世界经济论坛第十版周年刊的《十大新兴技术报告》列出了有望在未来三至五年影响世界的新技术。
世界经济论坛与《科学美国人》召集的专家重点介绍了有望彻底改变农业、医疗和太空领域的技术进步。
自施肥作物、按需制药、呼气检测诊断和3D打印房屋均入选这份技术名单。
在COP26上，各国承诺在本十年设定新的宏大目标，以减少温室气体排放。兑现这些承诺将依赖绿色技术的开发和规模化推广。
两项旨在让农业更可持续的技术——生产“绿色”氨，以及培育能够自行制造肥料的作物——均入选今年的新兴技术名单。
十大新兴技术
从能够诊断疾病的呼气传感器，到为低功耗设备进行无线充电，今年的十大新兴技术名单汇集了环境、健康、基础设施和互联互通领域令人振奋的进展。专家从数十项提名中精选出一批新成果，它们有望打破现状并推动切实进步。
以下是2021年十大新兴技术：
脱碳进程加速
一个世纪前，科学家提出地球大气中过量的二氧化碳会导致热量滞留并引发全球变暖。如今，一场全球行动正在展开，推动日常生活各个方面实现脱碳。各国政府和各行业已作出具有里程碑意义的承诺，减少碳排放。
要在未来三至五年兑现这些承诺，就需要前所未有的创新，并将多项新兴技术扩大至工业化规模，例如大规模储能、低碳或零碳化学品来源、铁路运输复兴、碳封存、低碳农业、零排放车辆和能源，以及在全球范围内商定并落实合规监测。
能够自行制造肥料的作物
如今，全球每年使用超过1.1亿吨氮肥来提高作物产量。如果作物能够像大豆和豆类等豆科植物那样自行捕获氮，并将其“固定”为氨，会怎样？研究人员正致力于促使玉米和其他谷物等作物也能自行施肥，这已成为十大新兴技术之一。
一种方法是模拟豆科植物与细菌之间的共生分子交流，形成根瘤——豆科植物天然的“肥料工厂”。另一种方法是让通常会在谷物根部定殖、但不会形成根瘤的土壤细菌产生固氮酶。这种关键成分能将大气中的氮转化为植物可利用的氨。
一口气诊断疾病
很快，对患者而言，检测疾病可能会像呼气一样简单。新型呼气传感器通过采样人类呼气中800多种化合物的浓度来诊断疾病。例如，呼气中丙酮含量升高表明患有糖尿病。传感器会检测呼气化合物流经金属氧化物半导体时电阻的变化，随后由算法分析传感器数据。
这项新兴技术要普及仍需改进，但在2020年3月于中国武汉开展的一项研究中，传感器检测COVID-19的准确率高达95%，区分患者的灵敏度达到100%。
按需生产药品
如今，药品通常以大批量生产，采用多步骤流程，各环节分散在世界各地。整个流程可能需要数月，涉及数百吨材料，这给质量一致性和稳定供应带来了一些挑战。微流控和按需制药技术的进步，如今已使少量但日益增多的常见药品能够按需生产。
这一流程也称连续流制造，通过管道将原料输送到小型反应室。药品可在便携式设备中生产，并用于偏远地区或野战医院，剂量也可根据患者个体情况调整。这项新兴技术仍面临的一项挑战是降低高昂成本。
从无线信号获取能量
物联网（IoT）由数十亿台电子设备组成，这些设备利用互联网连接实现部分功能。物联网传感器通常是功耗极低的设备，会报告对日常生活至关重要的数据，但为其持续供电颇具挑战：电池寿命有限，而且设备部署后，当地环境往往不允许人们直接接触设备。
随着5G问世并提供功率足够的无线信号，物联网传感器中的微型天线可以从这些信号中“收集”能量。这项新兴技术的早期应用已存在多年，例如自动化“标签”通过无线电信号供电；当车辆经过收费站时，信号便会发射出来。
延长“健康寿命”
世界卫生组织预测，2015年至2050年间，全球60岁及以上人口占比将从12%近乎翻倍至22%。衰老与癌症、2型糖尿病、痴呆症和心脏病等急性及慢性疾病都有关联。
研究人员已初步揭示衰老的分子机制，这或有助于我们不仅活得更久，也活得更健康。借助组学技术（例如同时量化所有基因活性或细胞内所有蛋白质浓度）以及表观遗传学研究成果，研究人员能够识别可强力预测疾病的生物标志物，为主动治疗提供靶点。
氨走向绿色
为了养活全球人口，作物往往需要大量由氨制成的肥料。合成氨肥要采用名为哈伯-博施法的高能耗工艺，并需要大量氢气。如今，氢气大多通过电解（利用电力分解水分子）或高温裂解碳氢化合物生产。这两种方法所需的能源目前都会造成大量温室气体排放。
随着可再生能源日益普及，一种生产过程中不排放温室气体的“绿色”氢气正在出现。绿色氢气除了能减少大气中过量的碳外，也不含使用化石燃料作原料时会掺入的污染性化学物质。其纯度更高，能够提高催化效率，促进氨的生产。
生物标志物设备实现无线化
没人喜欢针头。然而，许多常见的急性和慢性疾病都需要频繁抽取不同量的血液，以监测对跟踪癌症治疗、糖尿病及其他疾病进展至关重要的生物标志物。低功耗无线通信技术的进步，加上采用光学和电子探针的新型化学传感技术，使关键医疗信息得以持续、无创地监测。
已有100多家公司部署或正在开发各类无线生物标志物传感设备，应用范围广泛；鉴于糖尿病在全球的普遍性，相关设备尤其关注糖尿病。无线连接的优势在于数据可以即时获取，必要时便于远程医疗专业人员介入。
使用当地材料打印房屋
利用大型3D打印机建造房屋，已在美国和其他发达国家有限度地投入应用。在基础设施有限、材料运输困难的发展中地区，近期的3D打印演示实现了突破：使用当地采购的材料，如黏土、沙子和本地纤维来打印建筑结构，从而省去约95%原本需要运往施工现场的材料。
这项新兴技术有望在偏远地区建造坚固的住所，那里住房需求迫切，且缺乏可行的运输网络。对于常常被落在后面的国家而言，这可能带来重大改变。
太空连接全球
物联网（IoT）传感器能够记录并报告有关天气、土壤状况、湿度、作物健康、社会活动以及无数其他有价值数据集的重要信息。近年来，大量低成本微型卫星进入低地球轨道，能够在全球范围内采集此类数据，并将数据下载至中央设施进行处理。借助物联网，我们将以前所未有的程度了解全球情况，覆盖此前无法触及、缺乏传统互联网基础设施的发展中地区。
低功耗安全数据链路以及低地球轨道卫星寿命较短等挑战依然存在，但稳步进展有望在未来三至五年实现全球部署。
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