在夏季達(dá)沃斯論壇上，《2023年十大新興技術(shù)報(bào)告》正式發(fā)布。世界經(jīng)濟(jì)論壇執(zhí)行董事Jeremy
Jurgens表示，該報(bào)告旨在幫助各行業(yè)專業(yè)人士預(yù)測可能出現(xiàn)指數(shù)級發(fā)展的技術(shù)，并解讀其對社會、產(chǎn)業(yè)和服務(wù)的影響。該報(bào)告概述了未來3-5年內(nèi)有望對社會產(chǎn)生積極影響的技術(shù)，并對每項(xiàng)技術(shù)的人類、地球、繁榮、產(chǎn)業(yè)和公平等方面進(jìn)行了定性評估。這十大新興技術(shù)包括以下內(nèi)容。
1. 柔性電池
從可卷曲的計(jì)算機(jī)屏幕到“智能”服裝，電子產(chǎn)品未來將越來越“靈活”?？纱┐髟O(shè)備、柔性電子和可彎曲顯示屏的快速發(fā)展迫切需要能夠與這些系統(tǒng)的靈活性相匹配的電源。標(biāo)準(zhǔn)的硬性電池很快可能會成為過去，因?yàn)楸⌒?、柔性的電?由可以輕松扭曲、彎曲或拉伸的輕質(zhì)材料制成)已經(jīng)進(jìn)入市場。
目前有幾種類型的柔性電池可供選擇。這些電池可充電，包括放置在導(dǎo)電聚合物電流收集器上的鋰離子或碳鋅體系。在某些情況下，添加劑可以增強(qiáng)導(dǎo)電性和柔韌性。柔性電池的電極可以涂覆或甚至印刷在柔性基底上，包括石墨烯、碳纖維或織物等碳基材料。
柔性電池市場預(yù)計(jì)將在未來幾年迅速擴(kuò)張。一項(xiàng)研究預(yù)測，全球柔性電池市場在2022年至2027年間將增長2.4億美元，在此期間的復(fù)合年增長率為22.79%。增長的主要驅(qū)動因素預(yù)計(jì)將是對可穿戴設(shè)備的需求增加以及電子產(chǎn)品微型化和柔性化的趨勢。
LG化學(xué)、三星SDI、蘋果、諾基亞、前沿科技、意法半導(dǎo)體、藍(lán)火花科技和富麗電池新技術(shù)在內(nèi)的幾家公司正在積極開發(fā)和商業(yè)化柔性電池技術(shù)。
2. 生成式人工智能
生成式人工智能(AI)是一種強(qiáng)大的AI類型，它可以通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的模式、使用復(fù)雜的算法和受人腦啟發(fā)的學(xué)習(xí)方法，創(chuàng)造新的原創(chuàng)內(nèi)容。雖然生成AI目前主要專注于生成文本、計(jì)算機(jī)編程、圖像和聲音等領(lǐng)域，但這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于各種目的，包括藥物設(shè)計(jì)、建筑和工程。
最近流行的ChatGPT這類基于AI的語言模型可以提高生產(chǎn)力和改善輸出質(zhì)量，將人類任務(wù)從草稿撰寫轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)意生成和編輯。生成AI技術(shù)特別有益于能力較低的工人，可以提高工作滿意度和自我效能感。鑒于采用這些新技術(shù)可能帶來的生產(chǎn)力提升，我們必須意識到可能出現(xiàn)的工作替代現(xiàn)象。因此，制定支持工人提升技能的政策和計(jì)劃至關(guān)重要，以確保技術(shù)創(chuàng)新的好處得到廣泛分享，并使工人具備在不斷變化的就業(yè)市場中蓬勃發(fā)展所需的技能。
最新的發(fā)展涉及可以做出重要決策或采取重大行動的自主AI系統(tǒng)。例如，AutoGPT是使用GPT-4語言模型的自主AI應(yīng)用程序。AutoGPT可以通過將目標(biāo)分解為較小的任務(wù)，并利用互聯(lián)網(wǎng)搜索或文本到語音技術(shù)等工具，自動完成用戶確定的目標(biāo)。
生成AI技術(shù)，特別是自主AI技術(shù)，越來越多地融入人們?nèi)粘Ｉ畹亩鄠€(gè)方面，引發(fā)了公眾的興奮和關(guān)注。為了建立公眾對生成AI的信任，應(yīng)確保應(yīng)用程序符合約定的專業(yè)和道德標(biāo)準(zhǔn)。
3. 可持續(xù)航空燃料
航空業(yè)每年產(chǎn)生的二氧化碳排放占全球總量的2-3%，根據(jù)預(yù)測，2022年至2050年間航空業(yè)的排放量將達(dá)到39千兆噸。電動汽車在陸地交通中的使用正迅速增加，但航空業(yè)在減少碳排放方面面臨困境，因?yàn)殚L途飛行需要更高能量密度的燃料。此外，更換飛機(jī)的高成本意味著現(xiàn)有機(jī)隊(duì)將繼續(xù)運(yùn)營數(shù)十年，而且電動或氫燃料飛機(jī)可能在任何情況下都無法用于長途飛行。
