《科学美国人》评出2019年十大突破性技术

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图片来源:《科学美国人》网站

几天前,着名的科学杂志《科学美国人》在2019年宣布了十大突破性技术名单。该名单以其“不可预测的”新型核反应堆和DNA储存,以及“新的化肥和食品包装”而闻名接近“。在回顾“科技日报”记者后,十大技术可分为五大类:清洁环境,创新能源,健康促进,便利生活和颠覆性创新。

清洁环境技术

生物降解塑料和智能肥料技术可以使环境更加清洁。

塑料废物不仅可以在环境中存在数百年,还可以释放有毒化合物。以前由玉米,甘蔗或废油生产的可生物降解塑料很难与普通塑料相比。现在,德国伦敦帝国理工学院,芬兰Metgen Biotech等正在研究使用低成本离子溶剂和生物酶来处理纤维素或木质素以生产新的可生物降解塑料,这有望帮助解决塑料废物问题。

农业肥料中的氮气在大气中形成温室气体,磷进入河流,导致藻类和其他生物过度生长。海法集团和ICL Specialty Fertilizer等公司采用先进的材料和制造技术来改善缓释胶囊的外壳,使其成为“智能肥料”,可根据土壤温度,酸度或营养成分改变释放速率。这种方法比需要人工智能,数据分析和大量传感器的所谓“精确农业”更容易推广。

创新能源技术

预计新的核能和大规模储能技术将带来新的能源革命。

几乎所有现有的商业核反应堆都使用核燃料棒,将铀核沉积在锆合金中。如果锆过热,它会与水反应产生氢气并爆炸。这个问题导致美国三岛岛和日本福岛核事故。正在开发的“第四代”核反应堆将使用液态钠或熔盐代替水来传递热量并避免氢气。美国建议建造小型模块化反应堆以提高安全性。预计新燃料和小型模块化反应堆将带来核电。

风能和太阳能是主要的可再生能源,但需要大规模的储能技术来储存“备用能源”,以便在夜间或无风时使用。以前,抽水蓄能和锂电池是主要的储能方式,具有成本高,储能时间短的缺点。美国,韩国,中国和日本正在开发大型液流电池和氢燃料电池,有望解决上述问题。

促进健康技术

治疗癌症和阿尔茨海默病的新靶点,先进的食品追踪和包装技术可以使人类更健康。

近年来,科学家们发现了一种叫做“基本无序蛋白”(IDP)的特殊蛋白质,一旦不能正常工作,就会导致癌症或神经退行性疾病。随着科学家对IDP的研究不断深入,该行业已开始关注针对IDP的治疗方法。 IDP,Graffinity和Cantabio等制药公司正在研究能够为治疗癌症和阿尔茨海默病等疾病带来新工具的药物。

根据世界卫生组织的统计,全世界每年约有6亿人中毒,其中420,000人死亡。新技术可以有效地缓解这一问题。小发猫基于区块链技术的云平台小发猫Food Trust可以帮助食品行业快速追踪有毒食品,而含有食品的传感器如TimeStrip UK和Vitsab International可以帮助人们确定食品是否处于合适的温度。存储并开始恶化。

方便的生活技术

由于社交机器人和远程协同呈现技术,人类生活更加便利。

人工智能技术使工程师能够将心理学和神经科学转化为算法,使机器人能够识别声音,手势,眼睛和情绪,以满足人们的需求。由Softbank Robotics开发的人形机器人Pepper足以识别面部和基本情绪,并通过“thorch”触摸屏对话用于提供酒店注册,机场客户服务和购物助理。此外,越来越多的智能治疗机器人和玩具机器人对老年人和儿童也具有吸引力。

远程协同呈现技术使不同地点的人们能够克服空间的紧密联系。增强现实(AR),虚拟现实(VR)和5G通信技术的发展使这成为可能。 “X Awards”基金会推出了价值1000万美元的“全日空阿凡达”大奖赛,旨在“将人类的感受,行动和存在实时转移到遥远的地方,从而带来更近的世界”。微软等公司也在进行研究。在未来3 - 5年内,远程协同渲染技术将迎来突破。

颠覆创新技术

基于金属的微透镜和基于DNA的数据存储技术是该列表中最具破坏性的技术创新。

在考虑镜片材料时,人们首先想到的是玻璃。谁能想到金属?然而,传统的玻璃切割和玻璃弯曲技术使得制造微透镜变得困难,这限制了光学产品的小型化。现在,科学家使用金属而不是玻璃来制造镜片,并发现金属镜片消除了色差而没有分层,并且还突破了导致图像失真和模糊的像差问题,例如散光。金属镜片可以设计和制造微型光学元件。

人类正面临严重的数据存储问题。到2020年,每年将需要4180亿个1TB硬盘来容纳所有数据。相比之下,大约1米长的DNA立方体足以容纳相同数量的数据。事实上,DNA数据存储技术并不遥远。 2017年,哈佛大学的研究人员将一只手的图像记录到大肠杆菌的基因组中。华盛顿大学和微软研究院的研究人员开发了一种用于编写,存储和读取DNA编码数据的全自动系统。

(科技日报)

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