影响未来的十大科学技术 (改变未来科技的十大技术)

影响未来的十大科学技术

未来可能颠覆世界的十大 科技

1.4D打印

相信大家都看过电影里的变形金刚在短时间内变形，在不久的将来，4D打印技术将能使你需要的模型在短时间内成型。4D打印是指利用“可编程物质”和3D打印技术，制造出在预定的刺激下（如放入水中，或者加热、加压、通电、光照等）可自我变换物理属性（包括形态、密度、颜色、弹性、导电性、光学特性、电磁特性等）的三维物体。其中，“可编程物质”是指能够以编程方式改变外形、密度、导电性、颜色、光学特性、电磁特性等属性的物质。4D打印的第四维是指物体在制造出来以后，其形状或性能可以自我变换。

4D打印制造的物体至少有两种形式：一种是物体的各部分连接在一起，可自我变换成另一种形态或性能；另一种是该物体由可分离的三维像素（一种基于体积的像素，与平面像素类似，三维像素是“可编程物质”的基本单元，不同的“可编程物质”具有不同的三维像素）组成，三维像素可聚集形成更大的可编程部件，该部件也可分解成三维像素。

4D打印比3D打印多了一个时间维度，3D打印是预先建模再打印出成品，而4D打印则是把产品通过打印机嵌入可以变形的智能材料中，在特定的时间或激活条件下按事先的设计进行自我组装。打印过程并不新鲜，关键是打印出来后发生的变化，对于这项技术的运用，可以让物体在地下管道等难以接触到的地方进行自我组装，也可以应用到家具、自行车、 汽车 、建筑物等的制造上。4D打印概念的灵感来自于生物的自我复制能力。一些专家认为，这一技术的问世可能预示着自我组装家具时代的来临。

2.精密基因工程

传统基因工程一直饱受争议。然而，新技术正在兴起，使我们可以直接“编辑”植物的遗传密码，以提高植物营养成分、更好地适应气候变化等。这些技术包括锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活因子样效应物核酸酶(TALENS)和近期推出的可在细菌中演化为病毒防御机理的CRISPR-Cas9系统。这种系统使用核糖核酸分子来锁定目标DNA，并在目标基因组中按照一组已知的、用户选定的序列进行剪切。这样，便能抑制不需要的基因，或者将该基因进行改良，使其发挥出与自然变异别无二致的功用。通过采用“同源重组”的办法，CRISPR也可用于精确地向基因组中植入新的DNA序列乃至完整的基因。

基因工程另一个有望取得重要进展的领域是将核糖核酸干扰技术(RNAi)用到农作物身上。核糖核酸干扰可有效预防病毒和真菌病原体，保护植物免受病虫害，减少对化学杀虫剂的需求。病毒基因已广泛用于保护木瓜树免遭环斑病毒侵害。以夏威夷为例，采用此法十多年来，并没有出现病毒抗药性增强的迹象。此外，核糖核酸干扰也能惠及主要粮食作物，预防小麦秆锈病、稻瘟病、马铃薯晚疫病、香蕉枯萎病等。

现在有很多生物科学家致力于研究癌症的突破，这当中基因工程必不可少，也许在不久远的未来人类可以实现癌症的强效治愈，从而使人类的生命更加长寿持续。

3.无线电力传输

如 今，越 来越 多的电子产 品为人们 的工作生活带 来了极大 的便捷 ，但传 统 的电力传输 方式大多是通过导 线或插座 将电力传输到终端产 品。随着移动设备、 无线数据 传输 、无线网络技 术的 曰益 普 及 ，人们 希望能摆脱 传统 电力传输方 式 的束缚 ，解 除纷乱 电源线带 来的困扰 。 由此 ，无 线 电力 传输 技 术成 为 21世 纪 最 值得期 待的技术 ，无线 充电产品成 为 人们关注的新焦 点。目前，全球许多国家 都 在研究 开发 无线 电力传输技术 ，探 索 无线电力传输系统在不 同领域的应用 ， 致 力于将其实用化。

