2015年十大新興技術出爐
2015-9-15 來源： 作者：
1.燃料電池汽車
燃料電池與蓄（xù）電池不（bú）同，不需要外接充電，隻需使用氫氣和天然氣等（děng）燃料，便能（néng）直接產生電力。在使用中，燃（rán）料電池和蓄電池相（xiàng）互配合開展（zhǎn）工（gōng）作，燃料電池負責產生電力，蓄電池（chí）則（zé）負責（zé）存儲電力。因此，燃料電池汽車屬於（yú）混合（hé）動力汽車，且很有可能配備（bèi）回饋製動係（xì）統。
燃料電池汽車的性能可媲美任何傳統燃料汽車。燃料電池汽車巡航裏程長，一箱燃料最高可供（gòng）行駛650公（gōng）裏(燃料通常為壓縮氫氣)，而加滿一箱（xiāng）氫（qīng）燃料僅需3分鍾。氫氣是清潔燃料，水蒸氣是其燃燒產（chǎn）生的唯一（yī）排放物，因此，以（yǐ）氫（qīng）氣為燃料的燃料電池汽車將可做到零排放。
大規模生（shēng）產低價氫氣並非易事，而氫氣輸（shū）送基礎設施匱（kuì）乏也是一個重大挑戰。我們須像（xiàng）汽柴油加油站一（yī）樣大力建（jiàn）設相關基礎設施，並最終取（qǔ）代汽柴油加油站。目前，氫氣的遠距離運輸，哪怕是在壓縮的狀態下，在經濟（jì）上並不可行。好在新型氫（qīng）氣存儲技（jì）術，比如不需要高壓存儲的有機液體運輸裝置等，會很快降低（dī）遠距離運輸成本，並減少氣體存儲以及泄漏存在的風險。
2.下一代機器人（rén）
機器人技術的進步，逐漸使人機協作成（chéng）為一種日常可見的現實。性能更強、造價更低的傳感器使得（dé）機器人能更好地洞察周（zhōu）邊環境並做出反應（yīng）。設計師從人手（shǒu）等複雜生物結構出色的靈活性中汲取（qǔ）了靈感，製造出應（yīng）變能力越來（lái）越好、越來越靈活的機器人。此外，受益於雲計算革命的發展，機器人互聯程度日益提高（gāo），可以遠程獲得指令和信息，不再需要（yào）編程為全自動（dòng）型機器。
隨著機器人新時代的到來，這些機器人逐步走下大型製造業（yè）的流水線，走（zǒu）向更為多樣的工作崗位。通過使用衛星（xīng）定位技術，機器人能像智能手機一樣，用來協助除草（cǎo）和收割，推動農業作業精密化。
日本已經（jīng）開始了機器（qì）人護士的試點（diǎn），這種機器人能幫助病人下床，撐扶中風患者，幫助患者恢複（fù）對四肢的（de）控製。
體積更小、更為靈活的機器人也（yě）相繼（jì）問世，這些機器人可以便捷地進行編程，處理一些（xiē）人工幹起來費力或感覺不（bú）適的製造類工作（zuò）。
3.可（kě）循環利用的熱固性（xìng）塑料
塑料分為熱塑性（xìng）塑料和熱固（gù）性（xìng）塑料。熱固性塑料隻能一次性加（jiā）熱、一次性（xìng）成型。加熱後，熱固性塑料分（fèn）子（zǐ）發生改變，經過了“硬（yìng）化”，哪怕經受高溫、高壓，其形（xíng）狀和強度也會保持不變。
熱固性（xìng）塑料自身的特性使其在現代製造業中不可或缺，但同時也使得它們無法循（xún）環（huán）利用。最終，大部分熱固性聚合物隻能變為垃圾進行填埋。
2014年，這一領域迎來了重大（dà）進展，《科學》雜誌（zhì）刊發了一篇具（jù）有裏程碑意義的（de）文章，宣布發現了一種可循環利用的新型熱固性聚合（hé）物。這種名為“聚六氫三嗪（qín）”(簡稱PHT)的聚合物可（kě）放入強酸中溶解（jiě），從而打破聚合物關聯，分離出單體部分，然後重新組合為新產品。
我們希望可循環利用的熱（rè）固性聚合物能（néng）在5年內（nèi）取代不可循環利用的熱（rè）固性塑料，到2025年時在新生產的產品中實現全麵覆蓋。
