人工智能、智能城市...未來30年的科技發(fā)展趨勢(shì)都在這里了

　　代表性技術(shù)：區(qū)塊鏈技術(shù)、應(yīng)用社會(huì)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)身份與名譽(yù)管理

　　實(shí)際應(yīng)用：區(qū)塊鏈技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用、社交媒體與心理健康、先進(jìn)數(shù)碼設(shè)備

　　先進(jìn)數(shù)碼設(shè)備

　　由于計(jì)算機(jī)和各種數(shù)碼設(shè)備在過去的60年里給人們生活帶來的天翻地覆的改變，我們似乎已經(jīng)忘了這些技術(shù)還比較新。個(gè)人電腦在1975年才出現(xiàn)在商店里，而當(dāng)時(shí)的個(gè)人電腦有如今日的宜家，是作為一套零件賣給顧客的。用戶需要自己把它組裝起來，所有的程序也都需要自己編寫。僅僅40年后，人們手中智能手機(jī)的計(jì)算能力就已經(jīng)遠(yuǎn)超1969年把宇航員送上月球時(shí)的NASA了。在未來的30年里，這個(gè)趨勢(shì)也將會(huì)繼續(xù)下去。

　　人們將會(huì)擁有更多的計(jì)算能力以及更廣的數(shù)碼資源。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算將會(huì)給人們帶來幾乎無(wú)限的內(nèi)存和計(jì)算能力。虛擬技術(shù)和基于軟件的系統(tǒng)將會(huì)允許政府和企業(yè)在不需要昂貴的硬件升級(jí)的情況下迅速的調(diào)整升級(jí)IT系統(tǒng)。

　　從衣服到建材，數(shù)碼產(chǎn)品將會(huì)更廣泛的融入到日常生活中。在此同時(shí)，新科技將會(huì)改變我們與科技之間交流的方式。語(yǔ)音界面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)中，而姿勢(shì)界面則允許我們無(wú)聲的與計(jì)算機(jī)通訊。最終，人腦-電腦界面將會(huì)允許我們用思想控制數(shù)碼設(shè)備，使它們成為我們身體的一部分。

　　代表性技術(shù)：軟件定義一切、自然用戶界面、腦機(jī)接口

　　實(shí)際應(yīng)用：聊天機(jī)器人、Neuroverse腦波監(jiān)測(cè)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)

　　先進(jìn)材料

　　在過去的10年里，材料科學(xué)的突破給我們帶來了許多種先進(jìn)的材料。從可以自我恢復(fù)和自我清理的智能材料，到可以恢復(fù)原本形狀的記憶金屬，到可以利用壓力發(fā)電的壓電陶瓷材料，到擁有驚人的結(jié)構(gòu)和電力性能的納米材料，這些都是材料科學(xué)家的成功。尤其是納米材料，它有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

　　在納米尺度(少于100納米)，普通的材料比如碳，將會(huì)呈現(xiàn)出獨(dú)特的性能。石墨烯，一種由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，強(qiáng)度是鋼的100倍，能夠高效的傳導(dǎo)熱和電，并且?guī)缀跬该鳌?/p>

　　納米材料有著無(wú)數(shù)種應(yīng)用，比如作為引擎或其他機(jī)械表面的低摩擦力鍍膜，作為高強(qiáng)度合成材料來建造汽車和飛機(jī)，輕便的防彈背心，以及高效的光伏材料。

　　在工業(yè)應(yīng)用之外，制藥企業(yè)也正在研究作為靶向分子的醫(yī)療納米粒子用于治療癌癥。在未來的30年里，納米材料以及新型材料，比如泡沫金屬以及陶瓷復(fù)合材料將會(huì)被用在從衣服，到建材，到車輛，到公路以及橋梁中，無(wú)處不在。

　　太空科技

　　太空行業(yè)正在進(jìn)入一個(gè)從上個(gè)世紀(jì)60年代后就從未出現(xiàn)過的發(fā)展階段。新的科技，比如機(jī)器人，先進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)，輕便的材料，增加制造，以及元件小型化正在減少把人和物送入太空的價(jià)格，而這則會(huì)開啟太空探險(xiǎn)的新機(jī)會(huì)。

