2023年十大新興技術發布
http://www.debgrams.com 2023-07-13 09:36 來源：中國戰略新興產業
世界經濟論壇執行董事Jeremy Jurgens介紹，《2023年前沿技術十大報告》（以下簡稱“報告”）旨在幫助各行業的專業人士預測可能出現指數級發展的技術，解讀其影響、推動塑造產業和服務社會的應用。
這十大新興技術包括以下內容。
01
柔性電池
從可卷曲的計算機屏幕到“智能”服裝，電子產品未來將越來越“靈活”。可穿戴設備、柔性電子和可彎曲顯示屏的快速發展迫切需要能夠與這些系統的靈活性相匹配的電源。標準的硬性電池很快可能會成為過去，因為薄型、柔性的電池（由可以輕松扭曲、彎曲或拉伸的輕質材料制成）已經進入市場。
目前有幾種類型的柔性電池可供選擇。這些電池可充電，包括放置在導電聚合物電流收集器上的鋰離子或碳鋅體系。在某些情況下，添加劑可以增強導電性和柔韌性。柔性電池的電極可以涂覆或甚至印刷在柔性基底上，包括石墨烯、碳纖維或織物等碳基材料。
柔性電池市場預計將在未來幾年迅速擴張。一項研究預測，全球柔性電池市場在2022年至2027年間將增長2.4億美元，在此期間的復合年增長率為22.79%。增長的主要驅動因素預計將是對可穿戴設備的需求增加以及電子產品微型化和柔性化的趨勢。
LG化學、三星SDI、蘋果、諾基亞、前沿科技、意法半導體、藍火花科技和富麗電池新技術在內的幾家公司正在積極開發和商業化柔性電池技術。
02
生成式人工智能
生成式人工智能（AI）是一種強大的AI類型，它可以通過學習數據中的模式、使用復雜的算法和受人腦啟發的學習方法，創造新的原創內容。雖然生成AI目前主要專注于生成文本、計算機編程、圖像和聲音等領域，但這項技術可以應用于各種目的，包括藥物設計、建筑和工程。
最近流行的ChatGPT這類基于AI的語言模型可以提高生產力和改善輸出質量，將人類任務從草稿撰寫轉變為創意生成和編輯。生成AI技術特別有益于能力較低的工人，可以提高工作滿意度和自我效能感。鑒于采用這些新技術可能帶來的生產力提升，我們必須意識到可能出現的工作替代現象。因此，制定支持工人提升技能的政策和計劃至關重要，以確保技術創新的好處得到廣泛分享，并使工人具備在不斷變化的就業市場中蓬勃發展所需的技能。
最新的發展涉及可以做出重要決策或采取重大行動的自主AI系統。例如，AutoGPT是使用GPT-4語言模型的自主AI應用程序。AutoGPT可以通過將目標分解為較小的任務，并利用互聯網搜索或文本到語音技術等工具，自動完成用戶確定的目標。
生成AI技術，特別是自主AI技術，越來越多地融入人們日常生活的多個方面，引發了公眾的興奮和關注。為了建立公眾對生成AI的信任，應確保應用程序符合約定的專業和道德標準。
03
可持續航空燃料
航空業每年產生的二氧化碳排放占全球總量的2-3％，根據預測，2022年至2050年間航空業的排放量將達到39千兆噸。電動汽車在陸地交通中的使用正迅速增加，但航空業在減少碳排放方面面臨困境，因為長途飛行需要更高能量密度的燃料。此外，更換飛機的高成本意味著現有機隊將繼續運營數十年，而且電動或氫燃料飛機可能在任何情況下都無法用于長途飛行。
目前出現了一種無需對現有航空基礎設施和設備進行大規模改變的解決方案：可持續航空燃料（SAF），它由生物（例如生物質）和非生物（例如二氧化碳）資源生產。結合其他減碳策略，包括系統范圍的運營效率、新技術和碳抵消，SAF應該可以使航空業在未來幾十年內實現凈零碳排放。
目前，SAF在全球噴氣燃料需求中所占比例不到1％，但到2040年，這個比例必須增加到13-15％，以使航空業在2050年實現凈零排放。目前，利用可再生能源從生物原料中生產SAF的能力正在穩步增加。根據國際航空運輸協會的數據，2022年SAF的生產量達到至少3億升（樂觀估計為4.5億升），幾乎是2021年的三倍。越來越多的航空公司承諾使用SAF，這一趨勢將通過全球努力加速，例如世界經濟論壇的“清潔明天藍天計劃”和“先行者聯盟”。
