来源:联想控股微空间  编辑/秀二

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昨天是“全国科普行动日”,社会各界集中弘扬科学探索精神,普及科学知识。科技发展日新月异,人类社会在其推动下,正呈加速度态势向前发展。那么未来三至五年内,哪些新兴技术将革新我们的生产生活?对此,世界经济论坛曾发布《十大新兴技术报告》,其中展示了自我施肥的作物、按需生产的药物、呼吸感应诊断和3D打印的房屋等。
1/低碳化技术兴起
自地球大气层中过量的二氧化碳会导致热量滞留并造成地球变暖达成共识以来,全球各国政府和多个行业组织一直努力推动日常生活的低碳化,并纷纷做出了减少碳排放的承诺。
在未来三到五年内,履行这些承诺需要前所未有的技术创新,并加大新兴技术的应用规模。例如大规模能源储存、低碳/无碳化学来源、碳封存、低碳农业、新能源汽车和氢燃料电池,以及在全球范围内商定的达标性监测。
在减少碳排放方面,联想集团自主研发温水水冷技术,已成为降低数据中心能耗的最可靠与可行的方案之一;在个人电脑生产制造基地联宝工厂推广使用的新型低温锡膏技术,改变了电子产品制造业十几年来的高热量、高能量、高排放的难题。
2/自己制造肥料的作物
数据显示,全世界的农作物每年都需要耗费超过1.1亿吨的氮肥来提高产量。如果作物能够像大豆和黄豆等豆科植物那样,自己捕获空气中的氮气,并以氨的形式将其“固定”在自己身上,会怎么样?
作为重要的新兴技术之一,研究人员现在的目标是让玉米和其他谷物也能实现自我施肥。一种方法是,通过模拟豆类根部和土壤细菌之间的共生分子交流关系,在非豆科植物的根部创造“根瘤”——豆类的天然肥料工厂。另一种方法是,使通常定植于谷物根部的土壤细菌(但通常不产生根瘤)学会产生“氮化酶”,用于将大气中的氮气转化为与植物兼容的氨,以提高农作物产量。
3/吹气以诊断疾病
研究表明,人类呼吸中的800多种化合物的浓度,与人体内的疾病密切相关。新的呼吸传感器采集并测量人类呼吸中的化合物浓度,从而检测疾病。例如,人体呼吸中的丙酮含量较高,表明病人患有糖尿病。
虽然这项新兴技术在得到普及之前还需完善,但在中国武汉2020年3月进行的一项研究中,传感器在新冠肺炎病毒检测方面达到了惊人的95%的准确率,在鉴别患者方面呈现了100%的灵敏度。在不远的未来,对病人来说,疾病检测可能就会像测试酒驾一样简单。
4/按需生产药品
今天的药品通常是大批量生产的,整个生产流程由多个步骤组成,而不同的流程又分布在世界各地。因此,全部完成这一流程可能需要几个月的时间,并涉及数百吨的材料,这会给生产一致性和可靠供应带来一系列的挑战。
现在,微流控技术和按需制药方面的进展使少部分普通药品能够按需生产,该流程通过管道将材料移入小型反应室,也被称为连续流制造。在偏远地区或战地医院中,可以通过便携式机器来制造这些药物,为每个病人量身定做相应剂量的药物,提升治疗效果并有效降低费用。未来,这项技术将覆盖越来越多的药品生产。
5/来自无线信号的电能
在互联网的连接下,数以亿计的电子设备组成了物联网(IoT)。物联网传感器能够报告对我们日常生活来说至关重要的数据,它们通常是极低功耗设备,但因为电池寿命有限,让其保持充电却很难,而且设备一旦配置好,便往往很难再更换更新,所以部分电子设备的寿命取决于电池的续航能力。
但随着5G的出现,信号塔可以提供足够功率的无线信号,物联网传感器内的微小天线可以从这些高功率5G信号中“收集”电能,从而提升物联网设备的续航能力。这种新兴技术的早期版本已在ETC中得到使用,即安装在车辆挡风玻璃上的“车载电子标签”与在收费站ETC车道上的“微波天线”之间进行的专用短程通讯。
6/设计延长“健康跨度”
世界卫生组织预测,从2015年到2050年,全球60岁及以上人口的比例将从12%增至22%,增加近一倍。随之而来的是大规模衰老与急性和慢性疾病,如癌症、2型糖尿病、痴呆症和心脏病。
了解人类细胞衰老的机制,有助于延长人类寿命并保持身体健康。例如,通过多组学技术量化基因活性或蛋白质的代谢物浓度,可以让细胞衰老的关键机制越来越清晰。
一个令人兴奋的发现是,DNA上的特定标记或代谢化合物的组合可以作为“生物年龄的标识符”,可以帮助人类很好地预测未来的疾病和死亡。这使得靶向疗法的发展成为可能,最近的一项临床研究表明,服用一种人类生长激素可以使“生物年龄”倒转1.5年。未来,在各大医疗服务机构的努力下,人们有望享受到更加健康的老年生活。
7/氨走向绿化
为了满足全世界的粮食需求,通常需要为农作物施加大量的氨生产的肥料。然而,在合成氨肥的过程中需要大量的氢气供应。目前大部分氢气是通过电解水或通过碳氢化合物的高温裂解产生的,而驱动这两种方法所需的能源又导致了大量温室气体的排放。
随着可再生能源开始普遍应用,一种“绿色”的氢气变体正被创造出来,它不仅不会释放温室气体,还能有效减少污染性催化剂的使用。
8/生物标记设备走向无线
没有人喜欢针头。然而,许多常见的急性和慢性疾病的监测,都需要频繁地进行或多或少的抽血,从而对癌症、糖尿病等疾病的生物标记进行追踪。
令人欣喜的是,低功率无线通信技术以及采用光学和电子探针的新型化学传感技术,正推动实现对关键医疗信息进行连续的“无创监测”。
当下,超过100家公司已经部署或正在开发适用于各种场景尤其是糖尿病的无线生物标记传感设备。除了可以看到实时数据,无线设备还能够辅助专业医疗人员进行远程干预。
9/用当地材料打印的房屋
用大规模的3D打印机制造房屋已在欧美一些国家内得到了推行。在发展中国家,由于基础设施有限,材料的运输成为一项挑战。
如今,3D打印机的实践取得了跨越式发展,即用当地采购的材料、粘土、沙子和当地的纤维来打印建筑物——这解决了大约95%的需要运输到建筑工地的材料问题。这种新兴技术可以在偏远地区建造坚固的住所,那里的住房需求非常迫切,而且没有可行的运输网络。
此外,3D打印技术也在其他领域有所作为,例如联想控股成员企业君联资本所投企业赛纳三维,其自主研发的“直喷式彩色多材料3D打印技术”主要用在手术规划模型上,可以精确地展现出患病部位的组织结构、病变位置、大小等,以便医生更准确地判断病情,并及时制定最优化的手术方案。
10/空间连接全球
物联网中的传感器可以记录和报告有关天气、土壤条件、湿度、农作物健康、社会活动和无数其他有价值的数据集的重要信息。
最近,随着近地轨道上无数低成本的微型卫星的出现,它们能够在全球范围内捕获这些数据并下载到地面设施进行处理,因此物联网将前所未有地了解全球范围的情况——包括没有传统互联网基础设施的发展中地区。
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