　　SpaceX，Arianespace，Blue Origin等太空行業(yè)的新人已經(jīng)帶來了例如可回收火箭等顛覆式創(chuàng)新。

　　在未來的30年里，科技的研發(fā)將會(huì)帶領(lǐng)人類將重返月球。在此之外，更加偉大的探險(xiǎn)，比如人類登錄火星也是，以及新型基于太空的行業(yè)，比如在開采小行星中的礦物也都有可能出現(xiàn)。

　　雖然探索甚至殖民太空是現(xiàn)代人來長(zhǎng)久的夢(mèng)想，但是對(duì)太空設(shè)施的需求很有可能加大地球上的沖突。隨著更多的國(guó)家開始依賴天基設(shè)備，對(duì)太空的控制將有可能成為一個(gè)全新的爆發(fā)點(diǎn)。天基武器不再是不可能，而反衛(wèi)星也將成為未來戰(zhàn)爭(zhēng)的一部分。

　　合成生物科技

　　早在孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳的基礎(chǔ)規(guī)律，以及埃弗里-麥克勞德-麥卡蒂實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)之前，人類已經(jīng)進(jìn)行了幾千年的通過選擇性育種以及雜交來操縱植物和動(dòng)物的遺傳基因了。

　　隨著我們對(duì)遺傳學(xué)認(rèn)知的加深，我們已經(jīng)可以通過搭建新的DNA來實(shí)現(xiàn)無(wú)中生有，創(chuàng)造出新的生物?；蚋脑燹r(nóng)作物則是此項(xiàng)科技的先鋒。但是在此同時(shí)，我們正站在一場(chǎng)生物革命的突破口。當(dāng)我們跨入生物科技的新時(shí)代時(shí)，生命將會(huì)成為信息，如同電腦程序的代碼一樣，可以被改寫的信息。

　　科學(xué)家正在開發(fā)一種可以分泌生物柴油的海藻，這種海藻的DNA中則被編寫了數(shù)千GB的數(shù)據(jù)。在未來的30年里，合成生物科技將制造出可以探測(cè)到毒素，從工業(yè)廢料中制造生物柴油，以及通過共棲來給人類寄主提供藥物的生物。但是，合成生物也會(huì)帶來生物武器和難以控制的入侵物種等巨大的危險(xiǎn)。

　　代表性技術(shù)：建模與仿真、標(biāo)準(zhǔn)化DNA、DNA合成與測(cè)序

　　實(shí)際應(yīng)用：編輯胚胎細(xì)胞、遺傳編程、工業(yè)級(jí)合成生物學(xué)

　　增材制造

　　增材制造(3D打印)已經(jīng)在工業(yè)界作為制造限量設(shè)計(jì)原型的技術(shù)而被使用超過30年了。但是，在近十年里，3D打印技術(shù)獲得了驚人的發(fā)展。如今，隨著3D打印機(jī)價(jià)格的下降以及大量開源工具和付費(fèi)模型的出現(xiàn)，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了一個(gè)龐大的“創(chuàng)客”群體，無(wú)時(shí)不刻的在突破這項(xiàng)技術(shù)的極限。

　　在2040年，3D打印技術(shù)將改變世界。新一代的3D打印機(jī)將可以融合多種材料，電子元件，電池以及其他原件。人們將會(huì)利用3D打印技術(shù)制造工具，電子產(chǎn)品，備用零件，醫(yī)療設(shè)備等各種產(chǎn)品，并按照自己個(gè)人需求來實(shí)現(xiàn)真正的“私人訂制”。

　　軍隊(duì)的后勤將變得更簡(jiǎn)單，因?yàn)檠b備和補(bǔ)給可以在當(dāng)?shù)刂苯哟蛴?。物體將會(huì)變成信息，而網(wǎng)絡(luò)盜版將會(huì)代替現(xiàn)實(shí)偷竊。而恐怖分子以及犯罪集團(tuán)將會(huì)使用難以追查的原材料來打印武器，探測(cè)器，以及其他裝備，給社會(huì)安定造成極大的隱患。

