世界經(jīng)濟(jì)論壇十周年版的《十大新興技術(shù)報告》列出了蓄勢待發(fā)、將在未來三到五年內(nèi)影響世界的新技術(shù)；
來自世界經(jīng)濟(jì)論壇和《科學(xué)美國人》（Scientific American）的專家們指出了可能徹底改變農(nóng)業(yè)、健康和空間面貌的技術(shù)進(jìn)步；
自我施肥的作物、按需生產(chǎn)的藥物、呼吸感應(yīng)診斷和3D打印的房屋都在該技術(shù)名單之列。
在第26屆聯(lián)合國氣候變化大會上，各國承諾在本十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)大的減少溫室氣體排放的新目標(biāo)。這些承諾的履行將有賴于綠色技術(shù)的發(fā)展和其應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大。
兩項(xiàng)這樣的技術(shù)——“綠色”氨的生產(chǎn)和能自己生產(chǎn)肥料的工程作物——都旨在幫助農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的發(fā)展，入選了今年的新興技術(shù)名單。
十大新興技術(shù)
從可以診斷疾病的呼吸傳感器到低功率設(shè)備的無線充電，今年的頂級新興技術(shù)名單里充滿了與環(huán)境、健康、基礎(chǔ)設(shè)施和連接性有關(guān)的振奮人心的技術(shù)發(fā)展。專家們從幾十項(xiàng)提名中篩選出了一組有可能顛覆現(xiàn)狀，刺激真正進(jìn)步的新技術(shù)發(fā)展。
以下是2021年的十大新興技術(shù)：
去碳化的興起
自科學(xué)家們提出地球大氣層中過量的二氧化碳會導(dǎo)致熱量滯留并造成地球變暖以來，一個世紀(jì)已經(jīng)過去，期間，全球正在努力推動日常生活各方面的去碳化。各國政府和行業(yè)做出了減少碳排放的開創(chuàng)性承諾。
在未來三到五年內(nèi)，履行這些承諾將需要前所未有的技術(shù)創(chuàng)新，并將新興技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大至工業(yè)生產(chǎn)水平，如：大規(guī)模能源儲存、低/無碳化學(xué)來源、振興鐵路運(yùn)輸、碳封存、低碳農(nóng)業(yè)、零排放車輛和動力源，以及在全球范圍內(nèi)商定的達(dá)標(biāo)性監(jiān)測。
自己制造肥料的作物
今天，全世界每年使用超過1.1億噸的氮肥來提高作物產(chǎn)量。如果作物能夠像大豆和黃豆等豆科植物那樣，自己捕獲氮，以氨的形式將其“固定”在自己身上，會怎么樣？作為最重要的新興技術(shù)之一，研究人員現(xiàn)在的目標(biāo)是讓其他作物，如玉米和其他谷物也能實(shí)現(xiàn)自我施肥。
比如說，研究人員正努力模擬豆類和細(xì)菌之間的共生分子交流，以創(chuàng)造根瘤——豆類的天然肥料工廠。另一種方法是，使通常定植于谷物根部的土壤細(xì)菌（但通常不產(chǎn)生根瘤）學(xué)會產(chǎn)生氮化酶，氮化酶是一種將大氣中的氮轉(zhuǎn)化為與植物兼容的氨的關(guān)鍵成分。
吹氣以診斷疾病
很快，對病人來說，測試疾病可能就會像呼氣一樣簡單。新的呼吸傳感器可以通過對人類呼吸中包含的800多種化合物的濃度進(jìn)行采樣來診斷疾病。例如，人體呼吸中的丙酮含量升高表明病人患有糖尿病。在呼吸化合物流過金屬氧化物半導(dǎo)體時，這些傳感器會感知到電阻的變化。然后算法會分析傳感器的數(shù)據(jù)。
雖然這項(xiàng)新興技術(shù)在得到普及之前還需完善，但于2020年3月在中國武漢進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，傳感器在新冠肺炎病毒檢測方面達(dá)到了驚人的95%的準(zhǔn)確率，在鑒別患者方面呈現(xiàn)了100%的靈敏度。
按需生產(chǎn)藥品
今天的藥品通常是大批量生產(chǎn)的，整個生產(chǎn)流程由多個步驟組成，不同的流程部分分布在世界各地。完成這一流程可能需要幾個月的時間，并涉及數(shù)百噸的材料，這會給生產(chǎn)一致性和可靠供應(yīng)帶來一些挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，微流控技術(shù)和按需制藥方面的進(jìn)展使少部分普通藥品能夠按需生產(chǎn)，而且這項(xiàng)技術(shù)將覆蓋越來越多的藥品。
該流程通過管道將材料移入小型反應(yīng)室，也被稱為連續(xù)流制造。在偏遠(yuǎn)地區(qū)或戰(zhàn)地醫(yī)院中，可以通過便攜式機(jī)器制造這些藥物，為每個病人量身定做劑量，還需解決的一項(xiàng)挑戰(zhàn)便是降低這種新興技術(shù)的高成本。
來自無線信號的電能
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是由數(shù)十億的電子設(shè)備組成的，這些電子設(shè)備的某些功能利用了互聯(lián)網(wǎng)的連接性。物聯(lián)網(wǎng)傳感器能夠報告對我們?nèi)粘Ｉ顏碚f至關(guān)重要的數(shù)據(jù)，它們通常是極低功耗設(shè)備，但讓其保持充電卻很難，因?yàn)殡姵氐膲勖怯邢薜模乙坏┡渲煤?，便往往很難被碰觸到。
