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趋势|美国宣布35-第《2016-2045年新兴科技趋势报告》页

三天前,信息合作创新委员会

美国发布了35页的《2016-2045年新兴科技趋势报告》。该报告基于政府机构、咨询机构、智库、科研机构等发布的32份科技趋势研究报告。在过去的五年里。

通过对近700个科技趋势的综合比较分析,最终确定了20个最值得关注的科技发展趋势。

这份报告的发布是为了帮助美国各部门对未来30年可能影响国家实力的核心技术有一个大致的了解。二是为国家和社会资本指明科技投资方向,从而确保美国在未来世界的战略优势。

1.物联网

最保守的预测认为,到2045年,将有超过1000亿台设备接入互联网。这些设备包括移动设备、可穿戴设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像机、汽车和服装。他们创建和共享的数据将为我们的工作和生活带来一场新的信息革命。

人们将能够使用来自物联网的信息来加深他们对世界和生活的理解,并做出更恰当的决定。

与此同时,网络设备还将自动化许多当前需要人力的任务,如监控、管理和维护。物联网、数据分析和人工智能三项技术的合作将在世界范围内创造一个巨大的智能机器网络,在没有人工干预的情况下实现大量的商业交易。

然而,尽管物联网将提高经济效率、公共安全和个人生活,它也将增加对网络安全和个人隐私的关注。恐怖分子、犯罪集团和敌对势力将利用物联网作为新的攻击手段。然而,物联网所包含的大量数据也会诱使政府对人们实施监控,从而进一步引发隐私与安全的对抗。

代表性技术

实际应用

2.机器人和自动化系统

到2045年,机器人和自动化系统将遍布全球。自动驾驶汽车将使交通更加安全和高效,也可能给共享经济带来新的动力。机器人负责日常生活中的大量任务,如照顾老人和购买蔬菜,以及工业任务,如收割庄稼和维护公共设施。

随着机器人机动性、灵敏度和智能的提高,它们将成为强大的战士,在战场上协助甚至取代人类士兵。人工智能软件将用于商业领域,例如从数百TB的数据中提取有意义的信息,实现商业服务自动化,以及取代传统的“以人为本”的职业,如客户服务和教师。

然而,机器人和自动化也会带来许多危机。数百万被机器取代工作的下岗工人将对社会产生巨大影响,并导致经济和社会不稳定。自动网络系统将成为敌对势力相互攻击的主要突破点。在冲突中使用机器人和自动化系统可能会带来巨大的伦理和文化挑战。

代表性技术

实际应用

3.智能手机和云计算

10.社交网络

今天,大约65%的美国人使用社交网络,而2005年只有7%。社交网络已经开始显示出改变人类行为的能力。然而,在未来的30年里,今天美国股票市场的社会技术将带给人们创造自己的微观文化圈的力量。

人们将利用技术形成基于在线社区的社会契约和社会结构,从而颠覆许多传统的权力结构。例如,政治舆论,由于证人可以直接揭露互联网上的腐败和压迫,而无需通过媒体过滤,政府将发现越来越难以直接控制舆论。企业责任,虽然企业可以通过社交网络直接联系消费者,但这些消费者也可以利用社交网络来突破营销的噪音,让企业对自己的产品和行为负责。

众包和直播将进一步使内容创作民主化,从而模糊媒体人和观众之间的区别。比特币和其他加密货币可能会从政府手中夺走对货币和交易的控制权,并从此建立在社会共识而非政府监管的基础上。

代表性技术

实际应用

11.高级数字设备

在过去的60年里,随着计算机和各种数字设备给人们的生活带来了巨大的变化,我们似乎忘记了这些技术仍然是相对较新的。个人电脑直到1975年才出现在商店里,当时像今天的宜家一样,个人电脑作为一套零件出售给顾客。用户需要自己组装,所有程序都需要自己编写。仅仅40年后,当1969年美国宇航局将宇航员送上月球时,人们的智能手机的计算能力远远超过了它。这一趋势将在未来30年持续下去。

人们将有更多的计算能力和更多的数字资源。移动网络和云计算将给人们带来几乎无限的内存和计算能力。虚拟技术和基于软件的系统将允许政府和企业快速调整和升级信息技术系统,而无需昂贵的硬件升级。