4.精密基因工程技術
傳統基因工程一直飽受爭議。然而，新技術正在興起，使我（wǒ）們可（kě）以直接“編輯”植物的遺（yí）傳密碼，以提高植物營養成分、更好地適應（yīng）氣候變化等。
這些技術（shù）包括（kuò）鋅指核酸酶(ZFNs)、轉錄激活因（yīn）子樣效應物核酸酶(TALENS)和近期推出的可（kě）在細菌中演化為病毒防禦（yù）機理（lǐ）的CRISPR-Cas9係統。這種係統使用核糖核酸分子來鎖定目標DNA，並在目標基因組中按照一組已知的、用戶（hù）選（xuǎn）定的序列進行剪（jiǎn）切。這樣（yàng），便能抑製不（bú）需要的基因，或者將該基因進行改良（liáng），使其（qí）發揮出與自然變異別無二致的功用。通過采用（yòng）“同源重組”的（de）辦法，CRISPR也可用（yòng）於精確地向基因組中植入新的DNA序列乃至完整（zhěng）的（de）基因。
基因工程另一個有望取得重要進展的領域是（shì）將核糖核酸幹（gàn）擾技術(RNAi)用到農作物身上。核糖核酸幹擾可有效（xiào）預防病（bìng）毒和真菌病原體，保護植（zhí）物免（miǎn）受病蟲害（hài），減少對化學殺蟲（chóng）劑的需求。病毒基因已廣泛用於保護木瓜樹免遭（zāo）環（huán）斑病毒侵（qīn）害。以（yǐ）夏威夷（yí）為（wéi）例，采用此法十多年來，並沒（méi）有出現病毒抗藥性增強的跡象。此外，核（hé）糖核酸幹擾也能惠及主要糧食作物，預防小麥稈鏽病、稻瘟病、馬鈴薯晚疫病、香蕉枯萎病等。
5.增材製造技術
增材製造技術是（shì）與減材（cái）製造完全相反的工藝。增材製造技術先從液體（tǐ）或粉末等碎料著手，然後再利用數（shù）字模板，將碎料打造（zào）成三維形狀。
與（yǔ）批量生產不同（tóng），3D產品可以根據（jù）終端用戶需（xū）求（qiú），實現高度的個性化（huà）。例如（rú），美國隱適美公司(Invisalign)就利用顧客牙齒的電腦（nǎo）造影，製作出最貼（tiē）合顧客（kè）嘴部（bù）結構的（de）牙齒矯形儀。還有一些醫學（xué）應用正（zhèng）引領3D打印朝生物科學的方向邁進：如今，通過直（zhí）接打印人體（tǐ）細胞，已有（yǒu）望製作出活體細胞，在藥物安全篩查和最終（zhōng）的細胞修複與再生等方麵開發出有潛力的應用。在生物打印領域，打印肝細胞層的美國生（shēng）物技術公（gōng）司Organovo是一個先行者（zhě），其打印的細胞（bāo）層主要用於進行藥物測試，且最終可能會用於製（zhì）作移植用（yòng）人體器官。生物打印已經被用於製作皮膚（fū）、骨骼、心髒和（hé）血管組（zǔ）織。
增材製造技術的下一個重要階段將會（huì）是（shì）以3D技術打印線（xiàn）路板等集成電子元件。然而這種辦法很難打印處理器等納米級電腦配件，因為要將用各種不同（tóng）材質製作而（ér）成的不同電子元件組合為一體並不容易。現在，4D打印有望帶（dài）來新一代的產品，這些產品可根據溫度和濕度等環境變化自行調整。這可用於服（fú）裝（zhuāng）、鞋類以（yǐ）及一些醫療產品，如旨在改（gǎi）變人體機能的植入物（wù）等。
6.自然發生的人工智（zhì）能
簡單而言，人工智能(AI)就是一門讓電腦來代替（tì）人類幹活的科學。近年來，人工智能取得了重大進展：我（wǒ）們大多數人手中的智能手機都能識別人類的語言，很多人都在機場邊檢排隊時體驗過人臉識別技術。無人駕駛汽車和（hé）無人（rén）機正處於測試（shì）階段，尚未如外界所（suǒ）期待的一樣投入廣泛使用，但對於一些學習和記憶任務而言，機器肯定要強（qiáng）於人類。
