未來30 年會出現哪些新科技

  • 時間:2016-12-21

未來30 年會出現哪些新科技

近期,美國未來偵察戰略與分析公司發布了一份名為《2016-2045 年新興科技趨勢》的預測報告,明確了未來30 年內24 個值得關注的新興技術趨勢。值得注意的是,報告在分析未來技術發展趨勢時,把社會環境的宏觀要素結合在一起進行了考量。 

1、24項新興科技 

這份報告是美國未來偵察戰略與分析公司為美國陸軍部做的一個分析預測。它是在過去5年美國內外的政府機構、行業分析機構、智囊團和學術組織等各自發表的32 份科技趨勢預測報告的基礎上,通過對這些報告所涉及的690 項科技趨勢進行綜合分析,采用趨勢識別法甄別出 24 個值得關注的新興科技———機器人與自主系統、增材制造、大數據分析、人體機能增強系統、移動和云計算、醫療進步、網絡空間、能源、智慧城市、物聯網、食物與水技術、量子計算、社交媒體影響力、先進數碼產品、混合實境(即虛擬現實與增強現實)、氣候變化技術、先進材料、新型武器、太空技術、合成生物等20 大核心科技趨勢,以及教育、隱私、交通和物流、工作性質變化等4 項雖然缺乏足夠定量分析、但可能會對未來產生影響的科學技術趨勢。 

2、5大發展趨勢

先進數碼產品將越來越多地融入我們的生活

這24 個值得關注的新興科技可歸納為以下幾方面發展趨勢:

(1)數字技術和網絡科技在科技發展中的地位不斷提升。

未來30 年,“先進數碼產品”將融入更多的日常用品中(如衣服和建筑材料)。數碼系統將成為人們身體延伸的一部分,嵌入式的電子系統將把士兵和自主軟件助手聯通,以此來進行技術支持、火力配比和智能分析。

“移動和云計算技術”改變了人類和信息互動的方式,移動設備將會愈發強大并具有多功能特征。與信息權限串聯的云端計算服務提供了無比強悍的計算能力。預計到2030 年, 75%的世界人口將擁有移動通訊聯通性,云端移動計算將轉變諸如教育(如由大學提供的線上課程,新科技在學校教室中的推廣應用等)、醫療等的現有運作方式。

同時,“大數據分析”技術的發展會不斷提升由此產生的海量數據分析能力;自動機器人會用于分析信息之間的關聯,信息所有權將成為人們關注的議題。

(2)隨著自主科技的普遍化,物聯網迅速擴張,生物和物理硬件不斷提升人體機能,使得人類與技術之間的隔閡在未來的30 年里將可能進一步縮小。

根據保守估計,到2045 年將會有包括移動手機和可穿戴設備、醫療器械、電器、工業傳感器、監控攝像頭、汽車、衣服等超過1 千億的設施與網絡連接。這些設施將使原來需要勞動力的檢測、管理和維修等工作實現全自動化?!拔锫摼W”的交叉、分析和人工智能將創造一個擁有全球網絡的智能機器,使其在沒有人影響的情況下處理龐大的關鍵事務。

同時,在未來的30年,人體能夠感知的可穿戴設備、將外骨骼技術與大腦相連接的假肢、嵌入傳感器和電腦的隱形眼鏡、可擴展個體接受能力并運用在工作學習中的益智藥物會不斷涌現?!叭梭w機能增強”科技通過生物科技手段,將把人類潛力推向極限。

(3) 創新科技為創造物理環境提供了新工具, 強化了個人與企業的能力。

未來創新科技不斷涌現,強化了個人與企業的能力。在“增材制造”技術方面, 3D 打印機將可以打印包含多種材料的復雜物體,人們可以根據自身需要自定義這些東西,實現個性化產品定制。

而以虛擬現實和增強現實(VR 和AR) 為主的“混合實境”,則已經為電子消費產業注入了很多活力,未來將應用于更多產業領域,來傳遞實時的、情境感知的體驗(AR), 提供身臨其境的視覺、聽覺、嗅覺和觸覺的感受(VR)。

