2017十大新兴技术: 从干燥空气提取饮用水到人造树叶

目前，世界经济论坛最新评选出全球十大新兴技术，其中包括：

1、无创活检血液测试：叫做“活体检查”的超灵敏血液检验有望改善癌症诊断和护理。癌症患者通常接受影像和活体组织切片检查，肿瘤样本被切离，放在显微镜下进行检查，通常能够分析确定导致恶性肿瘤的基因突变。将这些信息综合起来有助于确定人们患有哪种类型的癌症，以及如何更好地治愈。然而，有时“活体检查”无法完成，例如：当手术刀很难触及肿瘤的时候。观测和分析这些组织的费用很高，并且时间缓慢，因为“活体检查”具有身体侵入性，它可能导致感染或者其它并发症。

一种叫做“液态活检”的工具，可以在血液样本中发现癌症迹象，从而提供更多的治疗方案。该技术锁定“循环肿瘤DNA（ctDNA）”，该基因物质通常是从癌细胞中进入血液，直到近期才研制先进技术能够发现循环肿瘤DNA，快速、低成本地放大和排序这种DNA。

2、从干燥空气中提取饮用水：目前科学家提出使用太阳光作为动力的湿气吸收技术，该方法经济可行，成本较低，能够制造出清洁的饮用水。

美国麻省理工学院和加州大学伯克利分校的一支合作团队测试了一种技术，根本不需要接入电网就能制造清洁的饮用水。他们希望使用一些物质吸收大气层中的水分，例如：加湿器中的沸石，除了需要高湿度之外，诱捕的水分必须在加热状态下才能完成，这一过程需要能量消耗。研究人员采用金属有机骨架（MOFs）设计了一种多孔晶体，能够实现无需电力就将空气中的湿气转变为水。

3、深度学习网络与人类视力相媲美：目前，人工智能技术能够匹配甚至超越医学和其它领域的专家能力，详细描述它们所看到的一切。近期，一种叫做“卷积神经网络（CNN）”的系统使得深度学习网络大幅提升，可以举个简单的例子说明它的强大功能，它能分辨动物图像，虽然人们很容易区别狗与猫，但是CNN系统能够比人类更精确地分类。这是因为CNN系统具有深度学习能力，可以从微妙的事物中举一反三，进行推断，分辨出图像类型。

计算机版的CNN系统深度学习具备许多功能，通过识别行人，制造安全性能较强的自动行驶汽车，保险公司开始应用深度学习工具评估汽车损坏状况。在安全相机行业，CNN系统能够尽可能理解群体行为，保障公共场所和机场更加安全。在农业生产领域，深度学习系统可以预测农作物产量，监控水位，并在农作物病害扩散之前及时探测到。此外，CNN系统还能广泛应用于医学领域。

4、人造树叶：人造树叶能够将二氧化碳转变成为燃料。人造树叶的概念听起来很有道理，它能够合理利用太阳能，将二氧化碳转变成为碳水化合物，为植物的细胞活动提供能量。

近期，一支研究小组证实在一个高效系统中，能够水解离，并将二氧化碳转变成为燃料。2016年6月《科学》发布的一篇研究报告指出，美国哈佛大学科学家超越自然树叶将二氧化碳转变为碳水化合物的能力，能够制造出液态燃料（尤其是燃料酒精）。植物使用从太阳获取的1%能量，用于制造葡萄糖，然而人造树叶将二氧化碳转变为燃料的效能大约10%，相当于从空气提取180克二氧化碳能够制造一度电。

5、人类细胞图谱：一个国际研究项目旨在详细描述身体功能中每种细胞类型的详细状况，它将有助于开启研究人体健康和疾病的新窗口。

深度理解人体如何运行，以及如何出现人类疾病，人们需要掌握大量的信息。知晓鉴别每个组织中的具体细胞类型，以及每个细胞类型中基因、蛋白质和其它分子的活跃状态；此外，分析怎样的进程控制这种活跃性，这些细胞的精确位置，细胞如何正常地与其它细胞发生交互作用。2017年6月，依据“陈-扎克伯倡议”，科学家结合现有和未来研究项目中的信息，建立了最新人类细胞图谱，能够详细破解人类各种细胞类型的详细功能。

传统农业耕作依据于管理整个农田，基于局部农田状况和历史数据，做出相应的耕作决策：如何种植、收割、灌溉，以及使用杀虫剂和肥料。相比之下，精准农业采用了高科技技术，结合传感器、机器人、GPS，绘图工具和数据分析软件，在不增加劳动力的情况下，对农田进行定制化耕作。

7、物美价廉的催化剂为新能源汽车提供动力：减少燃料电池催化剂中的铂将促进氢动力汽车面向大众市场。电池动力的电动汽车行驶时不会释放二氧化碳，未来它们将逐渐成为主流。

此前氢燃料电池中的催化剂含有价格较贵的铂，严重阻碍了它的发展，目前科学家提出了有效解决方案，能够降低催化剂中铂含量，他们使用更有效的钯金属代替铂，使用镍或者铜等较便宜的金属代替前述的贵重金属。催化剂通常在碳膜上覆盖着铂纳米薄层，同时，研究人员也在考虑使用其它基质。

8、抵御疾病的基因疫苗：不是包含蛋白质，而是包含DNA或者RNA的疫苗，能够使传染病预防技术快速发展。传统疫苗用于预防一些传染疾病，杀死或者削弱微生物群中的病原体，疫苗治疗癌症同样依赖于蛋白质。

目前，科学家最新研制一种包含基因的新疫苗将进军医学领域，基因疫苗具有许多优势，当寨卡或者埃博拉病毒突然毒性增强或者扩散性更大，基因疫苗能够快速适应并抑制这些病毒。

9、显著减少浪费的可持续性社区设计：“绿色环保家居”并不仅仅满足装配环保设备，当前的宏伟设计尝试将建筑楼连接成为一个可持续发展社区，有效实现能源循环和资源共享。在过去十年，以减少能源和用水的个人住宅改造和建筑，正在爆炸式地快速增长，然而将绿色建筑应用于多样化建筑体将是一个好主意。

一个强有力的例子是美国加州大学伯克利分校提出的“奥克兰环保建筑项目”，是由建筑学和城市设计学教授哈里森·弗雷克（Harrison Fraker）提出的，该项目计划详细但迄今并未施工，将在美国加州著名金门大桥附近的低中收入街区改造30-40间老式房屋，旨在应用现有技术显著减少化石燃料消耗、耗水量以及温室气体排放。

10、量子计算将广泛应用：对量子计算技术的进一步应用将为解决新问题打开大门。人们对量子计算已展望了50年，其原因很简单：它解决了传统机器无法回答的问题。

当前小型量子计算机已制造出来 ，却仍不能突破超级计算机的能力，但量子计算仍在快速发展。2016年IBM公司为公众提供渠道，接入第一台具有云服务的量子计算机，未来量子计算将有更广阔的发展前景。