它們通常會(huì )從腫瘤組織進(jìn)入血管中。因此，與依靠癥狀和圖像進(jìn)行診斷相比，液體活檢對癌細胞的定位更加迅速。

2、從空氣中收集凈水

此前，科學(xué)家已經(jīng)能夠從空氣中收集凈水，但現有的技術(shù)需要耗費大量電力，并且只有在濕度較高時(shí)才能實(shí)現。

而現在，情況正在發(fā)生改變。來(lái)自MIT和加州大學(xué)伯克利分校的研究團隊通過(guò)一類(lèi)新型多孔晶體——金屬有機骨架（metal-organic frameworks），在空氣濕度低至20%的環(huán)境下成功收集凈水，且這一過(guò)程完全不需消耗能量。

此外，一家位于亞利桑那州的初創(chuàng )企業(yè)Zero Mass Water，通過(guò)離網(wǎng)型太陽(yáng)能系統，每天可以生產(chǎn)2.5升水。

3、深度學(xué)習與機器視覺(jué)

在深度學(xué)習的幫助下（尤其是隨著(zhù)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展），計算機的圖像識別能力開(kāi)始超越人類(lèi)。目前，機器視覺(jué)技術(shù)在自動(dòng)駕駛、醫學(xué)診斷、保險索賠的破損評估、水位監測、農業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。與其他深度學(xué)習結構相比，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在圖像和語(yǔ)音識別方面能夠給出更優(yōu)的結果。這一模型也可以使用反向傳播算法進(jìn)行訓練。相比較其他深度、前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )需要估計的參數更少，使之成為一種頗具吸引力的深度學(xué)習結構。

4、從陽(yáng)光中收集液態(tài)燃料

我們能否模仿樹(shù)葉的光合作用，讓“仿生樹(shù)葉”生成、儲存能量？現在，這個(gè)問(wèn)題的答案正呼之欲出。

哈佛大學(xué)的科學(xué)家找出一款新型鈷-磷催化劑，利用太陽(yáng)能，將水分子分解成氫氣和氧氣，隨后這些氫將二氧化碳轉化成有機物。在這樣一個(gè)封閉系統中，燃燒釋放的二氧化碳將重新被轉化成燃料，而不是被排放到大氣中。這項技術(shù)可能會(huì )給太陽(yáng)能和風(fēng)能行業(yè)帶來(lái)革命性的影響。

5、人類(lèi)細胞圖譜計劃

人類(lèi)細胞圖譜計劃于2016年10月正式啟動(dòng)，這個(gè)國際合作項目旨在破譯人類(lèi)身體的密碼，由陳-扎克伯格倡議支持。此項目希望確定：一是所有組織的不同細胞類(lèi)型；二是各類(lèi)細胞分別由哪些基因、蛋白和其他分子來(lái)控制；三是細胞的準確位置；四是細胞之間如何交流，在細胞發(fā)生改變后如何影響身體機能的……該計劃最終將為個(gè)性化醫療提供有力的幫助。

6、精準農業(yè)

第四次工業(yè)革命為農民提供了一系列新的工具，這些工具能夠在減少水和農藥使用量的同時(shí)，提高作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。傳感器、機器人、GPS、地圖工具以及數據分析軟件全部按照植物養護的需求量身定制。雖然對于全世界的大多數農民來(lái)說(shuō)，距離利用無(wú)人機來(lái)實(shí)時(shí)監控植物的生長(cháng)狀態(tài)還相對較遠，但現在已經(jīng)有了一些相對簡(jiǎn)易的技術(shù)，例如悉尼大學(xué)的Salah Sukkarieh已經(jīng)在印度尼西亞使用了一套價(jià)格低廉的現代化監控系統，依靠太陽(yáng)能及手機實(shí)現監控。

7、廉價(jià)的氫能汽車(chē)催化劑

此項目的目的是開(kāi)發(fā)一種零排放的氫燃料電池技術(shù)。目前使用的催化劑含有金屬鉑，價(jià)格高昂，因此項目暫時(shí)陷入瓶頸。但是，現在很多研究正在致力于減少對這種稀有而昂貴的金屬的依賴(lài)，目前最新的研究已經(jīng)能夠做到不利用鉑，甚至是完全不使用金屬。例如，凱斯西儲大學(xué)的科學(xué)家就研制出摻雜氮和磷的碳泡沫催化劑，其活性不亞于標準催化劑。

8、基因疫苗

基于基因的疫苗在很多方面優(yōu)于現在的傳統疫苗?；蛞呙缒軌蚩焖偕a(chǎn)，這對于應對突然暴發(fā)的疫情非常關(guān)鍵。

相比于在細胞培養物或SPF雞蛋中生產(chǎn)的傳統蛋白疫苗，基因疫苗制作起來(lái)也更簡(jiǎn)單、廉價(jià)。而且，通過(guò)這種方法制得的疫苗能夠快速適應病原體突變?；蛞呙绲慕K極目標是，科學(xué)家找出能夠抵抗病原體的人群、純化能夠為人類(lèi)提供保護的抗體，然后設計出基因序列，誘導人體細胞產(chǎn)生這種抗體。

9、可持續型社區

如能將綠色建筑理念一次性應用到大規模的建筑過(guò)程中，它將可能為能量、水資源的消耗帶來(lái)一場(chǎng)革命。目前，加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家正計劃通過(guò)智能微電網(wǎng)，將本地產(chǎn)生的太陽(yáng)能用于建筑的電力供應，這將減少一半的電力消耗，并將碳排放降至0。與此同時(shí)，他們還計劃重新設計建筑的排水系統，從而實(shí)現廁所和下水道中水資源的就地循環(huán)利用，而雨水也將被收集利用，這些舉措將會(huì )使飲用水的需求量下降70%。

10、量子計算機

量子計算機擁有無(wú)限的潛能，與之相對應的是極高的建造難度和高昂的花費。這也就不難解釋?zhuān)瑸槭裁葱⌒土孔佑嬎銠C的運算能力仍未超越超級計算機。不過(guò)在2016年，IBM將量子計算機的發(fā)展推向了一個(gè)新高度，它們成為首家向公眾提供量子計算機云服務(wù)的公司。這項技術(shù)為超過(guò)20篇等待發(fā)表的學(xué)術(shù)論文提供了實(shí)驗平臺。目前，全球超過(guò)50家企業(yè)正在努力讓量子計算機成為現實(shí)，這其中既有大型企業(yè)，也有不少初創(chuàng )公司。這些進(jìn)展讓人們開(kāi)始相信，量子時(shí)代正向我們走來(lái)。

摘自《光明日報》