同時, 除工業用途以外,“先進材料”(如納米材料和其他諸如金屬海綿和陶瓷部

件) 還將會在成衣、建筑材料、汽車、路面、橋梁以及其他諸多物體中出現,軍隊將能夠運用先進材料來生產更輕更強的裝甲、更加高效的運載車輛和護盾, 以及更強力的電池和可再生能源系統。

在“量子計算”方面,雖然大多數對于量子計算技術的研究興趣在于如何將其運用于密碼破解,真正的量子電腦可能在21 世紀40 年代中期才會出現,但它可能會成為一項改變許多其他技術領域諸如氣候建模、藥物研究和材料科學的革命性技術。

到2045年,“機器人與自主系統”將會被普遍運用,擁有自主系統的汽車在使運輸更加便利和高效的同時,也會為共享經濟的崛起注入活力。自主汽車和自主運輸科技(“交通與物流”技術趨勢)將為大眾交通運輸和物流帶來革命性改變。機器人將運用于照顧老年人、運輸貨物、收獲莊稼、維護公共治安,并為人們的日常生活提供必要服務。在軍事行動中使用機器人,將會使整個系統更加具有機動性、敏捷度和智能化。

(4)在生物科技領域,合成生物科技的發展體現了人類在基因工程上修改生物基因的可行性。

基因技術的發展進一步帶動“醫療進步”,藥物將會經歷多重技術革新,人性化的藥物將會因基因技術而崛起,這些藥物幫助病患實現個性化醫療。

同時,隨著對基因組學認識的不斷深入,人們發現可以直接構筑DNA 序列來創造生物(如轉基因作物),目前科學家們正在思考能否將生命轉變成數據,像電腦程序一樣進行編寫。一種可以作為生物燃料的藻類已經被編寫出來,并用其DNA 編寫了數以兆計的數據。

在未來的30年,“合成生物學”將制造出可以檢測毒氣的生物,將工業廢物轉為生物燃料,并利用人體寄生體為人類傳遞藥物。同時,合成生物學也伴隨著極大的風險,人們可能會誤入歧途用該技術研制生化武器,而可傳染的合成生物也有可能破壞生態環境。

(5)隨著世界人口擴張以及因氣候變化而造成的食物和飲水壓力的不斷增加,技術將成為全人類健康、安全以及生產運作的保障。

在未來的30 年里,全球變暖將威脅整個人類的生存,全球能源的需求將會飆升35%。39 億的人們(超過40%的全球人口)將面臨淡水危機,技術發展將成為解決全球共性問題的關鍵。在“氣候變化技術”中,包括建造防洪設施、使用轉基因技術使莊稼抵御干旱氣候等短期防御科技,以及如碳隔離方式將溫室氣體(如二氧化碳和甲烷)從大氣層抽離并存入地下,將硫或二氧化鋁離子植入大氣層以此來減少太陽輻射對地球溫度影響等的長期防御科技構想。

“能源”科技中, 太陽能、風能等可再生能源的成本將逐漸與化石能源成本接近, 核能的獲取將變得更加安全,它們的廣泛應用有利于抵御全球變暖的狀況?!笆澄锖退?技術中, 海水淡化、滴灌技術、水的再利用、雨水收集以及其他技術可以減輕淡水供給的壓力,轉基因莊稼和全自動收割可以提升莊稼產量, 并保障在更少的土地上提供更多的營養供給。

在“太空”技術方面,當前新科技推動發射運載工具的創新,已極大地減少了探索宇宙的成本,未來人們將研發出更加龐大的重回月球旅行計劃、開啟全新太空工業(如小行星采礦)的火星探索等技術,實現人類不斷探索宇宙的夢想。

“智慧城市”在信息和通信技術的支持下不斷成長。據估計,到2045年,65%-70%的世界人口將會住進城市,基于系統化設計的新技術應用會解決人口膨脹帶來的城市發展和公共安全壓力。 

