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科技资讯 | 即将颠覆世界的12个黑科技
发布时间:2019-06-11
 

全世界快速进入由数据和技术推动的时代,新机会与新挑战不断涌现。在本书中,克劳斯·施瓦布与世界经济论坛深入探讨了当今时代最重要的问题之一:如何在第四次工业革命中勇往直前。

——马云

一、神经技术

图片来源 / 图虫

2030 年的某一天,你正坐在屏幕前,突然注意到屏幕上弹出一条消息,上面显示:“您的专注度较低。”

这时你才意识到,刚才的几分钟内,你一直在盯着屏幕发呆。然后你打了个哈欠,点开一条链接,查看你的精神状态分析数据。系统建议你休息,但你的工作还没完成,必须得再熬几个小时。

你决定再吃一片促智药,争取坚持到凌晨3点。你的朋友都说, 过度依赖激发大脑活力的化学制剂有害健康,不过一直在帮助你监测阿尔茨海默病和帕金森病征候监测显示,目前一切正常。

以上的一系列监测都是由“神经技术”在支持,它是指各种深入解析人脑运作过程的方法。这些信息由一直在监测你的脑电波、为你评估实时精神状态的系统提供。我们借助这些方法提炼信息、拓展感官、改变行为,并与外界互动。这也许像是科幻小说中的情节,但现在却是一个真实存在的科学领域——神经科学。神经科学已经逐渐延伸至医学和科学实验室以外,渗入我们的日常生活中。

它能帮助我们更好地影响意识和思维,了解大脑的各种活动。这些技术包括:利用新的化学品精细地解读我们的思维,采取干预手段来修复或增强大脑功能。神经技术还可帮助我们探索与外界沟通和互动的新方式,寻求可大大拓展感官知觉的可能性。

近10年,得益于上述技术,研究人员取得了极大进展。 2014—2016 年担任美国国防高级研究计划局生物技术办公室主任的杰弗里·林(Geoffrey Ling)指出:

“在 2008年的科学实验中,一只猴子仅仅通过脑信号就成功控制了一只机械臂。再过几年,我们会将这个实验视为人类历史上的一项重大突破。”

此外,还有一些方法正帮助我们更加深入地了解神经疾病和精神疾病的根源,包括精神分裂症、心境障碍、阿尔茨海默病等。

二、生物技术

数十年来,生物技术的复杂性和影响均大大增长,尤其是DNA测序、DNA 合成和基因组编辑技术的发展,迅速提升了将多层基因变化(突变或变体)引入细胞及生物体的能力。简言之,生物工程的规模和这些系统所要解决的挑战达到前所未有的难度,并且仍在不断扩大。

生物技术有望推动医疗业改革的一大领域是精准医学,即针对每位患者而非某一类疾病制订治疗方案。

治疗模式的转变,资料来源:Reenita Das,2010

除了帮助选择治疗方案外,机器学习和大数据技术的发展还可以轻松生成成百上千兆字节数据,用于提高机器学习能力,让其高效提取诊断试验所需的必要数据,以发现问题、预测每位患者对治疗方案的反应。精准医学运用最广泛的领域是癌症治疗,但在囊肿性纤维化、哮喘、单基因糖尿病、自身免疫性和心血管疾病及神经退行性疾病的治疗方面也取得了不少进展。

在农业领域生物技术也蕴藏着巨大的潜力。未来50年,我们的粮食产量要达到过去1万年所生产的粮食总量,才能满足全球需求。而全球每年有近 200万名儿童因缺乏维生素A所导致的失明及发育缺陷最终死亡,为了消除此现象生物技术在农业领域开拓了黄金大米

在当前人口日益老龄化的背景下,生物技术还可结合新型生物材料和先进的工程技术,帮助解决衰老带来的诸多典型难题,如最常见的骨骼疾病——骨质疏松症。生物技术可使用3D打印技术打印患者干细胞,再在实验室中培养替代骨骼。这一发展前景并非遥不可及,科研人员正积极探索这一研究领域,企业家也在寻求将之投入实际应用的方法。

三、VR、AR、MR

长久以来,科幻小说中重返过去或遨游未来的奇幻经历令人心驰神往。穿梭时空的梦想至今还未实现,或许永远也无法成真。不过,虚拟现实(VR)已经问世,也许很快能带来穿越时空般的感受。

增强现实(AR)混合现实(MR)的沉浸感弱于虚拟现实,将多个层次的数据、信息和虚拟实体叠加到现实环境中。这些技术正在颠覆我们对身边世界的体验、理解及与世界的互动方式,更打开了通往其他世界的窗口,让我们可以在想象中的广阔天地尽情遨游。