與普通軟硬件相比，人工智能可幫助機器感知環境變（biàn）化並做出（chū）應對。自然發生的人工智（zhì）能則在此基礎上更進了一步（bù），機器可（kě）通過消化海（hǎi）量信息進行自動學習。卡內基梅隆大學的“永不停止的語言學習”項目(NELL)便是一例。這套計算機係統不僅能查閱數以億計的網頁來讀取現（xiàn）成的材料（liào），還能在（zài）此過程中（zhōng）主動提高自身閱讀和理解能力，以求在未來進一步提（tí）升（shēng）表現。
與下一代機（jī）器人一（yī）樣，機器（qì）在某些任（rèn）務的執行上顯然要優於人類。有鑒於此，完善後的人（rén）工智能將會帶來生產（chǎn）力（lì）的顯著提高。大量證據表明，無（wú）人駕駛汽車（chē）有助於減少道路交通中發（fā）生的碰撞和由此引發的人員死傷等問題，因為機器可避開人類容易犯的錯誤，如注意力（lì）不集中、視覺（jiào）誤差等問（wèn）題。智能機器（qì）能在更短（duǎn）的時間內獲得（dé）更多信息，並能不帶任何人類式的偏見去做出應對，因而在疾病診療上或能完成得比醫學（xué）專家更為出色。當前，腫瘤學（xué）上正在（zài）部署“華生”係統（tǒng），來（lái）協助開展診療工作。
7.分布式製造技術
分布式（shì）製造技術將顛覆我們的產品生產方式和（hé）銷售方式。傳統製造業是把原材料（liào）收集起來，加（jiā）以組裝，並在大型集中式的工廠中把產品製作成形，之後再原樣分銷（xiāo）至顧客手中。分布（bù）式製造技術則把原材料和（hé）生產（chǎn）方式分散（sàn）化，而產品的最終（zhōng）生（shēng）產將在終端顧（gù）客的身邊完成。
從（cóng）本質上說，分布式製造技（jì）術的（de）概念是盡可能多地用數字（zì）信息取代實體供應鏈。以椅子（zǐ）製作為例，其流程是將有關椅子部件切割的數字方案發送到當地的生產（chǎn）中心，再用CNC刳刨機（jī）等由計算機控製的切割工具進行切割，然後（hòu）由顧客（kè）或當地的製作車（chē）間進行組裝，變為成品。美國家具企業AtFAB公司（sī）目前已經采用了這一模式。
當前，分布式製造技術在（zài）使用（yòng）上高度依賴自助式的“創客運動”，即愛好者們利用本地的（de）3D打印機、用本地的材料來生產產品。這當中（zhōng）有開源思維的元素（sù），即消費者可以根據自身需求和喜好來製（zhì）作個性化的產品。
分（fèn）布（bù）式製造技術能使當前一些（xiē）模式化（huà）的物品變得更為多樣化，比如智能手機和汽車等等。產品的體積大小不成問（wèn）題（tí）。英國FacitHomes公（gōng）司已經在用個性化的設計和3D打印來為客戶量身定製房屋。
8.能夠“感知和躲避”的無人機
近年來（lái），無人駕（jià）駛飛行器，即無人機，已成為一國（guó）軍事實力的重要組成部（bù）分，但也引（yǐn）發了不少爭議。此外，無（wú）人機在農業、航拍（pāi）和其（qí）他許多頻繁需要低成（chéng）本空中巡查工作的任務中（zhōng）也有廣泛應用。但（dàn）截至（zhì）目（mù）前，這些無人機仍都（dōu）有（yǒu）人類飛行員，隻不過這些飛行員是在（zài）地麵遠程操控飛行器的飛（fēi）行。