从服装到建筑材料,数字产品将更广泛地融入日常生活。同时,新技术将改变我们与技术交流的方式。语音界面在智能手机中得到了广泛的应用,而姿势界面则允许我们与电脑进行无声的交流。最后,人脑-计算机界面将允许我们用大脑控制数字设备,并使它们成为我们身体的一部分。

代表性技术

实际应用

12.新材料

在过去的10年里,材料科学的突破给我们带来了多种先进材料。从能够自我恢复和清洁的智能材料,到能够恢复其原始形状的记忆金属,到能够通过压力发电的压电陶瓷材料,到具有惊人结构和电学性质的纳米材料,这些都是材料科学家的成功之处。尤其是纳米材料,具有广泛的应用价值。

在纳米尺度(小于100纳米),普通材料如碳将显示出独特的性质。石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体,只有一层原子厚度,比钢强100倍,能有效传导热和电,几乎是透明的。

纳米材料有许多应用,如发动机或其他机械表面的低摩擦涂层、作为高强度合成材料的建筑汽车和飞机、轻质防弹背心和高效光伏材料。

除了工业应用,制药公司也在研究医用纳米粒子作为治疗癌症的靶向分子。在未来的30年里,纳米材料和新材料,如泡沫金属和陶瓷复合材料,将用于从衣服到建筑材料,到汽车,到道路和桥梁的一切领域。

13.空间技术

航天工业正进入自20世纪60年代以来从未有过的发展阶段。新技术,如机器人、先进的推进系统、轻质材料、不断增加的制造业和部件的小型化,正在降低将人和物体送入太空的成本,这将为太空探索开辟新的机会。

SpaceX、阿丽亚娜航天公司和BlueOrigin等航天行业的新来者带来了可回收火箭等颠覆性创新。

在未来的30年里,科学研究和发展将引领人类重返月球。此外,更大的探索,如人类登陆火星,以及新的太空产业,如从小行星上开采矿物,也是可能的。

尽管探索甚至殖民太空是现代人的长期梦想,但对太空设施的需求很可能会增加地球上的冲突。随着越来越多的国家开始依赖天基设备,对太空的控制很可能成为一个全新的爆发点。天基武器不再是不可能的,反卫星将成为未来战争的一部分。

14.合成生物技术

早在孟德尔发现遗传的基本规律和艾弗里-麦克劳德-玛卡提实验证明DNA是遗传物质之前,人类已经通过选择性育种和杂交操纵植物和动物的遗传基因数千年了。

随着我们对遗传学理解的加深,我们已经能够通过构建新的DNA来创造新的生物。转基因作物是这项技术的先锋。但与此同时,我们正站在生物革命的风口浪尖上。当我们进入生物技术的新时代,生命将成为可以像计算机程序代码一样重写的信息。

科学家正在开发一种能分泌生物柴油的藻类。成千上万的数据被写入了这种藻类的DNA中。在接下来的30年里,合成生物技术将产生能够检测毒素的生物,从工业废料中生产生物柴油,并通过共生关系向人类宿主提供药物。然而,合成生物学也将带来巨大的风险,如生物武器和无法控制的入侵物种。

代表性技术

实际应用

15.额外材料的制造

增量制造(3D打印)作为制造有限设计原型的技术,已经在工业中使用了30多年。然而,在过去的十年里,3D打印技术取得了惊人的发展。如今,随着3D打印机价格的下降以及大量开源工具和支付模式的出现,世界上出现了一大批“创造者”,他们一直在突破这项技术的极限。

2040年,3D打印技术将改变世界。新一代3D打印机将能够融合各种材料、电子元件、电池和其他元件。人们将使用3D打印技术制造工具、电子产品、零配件、医疗设备等产品,并根据个人需求实现真正的“私人定制”。

军队的后勤将变得更加简单,因为设备和供应品可以直接在当地印刷。物体将成为信息,网上盗版将取代真正的盗窃。恐怖分子和犯罪集团将使用无法追踪的原材料印刷武器、探测器和其他设备,对社会稳定构成巨大风险。

代表性技术

实际应用

16.医学

在未来30年,各种科技突破将改变医学。通过基因组学,我们将获得真正的私人药物。将来,癌症、心肺疾病、老年痴呆症和其他看似无法治愈的疾病将通过针对患者个体基因的药物来治疗。

