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2015年正在崛起的十種最具潛力的新興科技：零排放汽車、無人機、數字神經技術……這些力量正在改變世界

【IT時代網、IT時代周刊編者按】World Economic Forum（世界經濟論壇）的有關新興科技研究小組的 18 名專家，根據集體研究討論所形成的結果，確認了目前最為重要的科技趨勢。　為了編撰這份名單，World Economic Forum（世界經濟論壇）的有關新興科技研究小組的 18 名專家，根據集體研究討論所形成的結果，確認了目前最為重要的科技趨勢。來看看2015年正在崛起的十種最具潛力的新興科技都是哪些。

1. 以氫作為燃料的零排放汽車

“燃料電池”汽車這個概念很早的時候就有人提過了，并且很快得到了大家的注意。因為它的優勢實在太明顯不過，徹底壓倒電力和混合動力車型。但是，這項技術也就是最近才開發到了供汽車公司考慮投入市場的地步。首次推出的“燃料電池”汽車的售價大概在 7 萬美金左右，但是可以肯定的是在接下來的幾年時間，隨著產量的上升，價格會大幅下降的。

不同于電池，不用借助于外部能源來進行充電，燃料電池直接自發產生電力，利用諸如“氫”或者“天然氣”這樣的燃料來供給動力。實際上，燃料電池和電池本身就是合二為一的。燃料電池發電，電池按照電機所需要帶動汽車的要求來儲電。燃料電池因此也可以被視為是混合動力，并很有可能在接下來應用“反饋制動”技術。“反饋制動”這項技術本身就是能夠最大化的利用電池效率的關鍵技術。

不同于電池驅動的汽車，燃料電池的性能與傳統的燃油汽車性能毫無二致。每一缸燃料（燃料往往被壓縮成了氫燃氣）大概能跑到 650 公里。氫燃料只需要 3 分鐘即可再次充滿，并且燃燒的時候非常干凈，排出的廢棄物只有水而已，所以“燃料電池”驅動的汽車可以真正意義上實現“零排放”，從而最終徹底降低困擾人們生活的空氣污染。

如果排出了碳排放這么一個選擇，其實有好幾種方式供人們參考。最明顯的可再生能源莫過于風力發電和太陽能發電，但是從總能源利用效率這一點上來說它們的利用率是非常低的。水在高溫核反應堆里可以分裂出氫，或者從化石能源（煤炭和天然氣）中提取出氫能源，作為殘留物的二氧化碳被留下，而不是排到空氣中去。

但是考慮到如果將廉價的氫能源作為主流能源進行大規模使用的話，人們面臨一個非常重大的技術難題。目前缺乏氫能源的基礎設施建設，根本無法替代目前市面上的加油站或者加氣站。利用氫能源進行長距離的運輸，至今都缺乏經濟可行性。但是，如今關于氫能源的存儲技術大幅度進步，比如有機液體載體不再需要高壓條件，這將很快的降低長途運輸的成本，并且降低與天然氣存儲有關的風險，比如天然氣的無意泄漏。

燃料電池汽車市場前景廣闊，因為它將提供如今傳統燃油汽車所無可比擬的能源利用效率。但是為了打開這個市場尚需時間，從經濟可行性到大規模建造與之相關的基礎設施，無一不是人們所必須克服的障礙。

2. 即將從工廠走出來的下一代機器人

目前，人們經常會想象機器人在不久的將來全面接管人們日常的工作。但是，夢想雖然很美好，但現實似乎一直很執拗的停在原地不動。如今的機器人仍然局限在工廠中，它們巨大無比，對于操作員來說還具有一定的安全風險，為了保證安全，人們用安全網將它們隔離開來。

機器人科技領域的進步使得人機協作變成了更加普通平常的現實。性能更加優秀，造價更加便宜的傳感器賦予了機器人更加強大的功能，能夠更好的去理解周圍的環境，并且給予更加優秀的反應。機器人的身體正在變得更加具有適應性和靈活性，因為設計師們正在從復雜的生物結構所具有的靈活性和精巧性上獲得靈感，比如人手。機器人與機器人之間也變得更加互聯，這完全得益于云計算的進步，使得遠程進行指令和信息的互通成為可能，再也不用像過去那樣必須按照一個完全獨立的單元單獨進行編程了。

