2010-2020年引领时代潮流的十大科技预测
时间：2010-01-02 阅读： 我要评论:
2010-2020年引领时代潮流的十大科技预测
10年前，当20世纪的大门即将关闭的时候，全世界人民都还在沉浸在千年虫的恐慌中：据说一次因早期技术不完善会带来技术灾难。然而随后的一切看上去像一场闹剧：原以为会掀起滔天巨浪的千年虫最终演变成一场茶杯里的风暴，但接下去的十年却让我们目睹了科学技术空前绝后的进步――人类基因图谱、社会媒体、纳米技术、太空旅游、面部移植手术、混合动力汽车、全球通信、数字存储，等等、等等。回顾过去，尽管还存在种种明显不足，但新兴技术层出不穷，丝毫没有放慢前进的脚步。
因此，当我们跨入二十一世纪第二个10年的时候，会有些什么期待呢？在未来10年中，哪些新兴技术将领导时代潮流，并且占据头版头条？
2009年是地球工程从边缘步入主流的一年。在全球范围内，为气候‘量体裁衣’的想法由来已久。随着经济危机的降临，我们或许无力或许不愿为了控制全球变暖而抑制二氧化碳的排放，但是地球工程却已经登上了政治议程的大雅之堂。我预测，未来十年人们会看到地球工程引发的争论更加激烈。一方面，能研究出方法上合理、经济上可行的方法来维护环境，同时，为了把计划付诸实施，政治和社会的压力也将越来越大（不论是多方合作，还是自行其事），迫使对地球工程学的运用作出种种限制。最大的问题是，我们在利用这项技术时，究竟是以负责任的态度全球协调一致努力，还是以丑陋的方式引发可能的灾难，并且让所有人承担后果？
智能电网
它的优点对于普通消费者可能并不那么明显，但是电力的生成、存储和传输方式面临巨大的压力。随着对电力需求的增加，如何在需要的时候把电力输送到需要的地方，这就需要对电网的设置做出重新思考。智能电网将是未来10年里最有可能出现的解决方案。它通过一个相互关联的“智能”网络把电力的生产者与用户联系在一起。智能电网允许小规模风力发电场和家庭太阳能电池板等分布式能源来扩充甚至取代集中式电站，同时通过线路把过剩的电力转移到急需的地方。智能电网还允许个人不仅成为消费者，也可以变成供应商 ―― 需要时从网上获取电力，同时可以把自己家庭发出的多余电力送到网上，由此可以极大地促进发电和供电的速度、效率和灵活性的提高。在未来十年中，常规电网会受到能源需求增加和温室气体排放限制的双重冲击，我们希望看到智能电网受到越来越多的关注。
新材料
新材料
虽然新材料有种种优点，但大部分并没有人们想象中的那么完美无缺。通常来说，它们的缺陷在于这些材料在原子和分子规模上的结构。过去十年已经见证了我们在精密设计新材料方面的惊人进步。这些都是革命性的，因为它们在强度、轻度、导电、导热等诸多特点上远远超越了传统材料。虽然许多材料尚处于研究阶段，但由于对高性能材料的需求在不断增加，医疗设备、先进微处理器、安全高效的汽车以及太空飞行都少不了它们，这些颠覆性的材料将会变得越来越普遍。特别值得关注的是碳纳米产品。在过去的十年中，这种具有商业用途的独特材料已经面临着诸多挑战。不过，我期待在未来10年中，这些挑战将被一一攻克，不让它辜负世人的长久期待。
合成生物学
合成生物学
