世界经济论坛《十大新兴技术报告》十周年版将于11月16日发布。
在报告发布前，我们回顾过去十年中一些最重要的新兴技术。
并非所有新兴技术都已成熟。
过去十年间，重大的技术进步改变了我们的生活、工作和彼此互动的方式。
然而，其中许多进展要么是在研究实验室和私营企业闭门研发的，要么迅速融入日常生活，以至于常常未被察觉。
新兴技术一览
每年，世界经济论坛与《科学美国人》召集专家，对预计将在全球产生重大社会、经济和环境影响的新兴技术作出预测。
其中一些技术迅速进入公众视野，并全面融入我们的生活；另一些技术的发展势头则较为缓慢。
在将于11月16日发布的《十大新兴技术报告》十周年版推出前，我们回顾过去九期报告中的一些技术，并提出以下问题：这些技术改变了世界，还是未能充分发挥潜力？它们如今如何影响人们的生活，未来又将走向何方？
电动航空
电动航空是《十大新兴技术》系列中较新的领域之一，入选了我们2020年的榜单。这项技术问世已有一段时间——例如电动滑翔机——但过去一年，受航空业脱碳需求推动，创新步伐加快。
“我们正在迈向一个零碳世界。航空业占碳排放量的2%，而且预计其排放还会继续增加，即使是在新冠疫情期间也是如此。”38 North Solutions主席、世界经济论坛清洁电气化全球未来理事会联合主席凯瑟琳·汉密尔顿表示。
“有数百家公司正在创新，也有许多客户正在等待这些飞机问世。这些行业的供应链正在形成。最重要的是，联合航空、空中客车、DHL、UPS等大型采购方都已订购这些飞机。”
电动航空业的飞机主要分为两类：混合动力飞机和全电动飞机。固定翼飞机可以改装；此外，还有面向城市环境的电动垂直起降（eVTOL）飞行器，它们像直升机一样起飞，随后转换为传统飞机的飞行方式。
电池技术也在进步，但电池能量密度仍是一项关键挑战。
“幸好，得益于电动汽车和储能技术，电池已经取得了长足进步。锂离子电池的能量密度大幅提升，但我们也有望看到固态电池问世。另一个方向是氢燃料电池。因此，我们需要采用多种不同技术，以满足电动航空的不同应用需求。”
许多公司已经在测试这些新技术。汉密尔顿表示，我们有望最早在2023年看到一些小型飞机获得飞行认证。
“首先要解决的重要领域是小型双座教练机，它们将在未来几年内准备就绪。接下来，我们需要看到横跨海洋的航班，这可能需要更长时间，但我们只能一步一步来。”
她表示，我们必须确保不仅推动创新，还要扩大创新规模，并为将用于飞机的技术建立健康的供应链，同时确保这些技术获得批准。“这样，人们登机时才会确信飞机已达到安全标准，可以放心乘坐，也会更安心地登上飞机。”
人工智能
对话式人工智能不断进步。2018年，人工智能入选我们的《十大新兴技术》榜单时，IBM的“辩论者计划”在辩论中胜过了一名人类。
微软Dynamics 365人工智能首席技术官索菲娅·贝拉斯特吉解释了人工智能如何学会辩论，并表示这只是未来可能性的开端。
“数字助理的核心技术是机器学习，它围绕自然语言理解展开，并结合语境和情感信息。它能够将口语转换为文本，识别话题以及个人的情绪，从而启动对话。
“尽管我们仍在迈向[完全成熟的]对话代理，但已经取得了一些成功。例如，小冰上线后仅3个月就进行了5亿次对话，平均每次对话有23轮，时长约为10分钟。”
贝拉斯特吉表示，未来5到10年，对话式人工智能有望进一步融入工作和生活，为人们提供帮助。
“混合型数字代理与人类之间的互动将会增加，就像我们借助强大的人工智能能力，得以进行[更复杂的]在线搜索一样。
“我们将能够以更自然的方式互动，同时保持同等的表现水平。这一点很重要，有助于让7岁到70岁的人都能自在地参与互动。”
不过，在对话式人工智能普及之前，仍有重大技术障碍需要克服。这包括提供价格越来越低、功能越来越强的移动计算设备，并实现全球互联；还需要利用5G加强边缘设备与云端之间的通信、降低延迟，从而让响应速度更加自然。
云计算也需要改进，以便处理对话；物联网则由低成本传感器网络构成，可增加一层信号，帮助提升理解能力。贝拉斯特吉表示，还需要进一步投资，针对特定主题训练人工智能系统，以增强语境感知能力和准确性。