在屬于機器人的新時代中，那些曾經被局限在工廠中的機器人將真正從那里的裝配線上走出來，走向更加廣闊的天地去勝任更多樣的任務。通過使用 GPS 技術，正如智能手機那樣，機器人開始利用在種植業領域了解播種以及收獲的時間，最終達到精細化種植業的要求。在日本，機器人已經開始試運行在護士崗位上。它們幫助病人下床，通過加強中風病人的四肢來讓他們重獲運動。更加小巧靈活的機器人，正如 Dexter Bot,Baxter 以及 LBR iiwa，其具有的主要特點就是更加易于編程，處理一些對于人類來說艱苦，或者不適合的工作。

確實，機器人對于兩種工作特別勝任：其一是重復性的工作；其二是危險性的工作。與人力相比，它們勞動的成本更加便宜，并且可以一天 24 小時滿負荷工作。現實中，新一代的機器人并非以取代人力為目標，而是要與人類以更好的方式進行協作。即使考慮到了設計和人工智能在未來即將取得的進步，人類角色都會一直處在一個非常重要的地位上。

當然，不排除機器人將有一天把人類的工作徹底接管過來的可能。另外，幾十年以來，人們都在恐懼這些相互聯網的機器人終有一天會聯合起來脫離人類的掌控，尤其鑒于現在的機器人都聯網到云端，這樣的恐懼就更加凸顯出來。但是，終有一天當人們越來越喜歡利用機器人來做家務的時候，這種恐懼會慢慢消除掉的。研究表明，機器人將在未來更好的與人類分工協作，各自都做最擅長的事情，這才是最有可能出現的未來。當然，除了莫須有的恐懼之外，機器人在社會層面的廣泛應用會在人機交互的各個領域帶來新的問題，比如哲學和人類學上。

3. 可回收的熱固性塑料- 一種能夠回收垃圾的塑料

塑料分兩種：一種熱塑性塑料；另外一種是熱固性塑料。前者能夠反復加熱和塑型很多次，在現代社會被廣泛的應用在各種產品上，從孩子們的玩具到廁所里的馬桶。因為這種材料能夠融化并且重塑的特性，使得它成為人們最為親睞的產品。熱固性塑料一般來說都是可回收的，但是加熱和塑性只能進行一次，即便受到了高強度的壓力或者高溫，它們總是能夠回到原先的形狀上。

正因為這種耐久性，熱固性塑料也在現代社會扮演著非常重要的角色。比如移動手機、電路板以及航空領域的一些材料。但是，也正因為這種特點，使得它們很難進行回收。結果就是越來越多的垃圾開始出現，人們處理的辦法就是垃圾填筑。正因為這給環境帶來了非常嚴峻的挑戰，現在當務之急是在熱固性塑料領域尋找到可以回收的解決辦法。

在 2014 年，該領域出現了突破性進展。在 Science 期刊上，一篇具有里程碑意義的論文宣布已經發現了某種全新的熱固性聚合物，它們是能夠進行回收的！這種被稱之為 polys 或者 PHTs 的物質，可以在高酸度環境中被分解，將聚合物的鏈狀結構打破成一些單體，這些單體能夠重新組裝聚合起來形成新的產品。

盡管回收率不能達到百分之一百。但是如果大規模的應用推廣這種創新，肯定會將塑料垃圾從目前堆填式的處理方法給轉變過來，向未來循環經濟邁進了一大步。我們期望在未來五年的時間里，更多的可回收的熱固性聚合物能夠替代不可回收的熱固性聚合物。并且在 2025 年能夠看到廣泛的應用。

4.高精尖的基因工程技術-基因工程領域所獲得的技術進步，使得我們能夠在更少爭議的前提下，得到品質更加優良的種植物

傳統的基因工程一直以來備受人們爭議。但是，現在新開發的基因工程技術能夠直接”修改”種植物的基因代碼，使得它們能夠變得更加富有營養，或者更有能力抵御氣候變化所帶來的影響。

