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2015年十大新兴技术仿人脑芯片无人机等

发布时间:2019-08-15 15:57:32

  世界经济论坛发布了2015年度十大新兴技术,飞行机器人、仿人脑芯片等十大突破性的科技进展入选。

  此榜单每年发布一次,由世界经济论坛新兴技术跨界理事会选出该年最有潜力解决全球长期挑战的技术成果,旨在促使人们关注新兴技术的潜力及蕴藏的风险。

  今年的十大新兴技术体现了创新在改善人们生活、推动行业变革和维护地球生态方面的巨大力量。

  1.燃料电池汽车

  燃料电池与蓄电池不同,不需要外接充电,只需使用氢气和天然气等燃料,便能直接产生电力。在使用中,燃料电池和蓄电池相互配合开展工作,燃料电池负责产生电力,蓄电池则负责存储电力。因此,燃料电池汽车属于混合动力汽车,且很有可能配备回馈制动系统。

  燃料电池汽车的性能可媲美任何传统燃料汽车。燃料电池汽车巡航里程长,一箱燃料最高可供行驶650公里(燃料通常为压缩氢气),而加满一箱氢燃料仅需 分钟。氢气是清洁燃料,水蒸气是其燃烧产生的唯一排放物,因此,以氢气为燃料的燃料电池汽车将可做到零排放。

  大规模生产低价氢气并非易事,而氢气输送基础设施匮乏也是一个重大挑战。我们须像汽柴油加油站一样大力建设相关基础设施,并最终取代汽柴油加油站。目前,氢气的远距离运输,哪怕是在压缩的状态下,在经济上并不可行。好在新型氢气,比如不需要高压存储的有机液体运输装置等,会很快降低远距离运输成本,并减少气体存储以及泄漏存在的风险。

  2.下一代机器人

  机器人技术的进步,逐渐使人机协作成为一种日常可见的现实。性能更强、造价更低的传感器使得机器人能更好地洞察周边环境并做出反应。设计师从人手等复杂生物结构出色的灵活性中汲取了灵感,制造出应变能力越来越好、越来越灵活的机器人。此外,受益于云计算革命的发展,机器人互联程度日益提高,可以远程获得指令和信息,不再需要编程为全自动型机器。

  随着机器人新时代的到来,这些机器人逐步走下大型制造业的流水线,走向更为多样的工作岗位。通过使用卫星定位技术,机器人能像智能一样,用来协助除草和收割,推动农业作业精密化。日本已经开始了机器人护士的试点,这种机器人能帮助病人下床,撑扶中风患者,帮助患者恢复对四肢的控制。

  体积更小、更为灵活的机器人也相继问世,这些机器人可以便捷地进行编程,处理一些人工干起来费力或感觉不适的制造类工作。

  .可循环利用的热固性塑料

  塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。热固性塑料只能一次性加热、一次性成型。加热后,热固性塑料分子发生改变,经过了 硬化 ,哪怕经受高温、高压,其形状和强度也会保持不变。

  热固性塑料自身的特性使其在现代制造业中不可或缺,但同时也使得它们无法循环利用。最终,大部分热固性聚合物只能变为垃圾进行填埋。

  2014年,这一领域迎来了重大进展,《科学》杂志刊发了一篇具有里程碑意义的文章,宣布发现了一种可循环利用的新型热固性聚合物。这种名为 聚六氢三嗪 (简称PHT)的聚合物可放入强酸中溶解,从而打破聚合物关联,分离出单体部分,然后重新组合为新产品。

  我们希望可循环利用的热固性聚合物能在5年内取代不可循环利用的热固性塑料,到2025年时在新生产的产品中实现全面覆盖。

  4.精密基因工程技术

  传统基因工程一直饱受争议。然而,新技术正在兴起,使我们可以直接 植物的遗传密码,以提高植物营养成分、更好地适应气候变化等。

  这些技术包括锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENS)和近期推出的可在细菌中演化为病毒防御机理的CRISPR-Cas9系统。这种系统使用核糖核酸分子来锁定目标DNA,并在目标基因组中按照一组已知的、用户选定的序列进行剪切。这样,便能抑制不需要的基因,或者将该基因进行改良,使其发挥出与自然变异别无二致的功用。通过采用 同源重组 的办法,CRISPR也可用于精确地向基因组中植入新的DNA序列乃至完整的基因。

  基因工程另一个有望取得重要进展的领域是将核糖核酸干扰技术(RNAi)用到农作物身上。核糖核酸干扰可有效预防病毒和真菌病原体,保护植物免受病虫害,减少对化学杀虫剂的需求。病毒基因已广泛用于保护木瓜树免遭环斑病毒侵害。以夏威夷为例,采用此法十多年来,并没有出现病毒抗药性增强的迹象。此外,核糖核酸干扰也能惠及主要粮食作物,预防小麦秆锈病、稻瘟病、马铃薯晚疫病、香蕉枯萎病等。

  5.增材制造技术

  增材制造技术是与减材制造完全相反的工艺。增材制造技术先从液体或粉末等碎料着手,然后再利用数字模板,将碎料打造成三维形状。

  与批量生产不同, D产品可以根据终端用户需求,实现高度的个性化。例如,美国隐适美公司(Invisalign)就利用顾客牙齿的电脑造影,制作出最贴合顾客嘴部结构的牙齿矫形仪。还有一些医学应用正引领 D打印朝生物科学的方向迈进:如今,通过直接打印人体细胞,已有望制作出活体细胞,在药物安全筛查和最终的细胞修复与再生等方面开发出有潜力的应用。在生物打印领域,打印肝细胞层的美国生物技术公司Organovo是一个先行者,其打印的细胞层主要用于进行药物测试,且最终可能会用于制作移植用人体器官。生物打印已经被用于制作皮肤、骨骼、心脏和血管组织。

  增材制造技术的下一个重要阶段将会是以 D技术打印线路板等集成电子元件。然而这种办法很难打印处理器等纳米级电脑配件,因为要将用各种不同材质制作而成的不同电子元件组合为一体并不容易。现在,4D打印有望带来新一代的产品,这些产品可根据温度和湿度等环境变化自行调整。这可用于服装、鞋类以及一些医疗产品,如旨在改变人体机能的植入物等。

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