2020十大技术造福人类

《科学美国人》杂志和世界经济论坛召集了一个由多国著名技术专家组成的国际指导小组，从超过75项候选新兴技术中评选出 “2020年十大新兴技术”。此次评选两大条件必须具备：一、入选技术必须具备超越现有做事方式的潜力，以推动社会和经济进步；二、入选技术必须凸显“新颖”，尽管目前尚未广泛使用，但三五年内必定产生重大影响。经多轮审慎筛选，最终十项新兴技术进入榜单。

1.微针：开启无痛注射、抽血时代。几乎看不见的微型针头（“微针”）问世，将开启无痛注射和无痛血检新时代。微针可连接注射器又可连接贴片，还能避开神经末梢，从而防止疼痛。微针一般长50~2000微米（大约一张纸的厚度）、宽1~100微米（大约一根头发粗细），可穿透皮肤最上层（死皮），进入第二层（表皮）。但大多数微针不会触及或仅仅接触到神经末梢所在的真皮层，以及血管、淋巴管和结缔组织。许多微针注射器和贴片已用于接种疫苗、治疗糖尿病、癌症和神经病理性疼痛的临床试验。

2.光催化：将二氧化碳转化为普通材料。很多化学品有益人类健康生活，但其制造过程需消耗矿物燃料，进而增加二氧化碳排放，加剧气候变化。一种名为“光催化”（阳光活化催化剂）的新技术可利用阳光将废弃二氧化碳转化为所需化学物质。得益于光催化技术的进步，这个工艺越来越可行。近年来，研究人员开发出能够还原二氧化碳中碳和氧的光催化剂。在此基础上就能创建“太阳能”提炼厂，利用废气生产有用的化合物，可用于合成药物、洗涤剂、肥料和纺织品等多种产品的“平台”分子。

3.虚拟病人：掀起医药新变革。如果用“虚拟病人”（数字模拟技术）取代真正的病人或器官，那么药物临床试验将更容易实现低成本、更快捷和更安全的目标。如新冠疫苗试验的某些阶段用虚拟病人替代真病人，疫苗研发进程必然大幅缩短，疫情将更快得到遏制。同理，在可预见的未来一些无效或低效疫苗会被及早发现，从而大幅降低药物试验成本，同时也避免了药物试验过程中不安全的人体测试。人体试验的参试者数量也可大幅减少。

4.空间计算：或成为最新热门技术。“空间计算”是现实世界和数字世界不断融合的下一步趋势。这项新技术将很快使人机交互和机器互动在诸多行业（包括工业、卫生保健、交通和家庭）达到新的高效水平。如借助空间计算技术，坐轮椅的独居老人在家中每到一个房间，灯光都会自动开启，周边温度也会随之调整。与无人驾驶汽车一样，轮椅遇到任何障碍，都会减速避让。一旦进入厨房，餐桌会自己移动，以方便老人开冰箱和用厨具。老人的任何行踪及意外都会同步发送给子女和社区报警检测点。

5.数字医疗：可诊断治疗任何疾病。数字医疗既可加强传统医疗，又可在医疗服务有限的情况下为病人提供必要支持。新冠疫情的暴发尤其凸显了“数字医疗”需求的紧迫性。多种检测辅助设备越来越多依赖于移动设备记录病人的声音、位置、表情、运动、睡眠等数据，然后借助人工智能分析标记病人的病情进展情况。

6.电动航空：实现航空旅行“脱碳”。2019年，航空旅行占全球碳排放量的2.5%，到2050年这一数字可能增加两倍。随着电动飞机快速研发，电动航空时代将提前到来。与传统喷气式飞机的庞大机翼相比，电动飞机的电动螺旋桨起飞时升力更大，机翼更小，整体效率更高。电动推进引擎替代航空燃油可消除直接碳排放，降低90%的燃油成本、50%的维护成本以及近70%的噪音。电动发动机的寿命通常比碳氢燃料发动机更长，其彻底大修的时限为2万小时，而非2000小时。

7.低碳水泥：助力建筑业应对气候变化。混凝土是建筑行业使用最广泛的材料。英国伦敦智库查塔姆研究所数据显示，混凝土最关键的成分水泥在制造过程中产生的碳排放量十分惊人，占全球碳排放总量的8%。目前全球每年生产水泥40亿吨，随着城市化进程的加快，预计未来30年这一数字将升至50亿吨。多种低碳生产方法的相关研发正紧锣密鼓展开，有些措施已经逐步变成现实。如美国一些企业通过化学手段首次将水泥生产过程中产生的二氧化碳减少30%。与传统方法相比，低碳水泥生产工艺中增加黏土用量，减少石灰石用量，同时减少加热。

8.量子传感器：帮助自动汽车“看清”弯道。量子传感器与量子计算机一样具有变革性。借助这一技术，可看清弯道的自动驾驶汽车，水下导航系统、火山活动和地震预警系统，以及监测日常生活中大脑活动的便携式扫描仪都将梦想成真。

9.绿色氢：填补可再生能源的巨大空白。氢燃烧的唯一副产品是水，这就是为什么氢几十年来一直是一种诱人的零碳能源来源。然而，传统的矿物燃料制氢法远远达不到零碳排放。绿色氢是通过电解产生的，机器把水分解成氢和氧，没有其他副产品。从历史上看，电解需要的电力太多，用这种方式制氢根本不划算。但情况正在发生变化，原因有二：一、如今有了大量富余的可再生能源电力，这些富余电力可以用来对水进行电解，把电力以氢形式“储存”起来。二、电解器的效率越来越高。

10.全基因组合成：合成生物学的巨大进展。在新冠肺炎疫情暴发初期，中国科学家就将病毒的基因序列上传到基因数据库。瑞士一个小组随后据此合成完整的基因组，并“造出”病毒。因而无需等待病毒实物样本，就可在实验室展开病毒研究。如此快速的全基因组合成打印技术显然会彻底改变细胞工程学，无疑使医学研究和其他研究如虎添翼。全基因组合成是合成生物学这一新兴领域的延伸。研究人员通过软件设计出基因序列，并将其引入微生物，对该微生物进行重新编程以完成预期工作（如制造一种新药）。该技术应用范围极广，很多遗传性疾病等疑难杂症的治疗更有可能迎刃而解。▲