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科技報導

《科學美國人》2019年十大新興技術盤點



近日,據外媒報導,科普期刊《科學美國人》與世界經濟論壇組織領先技術專家組成的國際指導小組,評選出2019年的“十大新興技術”

根據世界經濟論壇的數據,僅2014年就產生了3.11億公噸的塑料垃圾,預計到2050年將增加三倍。但是,只有不到15 %的塑料得到了回收,其餘大部分都被焚化、掩埋或被丟棄在環境中。

可生物降解的塑料可以緩解污染,有助於實現“循環”塑料經濟的目標。可生物降解塑料源自生物質並轉化為生物質,用纖維素或木質素(植物中的干物質)生產塑料是最新的研究趨勢。

2.工程:社交機器人與他人和諧相處

人工智能的進步使機器人能夠識別聲音、面部表情和情緒,解讀語音、手勢、眼神接觸,對複雜的言語和非言語提示做出適當反應,並通過反饋、獎勵和批評來學習適應人們的需求。

社交機器人填補了各種各樣的角色,提供像酒店入住、機場幫助、購物幫助和快餐結帳等服務。還可以起到緩解疾病、護理病人等作用。預計到2025年底,機器人市場規模有望增長到190億美元,每年售出超過6500萬台機器人。

3.工程:元透鏡使微型光學器件成為可能

科學家發現了“元透鏡”的可能性。 “元透鏡”由不足微米的平坦表面組成,表面覆蓋有一系列納米尺度的凹凸物體。 “元透鏡”非常薄,可以一個接一個地堆在一起,而總體體積卻不會有明顯的增加。

研究人員已經展示了由“元透鏡”堆疊而成的光學設備,如光譜儀和偏振儀。這些鏡頭可以使顯微鏡和其他實驗室工具以及消費產品(例如相機,虛擬現實頭戴式耳機和用於物聯網的光學傳感器)的尺寸進一步縮小。

4.工程:醫療與生物技術,特殊蛋白質是癌症和癡呆症藥物的希望。

幾十年前,科學家們發現了“無序蛋白”(IDPs), 當它們無法正常運作時,疾病就會接踵而至。導致癌症的無序蛋白(包括c-Myc、p53和k-ras)已被證明是難以治癒的,因為大多數藥物都以穩定的結構作為目標。

但是這種情況正在發生變化。如治療多發性骨髓瘤和小細胞肺癌的蛋白質抑製劑,針對阿爾茨海默症tau蛋白混亂的小分子等新藥物不斷出現。可能在未來三到五年,“無序蛋白”將最終成為靶向治療藥物的對象。

5.環境:智慧型施肥可以減少環境污染

為了養活世界上不斷增長的人口,農民需要提高作物產量。傳統施肥效率低下並且有損環境,人們開發出了可以“控制釋放”的肥料,讓肥料隨著土壤溫度、酸度或水分的變化,精確改變養分釋放速率。

除了結合數據分析、人工智能和各種傳感器系統之外,還可以通過部署自動車輛,按指定數量和位置輸送養分,提高作物產量,最大限度地減少過量養分的釋放。

6.計算:“協作式遠程”使距離沒有意義

Skype和FaceTime等視頻通話應用程序,以及大型多人在線遊戲已經從根本上改變了人們在互聯網上的互動方式,“協作式遠程呈現”可能會改變人們在商業和其他領域的虛擬互動方式。

電信公司正推出5G網絡,用先進的傳感器來處理海量數據,從而避免延遲。創新者們正在完善技術,使人們能夠遠程進行身體互動,其中包括觸覺傳感器。

7.公共健康:食品跟踪將拯救生命和減少浪費

據世衛組織數據,每年大約有6億人食物中毒,其中42萬人死亡。當病情爆發時,調查人員需要花費數天或數週時間追踪其源頭。在這段時間中,更多的人會中毒,大量未受污染的食物可能會隨著受污染的食物一起被丟棄。

區塊鏈技術開始用於解決食物追踪問題。新型食品包裝也提供新方法來確定食品是否在適當的溫度下儲存,以及它們是否開始變質。正在開發的小型傳感器,可以監測托盤、箱子或單獨包裝的食品的質量和安全。

8.能源:更安全的核反應堆即將出現

控制大氣中的碳需要多種能源技術結合,其中就包括核反應堆,但該技術被認為有較大的風險。現在這種風險可以大大降低,製造商正在加速開發“耐事故燃料”,這種燃料不太會過熱,只能生產很少或根本不能生產氫氣。

製造商正在開發“第四代”模型,使用液態鈉或熔鹽代替水來傳遞裂變產生的熱量,消除產生氫的危險。中國已在實驗室規模全面掌握這全新領域的核心技術,相關產業鏈雛形基本形成,預計將於2030年後在全球率先實現商業應用。

9.醫學與生物技術:DNA數據存儲比你想像得要近

到2020年,全球每人每秒將產生1.7兆字節的數據,也就是說,假設世界人口為78億,一年大約會產生4180億TB的信息量。目前的磁性或光學數據存儲系統只能在為期一個世紀的時間裡容納這些信息量。

一種代替硬盤的存儲方法取得了新進展:基於DNA的數據存儲。 DNA是生命的信息存儲材料,由長鏈的核苷酸a、t、c和g組成。數據可以以這些字母的順序存儲,將DNA轉化為一種新的信息技術形式。

10.能源:公用事業規模的能源儲存使可再生電網成為可能

風能、太陽能和其他非水力發電的可再生能源將成為未來兩年​​電力組合中增長最快的部分。但是,這些能源的間歇性意味著電力公司需要一種方法,在沒有太陽照耀、風平浪靜的時候,將能源儲下來。

這種需求增加了人們對鋰離子電池的興趣。 2012年以來,該電池的電力成本已下降了76%,較低的價格使它能與由天然氣供電的發電廠競爭。鋰離子電池能源存儲市場預計到2020年可以翻兩番。

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