《科学美国人》评出 2017 十大新兴技术，液体活检荣登榜首

yinfuhua

2 E! ], ]! E) r. r6 R; r0 d

  A; e' R. r4 y《科学美国人》评出 2017 十大新兴技术，液体活检荣登榜首. B. k7 `! r) i) z: Q  G7 n
2017-07-03
/ n& B7 h/ p9 a% B; ]+ i! U+ p7 g; g6 B. g' w3 D- G( T
6 月 27 日，《科学美国人》与世界经济论坛联合发布了 2017 年全球十大新兴技术。这份榜单由《科学美国人》、《科学美国人》全球顾问委员会、世界经济论坛全球专家网络、世界未来委员会共同选出，涵盖了在医疗、计算机、环保等领域的最新技术，它们在提高生活质量、促进产业转型、保护地球环境等方面具有无限潜能。“新兴技术正在重新定义工业，它们使传统的界线变得模糊，在我们前所未见的尺度上创造新的机遇，”世界经济论坛管理委员会成员、第四次工业革命中心主任 Murat S?nmez 说，“所有机构都必须通过正确的政策、规划与合作方式，让技术革新为人类构建更美好的未来，同时避免技术泛滥带来的风险。”( D; F! }) B, H0 h1 j/ i! i8 a
入选榜单的十大新兴技术分别为：无创技术诊断癌症、从空气中提取饮用水、深度学习练就“好眼力”、人工树叶、人类细胞图谱、精密农业、物美价廉的新能源汽车、基因疫苗、可持续发展的生活社区、量子计算。
( Y. }0 X, l+ @0 V/ Y, h2017 年全球十大新兴技术一览：: U: o' G( _! G3 W1 j9 S
1. 液体活检
+ N, o! ^( B# a6 q液体活检技术的出现，标志着人类在攻克癌症的道路上又前进了一大步。与传统的组织活检相比，液体活检具备多项优势：首先，对于组织活检无法企及的部位，液体活检可以成为替代品。其次，组织活检只能反映出样品中的信息，而液体活检可以检测出患者的整体情况。此外，液体活检主要检测的是循环肿瘤 DNA（ctDNA），它们通常会从肿瘤组织进入血管中。因此，与依靠症状和图像进行诊断相比，液体活检对癌细胞的定位更加迅速。
" e8 g( Y; R. U8 |: {9 a) J. b: J! L3 D2 `
2. 从空气中收集净水5 E. C% X; B1 i, }) \, U
此前，科学家已经能够从空气中收集净水，但现有的技术需要耗费大量电力，并且只有在湿度较高时才能实现。而现在，情况正在发生改变。来自 MIT 和加州大学伯克利分校的研究团队通过一类新型多孔晶体——金属有机骨架（metal-organic frameworks），在空气湿度低至 20% 的环境下成功收集净水，且这一过程完全不需消耗能量。此外，一家位于亚利桑那州的初创企业 Zero Mass Water，通过离网型太阳能系统，每天可以生产 2.5 升水。
/ S6 r) l. O7 W" G! h4 W) V/ Z! B: ^2 Y; c
3. 深度学习与机器视觉+ o( I! L$ \6 m4 @+ s* w
在深度学习的帮助下（尤其是随着卷积神经网络的发展），计算机的图像识别能力开始超越人类。目前，机器视觉技术在自动驾驶、医学诊断、保险索赔的破损评估、水位监测、农业生产等领域具有广泛的应用前景。. }  W) o% U# {% G# a

, U# t" R" T/ S& [  [3 g. w4. 从阳光中收集液态燃料2 c2 _+ g5 H, P1 ]
我们能否模仿树叶的光合作用，让“仿生树叶”生成、储存能量？现在，这个问题的答案正呼之欲出。哈佛大学的科学家找出一款新型钴 - 磷催化剂，利用太阳能，其将水分子分解成氢气和氧气，随后这些氢将二氧化碳转化成有机物。在这样一个封闭系统中，燃烧释放的二氧化碳将重新被转化成燃料，而不是被排放至大气中。这项技术可能会给太阳能和风能行业带来革命性的影响。
# y' N) A3 n1 X- G+ O5 f# o  x; K9 X
5. 人类细胞图谱计划
& U. S7 A6 i- [$ r; d$ P人类细胞图谱计划于 2016 年 10 月正式启动，这个国际合作项目旨在破译人类身体的秘密，由陈 - 扎克伯格倡议支持。此项目希望确定所有组织的不同细胞类型、各类细胞分别由哪些基因、蛋白和其他分子来控制细胞活动、细胞的准确位置，以及细胞是如何与其他细胞交流，在细胞发生改变后又是如何影响身体机能的……该计划最终将为个性化医疗提供有力的帮助。& G0 V9 s5 T! z  `

