今年在瑞士达沃斯举行的世界经济论坛年会将讨论对地缘政治稳定和人类生命构成的威胁，并寻求加快设计更有效的政治、经济和技术工具来应对这些威胁。当前一代人面临的最严峻挑战包括粮食、水和能源短缺；气候变化和海平面上升；以及新型耐药疾病的传播。
人类过去也曾面临生存和地球健康受到威胁的局面，但凭借智慧与发明创造，我们设法避免了末日，或者至少将其推迟。今年的达沃斯会议将让我们一窥下一批拯救生命、地球和经济的发现与产品将从何而来，以及我们应把人才和资源投向何处，以推动下一代变革性技术的发展。
清洁煤炭，快速癌症检测
生物、物理和工程科学日益加速的融合，有望带来令人惊叹的一系列新技术解决方案。设想一座以煤炭为燃料、只排放水和洁净空气的发电厂。在厂内，经过设计的酵母细胞将煤炭燃烧释放的二氧化碳转化为地砖和其他建筑材料的原料。
或者设想一种简单、廉价的尿液检测，可以诊断癌症，从而免去手术活检的必要。如果需要治疗癌症，治疗的毒性打击也会选择性地作用于癌细胞，造成的有害副作用则少得多。
又或者设想一个粮食和燃料作物充足的未来。通过改良种子品种和更高效的水资源管理，我们可以种植耗水更少、种植密度更高、且能在更宽温度范围内茁壮生长的作物。数据驱动的农业供应链也将更有效地把这些作物送往市场。这些进步将使我们能够以更低的经济和环境成本，为预计到2050年达到90亿的人口提供粮食和能源。
这些创新以及其他创新，正源自如今正在发生的生物学与工程学融合。新一代科学家、工程师和临床医生接受了比前辈更广泛的教育，能够使用这两个领域的语言，并以前所未有的方式开展合作。他们跨学科交流——不仅涉及工程学和生物学，还包括化学、物理学、数学和计算科学——并开辟新的创新路径，从最初的发现一直延伸到先进应用产品进入市场。
我们今天赖以生活的许多技术，源于20世纪初物理学与工程学领域发现的类似融合。1900年，世界尚无法便捷地使用电力、汽车和航空，或电信。在世界许多地方，我们如今已把这些便利视为理所当然；事实上，我们认为它们是必需品。
最初对物理世界运行机制的艰深探索——例如电磁学的本质和物质的原子结构——在发明家和创新者手中，发展成为电信、新药、医学成像与器械、核能、计算机芯片和互联网。如今，互联移动设备的数量已超过地球人口。
电子和数字产业的产品将继续扩大其影响力，“大数据”“物联网”和“工业互联网”将日益普及。除了这些20世纪技术的延伸，我们还可以预见，随着迈入新千年，一批新的变革性产业将会出现——它们目前尚无名称。
与此同时，正如20世纪物理学与工程学的融合改变了我们的生活，生物学与工程学日益加速的融合正在推动前所未有的发现，有望为创新搭建另一个平台，催生新兴产业并促进经济增长。燃料和药品的生产已经依赖经过专门设计、能够创造复杂生物产品的微生物。新的制造流程将把经过特别设计的微生物和经计算机表征的化合物纳入一系列产品之中。
同样，基因测序成本大幅下降——从2003年每个人类基因组约4000万美元降至如今约5000美元——再加上计算能力迅速提升，正在提高医学诊断检测的速度、准确性和稳健性。这不仅有望为癌症带来更及时、更有效的疗法，也有望推动针对其他目前难以攻克的疾病取得类似进展。
21世纪的产业和经济驱动力将源自生物学与工程学日益紧密的协作。正是这种融合，将有助于提供所需的技术解决方案，为2050年世界90亿人口提供充足的清洁能源、粮食和水，以及更好的健康保障。
本文由以下机构合作发布： 《辛迪加计划》。本文的发布并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：苏珊·霍克菲尔德，麻省理工学院名誉校长兼神经科学教授，是世界经济论坛基金会董事会成员。
图片：2014年6月2日，在东京，根据松下公司内部创业计划成立的ActiveLink Co.一名员工展示与久保田公司共同开发的ARM01（名为“Raku Vest”）。路透社/加藤一誠