目前出現(xiàn)了一種無需對現(xiàn)有航空基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模改變的解決方案：可持續(xù)航空燃料(SAF)，它由生物(例如生物質(zhì))和非生物(例如二氧化碳)資源生產(chǎn)。結(jié)合其他減碳策略，包括系統(tǒng)范圍的運(yùn)營效率、新技術(shù)和碳抵消，SAF應(yīng)該可以使航空業(yè)在未來幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放。目前，SAF在全球噴氣燃料需求中所占比例不到1%，但到2040年，這個(gè)比例必須增加到13-15%，以使航空業(yè)在2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放。
目前，利用可再生能源從生物原料中生產(chǎn)SAF的能力正在穩(wěn)步增加。根據(jù)國際航空運(yùn)輸協(xié)會的數(shù)據(jù)，2022年SAF的生產(chǎn)量達(dá)到至少3億升(樂觀估計(jì)為4.5億升)，幾乎是2021年的三倍。越來越多的航空公司承諾使用SAF，這一趨勢將通過全球努力加速，例如世界經(jīng)濟(jì)論壇的“清潔明天藍(lán)天計(jì)劃”和“先行者聯(lián)盟”。
美國材料測試協(xié)會(ASTM)已經(jīng)批準(zhǔn)了九種可持續(xù)航空燃料，可以與傳統(tǒng)石油基噴氣燃料按比例混合，比例可高達(dá)50%。2023年，英國的一個(gè)聯(lián)合體將交付首次全凈零可持續(xù)航空燃料跨大西洋飛行的任務(wù)，展示了這項(xiàng)迅速發(fā)展的技術(shù)的潛力，并將世界更近地推向凈零航空。
4. 工程噬菌體
噬菌體是有選擇性感染特定類型細(xì)菌的病毒?？茖W(xué)家現(xiàn)在可以借助越來越復(fù)雜的基因工程工具，重新編程噬菌體以感染指定細(xì)菌，使其能夠在植物、動物和人類微生物群落中的諸多共存的細(xì)菌類型中專門針對其中一種。例如，由于噬菌體通常只感染一種類型的細(xì)菌，因此可以針對復(fù)雜的微生物組中的個(gè)體細(xì)菌種類進(jìn)行靶向治療。
工程噬菌體顯示出治療與微生物組相關(guān)的疾病的潛力，例如溶血性尿毒癥(HUS)，這是一種罕見但嚴(yán)重的影響腎臟和血液凝固功能的疾病，由特定的大腸桿菌引起?？茖W(xué)家改造了感染大腸桿菌的噬菌體的遺傳物質(zhì)，使其編碼能夠切割導(dǎo)致HUS的大腸桿菌基因的遺傳“剪刀”。動物研究表明，給予這些設(shè)計(jì)噬菌體顯著減少了微生物組中導(dǎo)致HUS的大腸桿菌菌株的存在，并減輕了HUS的癥狀。
在44項(xiàng)具有治療目的的工程噬菌體相關(guān)臨床試驗(yàn)中，有29項(xiàng)是自2020年初以來發(fā)布的?；谑删w的治療方法，無論是自然噬菌體還是工程噬菌體，都將繼續(xù)成為一種強(qiáng)大的工程微生物組的方法，增強(qiáng)人類、動物和植物的健康。
5. 改善心理健康的元宇宙
針對不斷加重的心理健康危機(jī)，產(chǎn)品開發(fā)者正在開始構(gòu)建共享虛擬空間來改善心理健康。過度使用屏幕和社交媒體可能會降低心理健康，但在負(fù)責(zé)任的使用下，它們也可以提升幸福感。在共享的虛擬空間中建立連接可能有助于對抗不斷加劇的心理健康危機(jī)。虛擬共享空間是人們可以在其中進(jìn)行專業(yè)和社交互動的數(shù)字環(huán)境。這些空間的未來通常被稱為“元宇宙”，可能包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)或虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)增強(qiáng)的虛擬共享空間。就像目前存在多個(gè)共享虛擬平臺一樣，可能會存在多個(gè)元宇宙，其目的和沉浸程度各不相同。
一些游戲平臺已經(jīng)被利用于心理健康治療。這些平臺不僅增加了患者的參與度，還有助于消除心理健康問題的社會污名。例如，DeepWell Therapeutics創(chuàng)建了用于治療抑郁癥和焦慮癥的視頻游戲;總部位于英國的Xbox工作室Ninja Theory已將心理健康意識融入大眾市場游戲，并計(jì)劃通過他們的Insight項(xiàng)目擴(kuò)展到治療領(lǐng)域;TRIPP創(chuàng)建了Mindful Metaverse，通過啟用虛擬現(xiàn)實(shí)引導(dǎo)正念和冥想來提升幸福感。
利用元宇宙滿足心理保健需求的持續(xù)性可能是一個(gè)雙贏的局面。不僅患者會受益，而且將元宇宙與實(shí)際必要的應(yīng)用結(jié)合起來，可能推動這個(gè)不斷進(jìn)步的虛擬空間的出現(xiàn)。
6. 植物傳感器
聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織表示，為了在2050年養(yǎng)活世界人口，全球糧食產(chǎn)量需要增加70%。農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新將是實(shí)現(xiàn)這一巨大增長并改善世界糧食安全的關(guān)鍵一步。
傳統(tǒng)上，監(jiān)測大型農(nóng)場依賴人工土壤測試和外觀觀察，而無人機(jī)和衛(wèi)星在這方面已經(jīng)帶來了革命性的變化。如今，我們有了新一代的植物傳感器。這些可穿戴植物傳感器可以改善植物健康狀況并提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。這些小型、非侵入性的設(shè)備可以安裝在農(nóng)作物上，連續(xù)監(jiān)測溫度、濕度、濕度和營養(yǎng)水平。來自植物傳感器的數(shù)據(jù)可以優(yōu)化產(chǎn)量，減少用水、肥料和農(nóng)藥的使用量，并檢測疾病的早期跡象。
Growvera和Phytech這兩家公司分別開發(fā)了微型針狀傳感器，可以插入植物的葉片或莖部，測量電阻變化。數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)或移動設(shè)備，進(jìn)行分析以獲取有關(guān)植物健康的建議。
可穿戴植物傳感器有望徹底改變農(nóng)作物生產(chǎn)和管理。通過提供有關(guān)植物健康和環(huán)境條件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些設(shè)備可以幫助農(nóng)民優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，減少浪費(fèi)，并最小化農(nóng)業(yè)對環(huán)境的影響，同時(shí)助力養(yǎng)活不斷增長的全球人口。
7. 空間組學(xué)
人體由大約372萬億個(gè)細(xì)胞組成。它們?nèi)绾喂餐ぷ?，使我們保持生命和健?空間組學(xué)可能為研究人員提供答案。
通過將先進(jìn)的成像技術(shù)與DNA測序的特異性和分辨率相結(jié)合，這種新興方法能夠在分子水平上對生物過程的“是什么、在哪里以及何時(shí)”進(jìn)行細(xì)致的映射。科學(xué)家首先選擇一個(gè)感興趣的器官(如小鼠大腦)，將組織切片成僅一細(xì)胞厚的切片。然后使用創(chuàng)新技術(shù)來可視化每個(gè)切片中特定生物分子的位置。空間組學(xué)能夠以前所未有的細(xì)節(jié)觀察以前無法觀察到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生物事件。
得益于空間組學(xué)，新一代的分子水平的“細(xì)胞圖譜”得以繪制，圖譜詳細(xì)描述了發(fā)生在人類和其他物種中的眾多生物過程。根據(jù)2021年的統(tǒng)計(jì)，相關(guān)市場總價(jià)值為2.3億美元，預(yù)計(jì)到2030年收入將達(dá)到5.8億美元，越來越多的公共和私營公司正在尋求提供空間組學(xué)解決方案。
雖然學(xué)術(shù)和轉(zhuǎn)化研究中心在2020年占據(jù)了市場的89%，但市場正在迅速擴(kuò)展，包括制藥和生物技術(shù)行業(yè)。
8. 柔性神經(jīng)電子學(xué)
近年來，腦機(jī)接口(Brain-Machine Interfaces，BMI)獲得了關(guān)注，激發(fā)了人們對通過思維控制機(jī)器的力量和潛力的想象。腦機(jī)接口允許捕捉大腦產(chǎn)生的電信號，并通過算法將這些電信號解碼為計(jì)算機(jī)可以理解和執(zhí)行的指令。
類似BMI的系統(tǒng)已經(jīng)用于治療癲癇患者，并在神經(jīng)假肢領(lǐng)域得到應(yīng)用——假肢使用電極與神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行接口。盡管取得了初步成功，但這些技術(shù)面臨挑戰(zhàn)。目前醫(yī)生使用的植入物由硬材料制成，類似于筆記本電腦或手機(jī)內(nèi)部的芯片，它們可能會引發(fā)長期瘢痕并引起明顯的不適感。它們不能彎曲或適應(yīng)腦部運(yùn)動，所以隨著時(shí)間的推移，它們會在位置上“漂移”，降低了捕捉信號的準(zhǔn)確性。非侵入性方法，如放置在顱骨外部的電極，不需要手術(shù)植入，但提供的信號只能聽到模糊且難以解碼的聲音，就像通過厚厚的口罩聽別人說話一樣。
研究人員最近在生物相容材料上開發(fā)了柔軟、靈活的腦機(jī)接口電路。柔性電路可以適應(yīng)大腦，減少瘢痕和傳感器漂移，而且它們可以裝載足夠的傳感器，同時(shí)刺激數(shù)百萬個(gè)腦細(xì)胞，大大超過了硬探針的規(guī)模和時(shí)間。當(dāng)在神經(jīng)科學(xué)研究中使用柔性腦機(jī)接口時(shí)，可以加深對癡呆癥和自閉癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的理解。在臨床上，柔性腦機(jī)接口可以提供更好的神經(jīng)假肢控制，而無需頻繁校準(zhǔn)。