无线 电力传输 (W irelessPowerTransmission，WPT)也 称 无 线 能 量传 输或无线 功率传 输，它通过 电磁 感应和能量 转换来实现 。无线 电力传输主要通过 电磁 感应、电磁其 振、射频、微波、激光等 方式实现非接触式的电力传输。根据 在空间实现无线 电力传输供电距离的不 同，可 以把无线 电力传输 形式分为短程、中程和远程传输三大类

4.无人驾驶

自动驾驶 汽车 ，又称无人驾驶 汽车 、电脑驾驶 汽车 或轮式移动机器人，为一种运输动力的无人地面载具。作为自动化载具，自动驾驶 汽车 不需要人类操作即能感测其环境及导航。完全的自动驾驶 汽车 仍未全面商用化，大多数均为原型机及展示系统，部分可靠技术才下放至量产车型，逐渐成为现实。

自动驾驶 汽车 能以雷达、光学雷达、GPS及电脑视觉等技术感测其环境[1][2]。先进的控制系统能将感测资料转换成适当的导航道路，以及障碍与相关标志。根据定义，自动驾驶 汽车 能透过感测输入的资料，更新其地图资讯，让交通工具可以持续追踪其位置。

自动驾驶 汽车 的展示系统可追溯至1920年代及1930年代间，第一辆能真正自动驾驶的 汽车 则出现于1980年代。1984年，卡内基美隆大学推动Navlab计划与ALV计划；1987年，梅赛德斯-奔驰与德国慕尼黑联邦国防大学共同推行尤里卡普罗米修斯计划。从此以后，许多大型公司与研究机构开始制造可运作的自动驾驶 汽车 原型。21世纪以后，伴随着资讯 科技 的进步，更是突飞猛进，全自动驾驶的车辆在试验车辆上已经被制造出来，特斯拉 汽车 率先推出特定环境下的自驾车。

5.全天候能源收集技术

一种无论何时何地都能从各种燃料当中生产出能源的技术，利用人体和环境的温差产出电力。芬兰国家技术研究中心研发出一种“能源收集树”，能从周围环境中收集能源并转换为电能，给小型电子设备充电。在英国已有了靠着人们的脚步就能产生电源来启动灯泡，还能帮手机充电，这项发明 科技 将成为智慧城市的下一步，在高密集人流量的街道上，铺上全天候能源收集跑道，走在跑道上，人人都为绿色能源出份绵力。

6.智慧工厂

智慧工厂”的发展，是智能工业发展的新方向。特征体现在制造生产上：

一、系统具有自主能力：可采集与理解外界及自身的资讯，并以之分析判断及规划自身行为

二、整体可视技术的实践：结合讯号处理、推理预测、仿真及多媒体技术，将实境扩增展示现实生活中的设计与制造过程。

三、协调、重组及扩充特性：系统中各组承担为可依据工作任务，自行组成最佳系统结构。

四、自我学习及维护能力：透过系统自我学习功能，在制造过程中落实资料库补充、更新，及自动执行故障诊断，并具备对故障排除与维护，或通知对的系统执行的能力。

五、人机共存的系统：人机之间具备互相协调合作关系，各自在不同层次之间相辅相成。

结合高度自动化与大数据、物联网接轨的一种未来工厂型态，通过各种感测器、网络技术、云端运算等，减少人力而且能有效率地生产。相较现行的大量生产策略，未来将转变成多样少量客制化生产。 随着工厂制造流程连接的嵌入式设备越来越多，通过云端架构部署控制系统，无疑已是当今最重要的趋势之一。所谓工业4.0就是新一代的工业革命，第一次的工业革命，由水力及蒸汽带动机械化，跟随着是第二次工业革命，通过电力驱动引入大量生产，再下一个则是数位革命，引入信息技术以更进一步地自动化生产，现在，我们正处于第4次工业革命的边缘，而它将是自动化与数位化的融合。