如今，農作物的基因工程技術依靠的是根癌土壤桿菌技術，使得備受人們青睞的 DNA 能夠轉移導入到目標基因中。這項技術已經證明是行之有效的，但是外界輿論卻是一片質疑和擔心的聲音。不過在科學界內部已經達成了這樣的共識，從基因層面來修改種植物的做法，與傳統的雜交技術相比，并不會帶來更多的風險。但與此同時，當過去的基因工程技術正在逐漸普及的過程中，在這幾年來還有各種各樣起來修改基因的技術正在不斷的創新突破。

這其中包括了 ZFNs，TALENS 以及最近剛出爐的 CRISPR-Cas9 系統，它們都是從細菌入手，作為抵抗外部病毒的防御機制而演變發展過來的。尤其是 CRISPR-Cas9 系統，利用的是 RNA 這種微小顆粒來鎖定 DNA，使之在目標的基因序列中改變為已知的，被用戶要求的某種序列。通過這種和自然突變沒有什么兩樣的做法，或將不想要的基因徹底消失，又或者將其改變成我們希望的另外一種基因。另外，經過”同源重組”技術，CPRSPR 還能夠將全新的 DNA 序列，甚至整個基因都以極為精確的方式導入到基因組里面。

在基因工程領域的另外一個即將實現重大突破的方面是對 RNA 在種植物的介入方面的應用（也就是 RNAi）。RNAi 是抵御病毒以及病原真菌的最有效的方式，同時能夠保護莊稼遠離蟲害，降低了對化學殺蟲劑的需要。例如，病毒基因用來保護番木瓜樹遠離環斑病，在夏威夷進行了這種基因改良后，長達十年的時間里面番木瓜樹并沒有自身產生任何免疫作用。RNAi 同樣也能讓絕大多數糧食作物受益匪淺，麥子不用再得稈銹，稻谷，番茄不會再枯萎，番茄也不用再得鐮刀菌萎蔫病。

這其中的種種技術創新對于發展中國家的小農場來說特別有用。當人們逐漸通過它享受到收入的提升，以及成百萬人因為食用而獲得營養的改善的時候，基因工程所帶來的爭議聲音會越來越小。另外，更加精準的基因序列修改可以降低公眾的恐懼，正因為沒有外部的基因物質介入進去，所以動植物就沒有理由被認為是所謂的”轉基因”的產物。

總而言之，這些技術都能通過大大增強種植物的耐受性，降低對外部資源的依賴，比如水源、土地以及化肥。同時它們也更加易用適應天氣變化。

5. “聚合式”制造業-這是制造業的未來，從“打印器官”到“智能服飾”

顧名思義，“聚合式”制造業就是目前傳統的分離式制造業的反面。后者是目前人們所采取的最為傳統的辦法，將一大塊物料，比如木頭、金屬、石頭等等，進行材質層級之間的分離，提取，使之成為人們想要的形狀。而“聚合式”制造業反其道而行之，一開始只是拿一些分離狀態的材料，比如液體和粉末，然后通過數字模板將其聚合塑行成為 3D 的形狀。

3D 產品能夠高度自定義，根據終端客戶的要求而隨時變換。它不同于現在大規模生產的商品。其中一個最典型的例子莫過于名叫 Invisalign 的公司，它就通過電腦制圖來模擬客戶的牙齒，最終生成某種外人幾乎察覺不到的“隱形牙套”。另外，在醫療方面的應用就是通過 3D 打印來直接制造人類細胞，在藥物安全性檢測領域，現在已經找到了可能的方案能夠直接制造生物組織，最終達到組織修復和再生的功能。生物打印方面的一個早期例子是 Organovo 的打印生物細胞層的應用案例，它被用來進行藥物測試，最終能夠生成可移植的器官。生物打印已經被用來制作皮膚和骨頭，同時還有心臟組織和血管組織，這對于未來可以私人訂制藥物打下了堅實牢靠的基礎。