美國材料測試協會（ASTM）已經批準了九種可持續航空燃料，可以與傳統石油基噴氣燃料按比例混合，比例可高達50％。2023年，英國的一個聯合體將交付首次全凈零可持續航空燃料跨大西洋飛行的任務，展示了這項迅速發展的技術的潛力，并將世界更近地推向凈零航空。
04
工程噬菌體
噬菌體是有選擇性感染特定類型細菌的病毒。科學家現在可以借助越來越復雜的基因工程工具，重新編程噬菌體以感染指定細菌，使其能夠在植物、動物和人類微生物群落中的諸多共存的細菌類型中專門針對其中一種。例如，由于噬菌體通常只感染一種類型的細菌，因此可以針對復雜的微生物組中的個體細菌種類進行靶向治療。
工程噬菌體顯示出治療與微生物組相關的疾病的潛力，例如溶血性尿毒癥（HUS），這是一種罕見但嚴重的影響腎臟和血液凝固功能的疾病，由特定的大腸桿菌引起。科學家改造了感染大腸桿菌的噬菌體的遺傳物質，使其編碼能夠切割導致HUS的大腸桿菌基因的遺傳“剪刀”。動物研究表明，給予這些設計噬菌體顯著減少了微生物組中導致HUS的大腸桿菌菌株的存在，并減輕了HUS的癥狀。
在44項具有治療目的的工程噬菌體相關臨床試驗中，有29項是自2020年初以來發布的。基于噬菌體的治療方法，無論是自然噬菌體還是工程噬菌體，都將繼續成為一種強大的工程微生物組的方法，增強人類、動物和植物的健康。
05
改善心理健康的元宇宙
針對不斷加重的心理健康危機，產品開發者正在開始構建共享虛擬空間來改善心理健康。
過度使用屏幕和社交媒體可能會降低心理健康，但在負責任的使用下，它們也可以提升幸福感。在共享的虛擬空間中建立連接可能有助于對抗不斷加劇的心理健康危機。虛擬共享空間是人們可以在其中進行專業和社交互動的數字環境。這些空間的未來通常被稱為“元宇宙”，可能包括增強現實（AR）或虛擬現實（VR）增強的虛擬共享空間。就像目前存在多個共享虛擬平臺一樣，可能會存在多個元宇宙，其目的和沉浸程度各不相同。
一些游戲平臺已經被利用于心理健康治療。這些平臺不僅增加了患者的參與度，還有助于消除心理健康問題的社會污名。例如，DeepWell Therapeutics創建了用于治療抑郁癥和焦慮癥的視頻游戲；總部位于英國的Xbox工作室Ninja Theory已將心理健康意識融入大眾市場游戲，并計劃通過他們的Insight項目擴展到治療領域；TRIPP創建了Mindful Metaverse，通過啟用虛擬現實引導正念和冥想來提升幸福感。
利用元宇宙滿足心理保健需求的持續性可能是一個雙贏的局面。不僅患者會受益，而且將元宇宙與實際必要的應用結合起來，可能推動這個不斷進步的虛擬空間的出現。
06
植物傳感器
聯合國糧食及農業組織表示，為了在2050年養活世界人口，全球糧食產量需要增加70%。農業技術創新將是實現這一巨大增長并改善世界糧食安全的關鍵一步。
傳統上，監測大型農場依賴人工土壤測試和外觀觀察，而無人機和衛星在這方面已經帶來了革命性的變化。如今，我們有了新一代的植物傳感器。這些可穿戴植物傳感器可以改善植物健康狀況并提高農業生產力。這些小型、非侵入性的設備可以安裝在農作物上，連續監測溫度、濕度、濕度和營養水平。來自植物傳感器的數據可以優化產量，減少用水、肥料和農藥的使用量，并檢測疾病的早期跡象。
Growvera和Phytech這兩家公司分別開發了微型針狀傳感器，可以插入植物的葉片或莖部，測量電阻變化。數據通過無線傳輸到計算機或移動設備，進行分析以獲取有關植物健康的建議。
可穿戴植物傳感器有望徹底改變農作物生產和管理。通過提供有關植物健康和環境條件的實時數據，這些設備可以幫助農民優化農業生產力，減少浪費，并最小化農業對環境的影響，同時助力養活不斷增長的全球人口。
07
空間組學
人體由大約372萬億個細胞組成。它們如何共同工作，使我們保持生命和健康？空間組學可能為研究人員提供答案。
通過將先進的成像技術與DNA測序的特異性和分辨率相結合，這種新興方法能夠在分子水平上對生物過程的“是什么、在哪里以及何時”進行細致的映射。科學家首先選擇一個感興趣的器官（如小鼠大腦），將組織切片成僅一細胞厚的切片。然后使用創新技術來可視化每個切片中特定生物分子的位置。空間組學能夠以前所未有的細節觀察以前無法觀察到的細胞結構和生物事件。
