2014年有望实现的十大科学前沿技术创意设计

　　世界经济论坛下属的全球议程理事会近日公布了2014年有望实现的十项影响人类未来的前沿技术，其中包括了时下非常流行的可穿戴电子设备产品以及脑控电脑技术产品。这份报告的撰写者努巴•阿费彦（Noubar Afeyan）指出：“技术可能已经成为现代世界发展变化最具标志性的代表。

　　面对资源稀缺和全球环境变化等一系列问题，正面的技术突破能够为存在于我们这个时代的全球最具迫切的挑战提供创新的解决方案。通过强调最重要的技术突破，全球议程理事会旨在提高人们对这些技术的意识，并希望在缩小投资、监管和公众理解力之间距离方面做出自己的贡献。”

1. 根据身体调节的可穿戴技术

　　新一代的可穿戴设备将采用根据身体进行调节的相关技术。这些设备的体积极为小巧，装有很多个传感器和 一套反馈系统，并将自身隐藏在强大的功能性外表之下，以便让用户更好地接受。此类“隐形”设备包括能够检测心率的耳塞、隐藏在外衣内部用于追踪动作的传感 器、跟踪健康体征的暂时性纹身以及借助GPS指向通过发出振动提醒的触感式鞋底。这些设备的应用范围也非常广泛：接触式鞋底目前被用来帮助盲人导盲，佩戴 Google Glass的肿瘤医生则可以在手术过程中通过语音输入来查看患者的医疗记录和其他可视信息。

2. 纳米结构碳合物技术

　　快速增长的全球汽车数量使汽车排放成为一个非常严峻的环境问题，因此提高交通运营效率是降低排放的一个有效途径。

　　首 先，纳米结构碳合物技术的使用可以使汽车的重量减少10%甚至更多。而轻量化的汽车需要的燃油量就相对较少，从而达到了提高交通运输效率和减少温室气体排 放的作用。其次，纳米结构碳合物技术的使用可以提高乘客的安全性。一旦发生车祸，采用新技术的钢板既能够吸收冲击力又不容易折断，从而达到有效保护车中乘 客的目的。最后，采用该技术的合成材料还可以循环使用。

3. 海水采矿技术（从盐水中获得金属物质）

　　随着淡水资源的日益萎缩，海水淡化已经成为获取淡水的一种替代方法。然而淡化过程却存在着严重缺陷。除了要消耗大量能源以外，这一过程还会产生大量的浓缩盐水，而排放回海水中的浓缩盐水对给海洋生物的生存环境造成严重影响。

　　而解决这一问题最具前景的方法可能是：我们不应该将海水淡化后产生的浓缩盐水视为废物排放掉，而是把它视为提炼贵金属的一种资源。浓缩盐水中含有锂、镁、铀等贵金属以及钠、钙和钾等普通金属元素。

4. 将电力储存在电网上的技术

　　电力资源无法直接存储起来，而风能发电和太阳能发电由于受到自然条件的限制而无法持续供电。虽然水利发电可以解决持续供电的难题，但其成本高昂、受环境制约以及完全依赖地质结构的缺点也显而易见。

　　而 一系列新技术的应用有望彻底解决电力无法存储的难题。比如，液流电池（Flow Battery）是电池的正负极或某一极活性物质为液态流体氧化还原电对的一种电池。它能够像存储煤炭和天然气一样存储液体化学能量。新近发明的石墨烯超 级电容器（Graphene supercapacitor）使电池完成一次快速充电就能够循环放电数万次成为可能。

5. 纳米线锂电池技术

　　纳米线锂电池能够更加快速地完成充满电过程，同时还能够比目前的锂离子电池多释放出30%到40%的电量。因此，这种下一代电池有望彻底改变电动汽车市场的面貌，同时还能让太阳能转化的电能进入千家万户。硅基阳极电池预计将在未来两年里应用到智能手机中。

6. 不依赖屏幕的显示技术

　　随着电子设备已经日趋小型化，人们很难在智能手机屏幕上打出一篇小说来。而无屏幕的显示技术则可以将全键盘投影到一个更大的表面以便用户使用。无屏幕显示技术还可以通过将影像直接投射到人的视网膜上来实现，这不仅省去了笨重的硬件设备，而且还有助于保护个人隐私。