她认为，未来人工智能将更加个性化，为每个人提供不同的回应。
基因工程
就精准基因工程技术未来如何惠及从人类健康到粮食安全的各个领域而言，我们目前看到的还只是“冰山一角”。
麻省理工学院神经科学教授、CRISPR-Cas9基因编辑技术的先驱之一冯·张如是说。这种技术可用于修复人类DNA中的单个突变。
基因工程入选了我们2015年的《十大新兴技术》榜单。在此后的几年里，得益于CRISPR的突破，该领域取得了飞跃式进展。
张解释说，CRISPR-Cas9的工作方式类似于使用文档中的“查找”功能搜索错别字：它在细胞的化学环境中寻找突变，并帮助治疗疾病。
“你可以给它一段RNA序列。CRISPR-Cas9会沿着基因组搜索这段序列，找出DNA中突变，也就是遗传差异所在的位置，然后就可以删除某些序列并插入新的DNA序列。”
CRISPR在基因工程技术中独具特色，因为它在细胞内重新编程和使用的速度快得多，也容易得多。
“过去，研究人员要花几周甚至更长时间，才能设计出一种新的基因编辑器来编辑特定基因。使用CRISPR-Cas9，几分钟内就能设计出一种新编辑器，还能设计数万个编辑器，用于研究多种基因和编辑多种突变。”
科学家已经利用这项技术治疗镰状细胞病，或肝脏等身体部位的先天性遗传疾病。在农业领域，科学家则在培育能够提高产量的抗旱作物。
张警告说，基因工程的进步也伴随着重大责任：“我们必须找到规范[这项技术]的方法，并认真考虑我们想做什么，以及哪些边界不应逾越，这一点至关重要。”
自修复材料
未来，只要材料组合得当，道路不仅能够自行修复，还能与机器人通信，让机器人帮助修补道路、净化周围空气、缓解洪水，并“长久健康地存在”。
剑桥大学土木与环境工程教授阿比尔·阿尔-塔巴如是说。他的研究重点是降低水泥的使用寿命、成本和碳足迹。
自修复材料入选了2013年的《十大新兴技术》榜单。道路用自修复沥青和汽车用自修复涂料正逐渐成为现实，而自修复混凝土则要复杂一些，部分原因是建筑行业对标准有严格要求。
“仿生材料模仿自然和自然系统。自然系统能够感知环境、适应环境、作出响应并自我修复。仿生材料具有自修复、自感知、自诊断和自我防护能力。”阿尔-塔巴教授解释说。
“自然系统碳排放低、能耗低、废弃物少，因此更具可持续性。”
要在2050年前实现净零排放，我们需要推动建筑材料脱碳，包括碳足迹较大的水泥。自修复材料可以发挥作用。
“在发展低碳水泥、减少隐含碳的同时，我们还需要降低使用寿命期间的碳足迹。因此，自修复材料与低碳水泥基体系相结合，可以减少全生命周期的碳排放。”
阿尔-塔巴教授希望建筑行业携手合作，加快采用这些材料。
如果聚焦道路，根据其中嵌入的材料，我们或许会看到具有自修复、自感知能力的道路，还能缓解洪水并捕获能源。
系统代谢工程
系统代谢工程（SysME）入选了我们2016年的《十大新兴技术》榜单。这是一种更可持续的方式，可生产燃料和药物所需的化学品。
包括细菌在内的微生物经过基因工程改造，在发酵过程中通过代谢过程过量生产乙醇等化学品，并在安全、密闭的环境中“以”可再生有机资源为食。
韩国科学技术院杰出教授兼研究副校长桑业·李表示：“包括可替代航空燃油、柴油和汽油的燃料在内，如今这些产品都在通过工程改造微生物的发酵生产。”
“这些精细化学品不仅取代了石化产品；多种对人体健康重要的天然产物，也正通过代谢工程改造微生物的发酵得到更高效的生产。这些方法可以取代从植物、昆虫或动物中提取天然产物这一繁琐且成本高昂的过程。”
基因组测序、基因工程和代谢流分析方面的突破，使科学家能够从系统层面理解微生物代谢，推动了系统代谢工程的发展，这对环境而言是个好消息。
这位教授补充说：“随着世界努力摆脱对化石资源的依赖、实现净零目标，微生物生产的生物工程产品数量将继续增加。”
尽管大规模发酵生产化学品目前在经济上还不可行，但未来5到10年，这项技术有望改变我们生产化学品和材料的方式，因为它融合了数据科学、机器学习和自动化。
“这种基于生物的可持续生产体系总体上是碳中和的，因为它使用以二氧化碳为碳源通过生物合成的原料。因此，未来我们使用的许多化学品和燃料都将通过生物方式生产。”