虚拟现实是指以计算机模拟营造多感官维度的360°三维虚拟环境,给予用户丰富的沉浸式感受和互动体验。戴上封闭式虚拟现实头盔后,用户能获得身临其境的视觉、声音和其他感官体验。这些不同维度的感官信息,可以复制出某个已知的现实场景或创造出一个虚构的场景。

增强现实和混合现实可以理解为有“孔隙”的虚拟现实,它们将数字化生成的多层次声音、视频或图像叠加到用户所在的真实环境中。相比而言,虚拟现实以一个模拟的世界完全替代了现实世界,增强现实和混合现实则是增强用户对现实的感知。

增强现实技术以可视化的方式提供关于现实世界的信息,例如通过谷歌眼镜和微软HoloLens 全息眼镜等设备,加强与实体空间和物体的互动感。混合现实与之相似,将逼真的虚拟物体和人物叠加到真实场景中。《精灵宝可梦Go》游戏就运用了混合现实技术,通过精妙的设计,与现实环境达到无缝衔接。

虚拟现实、增强现实和混合现实技术不仅仅是体验数字化环境的新途径,更构成了创造、交流、传播价值的平台和体系。它们带来了感知世界及与之互动的全新方式,也因此成了第四次工业革命中最具变革力的技术之一。然而,这些技术的本质是沉浸式体验,与其他数字化渠道相比,会让人工技术与客观世界、人类直觉和能动性之间的界限变得更加模糊不清。

虚拟现实与增强现实技术正在改变人们和互联网及数字化环境的互动方式,也向我们提出了深刻的问题:人类体验世界的方式本身蕴含何种意义?

四、新计算技术

图片来源 / 图虫

马克·维瑟(Mark Weiser)在1991 年写道:

“影响最深远的技术是隐没的技术。那些技术已经渗透到日常生活中,直至人们察觉不到它们的存在。”

如今,计算机不仅是新车、消费电子品和大多数家用电器的重要组成部分,而且融入纺织品和衣物,进入我们身边的基础设施,如道路、街灯、桥梁和建筑。我们生活在计算机构建的世界中。

自1947年问世以来,晶体管的尺寸呈指数级缩小,而成本呈指数级下降,这使数字计算能力成为第三次工业革命的通用技术。新计算技术将保持这一重要地位,是因为普遍、可靠、高效与低成本的数字能力成为第四次工业革命技术和系统的支柱,也是因为有望出现全然不同的计算方法,为未来创造全新机遇和挑战。

计算进步的核心是材料、组合与架构的创新。这些创新成果帮助我们处理、存储、操控信息并与信息互动。它们集中于几个领域,如中央云计算量子计算神经网络处理生物数据存储光学与网格计算。这些方法促进软件开发和新型加密技术的发展,制造并解决网络安全挑战,实现自然语言处理,并有望显著提高医疗保健应用及物理化学工艺等领域的效率。

五、区块链

想象一下:如果全球GDP 的近 10% 将以超越国家主权的货币存储或交易,或者对经济体成员自动、透明、实时征税,这将产生怎样的影响?

美国伯克曼互联网与社会研究中心副教授普里马韦拉·德 菲利皮(Primavera De Filippi)将目前的区块链比作20世纪90 年代初的互联网。当时,技术专家和企业对互联网的潜力与价值毫无概念,也看不到互联网的无限用途。德菲利皮认为,区块链最具变革性的作用是反对剥削,影响新社会契约,使之更适应日益依赖技术并被技术包围的社会和经济。

区块链技术的广泛实施很可能成为一个历史转折点,但技术本身及各组织对这一技术的应用能力尚处于早期阶段。许多问题妨碍这一技术充分发挥效益,例如对区块链网络结构的争论,交易可能违反国家数据传输规定,等等。要让这项革命性技术实现重新定义交易和信任的潜力,我们首先必须实行共同治理,让各利益相关者参与,并解决一系列“线下”协调问题。

正如“分布式账本技术”这一词组所表达的含义,区块链技术的核心是创建与交换唯一数字记录,无须通过中心化的受信任方。利用加密技术与对等网络的巧妙组合,该技术确保以准确、透明的方式实现群体之间信息的存储和共享,并产生多项额外价值,如查看每条记录的先前状态,创建可编程的记录,即所谓的“智能合约”。区块链记录具有永久性、透明性的特点,非常适合创建安全数字身份,有可能彻底改变从医疗保健记录到投票乃至政府服务等各个方面。

