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未来30年的科技发展趋势

美国公布了一份长达35页的《2016-2045年新兴科技趋势报告》。该报告是在美国过去五年内由政府机构、咨询机构、智囊团、科研机构等发表的32份科技趋势相关研究调查报告的基础上提炼形成的。 它对近700项科技趋势的综合比对分析,最终明确了20项最值得关注的科技发展趋势。

作者: | 2017-10-23 13:23:49 | 来源:亿欧

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美国公布了一份长达35页的《2016-2045年新兴科技趋势报告》。该报告是在美国过去五年内由政府机构、咨询机构、智囊团、科研机构等发表的32份科技趋势相关研究调查报告的基础上提炼形成的。

它对近700项科技趋势的综合比对分析,最终明确了20项最值得关注的科技发展趋势。

社交网络

如今,大约有65%的美国人使用社交网络,而在2005年,这个数量只有7%。社交网络已经开始展现出改变人类行为的能力。

但是在未来的30年里,社交科技将会给人们带来可以创造出各自微型文化圈的力量。

人们将会使用科技形成社会契约和基于网络社区的社交结构,从而颠覆许多传统的权力结构。

比如政治舆论,由于目击者们可以直接在网络上揭露腐败和压迫而不用通过媒体的过滤,政府将会发现舆论越来越难被直接控制。

或者企业责任,虽然企业可以通过社交网络直接接触到消费者,这些消费者也可以利用社交网络来突破营销的噪音,使企业对他们的产品和行为负责。

众筹和直播将会使内容创作进一步的民主化,从而模糊媒体人与观众之间的区别。而比特币以及其他加密货币也许会把货币和交易的控制从政府手中剥离,从此基于社会共识而不是政府的规定。

代表性技术:区块链技术、应用社会科学、网络身份与名誉管理

实际应用:区块链技术的商业应用、社交媒体与心理健康、先进数码设备

先进数码设备

由于计算机和各种数码设备在过去的60年里给人们生活带来的天翻地覆的改变,我们似乎已经忘了这些技术还比较新。

个人电脑在1975年才出现在商店里,而当时的个人电脑有如今日的宜家,是作为一套零件卖给顾客的。用户需要自己把它组装起来,所有的程序也都需要自己编写。

仅仅40年后,人们手中智能手机的计算能力就已经远超1969年把宇航员送上月球时的NASA了。在未来的30年里,这个趋势也将会继续下去。

人们将会拥有更多的计算能力以及更广的数码资源。移动网络和云计算将会给人们带来几乎无限的内存和计算能力。

虚拟技术和基于软件的系统将会允许政府和企业在不需要昂贵的硬件升级的情况下迅速的调整升级IT系统。

从衣服到建材,数码产品将会更广泛的融入到日常生活中。在此同时,新科技将会改变我们与科技之间交流的方式。

语音界面已经被广泛应用在智能手机中,而姿势界面则允许我们无声的与计算机通讯。最终,人脑-电脑界面将会允许我们用思想控制数码设备,使它们成为我们身体的一部分。

代表性技术:软件定义一切、自然用户界面、脑机接口

实际应用:聊天机器人、Neuroverse脑波监测、软件定义网络

先进材料

在过去的10年里,材料科学的突破给我们带来了许多种先进的材料。从可以自我恢复和自我清理的智能材料,到可以恢复原本形状的记忆金属,到可以利用压力发电的压电陶瓷材料,到拥有惊人的结构和电力性能的纳米材料,这些都是材料科学家的成功。尤其是纳米材料,它有着广泛的应用价值。

在纳米尺度(少于100纳米),普通的材料比如碳,将会呈现出独特的性能。石墨烯,一种由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体,强度是钢的100倍,能够高效的传导热和电,并且几乎透明。

纳米材料有着无数种应用,比如作为引擎或其他机械表面的低摩擦力镀膜,作为高强度合成材料来建造汽车和飞机,轻便的防弹背心,以及高效的光伏材料。在工业应用之外,制药企业也正在研究作为靶向分子的医疗纳米粒子用于治疗癌症。