10年前，听说过 “合成生物学”的人一定寥寥无几。如今，科学家能够白手起家合成一个新生物的基因组，而且几乎可以用它来创造一种活体细菌。合成生物学即将取代被称为生命遗传密码的DNA技术。由于阅读和合成DNA序列的成本已经大幅下降，现在可以像计算机程序员编制数字代码那样对DNA进行重组。科学家和工程师相信，生命系统也可以像其他系统一样人为地设计。在许多方面，合成生物学就是生物学的数字化。我们现在可以把基因序列“上传”到电脑，然后对这些数字数据进行修改。反之，一旦我们摆弄完毕，在感兴趣的现有生物体内创造出新的遗传密码，或者创造出全新的生物，还可以把数据“下载”到现实当中。不过这样做的代价依然高昂，完全不像很多人想象的那么简单。实际上，对于掌控遗传密码运作规律的了解，我们才开始接触到一些皮毛。不过，随着DNA测序和合成技术成本的持续下降，可以预见在未来十年中，该领域会出现巨大的发展。对于我们能否在2020年前破解遗传密码的详细规律，我并不过分乐观，这是因为我们了解得越多，就明白我们不了解的东西也越多。不过，我完全相信，合成生物学将成为未来十年中的的热门话题。我们尤其可以期待，通过开发和利用“生物砖块” --- 类似于电子元件的东西 --- 诞生出第一个人造生物。等着生物DIY技术的崛起吧。
个体基因组
个体基因组与合成生物学的发展密切相关，它依赖于对个人基因序列的快速测序和判读。完成于2001年的人类基因组计划耗资约270亿美元，历时13年才得以大功告成。2007年，詹姆斯・沃森的全球首个个人基因组图谱耗资200万美元，历时2个月，而2009年的全基因组对个人基因组的测序成本不到5000美元。到下个十年结束的时候，该项服务可能更快捷、更便宜，成本降至1000美元已经近在咫尺。然而，对于究竟如何去处理这一大堆数据，目前人们还众说纷纭，因为我们还未能把它们理出个头绪。此外，还存在表观遗传学的复杂状况。在这里，外部因素导致了代代相传的遗传信息发生了变化，而且还无法确定在未来十年中个人基因组会进展到何种程度。然而，我们毫不怀疑开发和使用这些信息背后的个人、社会和经济推动力。这些都可能在未来十年中为个人的遗传信息的利用奠定越来越大的市场，同时也会有越来越多的企业加入到开发利用这些数据的队伍中来。
生物界面
人和机器之间的界限变得模糊，我们对此见怪不怪已经有些年头。无论是创造出人与机器混合的怪物，设计出高性能的人体器官，还是人与电脑的直接连接，生物界面不仅是人类的异想天开，也是我们的恶梦。幸运的是，我们与科幻小说中最离奇的想象仍然相隔遥远，因为我们暂时还造不出的星际旅行者九之七。不过，开发出可能与人体衔接的复杂界面，应当是指日可待了。不信你瞧瞧迪恩・卡门创建的 Luke Arm from Deka，或者本田公司在大脑与机接口方面的工作，便可察觉到些许蛛丝马迹。在未来十年中，信息技术、纳米工程、生物技术和神经技术之间的融合很可能诞生出高度复杂的生物接口。我们可以看到进步有：插入大脑的传感器、用意念控制的假肢、甚至直接植入大脑的接口。我认为，生物接口方面更多的飞跃性发展可能会出现在2020年以后，但是很多的基础工作将在未来十年中完成。
数据界面
在以往的十年中，通过互联网获取的信息已经出现了爆炸性增长。数据存储、传输和处理方面的进步已经把互联网从“网虫”的天堂转化为21世纪社会的支柱。在过去十年里，利用互联网主要是获取信息，我相信在未来十年中，将转变为如何利用这些信息。如果没有能力从信息的汪洋大海找到需要的东西，我们将毫不留情地被数据的海水吞没。尽管谷歌那样的搜索引擎可以助我们一臂之力，我们仍然需要使出浑身解数把有意义的信息同垃圾信息分开。因此，我感觉到，在未来十年中，我们将见证网民与互联网的互动出现一些重大变化。实际上，我们已经在类似Wolfram Alpha的网站看到了端倪，它们会“计算”问题的答案，而不是简单地返回搜索点击处。还有微软的Bing，也会对搜索结果做些推测。我们在麻省理工学院媒体实验室还见识了诸如第六感工程那样的设想，它利用交互式界面查找与上下文相关的信息。电话、相机、投影仪、电视机、电脑、汽车、购物手推车等东西，已经与我们的生活越来越密不可分，因此我们也将看到，人类利用网络的方式必将发生翻天覆地的变化。
