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外媒公布2017十大新兴技术——从空气中取水到人造树叶

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六月底,由美国杂志《科学美国人》全球顾问委员会、世界经济论坛全球专家等共同选出的2017年全球十大新兴技术正式公布——它们涵盖医疗、计算机、环保等领域的最新技术,让人类在提高生活质量、促进产业转型、保护地球环境等方面具有无限潜能。


“新兴技术正在重新定义工业,它们使界线变得模糊,在我们前所未见的高度上创造了新的机遇,”世界经济论坛管理委员会成员姆拉特·西蒙斯对于这些新兴技术表示,“所有机构都必须通过正确的政策和规划,让技术革新为人类构建更美好的未来,同时避免技术泛滥带来的风险。”


癌症确认 

“液态活检”检查血液



当前,癌症患者通常需要接受影像和活体组织切片检查。医生只有将肿瘤样本放在显微镜下,分析出导致恶性肿瘤的基因,之后将各种症状信息综合起来,才能确定人们患有哪种类型的癌症。然而,活体组织切片检查并不是每次都能完成,比如人体一些无法企及的部位。此外,活体切片还具有身体侵入性,它可能导致感染或者其它并发症。


现在,一种叫做“液态活检”的检查方式已经面世,标志着人类在攻克癌症的道路上又前进了一大步——与传统的活体组织切片检查相比,“液态活检”可以在血液样本中发现癌症的迹象——它锁定的是“循环肿瘤DNA”,这种DNA通常会从肿瘤组织进入血液中。因此,与传统的癌症诊断相比,“液态活检”对癌细胞的定位更加迅速准确。


收集净水

无需电力从空气中取水



当前,在地球上的干燥区域甚至沙漠上,从空气中取水已经可以实现,但是技术并不成熟——现有的技术需要耗费大量电力,并且只有在湿度较高时的情况下才能实现。而现在,美国麻省理工学院和加州大学伯克利分校的一支团队测试了一种技术,可以改变这种情况。它们通过新型多孔晶体——金属有机骨架,能够实现无需电力、并且在空气湿度低至20 %的恶劣环境中,成功收集净水。


机器视觉

深度学习让电脑更智能



前不久,我国围棋大师柯洁和“阿尔法狗”的人机大战让世界为之瞩目,也让人们见识了计算机超强的学习能力。不可否认的是,在不断地深度学习下,计算机的图像识别判断能力已经开始超越人类了。


但是,一种叫做“卷积神经网络”的系统可以让计算机的深度学习能力大幅度提升。举个简单的例子,虽然人们很容易分辨动物图像,比如狗与猫等常见的动物,但是对于计算机来说,深度学习能让它比人类更精确地识别其他的动物。目前,机器视觉技术在自动驾驶、医学诊断、水位监测、农业生产等领域具有广泛的应用前景。


人造树叶

阳光中收集“液态燃料”



人类能否模仿树叶的光合作用?现在,这个问题的答案呼之欲出。哈佛大学的科学家找到了一种新型的钴—磷催化剂,它能利用太阳能,将水分子分解成氢气和氧气之后,这些氢还能将二氧化碳转化成有机物。在这样一个封闭系统中,燃烧释放的二氧化碳将被转化成燃料,而不是被排放至大气中。据悉,人造树叶将二氧化碳转变为燃料的效能大约为10%,相当于从空气提取180克二氧化碳,就能够制造一度电,这项技术可能会给太阳能和风能行业带来革命性的影响。



细胞图谱

破解人类各种细胞功能



人类细胞图谱计划已经于2016年10月正式启动,这个国际合作项目由社交网站“脸谱”的创始人扎克伯格夫妇倡议。这个项目旨在破译人类身体的基因秘密,深度理解人体是如何运行的,以及为何会出现人类疾病。这都需要了解人体的每个细胞类型,以及其中的基因、蛋白质和其它分子的活跃状态,此外,还需要分析控制细胞的活跃性,细胞的精确位置,以及细胞如何正常地与其它细胞发生交互作用。


2017年6月,科学家结合现有研究项目中的信息,建立了最新的人类细胞图谱,它能够详细破解人类各种细胞类型的详细功能。


精准农业

对农田进行定制化耕作



对于全世界的大多数农民来说,农业耕作依据于个人的经验,比如基于局部农田状况和历史数据,做出相应的耕作决策,什么时候进行种植、收割、灌溉,以及使用杀虫剂和肥料的剂量。相比之下,精准农业可以采用高科技技术——结合传感器、机器人和定位系统,以及绘图工具和数据分析软件,在不增加劳动力的情况下,对农田进行定制化耕作,能够在减少水和农药使用量的同时,提高作物的产量与质量。



氢能汽车

氢燃料电池技术获突破



使用电池动力的电动汽车行驶时不会释放二氧化碳,未来它们将逐渐成为主流。然而,开发一种零排放的氢燃料电池,一直以来都是绿色汽车行业的难题。目前,氢燃料电池中的催化剂含有金属铂,它价格高昂,因此使得项目陷入瓶颈。


但是,现在很多研究正在致力于减少对这种昂贵金属的依赖。目前科学家提出的有效解决方案,能够降低催化剂中的铂含量,他们使用更有效的钯金属代替铂,甚至使用镍或者铜等较便宜的金属代替前述的贵重金属。甚至还有科学家研制出掺杂氮和磷的碳泡沫催化剂,其活性完全不亚于标准催化剂。


基因疫苗

快速适应病原体突变



基于基因的疫苗在很多方面优于现在的传统疫苗,而且基因疫苗能够快速生产——相比于在细胞培养物生产的传统疫苗,基因疫苗制作起来更简单廉价,这对于应对突然暴发的疫情非常关键,而且,通过这种方法制得的疫苗能够快速适应病原体的突变。


目前,科学家最新研制一种新基因疫苗正将进军医学领域,当寨卡或者埃博拉病毒突然毒性增强或者扩散性更大时,它们能够快速适应并抑制这些病毒。


持续社区

实现能源循环和共享



“绿色环保”并不能让人们满足,当前的宏伟设计尝试将建筑打造成一个可持续发展社区,有效实现能源循环和资源共享。目前,一个振奋人心的例子就是美国加州大学伯克利分校提出的“奥克兰环保建筑项目”。


这个由建筑学和城市设计学教授哈里森·弗雷克提出的项目,将在美国加利福尼亚州著名的景点金门大桥附近的中低收入街区中,改造30到40间老旧房屋,旨在应用现有技术显著减少化石燃料消耗、耗水量以及温室气体排放,如能将绿色建筑理念一次性应用到大规模的建筑过程中,它将可能为建筑行业带来一场革命。


量子计算机

逐渐向公众提供云服务



量子计算机拥有无限的潜能,与之相对应的是极高的建造难度和高昂的花费,这也就不难解释,为什么小型量子计算机的运算能力仍未超越超级计算机。不过在2016年,IBM 公司将量子计算机的发展推向了一个新高度,它们成为首家向公众提供量子计算机云服务的公司,这项技术为超过20篇等待发表的学术论文提供了实验平台。目前,全球超过50家企业正在努力让量子计算机成为现实,这其中既有大型企业,也有不少初创公司,这些进展让人们开始相信,量子时代正向我们走来。



信息时报国际部综合整理

【本文来自微信公众号“信息时报”】
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