在未来的30年里,纳米材料以及新型材料,比如泡沫金属以及陶瓷复合材料将会被用在从衣服,到建材,到车辆,到公路以及桥梁中,无处不在。

太空科技

太空行业正在进入一个从上个世纪60年代后就从未出现过的发展阶段。新的科技,比如机器人,先进的推进系统,轻便的材料,增加制造,以及元件小型化正在减少把人和物送入太空的价格,而这则会开启太空探险的新机会。

SpaceX,Arianespace,Blue Origin等太空行业的新人已经带来了例如可回收火箭等颠覆式创新。

在未来的30年里,科技的研发将会带领人类将重返月球。在此之外,更加伟大的探险,比如人类登录火星也是,以及新型基于太空的行业,比如在开采小行星中的矿物也都有可能出现。

虽然探索甚至殖民太空是现代人来长久的梦想,但是对太空设施的需求很有可能加大地球上的冲突。随着更多的国家开始依赖天基设备,对太空的控制将有可能成为一个全新的爆发点。天基武器不再是不可能,而反卫星也将成为未来战争的一部分。

合成生物科技

早在孟德尔发现遗传的基础规律,以及埃弗里-麦克劳德-麦卡蒂实验证明DNA是遗传物质之前,人类已经进行了几千年的通过选择性育种以及杂交来操纵植物和动物的遗传基因了。

随着我们对遗传学认知的加深,我们已经可以通过搭建新的DNA来实现无中生有,创造出新的生物。

基因改造农作物则是此项科技的先锋。但是在此同时,我们正站在一场生物革命的突破口。

当我们跨入生物科技的新时代时,生命将会成为信息,如同电脑程序的代码一样,可以被改写的信息。

科学家正在开发一种可以分泌生物柴油的海藻,这种海藻的DNA中则被编写了数千GB的数据。

在未来的30年里,合成生物科技将制造出可以探测到毒素,从工业废料中制造生物柴油,以及通过共栖来给人类寄主提供药物的生物。

但是,合成生物也会带来生物武器和难以控制的入侵物种等巨大的危险。

代表性技术:建模与仿真、标准化DNA、DNA合成与测序

实际应用:编辑胚胎细胞、遗传编程、工业级合成生物学

增材制造

增材制造(3D打印)已经在工业界作为制造限量设计原型的技术而被使用超过30年了。但是,在近十年里,3D打印技术获得了惊人的发展。

如今,随着3D打印机价格的下降以及大量开源工具和付费模型的出现,世界上已经出现了一个庞大的“创客”群体,无时不刻的在突破这项技术的极限。

在2040年,3D打印技术将改变世界。新一代的3D打印机将可以融合多种材料,电子元件,电池以及其他原件。

人们将会利用3D打印技术制造工具,电子产品,备用零件,医疗设备等各种产品,并按照自己个人需求来实现真正的“私人订制”。

军队的后勤将变得更简单,因为装备和补给可以在当地直接打印。物体将会变成信息,而网络盗版将会代替现实偷窃。

而恐怖分子以及犯罪集团将会使用难以追查的原材料来打印武器,探测器,以及其他装备,给社会安定造成极大的隐患。

代表性技术:速度、尺寸、可靠性增强,全新合成材料、生物打印

实际应用:多材料3D打印、3D打印人行天桥、外科生物墨水

医学

在未来的30年里,各种科学技术上的突破将改变医学。通过基因组学,我们将会得到真正的私人药物。在未来,癌症,心肺疾病,阿兹海默症,以及其他目前看似无救的疾病将会由针对患者个人基因的药物来治疗。

人类将可以通过DNA培养出来移植所需的器官,从而灭绝等待配型以及排斥反应等很可能致命的情况。

生物假肢将会被直接连接到神经系统上,从而提供与真实触感极其相似的感官。

机器急救人员以及例如控制性降温的肢体存活技术将会大幅度延长救援的“黄金时间”。科学家们将找到衰老的原因,从而增加人类的寿命,涌现出一大群非常健康并有活力的“老人”。