六、物联网

未来10年,全球将有逾800亿台互联设备,它们能够与彼此以及人类持续连通。超市不再需要结账设施,快餐店工作人员将比10 年前减少一半以上。这一具有互动、分析与输出功能的巨大网络将重塑产生对象的方式,预测人类需求,提供看待世界的新视角。

与此同时,分布式系统将挑战我们创建、衡量、分配数据和价值的方式。不仅如此,发展中国家可以应用物联网这一技术跟踪水位,还可通过卫星覆盖帮助偏远地区加速发展医疗技术。如果传感器、摄像头、人工智能和面部识别软件共同发挥作用,公共场合的犯罪也会随之减少。物联网实现经济生产的去中心化与大众化,为世界各地民众提供全新的创造性机遇,有助于提升公众对技术系统的信任。

物联网是第四次工业革命的核心基础设施,由一系列智能互联传感器组成。这些传感器根据需要收集、处理和转换数据,再将数据传输给其他设备或个人,实现系统或用户的目标。

伦敦市场分析公司IHS预测,物联网设备将从2015年的约154亿台增至2025年的754亿台。这种规模的增长将加深人类生活所有方面的连通,以崭新的方式将全球经济体联系在一起,甚至包括蓬勃发展的机对机经济(machine-to-machine economy)。

在物联网的巨大影响下,今天的服务业和制造业将经历传媒业在1995—2015年的剧变。世界经济论坛与埃森哲的合作研究表明,物联网的工业应用将使企业和社会经济影响的消费侧相形见绌;到2030年,工业应用将为全球经济增加高达14万亿美元的产值,并支持联合国可持续发展目标中的第十二个目标。

2025年物联网每年可能创造4万亿~11万亿美元的经济价值,图片资料来源:麦肯锡全球研究院,2015

七、人工智能

1956年在达特茅斯学院召开的一场会议揭开了人工智能发展的序幕,世界上第一台工业机器人于1961 年诞生。在此后的10年中,流行文化构想出大量能让生活更加便利的新事物:

如动画片《杰森一家》(The Jetsons)中的家政机器人罗西(Rosie)描绘了技术带来全新威胁的恐怖场景,

如斯担利·库勃里克(Stanley Kubrick)执导的电影《2001太空漫游》 (2001: A Space Odyssey)中拒不服从命令的电脑HAL9000让人印象深刻。

如今,人工智能已击败世界上顶尖的围棋大师,这是人类在人工智能领域最新取得的重大成就。

目前,人工智能的认知能力发展迅速正赶超人类,而这些能力正是人类所独有的,如综合学习和高级推理。实际上,计算机已通过简单的图灵测试(判断机器是否与人无法区分的测试): 2014 年,一台伪装成13 岁男孩的聊天机器人尤金·古 斯特曼(Eugene Goostman)让超过30% 的测试人员认为它是真人。

八、先进材料

材料是第四次工业革命的创新基石,将影响第四次工业革命的方方面面,对能源的生产、输送和储存、水过滤与消费电子等领域的技术都至关重要。

关键技术中采用化学和先进材料生产的产品示例

资料来源:世纪经济论坛,2017a

未来20年,从原子级别开始,人类将更好地掌控众多技术的材料基础,这或将有助于解决当今世界上一些最严峻的挑战。随着材料科学用于计算技术微型化中,形成了创新的良性反馈回路,计算技术正在帮助各领域的科学家创造各种新产品,包括合成有机体和石墨烯电池。

无论是通过传感器将废热转为电能,还是采用纳米机器人给受损细胞施药,抑或是应用材料科学解决各类挑战,唯有经过细致评估,获得着眼长远的投资支持,这些潜在应用才会变为现实。此外,不同领域的技术和科学融合,有助于最大限度地实现先进材料和纳米技术的潜能。例如,人工智能与机器人平台的发展,配合成熟初创企业生态系统的建立,可能会大幅加快先进材料领域的创新步伐。

理想的情况是,先进材料的组分采用对生态负责的方式获取,由地球上富含的原材料构成,利用契合循环经济原则的绿色工艺制造而成。这种材料含有的有毒物质少,对环境的损害也减至最小。不过,单单依靠消费者需求和信誉风险等市场激励因素,可能无法要求新材料制造商必须为其环境影响承担责任。

九、多维打印

当今时代,富裕国家和地区的人们通过实体供应链获取世界各地的商品与食物。不过,3D 打印技术将颠覆这一现状。未来,服装、电子产品、工具、工业品和零部件等个人消费品很可能会回归本土制造。许多具有地域和文化特色的产品设计可能仍需以数字的形式从全球各地获取,但产品本身可在当地或本地区生产制造。

