将彻底改变人类未来生活的九大科技发明

编辑/维悌

将彻底改变人类未来生活的九大科技发明

编辑/维悌

进入21世纪以来，世界科技发明层出不穷，极大地改变了全人类的生活状态，人们充分享受到了科技带来的数不清的好处。仅以信息技术为例，回望16年前，世界互联网普及率低，网络速度也非常缓慢；那时虽然手机已经大量出现，但仅限于打电话发短信。

2001年的世界互联网普及率还仅仅只有5%。即便能够上网，也仅仅是收发电子邮件或提供一些基本信息服务。视频网站YouTube刚刚诞生5年。人们还不知道电子商务是一个可行的商业模式，许多人还不认为亚马逊能够生存下去。 然而16年后的今天，科学技术的进展令人难以置信。我们有理由相信，再过几十年，新的科技发明会使人类生活发生更为巨大，甚至是颠覆性的变化。国外报刊纷纷预测未来将有哪些方面的科技发明风靡全球。

1.新的计算机架构

1965年，美国英特尔公司的创始人之一戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律，预测芯片处理速度每18个月便会翻番。50多年来，工程师们在不断实践并证明芯片行业的这条发展定律。然而现在，摩尔定律行将终结，人们还在试图通过3D堆叠以及现场可编程门阵列芯片技术延续定律的生命周期，但其效果有限。如若想从根本上延续芯片行业的发展速度，我们需要开发新的计算机架构。

其中之一是量子计算，使用量子力学中的重叠以及缠结效应，开发出性能百万倍于现在计算机的芯片;其二是开发模仿人脑的神经学芯片，其运行处理速度将比现有的计算机快上数十亿倍。这两种新型计算机实现商业化还需要数年时间，但目前已经有相应的工作原型。最早在十年之内，我们就可以看到这些新架构将完全改变电脑行业。

2.基因组学

2003年人类基因组首次被解码，其相关开支超过30亿美元。到2030年，人类基因组测序技术将日趋完善，成本也将低于100美元。目前，我们已经将基因组学应用于癌症治疗等医疗领域，通过患者的基因构成来治疗乳腺癌等病症。

这种新技术的最激进分支是“基因编辑”：利用分子“剪刀”剪切和粘贴我们的DNA的编码的过程，其用途很多，包括治愈癌症和艾滋病等疾病。DNA编码交换曾是一个困难的过程，不久前一种名为Crispr的新的基因剪切与粘贴工具让这个过程变得简单。Crispr用来培育抗病的小麦和大米品种、改变酵母菌以制造生物燃料并治疗动物失明。最终，它或许可用于消除人类胚胎中的缺陷。

或许到2030年，基因组学将与免疫疗法相结合，通过激发人类自身免疫来抗击癌症，使得癌症成为可治愈的疾病。

4.储能技术

在过去的40年中，储能技术在不断进步。1970年，锂离子电池面世，相应的储能密度以及成本都在不断上升，看看你的笔记本电脑，电池甚至占到了重量和体积的60%。进入智能手机时代以来，移动设备的革命化推动了电池技术向体积更小、成本更低的方向发展。

然而正如芯片行业的摩尔定律一样，目前锂离子电池已经接近了技术理论极限。研究人员正在努力寻求替代技术，美国阿贡国家实验室的研究人员正在着手打造新一代电池技术，其容量将是现有锂离子电池的五倍，同时成本仅仅是现有的1/5。

3.纳米技术

早在1959年，物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)提出了纳米技术的概念——在原子级别实现材料生产——当时这听起来无疑像是科幻小说。而现在这已经成为现实，诸如石墨烯以及量子点为人类打开了新材料的大门。未来纳米技术的应用更是不胜枚举，但目前在分子水平上实现新材料依旧处于起步阶段。

但到2030年，我们能够像今天下载软件一样的方式下载新型物理材料的新设计。此外，根据费曼的设想，相关技术还将产生纳米级药物。医生将通过比人类头发宽度更小的设备对单个病变细胞进行治疗，使得医疗效果更为有效。到2030年，纳米机器人将能够直接进入血液寻找病变细胞、病原体或对特定细胞进行修复。

5.机器人技术

机器人技术是另一个快速发展的技术领域。在过去，几乎所有的机器人都被应用于重工业，为保证安全，其往往远离人类作业。而现在，无论是在战场还是在工厂，机器人开始与人类并肩工作。