得益于空間組學，新一代的分子水平的“細胞圖譜”得以繪制，圖譜詳細描述了發生在人類和其他物種中的眾多生物過程。根據2021年的統計，相關市場總價值為2.3億美元，預計到2030年收入將達到5.8億美元，越來越多的公共和私營公司正在尋求提供空間組學解決方案。
雖然學術和轉化研究中心在2020年占據了市場的89%，但市場正在迅速擴展，包括制藥和生物技術行業。
08
柔性神經電子學
近年來，腦機接口（Brain-Machine Interfaces，BMI）獲得了關注，激發了人們對通過思維控制機器的力量和潛力的想象。腦機接口允許捕捉大腦產生的電信號，并通過算法將這些電信號解碼為計算機可以理解和執行的指令。
類似BMI的系統已經用于治療癲癇患者，并在神經假肢領域得到應用——假肢使用電極與神經系統進行接口。盡管取得了初步成功，但這些技術面臨挑戰。目前醫生使用的植入物由硬材料制成，類似于筆記本電腦或手機內部的芯片，它們可能會引發長期瘢痕并引起明顯的不適感。它們不能彎曲或適應腦部運動，所以隨著時間的推移，它們會在位置上“漂移”，降低了捕捉信號的準確性。非侵入性方法，如放置在顱骨外部的電極，不需要手術植入，但提供的信號只能聽到模糊且難以解碼的聲音，就像通過厚厚的口罩聽別人說話一樣。
研究人員最近在生物相容材料上開發了柔軟、靈活的腦機接口電路。柔性電路可以適應大腦，減少瘢痕和傳感器漂移，而且它們可以裝載足夠的傳感器，同時刺激數百萬個腦細胞，大大超過了硬探針的規模和時間。當在神經科學研究中使用柔性腦機接口時，可以加深對癡呆癥和自閉癥等神經系統疾病的理解。在臨床上，柔性腦機接口可以提供更好的神經假肢控制，而無需頻繁校準。
柔性腦機接口的應用已經在美國食品和藥物管理局（FDA）批準的臨床試驗中進行，迅速使這項技術成為現實。未來，其他可植入設備，如心臟起搏器，也可以采用類似的材料。
09
可持續計算
數據中心消耗全球產電量的約1%。通過將新興技術以創新的方式結合和整合，使零能耗數據中心成為可能。可持續計算就是泛指這些技術的綜合。
首先，為了解決熱管理問題，開發使用水或絕緣冷卻劑來散熱的液冷系統，并將多余的熱量重新利用于空間供暖、熱水供應和工業過程等應用。其次，人工智能被用于實時分析和優化能源使用，最大限度地提高效率而不影響性能。如DeepMind已成功展示了人工智能驅動的能源管理的潛力，在谷歌的數據中心實現了高達40%的能耗降低。第三，支持凈零能源數據中心的技術基礎設施正變得更加模塊化和需求驅動。例如，云計算和邊緣計算系統可以將數據處理和存儲分布在多個設備、系統甚至地點上。
實現凈零能源數據中心將涉及創新方法，將上述方法與新的發電、儲能和管理技術相結合。
10
人工智能輔助醫療
新冠疫情初期，許多醫院的可持續工作負荷迅速超過了容量。為了應對這一情況，政府和學術團隊將人工智能（AI）和機器學習（ML）應用于醫療領域，既是為了預測即將到來的大流行病，也是為了有效應對它們。
目前這項技術還處于初級階段，但將隨著更多優質數據整合到AI和ML模型中快速擴展。基于AI的醫療可能在發展中國家產生更深遠的影響，這些國家通常缺乏基礎設施和人員來為大部分人口提供醫療服務。例如，印度擁有14億人口，人口分布廣泛，已采用基于AI的方法來增強醫療服務。印度政府已經通過協助技術使醫生能夠與偏遠社區進行遠程互動，并確保隱私保護措施得到落實。
總結
報告指導委員會聯合主席，波士頓大學傳媒學院新聞學院院長Mariette DiChristina介紹，《2023年前沿技術十大報告》旨在幫助改善全球狀況、幫助人類自身。從報告可以看出，創新的驅動力是全球互聯的加速、人工智能的崛起，以及物理、數字和生物世界的融合。
聯合主席、IBM前任首席創新官Bernard Meyerson認為，最重要的是要認識到這些“超級”能力所帶來的社會問題。人類的幸福最終也需要一個健康的地球。
為了滿足這種需求，“十大”清單中包括可穿戴植物傳感器，通過改善植物健康狀況，實現增加食物產量。隨著氣候變化的影響變得越來越嚴重，其中兩項創新取得了進展：可持續航空燃料，可由生物或非生物來源制成；可持續計算，為實現凈零碳數據中心鋪平道路。然而，為了應對這個對人類存在構成威脅的問題，還需要更多的創新。
編輯精選