3、6大宏觀環境要素  

值得注意的是,報告在分析未來技術發展趨勢時,把社會環境的宏觀要素結合在一起進行了考量。

可能與這些技術發展以及社會政治變化和安全產生聯系的宏觀要素有6 項, 即氣候變化、資源緊張、城鎮化、人口變遷、創新全球化和全球中產階級的興起。

“氣候變化”在很多方面可能會對未來地緣政治穩定和新科技發展造成巨大影響。極端天氣將會無情地破壞那些急速發展的城市,造成人道主義危機和世界金融的衰退。

與氣候變化相呼應的包括食物、飲水、原材料在內的資源將出現嚴重短缺,而“資源短缺”將阻礙經濟的擴張,并將世界許多地方卷入戰爭的深淵,引起世界局勢的不穩定和資源的爭搶。

“城鎮化”的進程將會造成超大城市的擴張(這些超大城市將會成為政治和經濟影響的中心),并影響整個國家的興衰。

全球人口增長、人口老齡化和移民問題等“人口變遷”, 將對持續復興機會、一體化以及社會和諧構成挑戰。

“創新全球化”趨勢明顯,創新也會遷徙到像中國、印度這樣的在世界經濟舞臺中嶄露頭角的發展中國家。當今,中國在研發領域正在向美國靠攏,這將對未來美國經濟、國防以及全球創新政策產生深遠的影響。

此外,全球中產階級正逐步擴張,“全球中產階級興起”。未來世界數以百萬計的人們將脫離貧困,但社會階層間的不平等以及沖突仍然存在,逐漸擴大的消費群體也會加劇能源短缺以及氣候挑戰。

網絡安全網絡防御不是一個新課題

 網絡安全將被推上風口浪尖

今年3月,美國聯邦調查局宣布,在一家以色列網絡安全公司的幫助下,成功破解了圣貝納迪諾槍殺案兇手的蘋果手機密碼。此次由政府領導的黑客事件發生在蘋果公司拒絕解密自己的產品之后,并引發了一場有關聯邦調查局侵犯隱私權的高調的大眾交鋒。蘋果公司認為,破解密碼的舉動將威脅數百萬消費者的網絡安全。

網絡防御不是一個新課題,而未來30年,隨著物聯網的興起和日常生活中各方面不斷增長的相互依存關系,將把網絡安全問題推至風口浪尖。同時,網絡安全方面的新興技術也將隨之出現。

用戶認證技術:未來的認證技術將使用生物識別、個人密鑰生成器和

其他技術,提供比現今使用的密碼更強、更簡單的訪問控制。

有彈性的網絡:正在研究構建具有自我設定、自我修復、自我優化和自我保護功能的網絡。

下一代加密技術:未來加密技術將使得網絡攻擊者對偷竊數據的使用變得更為困難,量子密碼即是其中之一。 

食品和水技術未來創新的焦點

 到2022年, 農業無人機的全球市場總額預計將達到每年36.9億美元

食品和水問題,很久以前就已經為發達國家所重視,它將成為未來創新的主要焦點,并可能成為一個主要的沖突爆發點。

技術發展提供了許多潛在的解決方案,海水淡化、微灌溉、水回收再用、雨水收集等技術可以緩解淡水供應的壓力。轉基因作物和自動化生產可以提高作物產量,使得農民在更少的土地上生產出更多的營養供給。

精準農業:有關轉基因作物的研究會生產出抗干旱和抗病害的農作物,提高農業產量。精準農業將運用大數據分析進行作物管理。像機器人自動化和微灌技術(能將田間水輸送效率提高32%~95%),將使農業生產具有更高的資源利用率和生產力。

水的回用與收集:除了改進海水淡化技術,發展過濾系統可從非傳統來源, 如雨水、泥水或受污染的水中,生產飲用水。

一家摩洛哥非政府組織和幾家德國的研究與工程組織正合作開發“霧中集水”技術。他們在海拔1200多米的高處安置巨大的黑色聚合物“ 捕霧網”,捕獲霧氣后,凝結并輸送至收集箱,可滿足當地部落的用水需求。

垂直農場:封閉式水栽培系統、城市化垂直農業和其他新技術,使得無法提供耕地的地方也能實現作物生長??茖W家們正在研究通過實驗室培養“生長”肉類,這樣可以增加蛋白質的獲取途徑,而不會產生肉用動物養殖所帶來的環境和資源影響。

