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未来十五年影响世界的五大技术

来源:本站   发布时间:2016/8/20 11:48:09   点击量:

本月中旬,美国的《福布斯》杂志撰文展望了未来十五年之内影响世界的主要五大技术,它们分别是新型计算机架构、基因组学、纳米技术、储能技术以及机器人技术。文章指出,随着这些技术相辅相成,共同发展,人类将开始掌控物理世界。

十五年前,2001年的世界互联网普及率还仅仅只有5%,网络速度也非常缓慢,而目前已经发展到了50%;那时手机已经普及,但仅限于打电话发短信,智能手机的普及还很遥远;谷歌还仅仅是一家初创企业。即便能够上网,也仅仅是收发电子邮件或提供一些基本信息服务。视频网站YouTube刚刚诞生五年时间,人们还不知道电子商务是一个可行的商业模式。许多人还不认为亚马逊能够生存下去。社会化媒体还尚未普及。从那时开始,科学技术的进展令人难以置信。过去15年,技术的发展主要限于虚拟世界;而到2030年,我们将看到技术对物理世界产生的变革。

一、新型计算机架构。
1965年戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律,预测芯片处理速度每18个月便会翻番。50年来,工程师们在不断力践着芯片行业的这条发展定律。然而现在,摩尔定律行将终结,人们还在试图通过3D堆迭以及FPGA芯片技术延续定律的生命周期,但其效果有限。如若从根本上延续芯片行业的发展速度,我们需要开发新的计算机架构。其中之一是量子计算,使用量子力学中的重迭以及缠结效应,开发出性能百万倍于现在的计算机芯片;其二是开发模仿人脑的神经学芯片,其运行处理速度将比现有的计算机快上数十亿倍。这两种新型计算机实现商业化还需要数年时间,但目前已经有相应的工作原型。最早在十年之内,我们就可以看到这些新架构将完全改变电脑行业。

二、基因组学。
2003年人类基因组首次被解码,其相关开支超过30亿美元。到2030年,人类基因组测序技术将日趋完善,成本也将低于100美元。目前,我们已经将基因组学应用于癌症治疗等医疗领域,通过患者的基因构成来治疗乳腺癌等病症。到2030年,基因组学将与免疫疗法相结合,通过激发人类自身免疫来抗击癌症,使得癌症成为可治愈的疾病。此外,名为CRISPR的基因组技术,能够让工程师对基因实现精确编组,在细胞工厂中合成各种功能的有机体。譬如在细菌和微生物中插入合适的基因组,甚至能够让其生成塑料等物质。

三、纳米技术。
早在1959年,物理学家理查德·费曼提出了纳米技术的概念——在原子级别实现材料生产——当时这听起来无疑是科幻小说。而现在这已经成为现实,诸如石墨烯以及量子点为人类打开了新材料的大门。未来纳米技术的应用更是不胜枚举。但目前在分子水平上实现新材料依旧处于起步阶段。但到2030年,我们能够以今天下载软件一样普及的方式下载新型物理材料的新设计。此外,根据费曼的设想,相关技术还将产生纳米级药物。医生将通过比人类头发宽度更小的设备对单个病变细胞进行治疗,使得医疗效果更为有效。预计到2030年,纳米机器人将能够直接进入血液寻找病变细胞、病原体或对特定细胞进行修复。

四、储能技术。
在过去的40年中,储能技术在不断进步。1970年,锂离子电池面世,相应的储能密度以及成本都在不断上升,看看你的笔记本电脑,电池甚至占到了重量和体积的90%。进入智能手机时代以来,移动设备的革命化推动了电池技术向体积更小成本更低的方向发展。然而正如芯片行业的摩尔定律一样,目前锂离子电池已经接近了技术理论极限。研究人员正在努力寻求替代技术,美国Argonne National Laboratory实验室的研究人员正在着手打造新一代电池技术,其容量将是现有锂离子电池的五倍,同时成本仅仅是现有的五分之一。

五、机器人技术。
机器人技术是另一个快速发展的技术领域。在过去,几乎所有的机器人都被应用于重工业,为保证安全其往往远离人类作业。而现在,无论是在战场、工厂还是生活当中,机器人开始与人类并肩工作。而到2030年,机器人将会在日常生活发挥更大作用。新一代机器人将采用纳米材料,重量更轻,也更为坚固;配置性能强大的神经学芯片,运行先进的深度学习算法,能够以自然的方式与人类互动。

过去的15年,很大程度上由数字技术的发展来定义。而未来的15年,将是各种技术的深度融合。性能更为强大的计算机架构将为人类在基因组以及分子级别的工作创造条件,最终开发出智能机器。新的能源,以及新的储能技术,将使得这些技术更为使用、安全、高效。

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