大量新兴科学技术在我们身边涌现,以一种极其复杂、极难预测的方式改变着我们的世界。

如果想要了解我们将会迎来怎样的世界,我们就需要抢先关注自然界中那些知之甚少的重要元素。很多元素能够使得跨时代的技术成为可能,让人类对世界有全新的理解。

正是出于这一点考虑,我们邀请了一群科学家向我们介绍他们最关心、最能令他们感到振奋的科学研究的前沿领域。目前,有660名科学家回复了我们,我们希望他们的答案能够让你耳目一新。

未来的前沿科技

正如你所预料的那样,我们经常读到的、时常谈论到的那些技术,科学家们也同样相当关注。简单来说,这些议题还反映了人们常有的、对技术本身的怀疑。议题包括人工智能、基因编辑、可持续能源以及未来武器的发展。

然而,如果我们想要更好地未卜先知,就需要更细致地倾听。“未来前沿调查”的本意正在于此。通过深度挖掘数据,我们发现,人们对于新兴技术的态度并不相同:有期待,也有恐惧。

我们在科学家引人入胜的回复之中挑选了8项未来的前沿科技,我们正在不断开拓这些领域,希望能够了解更多。其中四项前景无限,而另外四项则可能带来极高的风险。

最有前景的四项技术

1.量子生物技术

植物是如何在十亿分之一秒内把太阳能转化为他们生存所需要的化学能的?鸟类是如何感知到地球磁场的,从而为数千英里的长途飞行提供导航?为何DNA会在没有显著原因的情况下发生随机突变?人类的意识是什么?

显性量子行为对生物学的作用,量子物理与人脑——这些都是新兴诞生却不断发展的研究领域。这些领域能够解答诸多科学谜团,为人类带来超乎想象的技术发明。详细信息参见本文。

2.小规模数据机器学习

每天,我们都会读到有关“人工智能改变世界”的新闻。然而,就当下来说,AI仍然存在极大的限制。以机器学习为例。机器学习需要大量数据,而面对与训练中不同的场景时,系统就会出现故障。然而,人类的智慧恰恰相反。每当遇到新的场景,尽管数据规模极小,我们的大脑仍然可以生成优质的应对方式。

目前我们所拥有的AI系统已经足够令人印象深刻,但他们仅仅能在各自的领域发挥作用。如果我们能够发明新的系统,无需海量训练数据即可像人类一样迅速地学习,将会彻底改变AI行业。或许有一天,AI能够匹敌、甚至是超过人类自身。

3.室温超导体

电能的应用是为数不多的、彻底改变了人类生活环境的技术之一。然而,如果我们把电能储存在电池中,电能会随着时间而流失;在电力传输的过程中,同样存在能量的损耗。超导材料能够实现电能的无损储存和转移,并使得不会弱化的强力磁场成为可能。

超导体可以引燃一场能源革命,剑桥大学教授Suchitra Sebastian在试图解释物质的奥秘的一篇文章中如此通俗地阐释。设想一下,磁悬浮火车能够达到极快的速度,建设在沙漠之中的太阳能发电厂能够提供整个世界所需的全部能源,运行速度超乎寻常的计算机,成本低廉的磁共振机器——我们所无法想象的技术,还有太多太多。

然而,目前我们所研发出的超导体只能在零下数百摄氏度发挥其功能,这也是正是超导体无法规模化商用的技术难点。如果我们能够实现室温超导,整个世界将会发生翻天覆地的变化——正如人类第一次使用电能那样。

4.毒液

从蜘蛛到蝎子,从青蛙到蜗牛,世界上约有22万个物种能够产生毒性混合物——也即毒液。实际上,毒液中通常含有功能强大的蛋白质,能够快速、精准地在生物体内作用于特定目标,就像锁和钥匙的配对那样。毒液的杀伤力也十分强大。简而言之,毒液是自然界的“高效药”。如果人类能够发明像动物毒液那样的药物,药物的效能将会大大提高,副作用也会大大降低。

目前,制药者还无法更好地利用毒液,关键原因就在于其化学结构过于复杂,无法辨认出发挥作用的活性成分。但新兴的“组学(Omics)”技术——即用于系统性分析与细胞结构和新陈代谢有关的DNA、RNA、蛋白质以及分子的一系列工具——为科学家们提供了帮助,使得他们能够更快地解码毒液结构,并进行相关分类。这将带来药物制造、疾病医治方面的革命。

点击本文,了解更多关于与毒液相关的科学发现。

令人担忧的四项技术

1.自动化杀伤性武器

无论是无人机、枪械还是机器人,自动化杀伤性武器一旦完成部署,就能自行决策何时动用致命武力。

点击国际红十字会主席Peter Maurer撰写的这篇文章,了解更多关于自动化杀伤性武器。

2.数字化性状

科幻小说爱好者们一直以来都希望能够拥有可以诊断疾病的手持设备,只需快速扫描全身,即可完成诊断。这种科技很快就将成为现实:高科技算法能够分析视频、文本和音频,辨认人眼、人耳无法分辨的细微的异常现象。

对人体性状进行数字化分析,既可以赋能于人类,但也有可能在没有得到允许、甚至没有被意识到的情况下被用于扫描人群。安全系统和监控录像在城市里、交通枢纽中、办公室甚至是学校里无处不在。很快,这些系统就能够捕捉到我们的生理、心理健康的种种变化,而我们甚至几乎无法感受到这一切。

斯坦福大学精神病学和行为科学副教授Amit Etkin认为,电子设备得到广泛应用,我们的行为也会被追踪,这很有可能会改变整个精神病学研究领域。

公司、政府或第三方组织如何应用这些数据,将会给本就复杂的行业前沿,再增添有关数据隐私、数字权利的争端。

3.非植入神经调节

虽然电流、超声波和磁力刺激是看不见、摸不着的,但它们的确可以被用于改变人的精神状态、行为或是脑部的生理机能。在过去,想要实现这一切,只有通过开颅外科手术,或是向脑部注射药物。非植入神经调节将会为长期抑郁症、帕金森症带来全新的治疗方法:无需在患者脑内植入设备。

然而,如果缺乏清晰的管制,未经批准的技术滥用很可能会把消费者置于风险之中。目前,“DIY脑部刺激工具包”的市场已经小有规模。在极端情况下,公司和政府很有可能会部署这些设备,操纵工作者、军人或是公民的精神状态,随意调节人们的清醒程度,让人们压抑自我,服从于权威和恐惧。

了解更多有关非植入精神控制,参见本论坛对牛津大学工程科学部门教授Antoine Jerusalem的采访

4.智能司法

智能司法指的是,利用人工智能、神经图像技术以及大数据来识别犯罪高发人群和地区。法庭中的人工智能能够提高司法效率,但我们仍然应当警惕能够伪造证据的算法。

Daniela Piana在她的文章《探索智能司法的伦理》中写道:“我们所面对的,是一场数字革命。”法治传统将延续下去,还是“码治”取代“法治”,一切都取决于我们。

谈及规则制度,人工智能判决影响下的司法程序里,这四条原则能帮我们避免AI编程中的缺陷。

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作者:David Gleicher,世界经济论坛科学与社会发展负责人

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翻译:彭永康

责编:万鸿嘉

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