新澤西一家公司在紐瓦克一個6400 平方米的倉庫內,建造了世界上最大的垂直農場,今年春季投產,每年可產綠葉蔬菜約900噸。所有植物均生長在盤子里,疊至9米多高,由LED 燈照射以優化光合作用。

農業無人機:農業無人機獲得了風險資本家的極大關注。2015 年,關于農業無人機的風險投資達到42.5 億美元,是2014 年的2 倍。到2022年,農業無人機的全球市場總額預計將達到每年36.9 億美元。 

人體機能增強將人類潛力推向極限

從隱形眼鏡到人工假肢,再到體能增強藥物, 給我們的體能和智力帶

來的明顯改變目前還僅限于治療領域, 但已到達增強技術自身屬性中的一個轉折點。

增強技術市場將跨越多個經濟領域,包括醫療保健、制造、國防、教育和服務。隨著外骨骼和神經增強劑等新技術的商業化, 又將會帶動出現全新的行業。

可穿戴計算機: 低功耗、小型化的傳感器和處理器的進步, 使得新一代可以監測心率、睡眠等身體活動,能夠記錄環境條件, 并與分析應用程序相連接的可穿戴設備應運而生。隨著該技術的進步, 人們將能夠使用豐富的數據, 來理解并提高他們的表現。

外骨骼和假肢: 外骨骼正在快速發展, 其研發主要聚焦于新的控制架構、持續運動所需的能量及人體與系統的連接優化。直接將假肢與人的神經系統相連接的能力也在迅速提升。

藥理增強: 雖然促進認知的產品有著廣闊而不斷增長的市場, 利用藥物提高智力表現仍然是一門年輕的科學。目前,研究人員正在進行可改善心理和身體功能且無副作用的益智藥物的研發。

仿生手指: 瑞士的研究人員已開發出一款仿生手指, 可以使截肢者感受到物體的紋理和質地。雖然早先美國國防部高級研究計劃局(DARPA)演示過擁有基本觸覺的仿生手, 這種新型手指可以幫助病人區分多種不同的質感。這代表著開發具有自然肢體功能的假肢又邁出了重要一步。

自我計量:美國Fitbit 公司和蘋果的智能手表,帶動了“自我計量”的潮流,人們使用個人數據分析來提高自己的表現。這些設備也在不斷推陳出新,讓可穿戴技術變得更時尚, 同時也讓谷歌眼鏡和其它不太成功的可穿戴產品相形見絀。

醫學進步醫療將會經歷多重技術突破

  3D 打印用于再生醫學

生物技術與納米技術等其他新興技術的共同進步,將帶來更進一步的發展。未來,將有可能在人的循環系統中植入微型機器人,追蹤血壓、檢測初期心臟病、識別早期癌癥等。

個性化醫療:基因組學將促進個性化醫療的發展以及癌癥、心血管疾病、老年癡呆等遺傳性疾病的治療。藥物遺傳學將會開創一個個性化醫療的時代。對于人類遺傳學的詳盡了解將會促進針對癌癥、自身免疫性疾病、神經退行性病變以及其他危及生命疾病的個性化用藥的發展。

再生醫學:利用病人自身的遺傳物質實現人體器官以及可能全部肢體的生長,相關研究正在進行中。未來將利用個性化的 " 替代部件 ",使很多絕癥得以治療恢復。

生物醫學工程:生物醫學工程的進展將會制造出幾乎能夠完美模擬自然肢體能力的假肢。其他技術將改變臨床診斷與治療方式,比如可注射的納米機器人將能夠傳送藥物、進行顯微外科手術。

人造器官移植:將有越來越多由 DNA 樣本培育而來的人造器官用于移植,不僅避免了等待移植器官的救命時間的限制,也免除了器官排斥的風險。假肢將與神經系統直接連接,并與生物傳感器相結合,得到近乎真實的觸覺體驗。

機器人急救員:機器人急救員和低溫控制等組織保存技術,將給創傷治療帶來革命性改變,極大地延長救治受傷士兵的黃金時間。

外科干細胞:美國和日本兩個獨立的科學家團隊現已分別開發出了新的外科技術———利用干細胞替代由白內障和其他眼部疾病所造成的受損眼組織。未來,該研究可能會完全取代白內障手術和其他侵入性治療。

 

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