太阳能动力
未来10年将是太阳能动力处处兑现的时代吗？非常有可能。除了不断加剧的政治和社会压力迫使我们朝着可持续能源的方向迈进，在未来几年里，还会有多项太阳能技术得到发展。首先是可印刷太阳能电池的问世。虽然它们在效率上不一定会大大超过传统的太阳能电池，但是，如果该技术扩大了生产规模，同时解决了一些暂时性困难，可能会导致太阳能发电的成本直线下降。该技术在概念上相当简单：使用比较传统的印刷工艺和特种油墨，把太阳能电池印刷到廉价、易于弯曲的基板上，其成本也许是传统硅基电池的一个零头，于是为太阳能的广泛使用敞开了一道大门。第二个可以预见的技术是太阳能辅助反应堆。它通过把集中的太阳辐射与某种出色的催化剂组合起来，切实可行地让阳光转化成其他形式的高效能源。想象一下，添加适当的催化剂，利用阳光把水分解成氢和氧，然后在把两者重组的过程中回收所需要的能量，而且能量的损失微乎其微。这两项太阳能技术一定会对未来的十年产生深远的影响。
益智药
能够提高智力的药物，即所谓的益智药，并不是什么新玩意儿。但是它们的式样却是全新的。为了在智力上领先一步，诸如利他林、多奈哌齐和莫达非尼等药物正在被越来越多的学生、学者和其他人群使用。令人惊奇的是，一般人认为这种做法可以接受。早在6月份为了收集人们对使用益智药的态度，我在《2020年科学》上做过一项民意调查。在207个受访者中，153人（74％）使用过益智药，或将考虑定期或不定期地使用。2009年4月，《纽约人》有一篇文章报道为了提高智力，益智药物的使用有增加的趋势。2008年4月《自然》杂志进行了一项非正式调查，5个受访者中有1人声称“他们有过出于非医疗的原因使用这些药物的经历，目的是刺激自己的思想更集中程度或改善记忆力。”社会习俗对益智药的态度似乎有些不同。有些人甚至认为，禁止服用这种药是不道德的，理由是把自己的智力调节到最佳状态是个人的选择。当然，这必将导致社会/技术组合的潜在性爆炸，而且还不容易消散。我认为在未来十年中，益智药问题会愈演愈烈。由此会产生如下的问题，人们是否可以随心所欲地使用这些药物，个人利益是否大于社会利益？使用者考取更高分数、找到更好的工作、赚到更多钱的会不会把其他人置于不公平的地位？而且，如果出现了一个强大的益智药市场，会不会有新的、更有效的药物接踵而来？后面的问题是，谁会得到“好”东西，谁会品尝苦果？无论从哪个角度来看，对于增强脑力的物质，接下去的10年肯定会变得非常有趣。
药用化妆品
目前药品与化妆品处在不同的两个世界，前者治病防病，而后者让你青春永驻助。但是，为什么要让两者继续分道扬镳呢？何不开发出一些产品，通过由里而外而不是简单地覆盖来让你变得更加漂亮？很大程度上答案取决于监管制度，因为药品在进入市场之前必须经过更为严格的检查。可以看到，在把两相结合起来的背后，存在巨大的商机，现在新的科学技术已经为改变涂脂抹粉的简单功能铺平了道路。在美国界限模糊的产品已经问世例如，可以治病的防晒霜和祛头屑的洗发水。化妆品行业会经常使用“药用化妆品”的术语来形容自己的产品特性。然而，随着合成化学和纳米技术的进步，发出不仅仅具有“美容”功能的产品正在它变得越来越有可能。当年看到这样的产品 --- 通过作用于你的身体内部，能让你看上去更年轻、更美丽、更精神焕发，而不只是掩饰你的缺陷和不完善之处 --- 你会作何感想。我想，这不仅是化妆品公司梦寐以求的境界，也是他们客户的追求。如果人们的要求过于迫切 --- 在在未来十年中非常有可能--- 那道管制的大坝很可能决口。届时，化妆药品将梦想成真。