7.隔空挥手遥控

该技术运用仿生学原理（蝙蝠用超声波捕食）能够识别挥手运动信号反射回来的超声波，将人在挥手瞬间产生的动作信号精准捕捉识别，从而实现了对电源的相对远程控制。所以，哪怕你睡在床上，只要使用这种开关，对着开关远距离挥手，就能开关你家中不同房间里的电灯和其他电器。最近华为的最新手机发布会上也展示了该种功能可以隔空通过手势识别来截屏滑动点击APP，也意味着，未来隔空操控智能产品，智能家居也会成为现实

8.虚拟现实

处于不同时空可克服距离的限制，共同参与活动的实感体验型技术，例如，呆在家中也能与远方亲友“一起”打球。目前已经到了商用化的阶段，全息图的应用技术也在开发中。 VR是利用电脑模拟产生一个3D的虚拟世界，提供给用户视觉、听觉、触觉等的模拟，让用户感觉彷佛身历其境，可以及时同步、没有限制地观察三维空间内的事物。用户进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的三维世界影像传回产生临场的感觉。

9.人脸识别技术

人脸识别 [1] 技术是指利用分析比较的计算机技术识别人脸。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，其中包括人脸追踪侦测，自动调整影像放大，夜间红外侦测，自动调整曝光强度等技术。

人脸识别技术属于生物特征识别技术，是对生物体（一般特指人）本身的生物特征来区分生物体个体。

10.高度人工智能

人工智能（英语：Artificial Intelligence，缩写为AI）亦称智械、机器智能，指由人制造出来的机器所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通计算机程序来呈现人类智能的技术。该词也指出研究这样的智能系统是否能够实现，以及如何实现。同时，通过医学、神经科学、机器人学及统计学等的进步，有些预测则认为人类的无数职业也逐渐被其取代。

人工智能于一般教材中的定义领域是“智能主体（intelligent agent）的研究与设计”，智能主体指一个可以观察周遭环境并作出行动以达致目标的系统。约翰·麦卡锡于1955年的定义是 “制造智能机器的科学与工程”。安德里亚斯·卡普兰（Andreas Kaplan）和迈克尔·海恩莱因（Michael Haenlein）将人工智能定义为“系统正确解释外部数据，从这些数据中学习，并利用这些知识通过灵活适应实现特定目标和任务的能力”。

人工智能的研究是高度技术性和专业的，各分支领域都是深入且各不相通的，因而涉及范围极广[8]。人工智能的研究可以分为几个技术问题。其分支领域主要集中在解决具体问题，其中之一是，如何使用各种不同的工具完成特定的应用程序。

AI的核心问题包括建构能够跟人类似甚至超卓的推理、知识、规划、学习、交流、感知、移物、使用工具和操控机械的能力等[9]。人工智能当前仍然是该领域的长远目标[10]。当前强人工智能已经有初步成果，甚至在一些影像识别、语言分析、棋类 游戏 等等单方面的能力达到了超越人类的水平，而且人工智能的通用性代表着，能解决上述的问题的是一样的AI程序，无须重新开发算法就可以直接使用现有的AI完成任务，与人类的处理能力相同，但达到具备思考能力的统合强人工智能还需要时间研究，比较流行的方法包括统计方法，计算智能和传统意义的AI。当前有大量的工具应用了人工智能，其中包括搜索和数学优化、逻辑推演。而基于仿生学、认知心理学，以及基于概率论和经济学的算法等等也在逐步 探索 当中。 思维来源于大脑，而思维控制行为，行为需要意志去实现，而思维又是对所有数据采集的整理，相当于数据库，所以人工智能最后会演变为机器替换人类。

