《科學(xué)美國人》月刊網(wǎng)站近日刊發(fā)文章盤點了2020年十大新興技術(shù)。一個國際專家指導(dǎo)小組評選出今年的十大新興技術(shù)。獲得認可的技術(shù)必須有推動社會和經(jīng)濟進步的潛力，還需要有新意且可能會在未來三到五年內(nèi)產(chǎn)生重大影響。
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1.微針可實現(xiàn)無痛注射和抽血
幾乎看不見的針頭，即“微針”，將帶來無痛注射和驗血的時代。微針可連接注射器，也可連接貼片，它能避免與神經(jīng)末梢接觸，從而防止疼痛。微針一般長50微米至2000微米（大約相當于一張紙的厚度）、寬1微米至100微米（大約相當于人的頭發(fā)粗細），它穿透細胞已死亡的皮膚最上層進入表皮。但大多數(shù)微針不會抵達或者只是稍稍接觸到下面的真皮，即神經(jīng)末梢所在的地方。
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2.光催化將二氧化碳轉(zhuǎn)化為普通材料
許多對人類十分重要的化學(xué)品在生產(chǎn)時要消耗礦物燃料，從而會增加二氧化碳排放、加劇氣候變化。目前有一種新的方法是利用陽光將廢棄二氧化碳轉(zhuǎn)化成我們需要的化學(xué)物質(zhì)。
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得益于光催化技術(shù)的進步，這個工藝越來越可行。近年來，研究人員開發(fā)出了能夠還原二氧化碳中碳和氧的光催化劑。在此基礎(chǔ)上就能創(chuàng)建“太陽能”提煉廠，用廢氣生產(chǎn)有用的化合物，包括可用于合成藥物、洗滌劑、肥料和紡織品等多種產(chǎn)品的“平臺”分子。
3.虛擬患者能徹底改變醫(yī)學(xué)
如果電腦能替代患者，那會怎樣？比方說，如果在新冠疫苗試驗的某些階段能用虛擬人替代真人，那可能就會加快預(yù)防手段的研發(fā)從而減緩疫情蔓延。這就是“電腦模擬醫(yī)學(xué)”的一些好處，即：用虛擬器官或人體系統(tǒng)來測試藥物和治療方法，進而推斷真人對這些療法的反應(yīng)。在可預(yù)見的未來，后期研究會需要真人患者，但有了電腦模擬試驗，科研人員將能夠?qū)λ幬锖椭委煼椒ǖ陌踩院陀行赃M行速度快、成本低的初步評估，從而大大減少試驗所需活體人類受試者的數(shù)量。
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4.空間計算或是下一個大熱門
設(shè)想80多歲的瑪莎獨居且需要坐輪椅?，斏瘡呐P室到廚房時，照明燈開啟，周圍溫度適當調(diào)整。如果貓貓從前面經(jīng)過，輪椅會減速。如果她上床的時候有摔倒跡象，家具會迅速挪過來保護她，同時她的兒子和當?shù)乇O(jiān)測站將接到警報。
這一場景的核心就是“空間計算”，它是現(xiàn)實世界與數(shù)字世界正在融合的下一步方向。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實應(yīng)用軟件能做的，它全都能做到：把云連接的物體數(shù)字化，讓傳感器和馬達彼此呼應(yīng)，以數(shù)字化方式呈現(xiàn)真實世界。然后，它將這些能力與高保真的空間測繪結(jié)合起來，使計算機“協(xié)調(diào)員”能夠在一個人穿行于數(shù)字或現(xiàn)實世界時追蹤和控制物體的移動和相互感應(yīng)?？臻g計算很快將在各行各業(yè)把人機互動和機器互動提升到新的高度，包括在工業(yè)、醫(yī)療、交通和家居領(lǐng)域。
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5.數(shù)字醫(yī)療可診斷和治療一切病痛
投入使用或正在開發(fā)的大量應(yīng)用程序現(xiàn)在能夠自主檢查或監(jiān)測身心疾病或直接給予治療。這種軟件被統(tǒng)稱為數(shù)字醫(yī)療，它可以加強傳統(tǒng)醫(yī)療，也可以在醫(yī)療服務(wù)受限的情況下給予患者支持——這在新冠肺炎危機背景下格外需要。
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6.電動航空的到來可能早于預(yù)期
2019年，航空旅行的碳排放占全球總量的2.5%，這一數(shù)字到2050年可能會達到2019年的三倍。雖然有些航空公司已開始為其大氣層碳排放進行補償，但更大力度的減排措施勢在必行。電動推進的馬達不僅能消滅直接的碳排放，還能使燃料成本降低90%、維護成本降低50%、噪音降低近70%。
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7.低碳水泥可幫助應(yīng)對氣候變化
混凝土是建筑業(yè)中使用最廣泛的人造材料。據(jù)位于倫敦的智庫英國皇家國際問題研究所說，其關(guān)鍵組成部分之一——水泥在生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳量驚人，占全球排放總量高達8%，但未得到充分重視。
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2018年，代表全球產(chǎn)量約30%的全球水泥和混凝土協(xié)會宣布了該行業(yè)的首個可持續(xù)發(fā)展指導(dǎo)方針，這是一套設(shè)計碳排放和用水等領(lǐng)域的關(guān)鍵指標，旨在跟蹤性能改善，并使其通俗易懂。
8.量子傳感器讓自動汽車“看清”彎道
量子傳感器與量子計算機一樣具有變革性，可推動實現(xiàn)能“看清”彎道的自動駕駛汽車、水下導(dǎo)航系統(tǒng)、火山活動和地震預(yù)警系統(tǒng)，以及監(jiān)測人的日常大腦活動的便攜式掃描儀。
量子傳感器利用物質(zhì)的量子特性擁有極高的精準度，原子鐘就是一個例子。其他量子傳感器則利用原子躍遷來探測動作的微小變化或引力場、電場和磁場中的細微差異。
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9.綠色氫可填補可再生能源的巨大空白
氫燃燒的唯一副產(chǎn)品是水，這就是為什么氫幾十年來一直是一種誘人的零碳能源來源。然而，傳統(tǒng)的礦物燃料制氫法遠遠達不到零碳排放。
綠色氫有所不同，它是通過電解產(chǎn)生的，機器把水分解成氫和氧，沒有其他副產(chǎn)品。從歷史上看，電解需要的電力太多，用這種方式制氫根本不劃算。但情況正在發(fā)生變化，原因有二。其一，如今有了大量富余的可再生能源電力，這些富余電力可以用來對水進行電解，把電力以氫的形式“儲存”起來。其二，電解器的效率越來越高。
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10.全基因組合成將徹底改變細胞工程學(xué)
新冠肺炎疫情初期，中國的科學(xué)家將新冠病毒的基因序列上傳到了基因數(shù)據(jù)庫。然后，瑞士的一個研究小組用它合成了完整的基因組、制造出這種病毒——基本上就能將病毒傳送到實驗室進行研究，而無需等待實物樣本。這樣的速度充分說明了全基因組打印技術(shù)對醫(yī)學(xué)和其他工作的促進作用。
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全基因組合成是蓬勃發(fā)展的合成生物學(xué)的延伸。研究人員用軟件設(shè)計出基因序列，將其制造出來植入微生物，從而對這個微生物進行重新編程使之按照人的意愿發(fā)揮作用，比如形成一種新藥。到目前為止，基因組只能接受微小的編輯。但隨著合成技術(shù)和軟件的改進，打印鏈條更長的遺傳物質(zhì)、更廣泛地改變基因組成為可能。