以上是未来十年我非常看好的十大新兴技术的发展趋势。有人会问，纳米技术怎么啦？这个短小的名单上还有什么其他技术？纳米技术在过去的十年中曾经独领风骚。不过，从许多方面来看，它是个赝品。纳米技术被人为操纵已是不争的事实，许多科学上的早期成果都没有逃脱这样的命运。但纳米技术实际上就是一种便利的速记符号，它像一只装载了从半导体到防晒霜的木筏，而且常常把介于1至100纳米规模的人造物一并收入筏中。因此，与其把目光投向纳米技术，不如去关注那些我认为会在未来十年中产生重大影响的具体技术。尽管它们并不惊世骇俗，但从某种程度上看还得在纳米尺度的条件下才能展现它们的身手。
在新兴技术的名录上，要列举10项主要趋势决非易事。我在第一份清单中包括了电池、分散计算技术、生物燃料、干细胞、克隆技术、人工智能、机器人技术、地球低轨道飞行、清洁技术、神经科学和忆阻器。毫无疑问，能进入该名录的东西还有不少。其中有些将在未来10年之后才能进入黄金发展期，有些因缺少潜力而上不了榜单。不过，这确实是一个非常主观和个人的过程，而且我相信，如果由别人来挑选，其结果会大相径庭。
以上是未来十年我非常看好的十大新兴技术的发展趋势。有人会问，纳米技术怎么啦？这个短小的名单上还有什么其他技术？纳米技术在过去的十年中曾经独领风骚。不过，从许多方面来看，它是个赝品。纳米技术被人为操纵已是不争的事实，许多科学上的早期成果都没有逃脱这样的命运。但纳米技术实际上就是一种便利的速记符号，它像一只装载了从半导体到防晒霜的木筏，而且常常把介于1至100纳米规模的人造物一并收入筏中。因此，与其把目光投向纳米技术，不如去关注那些我认为会在未来十年中产生重大影响的具体技术。尽管它们并不惊世骇俗，但从某种程度上看还得在纳米尺度的条件下才能展现它们的身手。
在新兴技术的名录上，要列举10项主要趋势决非易事。我在第一份清单中包括了电池、分散计算技术、生物燃料、干细胞、克隆技术、人工智能、机器人技术、地球低轨道飞行、清洁技术、神经科学和忆阻器。毫无疑问，能进入该名录的东西还有不少。其中有些将在未来10年之后才能进入黄金发展期，有些因缺少潜力而上不了榜单。不过，这确实是一个非常主观和个人的过程，而且我相信，如果由别人来挑选，其结果会大相径庭。
最后不得不提到一个词：融合技术。它突出地反映了一个总的趋势。在未来的10年中如果没有不同知识领域和技术之间的协同融合，任何一项单独的技术绝不可能独领风骚。这就意味着，无论我在预测时如何信心满满，某种全然不同、异乎寻常并且令人目瞪口呆的技术脱颖而出，其机率仍然是相当高的！
环境科学之家（http://www.eschina.org.cn http://www.esresearch.cn）
| PM2.5尚未解决，臭氧又开始肆虐——中国空气污染现状 |
| 中国抗生素污染威胁生态和人类健康 |
| 转基因“科普”为什么这么难 |
| 《2013中国环境状况公报》：我国十大水系水质一半污染 |
| 2014年中国十大生物质能发电公司 |
| 葛剑雄：环保领域科研工作应防止功利化 |
特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，版权归原作者所有，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性； 如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任； 作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽：service#environmentor.cn（请将#改为@）。
来源： 作者： （环境人 Environmentor.Cn）