　　代表性技術(shù)：速度、尺寸、可靠性增強(qiáng)，全新合成材料、生物打印

　　實(shí)際應(yīng)用：多材料3D打印、3D打印人行天橋、外科生物墨水

　　醫(yī)學(xué)

　　在未來的30年里，各種科學(xué)技術(shù)上的突破將改變醫(yī)學(xué)。通過基因組學(xué)，我們將會(huì)得到真正的私人藥物。在未來，癌癥，心肺疾病，阿茲海默癥，以及其他目前看似無(wú)救的疾病將會(huì)由針對(duì)患者個(gè)人基因的藥物來治療。

　　人類將可以通過DNA培養(yǎng)出來移植所需的器官，從而滅絕等待配型以及排斥反應(yīng)等很可能致命的情況。生物假肢將會(huì)被直接連接到神經(jīng)系統(tǒng)上，從而提供與真實(shí)觸感極其相似的感官。

　　機(jī)器急救人員以及例如控制性降溫的肢體存活技術(shù)將會(huì)大幅度延長(zhǎng)救援的“黃金時(shí)間”?？茖W(xué)家們將找到衰老的原因，從而增加人類的壽命，涌現(xiàn)出一大群非常健康并有活力的“老人”。

　　另一方面，發(fā)達(dá)的醫(yī)療設(shè)施的價(jià)格將會(huì)給各國(guó)的醫(yī)療系統(tǒng)帶來更大的壓力。窮人與富人之間的救命資源的競(jìng)爭(zhēng)則會(huì)加劇。抗藥性極高的超級(jí)細(xì)菌也會(huì)給世界各地的人們帶來極大的危險(xiǎn)。也會(huì)出現(xiàn)極大地不均。而且隨著人類壽命的增加，年輕人與老人之間對(duì)于工作以及資源

　　代表性技術(shù)：定制化醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程

　　實(shí)際應(yīng)用：耐藥細(xì)菌、ElectRx、干細(xì)胞療法

　　能源

　　在未來的30年里，全球能源需求預(yù)計(jì)會(huì)增長(zhǎng)35%，我們則正在面臨著一場(chǎng)能源革命。新的采油技術(shù)，比如水力壓裂以及定向鉆為人類添加了大量可開發(fā)的油田和氣田。而這直接顛覆了世界石油市場(chǎng)，使美國(guó)從世界上最大的石油進(jìn)口國(guó)變成了最大的石油生產(chǎn)國(guó)。

　　與此同時(shí)，可再生能源，比如太陽(yáng)能和風(fēng)能的價(jià)格也開始接近與石油。就拿太陽(yáng)能來說，在過去的10年里，太陽(yáng)能發(fā)電的價(jià)格從每瓦8美元降低至這個(gè)數(shù)字的十分之一。在此之外，還有核能這個(gè)抱有爭(zhēng)議但從未停止開發(fā)的能源。新一代的核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)宣稱遠(yuǎn)比之前的更安全，也會(huì)產(chǎn)生更少的核廢料。

　　不過，雖然使用清潔能源可以幫助我們減緩全球氣候變化，但是圍繞著用于生產(chǎn)電池，光伏，以及其他元件的稀有資源的新的糾紛與摩擦也會(huì)出現(xiàn)。石油經(jīng)濟(jì)的消退也會(huì)在中東和北非引起經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的嚴(yán)重不穩(wěn)，進(jìn)一步加深當(dāng)?shù)氐奈溲b沖突。

　　代表性技術(shù)：高效太陽(yáng)能、電池技術(shù)、能源收集

　　實(shí)際應(yīng)用：新能源占比提高、高效氫燃料電池、原油價(jià)格下跌

　　新型武器

　　在未來的30年里，數(shù)種新型武器技術(shù)將出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上。除了目前正在開發(fā)中的非致命武器以及能量武器之外，數(shù)個(gè)國(guó)家也正在開發(fā)可以阻絕軍事行動(dòng)能力的反介入和區(qū)域阻絕武器(A2AD)。A2AD技術(shù)包括反艦彈道導(dǎo)彈、精密制導(dǎo)反車輛反人員武器、反火箭炮、火炮和迫擊炮系統(tǒng)(CRAM)、反衛(wèi)星武器，以及電磁脈沖武器(EMP)。