目前,3D 打印机仍较为小众,仅占全球制造业的 0.04%。在美国,3D 打印产品在全部制成品中的比例不足1%。不过,现如今它正迅速向主流迈进。随着带宽的扩展、数据监管的跟进,以及大型文件传输难度的降低,产品设计和个性化定制将迎来新的机遇,这项技术或将颠覆整个生产体系,制造、运输、物流、交通、基础设施、建筑、零售、航空航天企业都将迎来巨变,无论发达国家还是发展中国家的政府、经济和劳动力市场都会受到巨大影响。

十、清洁能源

在现代化进程中,几乎每个经济体都进入了电气化时代。在最发达的经济体中,通常近一半的一次能源都会转化成电力,再通过输电线路输送给最终用户,这一输送过程清洁无污染。随着能源系统清洁化的压力日益加大,预计更多能源将转化为清洁能源。

社会对清洁能源的依赖越来越深,第一次工业革命和第二次工业革命均以能源转型为基础,第一次工业革命,转向使用蒸汽动力;第二次工业革命,电力得到广泛应用。如今,第四次工业革命刚刚开始,可再生能源将逐渐取代化石能源,令能源业面临又一次历史性转型。清洁能源技术和储能技术逐渐成熟,从实验室走向工厂和市场,各国纷纷投资可能改变历史的突破性能源,如核聚变这种未来新能源。

从联合国可持续发展目标来看,气候变化问题备受关注, 推动了可再生能源技术的使用。2015年,太阳能、风能等可再生能源的投资突破历史纪录,达到2650亿美元,不过2016年这一数据又降至2260亿美元。风能和太阳能发电成本的下降也刺激了该领域的投资。2016年,可再生能源发电量首次超过新发电方式发电量的50%,但与全球总发电量相比,仍然仅占10%。为了满足日益增长的能源需求,减少传统燃料的使用,减缓气候变化,能源行业需取得进一步创新。

2008——2016年电力投资

资料来源:法兰克福金融管理学院,2017

全球广泛应用价格经济的清洁能源不仅有助于改善环境,而且会惠及发展中国家无法享受电力或无稳定供电的居民。此外,可持续能源技术可降低企业和消费者的成本,扭转20 世纪工业排放对环境的影响。

十一、地球工程

地球工程的概念是,人类可以掌控地球上极为复杂的生物圈的运作。然而,许多科学家都不看好这些试图干预生物圈的技术,乐观观点认为其不成熟、不安全,消极观点则认为其存在威胁,人们对这些技术带来的后果既无法预测也无力控制。

尽管如此,仍然有人提议借助技术干预应对空气污染、旱灾、全球变暖等挑战,因此,有必要开辟一章专门探讨这一问题。目前已有的地球工程提案包括:

在平流层中安置一些巨大的镜子,以挡开太阳光线;

在大气层添加化学品来增加降雨;

利用大型机器除去空气中的二氧化碳。

技术也许能干预这些系统,但鉴于我们对后果的认知有限,此类行为很可能给世界造成无法挽回的破坏。因此,在地球工程这个争议话题上,人们必须制定新的治理框架,并深入思考每一个可能影响地球大气层这一人类共有资源的行为是否审慎。

所以,无论发生何种情况,从现实主义角度讲,地球工程都算不上万能的灵丹妙药。为保持气候稳定,第四次工业革命的经济和社会系统必须实现碳排放零净值,即一方面显著降低排放量,另一方面通过去除现有二氧化碳抵消减排后剩余的排放量。

虽然相关的新技术和新政策不可或缺,但如果仅采取“技术解决方案”,我们无法实现这些目标。因此,一些地球工程支持者建议政策制定者双管齐下,避免气候变化可能造成的最坏局面。

十二、空间技术

第四次工业革命将让宇宙离我们越来越近。到2030年,空间技术预计将突飞猛进。

航空航天技术、天文观测能力、微卫星研发、纳米材料、3D 打印、机器人技术和机器视觉等领域将实现重大飞跃,开启一个规模空前的太空探索时代,带来科技和经济的高速发展。发达国家和发展中国家都将受益于太空领域的发展。研究者和企业将获得大量数据,从而催生全新的价值创造和交换流程。新的科学知识将激发创新和生态响应行为。太空资源的利用和生产制造将带来丰厚的利润,重新定义未来的工业贸易之路。

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