人类将能够通过DNA培养移植所需的器官,从而消除潜在的致命情况,如等待匹配和排斥反应。生物假体将直接与神经系统相连,提供与真实触觉非常相似的感觉。

机械急救人员和控制冷却等肢体存活技术将大大延长救援的“黄金时间”。科学家将找出衰老的原因,从而延长人类的寿命,创造出一大批非常健康和精力充沛的“老人”。

另一方面,发达医疗设施的价格将给各国的医疗体系带来更大的压力。穷人和富人之间的救生资源也将非常不均衡。此外,随着人类寿命的延长,年轻人和老年人之间对工作和资源的竞争将会加剧。耐药性极高的超级细菌也会给全世界的人们带来极大的危险。

代表性技术

实际应用

17.活力

未来30年,全球能源需求预计将增长35%,而我们正面临一场能源革命。水力压裂和定向钻井等采油新技术为人类增加了大量可开采的油气田。这直接颠覆了世界石油市场,使美国从世界上最大的石油进口国变成了最大的石油生产国。

与此同时,太阳能和风能等可再生能源的价格开始接近石油价格。以太阳能为例。在过去的10年里,太阳能发电的价格从每瓦8美元下降到这个数字的十分之一。此外,还有核能,这是有争议的,但从未停止发展。新一代核反应堆的设计声称更安全,产生的核废料更少。

然而,尽管清洁能源的使用可以帮助我们减缓全球气候变化,但围绕着用于生产电池、光伏和其他组件的稀缺资源,新的争端和摩擦也会出现。石油经济的衰退也将在中东和北非造成严重的经济和社会不稳定,进一步加深当地的武装冲突。

代表性技术

实际应用

新型武器

在未来30年,几项新的武器技术将出现在战场上。除了目前正在开发的非致命武器和能源武器之外,几个国家也在开发能够阻止军事行动的反干预和区域拦截武器(A2AD)。A2AD的技术包括反舰弹道导弹、精确制导反车辆杀伤武器、反火箭发射器、火炮和迫击炮系统、反卫星武器和电磁脉冲武器。

有些技术,如精确制导武器,是在现有技术基础上的突破。中国正在开发能够摧毁航空母舰的先进反舰弹道导弹。然而,有些技术是全新的想法,如美国国防部高级研究计划局在2015年开发的EXACTO自动制导子弹。随着中国、俄罗斯、美国和其他国家大力投资于军队现代化,新一代高技术武器竞赛正在拉开帷幕。

19.食品和淡水技术

在未来的30年里,淡水和食物的短缺将在世界上制造更多的冲突。由于过度耕种、干旱、污染和其他原因,世界上大约25%的农业用地已经严重退化。

在未来的几十年里,最乐观的预测还指出,主粮价格将上涨30%。但这是最乐观的情况。如果全球气候变化、需求和资源管理的失败按照目前的趋势继续下去,100%的价格上涨也是可能的。

到2045年,超过40%的世界人口将面临缺水问题。所有这些问题的唯一解决方案是技术。

海水淡化、微灌、污水回收和雨水收集等技术将减缓人类对淡水的需求。转基因作物和自动化将允许农民使用更少的土地生产更多的食物。食品和淡水将成为科技领域的新热点,也将成为新的冲突爆发点。

代表性技术

实际应用

20.应对全球气候变化

根据目前的数据,到2050年,地球表面的温度将上升1.4到3摄氏度。即使我们采取一些极端的方法来减少温室气体排放,气候惯性也会导致温度上升。地表温度的上升将带来一系列不利后果,例如海平面上升给沿海城市带来的危险、作物产量下降造成的饥荒、导致数百万人缺乏饮用水的干旱以及洪水造成的数十亿人的损失。

未来30年,这些危机将引导各方投资于能够减轻气候变化影响的技术研究。在不久的将来,这些技术将包括在地图上标明洪水风险的系统和能够抗旱的转基因作物。从长远来看,可能会有更雄心勃勃的技术,比如从大气中提取二氧化碳和甲烷等温室气体并将其安全储存在地下的技术。

然而,如果气候变化的趋势是增加3度,这是最坏的情况,它对地球气候的巨大影响将难以减缓。在这种情况下,极端的地球工程可能是避免极端天气的唯一方法。科学家建议在大气中散布硫或氧化铝,以减少到达地球表面的阳光。然而,这些措施仍处于理论阶段,风险非常高。

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