“聚合式制造”技術的下一個重要階段就是涉及電子部件的 3D 打印，比如電路板。納米級別的電腦部件（比如處理器）之所以無法按照現有的技術進行制造，就是因為目前很難把電子部件和其他來源的材料進行融合。4D 打印技術能夠引入一種全新的產品，它能夠隨著環境的變化（比如溫度和濕度）而自行改變自身。這對于人們的衣裝和鞋子，甚至醫療產品上面都會產生重大的影響。尤其是后者，人們可以通過在人體植入某種產品，使得它能夠根據環境的變化而獲得相應的變化。

“聚合式制造”毫無疑問給傳統的制造業以及供應鏈帶來的極大的沖擊。但是它如今仍然是處于萌芽狀態，其應用目前主要分布在汽車制造業，太空領域和醫療領域。在未來的十年時間可以預見它的快速增長，當它在市場上越來越占據主流地位的時候，越來越多的商機和越來越多的技術創新也就應運而生。

6. 自然人工智能 當電腦能夠在自己的任務中開始學習的時候，會發生什么呢？

人工智能，如果用最簡單的話來說的話，那就是用電腦和機器來勝任人所能做的一切工作。在最近的這么些年，人工智能的發展非常快速。絕大多數人使用的智能手機就是一個極為明顯的例子：比如手機能夠識別人們的語音。無人汽車和無人機現在還在測試階段，很快就能普及開來。在某些學習和記憶領域，其實機器已經做的比人類還要好了。Watson，這款人工智能的電腦系統，已經在猜謎游戲 Jeopardy 中打敗了人類選手。

人工智能，相比于普通的硬件或則軟件，使得機器能夠對不斷變化的周遭環境進行感知以及反饋。自然人工智能在這一基礎上又往前邁進了一步，通過消化大量的信息以及自我學習而實現自促進的成長過程。其中一個例子就是 NELL（Never-Ending Language Learning 的首字母縮寫）項目。電腦系統不僅僅能夠讀取成百上千萬的網頁信息，并且能夠在這個過程中不斷的提升自己的閱讀和理解能力，使得自身在未來的表現更加優秀。

和下一代的機器人一樣，被改良后的人工智能將大大促進人們的生產力，在一些任務上要做的比人類更加出色。目前大量證據已經表明，自駕駛汽車將大大降低交通事故發生率，避免人員傷亡。過去司機的一些人為因素，比如注意力的轉移，或者視野盲區這些風險全部不再出現。智能機器，同樣能夠以更加快的速度接觸到海量信息，并且在免除了人類情感因素的作用下進行高效率的反饋，真正保證了機器比人類在執行任務上更加優秀。Watson 系統現在已經應用在腫瘤學領域，幫助醫生分析或者診斷。

長時間以來，人們都對人工智能心懷恐懼，認為當一個超級強大的人工智能出現之后，最終要征服人類世界，使得人類成為階下囚徒。這種恐懼曾經只是在電影和書籍中見到，如今科學家們正在以最嚴謹嚴肅的態度來研究這個問題。科學家們中的一部分在 2015 年由 Future of Life Institute 發起的公開信上簽署了名字，表示要將人工智能引導到更加光明的未來，而避免它對人類所帶來的風險。另外，因為具有人工智能的機器開始大規模普及，隨之就要取代人力，這勢必會加大社會的兩極分化，帶來嚴重的就業問題。這是明擺著的事實，無人機要取代飛行員，而無人駕駛汽車將要出租車司機們丟了飯碗。

但與此同時，人工智能使得那些專屬于人類的技能，那些創造力，情感以及人際之間的關系更加備受重視。當機器開始在人類智能領域出現，機器和人之間的差別開始不斷縮小，利弊同時降臨，我們對于人的定義也會隨之慢慢改變。

7.分散式制造業-未來的工廠全部都是線上的，或者說就是在你的家門口

分散式制造業改變了我們長久以來制造產品和遞送產品的方式。傳統的制造業，原材料收集到一起，在一個集中化的工廠里面組裝成完全一致的成品，然后再派發到客戶的手中。但是在分散式制造業中，原材料的裝配和制造是“去中心化”的，最終制造出來的成品地會離客戶非常近。