贴合身体的可穿戴电子设备
早在2014年，贴合身体的可穿戴电子设备入选我们的《十大新兴技术》榜单时，人们对设备的需求已经超越了电子产品的设计能力，因为当时元件仍被连接在坚硬的电路板上。
快进七年，智能手表和健康追踪器已随处可见，甚至出现了能够监测心率的可穿戴内衣，展现出诊断潜力，让医疗保健真正走进家庭。
那么，是什么推动了这一加速发展？
世界经济论坛青年科学家、贝鲁特美国大学电气与计算机工程副教授约瑟夫·科斯坦丁作出了解释。
“我们看到了许多创新，这些可穿戴电子设备能够监测葡萄糖、乳酸或其他极其重要的生物标志物。另一个重要进展是柔性电子产品的制造和印刷技术，它们使电子设备能够集成到更小、更灵活的空间和其他可穿戴服饰中。
“柔性电子产品的工作频段已经提升到更高频率，因此现在可以看到它们在微波频段或频谱的毫米波频段运行，以利用电磁波进行传感。”
科斯坦丁预测，未来我们不必再购买单独的设备，舒适的日常衣物就能测量生命体征；例如，如果我们心脏病发作，衣物还可以通知医生。但他警告说，开发这类可穿戴设备的公司必须明确说明隐私条款，以维持消费者信任。
个性化医疗
由于癌症和抑郁症等疾病的治疗成功率不高，医疗专业人员一直在尝试为不同患者量身定制治疗方案。
个性化医疗是我们2012年榜单中的十大新兴技术之一。
十年后，乐观的理由再次出现。Olaris公司首席执行官兼创始人伊丽莎白·奥戴博士表示：“未来5到10年，我们将能够在正确的时间，以正确的剂量，把正确的药物给正确的患者，并优化所有这些参数。
“我们每年在无效药物或治疗上花费数十亿美元。个性化医疗有望纠正这一问题。我们不仅能改善[患者]的治疗效果，还能削减那些无法使个人受益的药物和治疗费用。”
然而，要让所有人都能受益于个性化医疗，研究人员需要尽可能多元化的人群数据，以确定哪些治疗方案对哪些患者最有效。
“我们需要让所有族裔、所有地区和所有社会经济背景的人都参与这一过程，否则就有加剧健康差异的风险，而这不是我们想要创造的医疗未来。”
基因组疫苗
基因组疫苗由能够编码所需蛋白质的DNA或RNA制成，已研发多年，但在应对新冠疫情时取得了出乎意料的成功。
这项技术入选了我们2017年的十大新兴技术榜单。三年后，辉瑞-生物科技和莫德纳研制出全球首批mRNA疫苗，以应对世界面临的最大健康威胁。
伦敦帝国理工学院黏膜感染与免疫学讲席教授罗宾·沙托克认为，疫苗公平分配是一项全球性挑战，但未来基因组疫苗技术有望让更多人平等获得。
“我认为，世界各地的许多政府都希望建立自己的生产能力……由于不需要大型生产设施，未来或许会形成许多区域生产中心，配备硬件；而被分发的则是软件——针对下一种大流行病病原体或下一种慢性疾病靶点的遗传密码。
“我希望这项技术能彻底改变我们所做的许多事情。它不是灵丹妙药，也不会取代所有其他类型的疫苗，但它将在公共卫生领域发挥重要作用。”
社交机器人
2019年，我们指出，机器人伙伴和机器人助手将日益融入日常生活，照护老年人、教育儿童；而为了保持社交距离，疫情加速了这一趋势。
不过，这些新兴技术距离成熟应用还有一段路要走。随着机器人越来越多地融入人们的生活，它们需要具备检测、解读和回应人类行为的能力。卡内基梅隆大学机器人研究所A·尼科·哈伯曼助理教授亨妮·阿德莫尼如是说。
“在社会意识层面，我们已经思考社交机器人很长时间了，但现实是，目前世界上大多数机器人都更偏向实体机器人，往往与人类隔离。
世界经济论坛如何推动第四次工业革命？
前沿技术与创新中心汇聚科学家、政策制定者和商界领袖，帮助他们理解新兴技术及其现实影响。
通过促进合作与试验，该中心帮助合作伙伴将创新从研究转化为实际应用，以应对共同的全球挑战。
“社交机器人并非社交互动的替代品，而是社区开展交流、人们彼此互动的一种媒介。”
“在将机器人融入生活时，认真考虑机器人技术的伦理影响、谁能使用这些不同的技术，以及这些技术会如何延续社会中已有的社会规范，这一点至关重要。”
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