改变未来科技的十大技术

思科公司首席未来畅想家戴维·埃文斯表示，3D打印机、传感器网络、虚拟人以及正在研发中的其他技术将在未来10年内戏剧性地改变我们的世界。随着计算能力呈指数增长，所引发的变化速度也会呈指数增长。技术进步在未来10年带来的变化要远远超过过去10年。\x0d\x0a\x0d\x0a虽然颠覆性技术具有不可预测性，但通过了解世界各地的研发实验室进行的研发工作，我们能够窥视未来的景象。作为思科互联网商业解决方案事业部(以下简称IBSG)的首席未来畅想家和首席技术专家，埃文斯的工作就是畅想和预测未来。在思科年度IT与通信大会Cisco Live上，埃文斯表示他相信十大技术趋势将在10年内改变这个世界。以下是埃文斯列出的改变世界的十大技术：\x0d\x0a\x0d\x0a1.虚拟人\x0d\x0a\x0d\x0a包括机器人和在线化身在内的虚拟人将成为劳动力大军中的一员。埃文斯表示：“动画人物已经具备语音识别能力，同时还可以将文字转换成语音，辨认出此前遇到过的人”。2020年，机器人在身体上将超越人类。IBM的“蓝脑”计划为期10年，将利用硬件和软件制造一个人类大脑。埃文斯说：“他们认为10年内便可让这个大脑内出现意识。”\x0d\x0a\x0d\x0a2025年，发达国家的机器人数量将超过人口数量；2032年，机器人将在智力上超过人类；到了2035年，机器人将完全取代人类从事劳动。未来，我们将看到更复杂更先进的化身。埃文斯指出IBM的“沃森”是虚拟人的一个范例。“沃森”能够解答问题，给出一个准确的答案。\x0d\x0a\x0d\x0a未来，患者可以利用虚拟机取代网络家庭医生，医院也可利用虚拟机改进护理和治疗水平。增强现实和基于手势的处理技术将走进教室、医疗机构和通讯设施，提高教学水平和服务质量。他说：“机器的‘眼睛’允许用户利用他们的智能手机拍摄Sudoku拼图，而后立即完成拼图。”\x0d\x0a\x0d\x0a2.zettaflood\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a2008年产生的数据大约在5艾字节左右，相当于10亿张DVD。3年后，我们制造了1.2泽字节(zettabytes)数据，1泽字节相当于1024艾字节。埃文斯说：“这相当于地球上的每一个人发100年tweet帖子，或者观看1小时的电视剧目的时间达到1.25亿年。”我们对高清晰视频内容的青睐在很大程度上促成了这种增长。根据思科的预测，2015年91%的互联网数据将是视频内容。思科的研发和市场营销主要聚焦于所谓的“zettaflood”，这要求大幅提高网络的数据传输能力，不能在我们观看视频时掉链子。\x0d\x0a\x0d\x0a3.云智慧\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a很多zettaflood数据将存储在云中。当然，绝大多数数据都可通过云访问，而不是只通过私人网络。根据思科的预测，截至2020年，三分之一的数据将通过云存取。全球云服务收入每年增加20%，IT公司在革新和云处理上的花费将在2014年超过1万亿美元。这笔资金足以创建另一个谷歌。埃文斯说：“现在的云技术已经非常先进，足以通过实时语言翻译帮助我们进行交流，通过访问强大的超级计算机——例如‘沃尔弗拉姆的阿尔法’提高我们的学识，通过新方式利用IBM的‘沃森’等计算平台改进我们的健康。我们的沟通方式种类远远超过以往。”\x0d\x0a\x0d\x0a云技术赋予终端设备的计算能力可通过实时翻译提高我们的沟通能力。目前，Android手机已经具备语音搜索功能，将用户的问题传给谷歌云进行处理，而后将搜索结果传给用户。埃文斯说：“我们将看到更具有智能化的沟通方式，基于前后关系和地点的信息将大量出现。”\x0d\x0a\x0d\x0a借助于永远在线的设备，互联网能够在更大程度上对现有信息进行分析。信息将传给私人传感器，了解一个人的睡眠情况，将来电转入语音信箱。如果得知用户正在时速60英里(约合每小时96公里)的汽车里，传感器便会意识到此时不是接听视频电话的时候。当然了，等到了那一天，我们可能已经开上了谷歌无人汽车，在车内聊天将变得自由自在。