　　视网膜显示技术在2013年取得了非常快的进步，而且似乎注定会在无屏幕显示市场得到大范围配置。很多公司都已经在该领域取得了非常重大的突破，其中包括虚拟现实头戴式耳机产品、仿生隐形眼镜、为老人和半盲人开发的手机以及全息视频。

7. 人体菌群疗法

　　在过去几年里，人体菌群一直是科学家研究的热点对象。由美国国家卫生研究院（National Institutes of Health）资助的人类微生物组工程（Human Microbiome Projec）在2012年发布的报告中披露，有1万多种微生物存在于人体的生态系统中。一方面，大量的菌群在人类生命过程中扮演着非常重要的角色：比如 肠道菌群就可以帮助人们消化食物并吸收重要的营养物质；但另一方面，人体中几乎无处不在的病菌有时也会变身为有毒菌株，并引发疾病甚至导致死亡。

　　现 在，研究人员把重点转移到肠道菌群及其在治疗传染病、肥胖症、糖尿病和肠炎等病症的作用方面。现在人们已经充分意识到，抗生素疗法会破坏肠道菌群平衡，进 而会导致很多并发症，比如会导致危及生命的艰难梭状芽胞杆菌（Clostridium difficile）感染。另一方面，由健康肠道菌群组成的新一代疗法正在进入临床试验阶段，并有望改进现代医疗诊治水平。人体菌群技术突破很明显为治疗 严重疾病开辟的全新的途径，并将改善人类种族的整体健康水平。

8. 针对癌症和传染病的RNA基因介入疗法

　　蛋白质合成一直是导致多数人类疾病和紊乱的重要因素，而RNA基因介入疗法则长期以来被 认为有能力治疗传统药物疗法无法提供帮助的疾病。在过去一年里，生物医疗领域再次成为研究人员的重点。在2014年之前，已经有两种RNA基因疗法被正式 批准。以RNA基因介入机制为基础的药物可以帮助治疗基因紊乱、癌症和传染性疾病。

　　新一代RNA基因药物能够降低天然蛋白质的合成数量，并 能够促进优化、有治疗效果的蛋白质的活体生成。在与大型制药公司和科研机构的合作下，数家旨在开发RNA基因疗法的私有制公司已经宣布成立。在未来几年 里，我们希望这一医疗领域能够在治疗疑难杂症方面向传统制药业迅速发起挑战。

9. 自我量化分析预测技术

　　自我量化技术已经存在多年，它能够持续收集人们每日的活动数据以帮助人们做出更好的健康和行为决定。然而，随着当今物联网的发展，自我量化技术已经在更加广阔的领域发挥作用。

　　智 能手机记录了人们活动的海量数据，包括联系人（联系人列表和社交网站应用）、通话人（通话记录、信息记录和电子邮件记录）、常去的地方（GPS定位、 Wi-Fi登陆记录和地点标签照片）以及活动记录（应用程序和加速数据）。基于这些数据和专业化机器学习算法建立起来的人们及其行为的分析预测技术有助于 我们进行城市规划、追求可持续发展和提高医疗诊断结果。

10. 脑控电脑技术

　　脑控电脑技术正在一步步接近现实应用。电脑可以借助脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）技术来读取和分析从大脑中直接发出的信号。BCI已经取得了临床成功。四肢瘫痪患者和中风患者已经能够通过脑电波控制机器人帮助他们移动轮椅，甚 至是喝咖啡。此外，直接的脑部植入技术也已经帮助全盲患者恢复了部分视力。

　　近期的研究重点一直是探索使用BCI技术实现不同大脑直连的可能 性。美国杜克大学的研究人员曾在去年发布报告称，他们已经成功将两只老鼠的大脑通过网络实现了连接。此后，这两只来自不同国家的老鼠能够合作完成一些简单 的任务来获得奖励。同样是在去年，哈佛大学的科学家表示，他们借助无创BCI技术在老鼠大脑和人脑之间建立起了功能连接。

　　其他研究项目还在 一直关注控制人脑或直接从电脑向人脑植入记忆。去年年中，麻省理工学院的研究人员宣布，他们已经成功向一只老鼠的大脑内植入一段错误记忆。而直接控制人类 记忆可能在治疗精神创伤压迫紊乱症方面有着应用前景。从长远发展来看，信息有可能会以电脑文件的形式被载入人类大脑。当然，这一领域的技术进步也引发了许 多道德上的争议。

更多有创意的内容 扫一扫关注微信公众号