日前，《科學美國人》與世界經濟論壇在2017夏季達沃斯論壇期間聯合發布了2017年全球十大新興技術。這份榜單由《科學美國人》雜志、《科學美國人》全球顧問委員會、世界經濟論壇全球專家網絡、世界未來委員會共同選出，涵蓋了在醫療、計算機、環保等領域的最新技術，它們在提高生活質量、促進產業轉型、保護地球環境等方面具有無限潛能。

   “新興技術正在重新定義工業，它們使傳統的界線變得模糊，在我們前所未見的尺度上創造新的機遇。”世界經濟論壇管理委員會成員、第四次工業革命中心主任穆拉特·松梅茲（Murat S nmez）說，“所有機構都必須通過正確的政策、規劃與合作方式，讓技術革新為人類構建更美好的未來，同時避免技術泛濫帶來的風險。”

   自2012年起，世界經濟論壇開始評選年度十大新興技術。在此前五年的榜單中，3D打印、CRISPR-Cas9、光遺傳等技術已經成為我們生活、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的未來？

 

   1、液體活檢

   液體活檢技術的出現，標志著人類在攻克癌癥的道路上又前進了一大步。與傳統的組織活檢相比，液體活檢具備多項優勢：首先，對于組織活檢無法企及的部位，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腫瘤DNA（ctDNA），它們通常會從腫瘤組織進入血管中。因此，與依靠癥狀和圖像進行診斷相比，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，科學家已經能夠從空氣中收集凈水，但現有的技術需要耗費大量電力，并且只有在濕度較高時才能實現。

而現在，情況正在發生改變。來自MIT和加州大學伯克利分校的研究團隊通過一類新型多孔晶體——金屬有機骨架（metal-organic frameworks），在空氣濕度低至20%的環境下成功收集凈水，且這一過程完全不需消耗能量。

此外，一家位于亞利桑那州的初創企業Zero Mass Water，通過離網型太陽能系統，每天可以生產2.5升水。

 

   3、深度學習與機器視覺

   在深度學習的幫助下（尤其是隨著卷積神經網絡的發展），計算機的圖像識別能力開始超越人類。目前，機器視覺技術在自動駕駛、醫學診斷、保險索賠的破損評估、水位監測、農業生產等領域具有廣泛的應用前景。與其他深度學習結構相比，卷積神經網絡在圖像和語音識別方面能夠給出更優的結果。這一模型也可以使用反向傳播算法進行訓練。相比較其他深度、前饋神經網絡，卷積神經網絡需要估計的參數更少，使之成為一種頗具吸引力的深度學習結構。

 

   4、從陽光中收集液態燃料

   我們能否模仿樹葉的光合作用，讓“仿生樹葉”生成、儲存能量？現在，這個問題的答案正呼之欲出。

哈佛大學的科學家找出一款新型鈷-磷催化劑，利用太陽能，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。這項技術可能會給太陽能和風能行業帶來革命性的影響。

 

   5、人類細胞圖譜計劃

   人類細胞圖譜計劃于2016年10月正式啟動，這個國際合作項目旨在破譯人類身體的密碼，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型；二是各類細胞分別由哪些基因、蛋白和其他分子來控制；三是細胞的準確位置；四是細胞之間如何交流，在細胞發生改變后如何影響身體機能的……該計劃最終將為個性化醫療提供有力的幫助。

 

   6、精準農業

   第四次工業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，提高作物的產量與質量。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說，距離利用無人機來實時監控植物的生長狀態還相對較遠，但現在已經有了一些相對簡易的技術，例如悉尼大學的Salah Sukkarieh已經在印度尼西亞使用了一套價格低廉的現代化監控系統，依靠太陽能及手機實現監控。

 

   7、廉價的氫能汽車催化劑

   此項目的目的是開發一種零排放的氫燃料電池技術。目前使用的催化劑含有金屬鉑，價格高昂，因此項目暫時陷入瓶頸。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，目前最新的研究已經能夠做到不利用鉑，甚至是完全不使用金屬。例如，凱斯西儲大學的科學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于現在的傳統疫苗。基因疫苗能夠快速生產，這對于應對突然暴發的疫情非常關鍵。

相比于在細胞培養物或SPF雞蛋中生產的傳統蛋白疫苗，基因疫苗制作起來也更簡單、廉價。而且，通過這種方法制得的疫苗能夠快速適應病原體突變。基因疫苗的終極目標是，科學家找出能夠抵抗病原體的人群、純化能夠為人類提供保護的抗體，然后設計出基因序列，誘導人體細胞產生這種抗體。

 

   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程中，它將可能為能量、水資源的消耗帶來一場革命。目前，加州大學伯克利分校的科學家正計劃通過智能微電網，將本地產生的太陽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，他們還計劃重新設計建筑的排水系統，從而實現廁所和下水道中水資源的就地循環利用，而雨水也將被收集利用，這些舉措將會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，為什么小型量子計算機的運算能力仍未超越超級計算機。不過在2016年，IBM將量子計算機的發展推向了一個新高度，它們成為首家向公眾提供量子計算機云服務的公司。這項技術為超過20篇等待發表的學術論文提供了實驗平臺。目前，全球超過50家企業正在努力讓量子計算機成為現實，這其中既有大型企業，也有不少初創公司。這些進展讓人們開始相信，量子時代正向我們走來。