另一方面,发达的医疗设施的价格将会给各国的医疗系统带来更大的压力。穷人与富人之间的救命资源的竞争则会加剧。

抗药性极高的超级细菌也会给世界各地的人们带来极大的危险。也会出现极大地不均。而且随着人类寿命的增加,年轻人与老人之间对于工作以及资源

代表性技术:定制化医疗、再生医学、生物医学工程

实际应用:耐药细菌、ElectRx、干细胞疗法

能源

在未来的30年里,全球能源需求预计会增长35%,我们则正在面临着一场能源革命。新的采油技术,比如水力压裂以及定向钻为人类添加了大量可开发的油田和气田。

而这直接颠覆了世界石油市场,使美国从世界上最大的石油进口国变成了最大的石油生产国。

与此同时,可再生能源,比如太阳能和风能的价格也开始接近与石油。就拿太阳能来说,在过去的10年里,太阳能发电的价格从每瓦8美元降低至这个数字的十分之一。

在此之外,还有核能这个抱有争议但从未停止开发的能源。新一代的核反应堆设计宣称远比之前的更安全,也会产生更少的核废料。

不过,虽然使用清洁能源可以帮助我们减缓全球气候变化,但是围绕着用于生产电池,光伏,以及其他元件的稀有资源的新的纠纷与摩擦也会出现。

石油经济的消退也会在中东和北非引起经济和社会的严重不稳,进一步加深当地的武装冲突。

代表性技术:高效太阳能、电池技术、能源收集

实际应用:新能源占比提高、高效氢燃料电池、原油价格下跌

新型武器

在未来的30年里,数种新型武器技术将出现在战场上。除了目前正在开发中的非致命武器以及能量武器之外,数个国家也正在开发可以阻绝军事行动能力的反介入和区域阻绝武器(A2AD)。

A2AD技术包括反舰弹道导弹、精密制导反车辆反人员武器、反火箭炮、火炮和迫击炮系统(CRAM)、反卫星武器,以及电磁脉冲武器(EMP)。

有些技术,比如精密制导武器,属于基于现有科技的突破。中国就正在开发可以摧毁航空母舰的先进反舰弹道导弹。

而有些技术则属于崭新的主意,比如2015年由美国防部高等研究计划部(DARPA)所开发的EXACTO自导子弹。

随着中国,俄罗斯,美国以及其他国家斥巨资推进军队现代化,新一代的高科技军备竞争正在揭晓。

食物与淡水科技

在未来的30年里,淡水和食物的缺乏将会在世界上制造更多的冲突。大约全球25%的农地已经由于过度耕作,干旱,污染等原因造成了严重退化。

在未来的几十年里,最乐观的预测也指出主食谷物的价格将会提高30%。但那是最乐观的情况。

如果全球气候变化、需求,以及资源管理的失败按照目前的趋势继续下去,价格提高100%也是可能的。

在2045年,全球超过40%的人口将会面临缺乏水源的问题。这一切问题的解决方式只有科技。

海水淡化、微型灌溉、污水回收、雨水收集等科技将会减缓人类对淡水水源的需求。基因改造农作物以及自动化将会允许农民使用更少的土地来出产更多的食物。

食物和淡水将会成为新的科技热点,也会成为新的冲突爆发点。

代表性技术:农业技术、水资源循环与回收、可代替食物来源

实际应用:农业无人机、从雾气中取水、垂直农业

对抗全球气候变化

根据目前的数据,在2050年,地球表面的温度将增加1.4至3摄氏度。就算我们采取了一些极端方式来减少温室气体的排放,气候的惯性也会引起温度的提高。

而地表温度的提高则会带来一系列的恶果,比如海平面的提高给海岸城市所带来的危险,农作物产量的下降所引发的饥荒,干旱导致数百万人缺乏饮用水,以及洪水所造成的数十亿损失。

在未来的30年里,这些危机将会引导各方投资研究可以减缓气候变化所带来的影响的科技。

在近期,这些科技将包括在地图上标出有洪水危险的系统,以及可以抵抗干旱的基因改造农作物。

在更长远的时间里,也许会出现野心更大的科技,比如可以从大气中提取二氧化碳和甲烷等温室气体,并在把它们安全的储存在地下的科技。

但是,如果气候变化的趋势是增加3度这种最坏的情况,它给地球气候所造成的巨大影响将难以减缓。

在这种情况下,极端的地理工程手段很有可能是避免极度恶劣气候的唯一方式。

科学家们就曾提出在大气层中散布硫或者氧化铝来减少抵达地球表面的阳光。不过,这些手段还处于理论阶段,风险非常大。