展示创新力量改变人类生活(下)——2016年十大新兴技术

这 十大技术展示 了创新的力量 ，能够改 变人类的生活 ，以及变革工业的面貌并
保 护 我 们的 星球 。 入 选 技 术 集 中 在 可 以 改 善 人 们 生 活、推 动 行 业 变 革 和 维 护 地 球 生 态 等 领 域 。 理 事 会 在 遴 选榜 单 时 ，非 常 看 重 一 个标准 ： 某 项 技 术的 发 展是 否 以 ２ ０ １ ６ 年 为 重 要转 折 点。 因 此 ，榜 单上 可 以看 到
大 块 板 状 的硅 基 光 伏 电池 表 现 最 出 色 ， 但 是 ，这 些 太 阳 能 电池 板 使 得 大 规 模 安
装非常昂贵。
传 统 硅 基 太 阳 能 电 池 的 第 三个 主 要 限制 在 于 其能 源 转 化 效 率 ，ｌ ５ 年 来 ，其
系统代谢工程学将微生物变成工厂
功 制造 出 了肺 、肝 、肾、心 脏 、骨髓 以及
混合着细菌的血液泵入其他管道， 然后科
学 家 就 可 以观 察 细 胞 如 何对 感 染 做 出 反
水平、 产生重要影响的技术。
应。这项技术将使科学家看到 以前从未
看到 过 的生物 机制 和生 理行 为。 由于 一些 “ 芯 片 器 官” 装 置对 诸 如细
趋 势 嘹 望 科技 导 航
ＴＲＥ Ｎ Ｄ Ｗ ＡＴＥＨ
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近 日， 据 《 科 学 美 国 人 》网 站 报 道 ， 世 界经 济论 坛 在 夏 季 达 沃 斯年 会上 发 布 了２ ０ １ ６ 年 度 十 大新 兴 技 术 ，这 份榜 单 由 该 论坛 的新 兴 技 术 跨 界 理 事 会编 纂 ，与 《 科 学美 国人 》 杂 志 合 作发 表 。他 们 相 信
他 人 表 示会 紧随 其后 。 每 个 芯 片 器 官 的 尺 寸 大约 与 Ｕ Ｓ Ｂ 存 储 器 相 仿 。 它 由柔 韧 、半 透 明 的 聚 合 物
制成。在芯片 内部存在布局复杂的微流 体管道， 每根微流体管道的直径不到 ｌ 毫
米 ， 布 满 取 自 目标 器 官 的 人 类细 胞 。 当
芯片器官带来人类生物学新视野
很 多 重 要 的 生 物 学研 究和 实用 药物 测 试 只 能 通 过研 究某 个 器 官 在 工作 时 的
“
一
眼角膜等的 “ 芯片器官” 。比如 ，源自英
国牛 津 大学 的 Ｃ Ｎ Ｂ ｉ ｏ 研制 的 名为 量 子 一 Ｂ 的 肝 脏 芯 片 可 以 帮助 科研 人员 找 到 治 愈 乙 肝 这 种 肝 脏 病 毒 性 感 染 的方 法 。 而 其
光伏 电池 的成 本相 对 来说 就 比较 高。
发 展 势头 非 常迅 猛 ， 部 分原 因 在 于 钙 钛
于，它们由一种很少在 自然界中能够找 到纯； 争成分的元素制成 ，尽管氧 化硅并 不短缺，但 是，将其中的氧 气去除从而 获得纯净的硅 会耗 费大量能量。一般来 说，制造商们在一个电弧炉 内将氧化硅 在１ ５ ０ ０ 到２ ０ ０ ０ 摄 氏度融化 ， 在此过程中 会排放 不少温室气体，因此 ，制造硅基
菌以及 空气污染产生的反应和活体器官
相 似 ，在 未 来 Βιβλιοθήκη 有可 能 会 被 用 来测 试 药
举 一 动”才 能 进行 ，一 项 新 技 术 能在
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中国对外贸易
５ ９
进 行 类似 的测 试。 的 第二 个 限制 ： 坚 硬 且 笨 重 。 平 的 以及
术携手， 钙钛矿太阳能电池或许也能改变 缺乏可靠电力的 ｌ ２ 亿人的生活水平。
尔 和 威 斯 研 究所 的 其 他 同 事 领 导 的 “ 模
拟 （ Ｅ ｍｕ Ｉ ａ ｔ ｅ ） ”公 司与研 究机 构、业 内
公 司和 包 括 美 国 国 防 部 先 进研 究计 划 局
些 已 经 知 名 多年 ，但 现 在 才 达 到成 熟
（ Ｄ Ａ Ｐ Ｒ Ａ ）在内的政府部门缔结 了合作关 系。迄今为止，已经 有多个组织报告成
钙钛矿太阳能电池效率大增
目前支配世界市场 的硅基太阳能 电 池面临着三个瓶颈。一种新的制造高效
太 阳 能 电池 的 方 法 —— 利 用 钙 钛 矿 来 替 代 硅 或 许 能 一 次 解 决这 三 个 问 题 并且 从 太 阳 光那 里 获得 更 多 电。 硅 基 光 伏 电 池 的 第 一 个 局 限 性 在
一
组织工程技术，将人类细胞与真空芯片 结合， 制造出了 “ 一片” 能自由呼吸的 “ 芯
片肺 脏 ” ， 这 是 第一 款 芯片 器 官。
私 人 企 业 闻 风 而 动 ， 例如 由 因格 贝
营养物、血液及实验药物等测试用混合 物被泵入管道时，这些细胞会复制活体
器 官 的某 些 关键 功能 。 芯 片 内 部 的 小室 经 过 安 排 可 以模 拟 某 一器 官组织 的特 殊结 构 ， 例 如肺 部微 ／ Ｊ 、 的 气囊。 然后 ， 空气 通过 气道 可 以非常精 确地 模拟 人类 的呼 吸。 与此 同时 ， 可 以将
微芯片上培育功能性的人类器 官块，这
种 所谓 的 “ 芯 片器 官 ” 或 许 可满 足这 一 需 要， 使科 学 家能 以前所 未 有的 方式研 究 生 理 学机 制和行 为 ， 为 药物研 发提 供机 会。 ２ ０ １ ０ 年 ，哈 佛 大 学 威斯 研 究 所 的 唐 纳德 ・ 因 格 贝 尔 利 用 微 型 品制 造 技 术 与
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从塑料 、 衣物 到化妆 品和燃料 ，追本溯 源，你将发现大量物体都由来自于 地下
深 处 的 物 品 制 成 。 制 造 这 些 产 品 的 工
能效 一直 卡在２ ５ ％。 当钙 钛矿 首 次问 世 时，其 能效比硅基太 阳能电池更低。 ２ ０ ０ ９ 年，由铅、 碘化物 以及铵制成的钙 钛矿 太阳能 电池只 能将４ ％的太 阳光转 化为电力，但是，钙钛矿太阳能 电池的