& E  h+ v+ K& U6 c6. 精准农业% l# _' [( k3 K. E9 }% I. `
第四次工业革命为农民提供了一系列新的工具，这些工具能够在减少水和农药使用量的同时，提高作物的产量与质量。传感器、机器人、GPS、地图工具以及数据分析软件全部按照植物养护的需求量身定制。虽然对于全世界的大多数农民来说，距离利用无人机来实时监控植物的生长状态还相对较远，但现在已经有了一些相对简易的技术，例如悉尼大学的 Salah Sukkarieh 已经在印度尼西亚使用了一套价格低廉的现代化监控系统，依靠太阳能及手机实现监控。
3 n. t5 g$ ~7 B; s' @4 L. Q- t/ Z; w5 G- J
7. 廉价的氢能汽车催化剂) [7 x0 t* S( d( N" D
此项目的目的是开发一种零排放的氢燃料电池技术。目前使用的催化剂含有金属铂，价格高昂，因此项目暂时陷入瓶颈。但是，现在很多研究正在致力于减少对这种稀有而昂贵金属的依赖，目前最新的研究已经能够做到不利用铂，甚至是完全不使用金属。例如，凯斯西储大学的科学家就研制出掺杂氮和磷的碳泡沫催化剂，其活性不亚于标准催化剂。/ w1 C& F9 e, j3 U8 r- |2 h( y9 t
8 d# C; ?- J) s+ ?0 Y
8. 基因疫苗
8 |3 _* V3 l1 F$ W7 l基于基因的疫苗在很多方面优于现在的传统疫苗。基因疫苗能够快速生产，这对于应对突然暴发的疫情非常关键。相比于在细胞培养物或 SPF 鸡蛋中生产的传统蛋白疫苗，基因疫苗制作起来也更简单、廉价。而且，通过这种方法制得的疫苗能够快速适应病原体突变。最终，科学家能够找出能够抵抗病原体的人群、纯化能够为人类提供保护的抗体，然后设计出基因序列，诱导人体细胞产生这种抗体。
! l1 a+ }* N' f7 q' @* ?( ?4 E  d$ P0 @0 A
9. 可持续型社区# a/ H4 p% |* t  _* A# x. K- l7 d
如能将绿色建筑理念一次性应用到大规模的建筑过程中，它将可能为能量、水资源的消耗带来一场革命。目前，加州大学伯克利分校的科学家正计划通过智能微电网，将本地产生的太阳能用于建筑的电力供应，这将减少一半的电力消耗，并将碳排放降至 0。与此同时，他们还计划重新设计建筑的排水系统，从而实现厕所和下水道中水资源的就地循环利用，而雨水也将被收集利用，这些举措将会使饮用水的需求量下降 70%。* g- H7 ?7 s6 q: q8 B

: p" l# [; e" G9 l8 H( y& J10. 量子计算机
7 B  R& a! h6 I+ Y量子计算机拥有无限的潜能，与之相对应的是极高的建造难度和高昂的花费。这也就不难解释，为什么小型量子计算机的运算能力仍未超越超级计算机。不过在 2016 年，IBM 将量子计算机的发展推向了一个新高度，它们成为首家向公众提供量子计算机云服务的公司。这项技术为超过 20 篇等待发表的学术论文提供了实验平台。目前，全球超过 50 家企业正在努力让量子计算机成为现实，这其中既有大型企业，也有不少初创公司。这些进展让人们开始相信，量子时代正向我们走来。* _2 q; ?- O( [1 B; l4 o

/ |  z/ c, L' g2 P4 x8 P: e. g- X" M1 n. z  t2 R) Y

gxbzjznn