隨著5G的出現(xiàn)，現(xiàn)在可以提供足夠功率的無線信號，物聯(lián)網(wǎng)傳感器內(nèi)的微小天線可以從這些信號中“收集”電能。這種新興技術(shù)的早期形式早已在自動“標(biāo)簽”中得到使用，這些標(biāo)簽由司機(jī)通過收費(fèi)站時發(fā)出的無線電信號供電。
設(shè)計(jì)延長“健康跨度”
世界衛(wèi)生組織預(yù)測，從2015年到2050年，全球60歲及以上人口的比例將增加近一倍，從12%增至22%。衰老與急性和慢性疾病相伴而行，如癌癥、2型糖尿病、癡呆癥和心臟病。
研究人員已經(jīng)初步顯示出對衰老的分子機(jī)制的了解，這不僅可以幫我們活得更長，而且更健康。利用全息技術(shù)（例如，它可以同時量化所有基因活動或細(xì)胞中所有蛋白質(zhì)的濃度）和來自表觀遺傳學(xué)的洞察，研究人員得以識別那些能有力預(yù)測疾病的生物標(biāo)記，這就為積極治療提供了方向和目標(biāo)。
氨走向綠化
為了滿足世界的糧食需求，通常需要為農(nóng)作物施由氨生產(chǎn)的肥料——而且是大量的氨。合成化肥用的氨涉及一種稱為哈伯布斯奇流程的能源密集型方法，需要大量的氫氣供應(yīng)。如今，大部分氫氣是通過電解（利用電力分裂水分子）或通過碳?xì)浠衔锏母邷亓呀猱a(chǎn)生的。驅(qū)動這兩種方法所需的能源目前導(dǎo)致了大量溫室氣體的排放。
隨著可再生能源現(xiàn)在變得普遍，一種“綠色”的氫氣變體正被創(chuàng)造出來，它不會釋放溫室氣體。除了消除大氣中多余的碳，綠色氫氣不使用污染性化學(xué)品，如果使用化石燃料作為能源，這些化學(xué)品則會被納入其中，這種純度能實(shí)現(xiàn)更有效的催化作用，以促進(jìn)氨的生產(chǎn)。
生物標(biāo)記設(shè)備走向無線
沒有人喜歡針頭。然而，許多常見的急性和慢性疾病需要頻繁地進(jìn)行或多或少的抽血，以監(jiān)測那些對追蹤癌癥治療、糖尿病和其他疾病的進(jìn)展很重要的生物標(biāo)記。低功率無線通信的進(jìn)展，以及采用光學(xué)和電子探針的新型化學(xué)傳感技術(shù)，正推動實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵醫(yī)療信息進(jìn)行連續(xù)的無創(chuàng)監(jiān)測。
超過100家公司已經(jīng)部署或正在開發(fā)適用于各種場景的無線生物標(biāo)記傳感設(shè)備，重點(diǎn)是糖尿病（鑒于糖尿病在全球都十分流行）。無線連接性保證數(shù)據(jù)即時可用，如果需要的話，遠(yuǎn)程醫(yī)療專業(yè)人員可以實(shí)時進(jìn)行干預(yù)。
用當(dāng)?shù)夭牧洗蛴〉姆课?/strong>
在美國和其他發(fā)達(dá)國家，用大規(guī)模的3D打印機(jī)制造房屋已經(jīng)在有限范圍內(nèi)得到了推行。在發(fā)展中國家，由于基礎(chǔ)設(shè)施有限，材料的運(yùn)輸成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)，最近的使用3D打印機(jī)的實(shí)踐取得了跨越式發(fā)展，即用當(dāng)?shù)夭少彽牟牧稀⒄惩?、沙子和?dāng)?shù)氐睦w維來打印建筑物——這解決了大約95%的需要運(yùn)輸?shù)浇ㄖさ氐牟牧蠁栴}。
這種新興技術(shù)可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)建造堅(jiān)固的住所，那里的住房需求非常迫切，而且沒有可行的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。對那些經(jīng)常被拋在后面的國家來說，這一結(jié)果可能會改變行業(yè)規(guī)則。
空間連接全球
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）中的傳感器可以記錄和報告有關(guān)天氣、土壤條件、濕度、作物健康、社會活動和無數(shù)其他有價值的數(shù)據(jù)集的重要信息。最近，隨著近地軌道上無數(shù)低成本的微型衛(wèi)星的出現(xiàn)，它們能夠在全球范圍內(nèi)捕獲這些數(shù)據(jù)并下載到中央設(shè)施進(jìn)行處理，物聯(lián)網(wǎng)將前所未有了解全球范圍的情況——包括以前無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入、沒有傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展中地區(qū)。
諸如安全數(shù)據(jù)鏈接功率較低和近地軌道衛(wèi)星壽命期短的問題仍然存在，但按照目前穩(wěn)定的進(jìn)展，有望在未來三到五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)全球推行。
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