下一步，無（wú）人機技術將（jiāng）要開發可以自主飛行的機器，應用領域將（jiāng）進一步拓寬。要（yào）做到這一點，無人機必須能感知周圍環境並（bìng）做出應對，調（diào）整飛行高度（dù）和飛行線路，避免與途中其他物品（pǐn）發生碰撞。在自然界中，鳥類、魚類和昆蟲均能成群（qún）結隊地集（jí）合在（zài）一起，每一隻動物幾乎都能與身邊的夥伴同步瞬（shùn）時移動，並以團（tuán）隊為單位飛行或（huò）遊動。無人機不妨對此加以模仿。
9.神經形態技術
目前，哪怕最先進的超級（jí）計算機，其複雜程度也無法（fǎ）與人腦相媲（pì）美。計算機是線性的，主要依靠高速中樞，在中央處（chù）理器和存儲芯片之間實現數據（jù）的來回移動（dòng）。相比之下，人腦則處於全方位的互聯狀態，人（rén）腦中的邏輯和記憶緊密關聯，其密度和多樣性均是現代計算機的數十億倍。神經形態芯片旨在用與傳統硬件完全不同的方式處理信息，通過模仿人腦構造來大幅提高計算機的思維能力與反應能力。
近（jìn）年來，計算機微型化使得傳統計算性能（néng）得到大幅提升，但存儲（chǔ）器與中央處理器之間數據的不斷移動會消耗（hào）大（dà）量能源，產（chǎn）生（shēng）多餘熱量（liàng），這一瓶頸限製了計算機的進一（yī）步改進。相比之下（xià），神經形態芯片能效更高、性能更強，可將負責數據存（cún）儲和數據（jù）處理的元件整合到（dào）同一個互聯模塊當中。從這一意義上說，這一係統與組成人腦的數十億計的、相互（hù）連接的神經元頗為（wéi）相仿。
神經形態技術（shù）將是高性能計算的下一個發展階段，它能夠大幅提升數據處理（lǐ）能力和機器學習能力。IBM公司2014年8月（yuè）所公布的百萬神經元級別的TrueNorth芯片，在執行某些任務（wù）時，其能（néng）效可達傳統中央處理器的數（shù）百倍（bèi），首次（cì）與（yǔ）人腦的大腦皮層有了可比之處。神經形態芯片計算（suàn）能力顯著提高（gāo），能耗和體積卻要小得多，更為智能的小型機器或將引領計算（suàn）機微型化和人（rén）工智能的下一階段。
其潛在用途（tú）包括：可更好地處理和應對圖像信號的無人機、更為（wéi）強大、更為智能的（de）相機和智能手機、有助於解（jiě）讀金融市場奧妙或進行天氣預（yù）報的大（dà）規模數據透視。未（wèi）來，計算機可以自主地（dì）進行預測和學習，而（ér）不是僅（jǐn）僅（jǐn）按照預先編寫好的程序行事。
10.數字化（huà）基因（yīn）組
人（rén）體基因組由32億個DNA堿基對組成，曆史上第一次對其排序時，花了數年時間，耗資高達數千萬美元。但今天，僅需幾分（fèn）鍾，便可完成個人（rén）基因組的排序和數字化，花費也僅需數百美元。所得數（shù）據（jù）可通過（guò）U盤傳輸到筆記本電腦（nǎo）上，隨後十分便捷地通過互聯網進行共（gòng）享。這種技術僅需很低的成本，便能瞬時探明我們（men）每個（gè）人所獨有的（de）遺傳結構，將為（wéi）進一步推動醫療個性（xìng）化、改善（shàn）醫療效果帶來一場革命（mìng）。
人（rén）類健康所（suǒ）麵臨的許（xǔ）多最難對付的挑（tiāo）戰，不管是心髒疾病還是癌症，都有著與之對應的遺傳因素。有了數字（zì）化技術之後，醫生能通（tōng）過觀察腫瘤的（de）基因（yīn）結構來決定如何治（zhì）療癌症患者。同時，這一新知識也有助於製定具有高度針對性的（de）療法，使精（jīng）確用藥成為可能，從而（ér）改進（jìn）患者特別是癌症患者的治療效果。
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