　　有些技術(shù)，比如精密制導(dǎo)武器，屬于基于現(xiàn)有科技的突破。中國(guó)就正在開發(fā)可以摧毀航空母艦的先進(jìn)反艦彈道導(dǎo)彈。而有些技術(shù)則屬于嶄新的主意，比如2015年由美國(guó)防部高等研究計(jì)劃部(DARPA)所開發(fā)的EXACTO自導(dǎo)子彈。隨著中國(guó)，俄羅斯，美國(guó)以及其他國(guó)家斥巨資推進(jìn)軍隊(duì)現(xiàn)代化，新一代的高科技軍備競(jìng)爭(zhēng)正在揭曉。

　　食物與淡水科技

　　在未來的30年里，淡水和食物的缺乏將會(huì)在世界上制造更多的沖突。大約全球25%的農(nóng)地已經(jīng)由于過度耕作，干旱，污染等原因造成了嚴(yán)重退化。

　　在未來的幾十年里，最樂觀的預(yù)測(cè)也指出主食谷物的價(jià)格將會(huì)提高30%。但那是最樂觀的情況。如果全球氣候變化、需求，以及資源管理的失敗按照目前的趨勢(shì)繼續(xù)下去，價(jià)格提高100%也是可能的。

　　在2045年，全球超過40%的人口將會(huì)面臨缺乏水源的問題。這一切問題的解決方式只有科技。

　　海水淡化、微型灌溉、污水回收、雨水收集等科技將會(huì)減緩人類對(duì)淡水水源的需求?；蚋脑燹r(nóng)作物以及自動(dòng)化將會(huì)允許農(nóng)民使用更少的土地來出產(chǎn)更多的食物。食物和淡水將會(huì)成為新的科技熱點(diǎn)，也會(huì)成為新的沖突爆發(fā)點(diǎn)。

　　代表性技術(shù)：農(nóng)業(yè)技術(shù)、水資源循環(huán)與回收、可代替食物來源

　　實(shí)際應(yīng)用：農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)、從霧氣中取水、垂直農(nóng)業(yè)

　　對(duì)抗全球氣候變化

　　根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，在2050年，地球表面的溫度將增加1.4至3攝氏度。就算我們采取了一些極端方式來減少溫室氣體的排放，氣候的慣性也會(huì)引起溫度的提高。而地表溫度的提高則會(huì)帶來一系列的惡果，比如海平面的提高給海岸城市所帶來的危險(xiǎn)，農(nóng)作物產(chǎn)量的下降所引發(fā)的饑荒，干旱導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)人缺乏飲用水，以及洪水所造成的數(shù)十億損失。

　　在未來的30年里，這些危機(jī)將會(huì)引導(dǎo)各方投資研究可以減緩氣候變化所帶來的影響的科技。在近期，這些科技將包括在地圖上標(biāo)出有洪水危險(xiǎn)的系統(tǒng)，以及可以抵抗干旱的基因改造農(nóng)作物。在更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間里，也許會(huì)出現(xiàn)野心更大的科技，比如可以從大氣中提取二氧化碳和甲烷等溫室氣體，并在把它們安全的儲(chǔ)存在地下的科技。

　　但是，如果氣候變化的趨勢(shì)是增加3度這種最壞的情況，它給地球氣候所造成的巨大影響將難以減緩。在這種情況下，極端的地理工程手段很有可能是避免極度惡劣氣候的唯一方式。科學(xué)家們就曾提出在大氣層中散布硫或者氧化鋁來減少抵達(dá)地球表面的陽(yáng)光。不過，這些手段還處于理論階段，風(fēng)險(xiǎn)非常大。