改变未来的十大新兴技术

改变未来的十大新兴技术

技术或许已经成为当代社会推动变革的主要力量。诚然，技术永远蕴含着风险，但积极的技术突破能够催生创新的解决方案，帮助应对当今世界最为迫切的各项挑战，包括从资源枯竭到全球环境变化等各种挑战。然而，由于投资不足、监管体系过时以及公众对技术的误解，许多颇具前景的技术未能充分释放其潜力。

世界经济论坛新兴技术全球议程理事会每年发布一次的十大新兴技术介绍了技术变革领域最新的重大趋势。该理事会通过重点关注最为重要的突破性技术成果，宣传其发展潜力并致力于消除投资、监管和公众认知等方面的差距。2014年，理事会再次发布了可能改变未来社会状况的十大新兴技术。

1、身体自适应可穿戴电子产品

从谷歌眼镜到Fitbit腕带，可穿戴技术在过去一年引发了大量的关注。大部分可穿戴设备都是通过监测运动状况、心率、睡眠模式等体征，帮助用户了解自身的健康状况。目前，可穿戴技术行业正在超越腕带或触摸感应设备等外部可穿戴产品的范畴，开始发展“身体自适应”电子产品，进一步跨越人类与技术之间的界限。

新一代可穿戴设备旨在适应人体使用部位的形状。这些产品往往体积很小，内置多种传感器和反馈系统，并且外观上无突兀之感，也不会影响用户的社会交往。这些几乎无形的设备包括能够监测心率的耳塞、穿在衣服里面并能追踪体态的传感器、能够追踪生命体征的临时纹身贴，以及通过震动提示、由脚步感知GPS方向的触觉鞋等。这类产品很多，用于多个领域：触觉鞋目前被提议用于帮助盲人识别方向：而谷歌眼镜已经有许多肿瘤学家在使用，主要是通过语音指令获得病历信息和其他可视化信息，为外科手术提供协助。

技术分析人士认为，可穿戴产品的成功要素包括设备大小、非侵入性、测量多种参数的能力，以及能否提供实时反馈，帮助改善用户行为。但是，要让更多的人使用可穿戴产品，则产品对个人隐私的保护必须要获得社会的认可。比如，已经有人对那种使用摄像机进行面部识别和记忆协助的可穿戴设备提出了质疑。分析人士认为，如果这些挑战能被克服，则预计到2016年将有数亿人使用可穿戴设备。

2、纳米碳复合材料

随着世界范围内汽车保有量的快速增加，汽车行业的碳排放对环境的影响已经引起人们的担忧，而提高交通系统的运营效率有望减少汽车对环境的影响。利用纳米碳纤维技术生产的新型复合材料正在汽车制造领域显示出潜力，有望将汽车重量降低10%甚至更多。轻量化汽车需要的燃料更少，输送人员和商品的效率更高，并能减少温室气体排放。

但是，效率仅是一方面的问题。另一个同样重要的问题是如何改善乘客安全。为了增强新型复合材料的强度与韧性，业界正在碳纤维和周围的聚合物基之间构建纳米界面，比如会使用碳纳米管，以改善锚固性能。在发生意外事故时，这些材料能够在不发生撕裂的情形下吸收并分散冲击力，从而更好地保护车内驾乘人员。

第三个挑战是碳纤维复合材料的可循环利用性。这个问题曾阻碍了该项技术的大规模应用，但目前已快要找到解决方案。相应的技术方案包括将可分解的“释放点”置入聚合物和纤维之间的界面材料，从

而以可控的方式拆解各连接材料，复合材料各成分也可以单独回收并实现循环再利用。上述三方面如果全部实现，则有望大规模生产轻量化、超级安全和复合材料可再利用的汽车，从而对行业和环境产生重大的影响。

3、通过海水淡化提取金属物质

随着世界人口持续增加和发展中国家摆脱贫困，淡水正在成为地球上最为紧张的自然资源之一。除了人类居住区的饮用水、清洁和工业发展用水外，世界上大部分的农业产量来自于干旱地区生长的灌溉作物。随着科罗拉多河、墨累-达令河和黄河河水已长期无法流入大海，通过海水淡化获取新的淡水资源势必引发更多的关注。

但是，海水淡化有很大的缺点。除了能耗较高（2013年的十大新兴技术曾提到这个问题）外，海水淡化的过程会产生浓盐水，这种盐水一旦流回海洋，便会对海洋生物产生严重的影响。或许解决这一问题最有可能的办法是不要将海水淡化产生的浓盐水视为废弃物，而是将之视作开发宝贵材料（包括锂、镁和铀，以及更为普通的钠、钙和钾元素）的资源来源。锂和镁对于研发高性能电池和轻型铝合金非常重要。此外，这种浓盐水还可以提练出一些电动机和风力发电机中使用的稀土元素，而这些元素的稀缺已经对风电机和电动机的发展造成了战略性威胁。

借助于使用化学催化剂的新型工艺，海水淡化提炼出金属元素的可能性就会增加，且最终的成本与陆地矿石或湖泊沉积物开采的成本相当。这项经济效益可以抵消海水淡化全部的成本，使得大规模推广成为可能，进而缓解人类活动对淡水生态系统的压力。

4、电网级电力储存

由于电力无法直接储存，因此电网管理者必须时刻确保消费者的整体电力需求完全相当于发电站为电网提供的电力供应量。由于煤炭和天然气中的化学能可以进行相对大量的储存，传统的火力发电站可以按照需求进行能源调度，因此相对简化了电网管理工作。但是，化石燃料会产生温室气体，导致气候变化。目前许多国家都计划在发电系统中使用可再生能源、核能或其他非化石燃料等清洁能源，以取代高碳能源。

清洁能源，尤其是风能和太阳能，具有高度的间歇性，无法按照消费者和电网管理机构的意愿生产电力，而只有在天气条件允许的时候才能产生不定量的电力。核能的发展也面临着挑战，因为它要求电站始终满负荷运行。因此，发展电网级电力储存技术早已成为清洁能源行业的目标。截至目前，只有抽水蓄能水力电站发挥了重要作用，但价格昂贵，容易给环境带来挑战并完全依赖于理想的地理环境。

有迹象显示，许多新型技术不断发展，很快便能克服这项挑战。一些技术（比如液流电池）未来将能够像储存煤炭和天然气那样，储存大量的液态化学能。多种固态电池技术也在竞相发展，旨在通过富含能源、价格适中的材料储存电力。新发明的石墨烯超级电容器有望实现超速充电和放电，可使用数万次。其他技术包括大容量飞轮储能器以及压缩空气地下空间存储等动能和势能储存技术。

德国目前正在研发一种更加新型的储能技术，即通过电解制氢实现二氧化碳的甲烷化，用多余的电力将水分解成氢原子和氧原子，然后让氢原子和废弃的二氧化碳发生化学反应，产生可以燃烧的甲烷——在必要的情况下，可以通过这个过程产生电力。这种技术目前处于中等规模研发阶段。虽然这种技术和其他技术的循环效率相对较低，但储能技术无疑将在未来创造巨大的经济价值。判断谁将在这场技术竞赛中胜出还为时尚早，但是据我们估测，这一领域的技术正在经历前所未有的进步，很有可能在不远的将来实现重大突破。