到2030年，机器人将会在日常生活中发挥更大作用。新一代机器人将采用纳米材料，重量更轻，也更为坚固，配置性能强大的神经学芯片，运行先进的深度学习算法，能够以自然的方式与人类互动。过去的15年，机器人技术很大程度取决于数字技术的发展程度。而未来的15年，将是各种技术的深度融合。

6.人工智能

人工智能并非只有在科幻小说中才出现，现在它已经嵌入到我们每天使用的产品中。苹果(Apple)的Siri助理、亚马逊(Amazon)的图书推荐、Facebook的新闻推送以及Spotify的音乐发现列表都是由机器学习算法驱动服务的例子。

这门拥有几十年历史的科学如今正经历复兴，因为智能手机和传感器创造了大量数据，并且如今我们有了能够处理这些数据的超级运算能力。根据科技研究机构Tractica的数据，人工智能市场的规模将从2016年的6.437亿美元扩大到2025年的368亿美元。

据说，深度学习和神经网络等技术会模仿人脑：它们会识别大量数据，以实现对图片的归类、识别声音和做出决定。

下一步是通用型人工智能：这种算法不需要被教授具体技能（例如下棋或一门新的语言），而是会通过试错法来习得技能，就像儿童所做的那样。总部位于伦敦的DeepMind（由谷歌所有）等公司以及其他公司正致力于让这变为现实。

7.可再生能源

世界各国领导人去年批准了《巴黎气候协定》(Paris Agreement)。该协定旨在应对全球平均气温较工业时代以前的水平升高2℃以上的情况，并试图将升温幅度控制在1.5℃以下。兑现这一承诺将需要在未来10年加大可再生能源研究。

在能源领域，研究人员正试图建造一个核聚变反应堆，利用与太阳发光发热原理相同的过程，创造出一个清洁能源来源。一项政府间合作计划正在法国建造一个190亿美元的核聚变反应堆ITER。其他创新计划包括：人工光合作用，在实验室中制造碳氢化合物为汽车提供动力；高海拔风电厂，把风筝和热气球作为空中风力涡轮。

冰岛正在投资发展地热技术，通过钻探开采地下热能。30年前，该国开始利用地热资源为城镇供暖。如今，整个国家的电力和供暖系统几乎全部依靠可再生能源，包括地热和水电。

8.网络接入技术

WiFi是现代儿童眼中理所当然的家庭标配，这项技术度过了25岁生日。随着更多设备与“物联网”相连（根据科技公司思科的估计，到2020年，联入物联网的设备将达到500亿台），WiFi的未来取决于降低其在联网设备上消耗的电量。

位于西雅图的美国华盛顿大学的学生发明了一种创新技术，名为“被动WiFi”。发明人称，耗电量仅为以前的万分之一。目前速率低于一般的家庭宽带，但应用于恒温器或灯泡等设备效果很好。WiFi界还计划开发更高的频段，用于覆盖有限的范围，例如家中或车里。

最终，WiFi可能会被另一种新的超高速连接技术Li-Fi取代，这种技术利用光通过空气（而非无线电波）传输信息。灯泡将作为这项技术的路由器。今年早些时候的一项试验研究发现，Li-Fi样机的数据传输速度是WiFi的100倍，几十部电影可以在几分钟之内下载完毕。

9.智能家电

全球近2/3的人口通过智能手机连接互联网，但智能手机并非唯一的互联网接入门户。技术分析机构高德纳(Gartner)的数据显示，2016年，全球有64亿个使用中的联网设备（不包括个人电脑、手机），较上一年高出30%。物联网正是这些联网设备的集合，从汽车、打印机、灯泡到恒温器，它们不再是“愚笨”、静止的物体：它们可以学习你的习惯并通过应用远程控制。

典型的智能家电是可以自动备货的冰箱。这种创新带来的方便远不止是不再需要靠嗅觉来判定食品是否变质。汽车现在变成了电脑，运行的代码行数比阿波罗11号(Apollo 11)宇宙飞船飞往月球时还要多。随着这些电脑变得更为智能，汽车将实现自动驾驶，可能会减少交通事故导致的死亡。智能传感器还能彻底改造业态，例如，通过监测运输过程中的商品，帮助公用事业企业衡量能耗以及帮助物流公司远程追踪车辆。