《科学美国人》评出2019年十大打破性技能
《科学美国人》评出2019年十大打破性技能
日前,著名科普杂志《科学美国人》发布了2019年十大打破性技能榜单。榜上有名的既有“高妙莫测”的新型核回响堆和DNA存储,也有“平易近人”的新型肥料和食品包装。科技日报记者梳理后发明,这十大技能可分为洁净情况、革新能源、促进康健、便捷糊口与颠覆创新五个大类。
洁净情况类技能
可生物降解塑料和智能肥料技能可以或许使情况更洁净。
塑料垃圾不只能在情况中存在数百年,还会释放有毒化合物。之前以玉米、甘蔗或废油脂为原料出产的可生物降解塑料,机能难以与普通塑料对比。此刻,英国伦敦帝国理工学院、芬兰梅特根生物技能公司等正在研究利用低本钱离子溶剂和生物酶处理惩罚纤维素或木质素,出产新型可生物降解塑料,有望助力办理塑料垃圾问题。
农用肥料中的氮会在大气中形成温室气体,磷则进入河道,激发藻类等生物太过发展。海法团体和ICL特种肥料等公司操作先进的质料和制造技能,改造胶囊类缓释肥料外壳,使其成为“智能肥料”,能按照泥土温度、酸度或养分改变释放率。对比需要人工智能、数据阐明和大量传感器的所谓“准确农业”,这种方法更易推广。
革新能源类技能
新型核能和大局限储能技能有望带来新的能源革命。
现有的贸易核回响堆利用的险些都是将铀芯会萃在锆合金内的核燃料棒。假如锆过热,它会与水回响发生氢气并爆炸,这一问题导致了美国三岛和日本福岛的核变乱。正在研制的“第四代”核回响堆将用液态钠或熔盐取代水来通报热量,制止发生氢气。美国则提出建树小型模块化回响堆以提高安详性。新型燃料和小型模块化回响堆有望带来核电再起。
风能和太阳能是主要的可再生能源,但需要大局限的储能技能存储“备用能量”,以便在晚上或无风的时候利用。之前,抽水蓄能和锂电池是主要的储能方法,别离存在本钱高和储能时间短的缺点。美、韩、中、日等国正在研制大型流电池和氢燃料电池,有望办理上述问题。
促进康健类技能
治疗癌症和阿尔茨海默氏症的新靶点、先进的食品跟踪和包装技能能使人类更康健。
连年来,科学家发明白一种名为“本质无序卵白”(IDP)的非凡卵白质,一旦其不能正常事情,就会导致癌症或神经退行性疾病。跟着科学家对IDP的研究愈发深入,家产界开始存眷以IDP为靶点的治疗要领。IDP、Graffinity、Cantabio等制药公司都在研究相关药物,为治疗癌症、阿尔茨海默氏症等疾病带来新的手段。
据世界卫生组织统计,全球每年约有6亿人食物中毒,个中42万人灭亡。新技能可以或许有效缓解这一问题。IBM公司基于区块链技能的云平台IBM Food Trust可以或许辅佐食品行业快速溯源有毒食品,而TimeStrip UK和Vitsab International等企业研制的带有传感器的食物标签,可以或许辅佐人们确定食品是否在适当的温度下储存和是否开始变质。
便利糊口类技能
人类糊口会因社交呆板人和长途协同泛起技能更便捷。
人工智能技能使工程师可以或许将心理和神经科学转化为算法,让呆板人可以或许识别声音、手势、眼神和情绪等以适应人们的需要。Softbank Robotics开拓的人形呆板人Pepper足以识别人脸和根基感情,并通过“胸部”的触摸屏对话,已经用来提供旅馆挂号、机场客户处事,继续购物助理等。另外,越来越智能的治疗呆板人和玩具呆板人,对暮年人和孩子也很有吸引力。
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长途协同泛起技能可以或许使差异所在的人降服空间的隔膜近间隔打仗。加强现实(AR)、虚拟现实(VR)及5G通信技能的成长使之成为大概。“X大奖”基金会已经提倡了1000万美元的“ANA阿凡达”大奖赛,旨在“将人的感受、动作和存在及时传送到一个遥远的位置,从而带来一个更为细密的世界”。微软等公司也在举办相关研究。将来3—5年内,长途协同泛起技能将迎来打破。
颠覆创新类技能
以金属为质料的微型透镜和以DNA为载体的数据存储技能是榜单中最具颠覆性的技能创新。
一想到镜头质料,人们最先想到的就是玻璃,谁能想到金属?但传统的玻璃切割和玻璃弯曲技能很难制造出微型透镜,这限制了光学产物的小型化。此刻,科学家利用金属替代玻璃制造透镜,而且发明金属透镜无需分层就能消除色差,在办理散光等导致图像失真和恍惚的像差问题上也有所打破。金属透镜使设计、制造微型光学器件成为大概。
人类正面对严重的数据存储问题。到2020年,全球每年需要4180亿个1TB容量的硬盘才气容纳全部数据。对比之下,一个边长约1米的DNA立方体就足以容纳等量数据。事实上,DNA数据存储技能并不遥远。2017年,哈佛大学的研究人员将一只手的图像记录到了大肠杆菌的基因组中。华盛顿大学和微软研究院的研究人员已经开拓出一个完全自动化的系统,用于编写、存储和读取DNA编码的数据。
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