從本質上來說，“分散式制造業”就是利用數字信息科技來替換大部分的傳統物資供應鏈。就拿生產一把椅子來說，傳統的方法是從外部獲取木頭，然后再在一個集中的工廠里面進行組裝，使之成為一把椅子。而數字化后的“分散式制造業”呢？它將椅子的各個部分進行分解，各個部分從四面八方匯聚到當地的一個制造業中心，利用電腦化的切割工具，比如 CNC 來進行加工。最終這個成品的組裝可以由消費者來完成，又或者是當地的一些組裝工廠。目前已經有一個美國的家具公司 AtFAB 已經采用這種模式了。

分散式制造業很依托于目前 DIY 的潮流。很多科技愛好者希望能夠通過自家的 3D 打印機來制造圖樣，然后依靠本地的材料制造出來自己想要的產品。這其中發揮主導作用的是開放式思維，用戶能夠根據自己的需要和喜好來自定義產品。這種去中心化的模式，使得具有創意的設計元素能夠從眾籌中走出來。當越來越多的消費者都開始走進商品設計自定義的環節的時候，那么顛覆性的革命意義就會顯現出來。

分散式制造業將大大提升資源的利用率，通過降低資本拉低了產業門檻，使得人們更加容易制造出第一個原型產品，鼓勵了創新和創業。同時，因為信息在互聯網上流動，降低了傳統制造業在環境上的影響。信息在經過優化整合之后，總是能夠從本地找到最終出品的廠子，這樣一來解決了長途運輸所帶來的環境污染問題。

如果它在未來變成主流的生產模式，那么傳統的勞動力市場以及傳統制造業的經濟格局將徹底被顛覆。它當然也會帶來風險，比如如何管理和控制那些在異地進行藥品甚至武器生產的工廠？不是每一個產品都是能夠通過分散式制造來得以完成的。在很多具有重要性已經極度復雜性的消費產品上面，傳統制造業和供應鏈將仍然占據著不可動搖的地位。

分散式制造業將大大促進商品的多樣性，而非如今智能手機和汽車的標準化生產。規模化已經不是工廠追逐的目標。英國公司 Facit Homes，利用自定義的設計和 3D 打印設計出來的自定義的房屋針對性的滿足某些客戶的需要。產品旨在針對世界不同地方的不同人群提供完全別具一格的產品和服務，這些都是傳統制造業完全無法做到的事。

8.無人機-這是飛翔在空中的機器人，它能夠進行緊急救護以及檢測輸電線路等工作

無人汽車以及無人機在軍事領域的應用，在最近這些年來變得非常重要，也備受爭議。它們也使用在農業、攝影、以及其他需要大面積航拍的任務上。不過至今這些無人機仍然是需要駕駛員的。其實不同的地方在于，有些駕駛員是在飛機內部，有些則是在地面上。

下一步無人機的技術突破就體現在此。飛機將自行飛翔，這將讓它推向更加廣闊的應用領域。為了做到這一點，飛機必須對當地的環境進行感知和反應，為了避免與其他物體碰撞，它還得自行的降低高度和調整飛行軌跡。在大自然中，鳥、魚、還有昆蟲一般來說都是成群結隊飛行的，每一個個體對于環境的反饋都能傳達到旁邊的同伴身上，使得這一支行動團隊更加像是一個整體。而無人機自飛行的技術就可以仿照這一點來做。

有了可靠的自控性能以及避免碰撞的機制，無人機可以進行一些對于人類來說特別危險，亦或者是特別遙遠的任務。比如在緊急狀況中遞送藥品，比如檢測電力傳輸線路。無人機總是能夠在開始飛行前，找到最佳的飛行線路抵達終點。在農業領域，無人機能夠在空中采集和處理大量的視覺信息，使得在日后的灌溉和施肥上面變得更加合理和精確。

在 2014 年的 1 月，Intel 聯合 Ascending Technologies 發布了一款無人機原型，它能夠自動的導航，繞開眼前的各種障礙物，如果有人擋住了它的去路，它也會自動的繞開。這款機器使用了 Intel 的 Ascending Technologies 鏡頭模塊，其重量不過 8 克，并且厚度不超過 4 毫米。這種規避了碰撞的技術將讓我們迎來一個天空中滿是無人機的未來。它們在天上翱翔，正如地上的人們川流不息卻相互不會碰撞。并且下一代機器人技術上所獲得一些技術創新也會加速推動無人機的應用前景。