柔性腦機(jī)接口的應(yīng)用已經(jīng)在美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)的臨床試驗(yàn)中進(jìn)行，迅速使這項(xiàng)技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。未來，其他可植入設(shè)備，如心臟起搏器，也可以采用類似的材料。
9. 可持續(xù)計(jì)算
數(shù)據(jù)中心消耗全球產(chǎn)電量的約1%。通過將新興技術(shù)以創(chuàng)新的方式結(jié)合和整合，使零能耗數(shù)據(jù)中心成為可能。可持續(xù)計(jì)算就是泛指這些技術(shù)的綜合。
首先，為了解決熱管理問題，開發(fā)使用水或絕緣冷卻劑來散熱的液冷系統(tǒng)，并將多余的熱量重新利用于空間供暖、熱水供應(yīng)和工業(yè)過程等應(yīng)用。其次，人工智能被用于實(shí)時(shí)分析和優(yōu)化能源使用，最大限度地提高效率而不影響性能。如DeepMind已成功展示了人工智能驅(qū)動的能源管理的潛力，在谷歌的數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)了高達(dá)40%的能耗降低。第三，支持凈零能源數(shù)據(jù)中心的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施正變得更加模塊化和需求驅(qū)動。例如，云計(jì)算和邊緣計(jì)算系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)處理和存儲分布在多個(gè)設(shè)備、系統(tǒng)甚至地點(diǎn)上。
實(shí)現(xiàn)凈零能源數(shù)據(jù)中心將涉及創(chuàng)新方法，將上述方法與新的發(fā)電、儲能和管理技術(shù)相結(jié)合。
10. 人工智能輔助醫(yī)療
新冠疫情初期，許多醫(yī)院的可持續(xù)工作負(fù)荷迅速超過了容量。為了應(yīng)對這一情況，政府和學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)將人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，既是為了預(yù)測即將到來的大流行病，也是為了有效應(yīng)對它們。
目前這項(xiàng)技術(shù)還處于初級階段，但將隨著更多優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)整合到AI和ML模型中快速擴(kuò)展。基于AI的醫(yī)療可能在發(fā)展中國家產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響，這些國家通常缺乏基礎(chǔ)設(shè)施和人員來為大部分人口提供醫(yī)療服務(wù)。例如，印度擁有14億人口，人口分布廣泛，已采用基于AI的方法來增強(qiáng)醫(yī)療服務(wù)。印度政府已經(jīng)通過協(xié)助技術(shù)使醫(yī)生能夠與偏遠(yuǎn)社區(qū)進(jìn)行遠(yuǎn)程互動，并確保隱私保護(hù)措施得到落實(shí)。
報(bào)告指導(dǎo)委員會聯(lián)合主席，波士頓大學(xué)傳媒學(xué)院新聞學(xué)院院長Mariette DiChristina介紹，《2023年前沿技術(shù)十大報(bào)告》旨在幫助改善全球狀況、幫助人類自身。從報(bào)告可以看出，創(chuàng)新的驅(qū)動力是全球互聯(lián)的加速、人工智能的崛起，以及物理、數(shù)字和生物世界的融合。
聯(lián)合主席、IBM前首席創(chuàng)新官Bernard Meyerson強(qiáng)調(diào)，我們需要意識到這些“超級”能力所帶來的社會問題。人類幸福最終需要健康的地球。為了滿足這一需求，《2023年十大新興技術(shù)報(bào)告》中包括了可穿戴植物傳感器，通過改善植物健康狀況來增加食物產(chǎn)量。隨著氣候變化的影響日益嚴(yán)重，兩項(xiàng)創(chuàng)新取得了進(jìn)展：可持續(xù)航空燃料可以由生物或非生物來源制成;可持續(xù)計(jì)算為實(shí)現(xiàn)凈零碳數(shù)據(jù)中心奠定了基礎(chǔ)。然而，要應(yīng)對這個(gè)對人類存在構(gòu)成威脅的問題，還需要更多的創(chuàng)新。