9. 數字神經技術-一種能夠模擬人腦的電腦芯片

即便是最為高級的電腦都無法比擬人腦的巧妙精巧。電腦是線性的，在記憶芯片和中央處理器之間高速傳遞數據。而另一方面，我們的大腦，其組成部分是以非常復雜的方式相互連接的，邏輯和情感之間的快速傳遞，其傳輸的頻率和速度是現代電腦的幾十億倍。而神經數字芯片的目標就是擺脫傳統硬件處理信息的方式，真正模擬大腦的結構來處理信息，最終大幅度的提升電腦的思考和反應水平。

微縮化技術已經在近幾年應用在了傳統的計算領域，帶來了極為顯著的進步。但是如果想要將數據持續不斷的在存儲芯片以及中央處理之間來回傳遞，需要耗費大量的電力并且產生高溫，這樣一個技術瓶頸制約了進一步的技術創新。相比之下，神經芯片能夠在耗能上更有效率，也更加強大，將數據存儲和數據處理這兩部分融合到了同樣一個相互串聯的模塊組中。從某種意義上來說，這樣的一個系統模仿了相互連接的數以億計的神經元，最終模仿出來一個數字化的大腦。

神經芯片將是計算機技術發展的下一步創新，為機器學習提供超級快速的數據處理能力。在 2014 年的 8 月，IBM 發布的 TrueNorth 芯片就在某些任務處理上面擁有超級強大的能力，是目前傳統的中央處理器運算能力的幾百倍。更小的耗能，更小的體積，卻帶來的是更加強大的計算能力，這樣一種技術創新勢必讓數字微縮化以及人工智能領域進一步發展。

潛在的應用領域包括了：對視覺信息進行處理和反饋的無人機；功能更加強大以及更加智能化的攝像機和智能手機；在金融市場和天氣預測方面大數據的深度挖掘，探尋從前不可能獲取的真相和事實；電腦將能更好的學習和預測，而并不是以提前編程好的方式來響應和執行。

10. 數字基因組-這是一個屬于醫療創新的時代，你的基因代碼全部存儲在 USB 端口

32 億組 DNA 基因組第一次排序成功花費了很多年的時間，也花了上千萬的美金，這一切的付出如今看來都是值得的。如今你的基因組可以在幾分鐘之內排序并且數字化，而花費僅僅是幾百美元而已。這個結果可以通過 USB 棒傳輸到你的電腦上，并且通過互聯網輕松分享。這個在更加私人化，也是更加具有效率的醫療保健領域中具有非常深遠的積極影響。

我們當中很多無尋蹤覓源的健康問題，比如心臟病和癌癥，其實都是基因層面出現了問題。確實，癌癥就是被醫生準確地形容為基因的疾病。現在有了基因的數字化，醫生能夠很快的通過腫瘤基因的排列方式來迅速的針對疾病做出相應的治療方案。這種對于基因的深入了解同樣也能使得病人的服藥達到精細化，更加科學化，尤其對于與癌癥作斗爭的病人們來說意義重大。

當然，基因信息跟其他私人信息一樣都需要被妥善的保管起來，因為這牽涉到個人隱私。鑒于現在個人基因組已經建成檔案，相應帶來了很多風險和挑戰。人們在更加了解基因疾病所帶來的風險之后會如何反應？保險公司的老板們會怎么看待這些信息？怎么進入和利用這些信息？這些問題都懸而未決。但總的來說，利肯定大于弊。因為私人定制后的醫療方案肯定會給各種疾病的治療帶來突破。

【IT時代網、IT時代周刊編后】科技，也許是現代世界不斷演化前進的最強有力的助燃劑。在伴隨著一定的風險的前提下，科技進步向目前我們所面臨的各種棘手的問題提供解決方案。從由氫作為燃料而成功實現零排放的汽車，到能夠安裝在人腦中的電腦芯片。上面的這十大正在崛起的科技讓我們一窺如今正在不斷飛速前進的革新力量，見證它們是如何造福我們的生活，改變整個產業以及守護我們的星球的。【責任編輯/李響】

來源：tech2ipo

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