\x0d\x0a\x0d\x0a4.下一代互联网\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a埃文斯将自己的家作为网速提高的一个例子。自1990年以来，互联网性能提高了17万倍，1990年时只有一个telnet连接。现在，埃文斯拥有38个始终在线的连接和超过50M的带宽，足以同时进行远程呈现、在线观看影片和玩游戏。他认为未来10年的家庭网络速度将提高300万倍。业内绝大多数人将目光聚焦40G和100G。\x0d\x0a\x0d\x0a目前，新一代互联网正在形成当中。瑟夫表示创建一个行星际网络需要新协议，这一网络能够在不受等待时间影响下进行超长距离数据传输。埃文斯指出利用激光的多兆兆位网络正在研发之中。早期工作提出了基于量子物理学的量子网络技术这一概念。这项技术涉及量子缠结，无论相隔多远，两个粒子都会缠结在一起，如果一个带上电，另一个也会如此。量子网络有望在几十年内成为现实。\x0d\x0a\x0d\x0a5.世界越变越小\x0d\x0a\x0d\x0a借助于永远在线的连接性，社会化网络有能力改变我们的文化，就像孕育出“阿拉伯之春”的埃及革命一样。社交网站的影响力将在不同文化之中快速传播。一个更小的世界意味着更快的传播速度。埃文斯说：“在最近的日本大地震中，日本居民的tweet在美国地质调查局正式向阿拉斯加、华盛顿、俄勒冈和加利福尼亚发布海啸预警前就已发送给他们的追随者。”信息的捕获、传播和消费将从“及时”升级到“实时”。这种转变将对文化产生更快速的影响。\x0d\x0a\x0d\x0a6.太阳能发电\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a随着人口数量的持续增长，埃文斯估计未来20年每年都会出现一座人口达到100万的大城市。更有效的城市供电方式将成为一种必然选择，尤其是太阳能发电。埃文斯说：“单是太阳能发电便可满足我们的能源需求。为了解决当前的全球能源需求，需要建造25个超级太阳能发电场，每个占地面积达到36平方英里(约合93平方公里)。每年砍伐的森林面积为17万平方公里。”他指出这种超级太阳能发电场只需短短3年时间便可竣工。\x0d\x0a\x0d\x0a相关技术的进步将提高太阳能发电的效率，同时使其更具有经济性。6月，俄勒冈州大学的研究人员展示了一种新奇、具有经济可承受性并且影响较少的方式，利用喷墨打印机“打印”太阳能电池板。\x0d\x0a\x0d\x0a7.3D打印机\x0d\x0a\x0d\x0a更多事物将从“实体”走向“虚拟”。现在，越来越多的人下载电子书和影片，而不是购买书籍和DVD。3D打印技术允许我们立即制造从食品到自行车的任何物品，与《星际迷航》中的复制机惊人相似。埃文斯说：“3D打印或者添加制造是一个根据3D模型数据将材料融合在一起的过程，通常是一层层打印。”\x0d\x0a\x0d\x0a由于采用一层层打印的方式，从玩具到汽车再到活结构的物品都可打印，与传统方式制造的物品没什么两样。一些人指出3D打印可能面临法律上的挑战。埃文斯说：“在不太遥远的未来，我们便可打印人体器官。”在3月于美国加州长滩举办的技术娱乐设计大会上，维克森林大学再生医疗研究所的安东尼·阿塔拉博士现场打印了一个概念验证型肾脏模型。这并不是一个活组织，但仍旧是一个了不起的突破。\x0d\x0a\x0d\x0a8.万物网\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a\x0d\x0a我们已经超过一个阀值，与互联网相连的事物数量超过全球人口数量。下一代互联网协议IPv6支持几乎无限的连接性。根据思科IBSG的预测，与互联网连接的事物数量将在2020年达到500亿，相当于地球上的人每人超过6个互联网设备。发达国家的很多用户拥有3个或者更多与互联网相连的设备，例如PC、智能电话、平板电脑和互联网电视。埃文斯表示，传感器网络将在未来大行其道，利用低能耗传感器收集、传输、分析和分发海量数据。\x0d\x0a\x0d\x0a这种传感器立基于Zigbee、6LoWPAN和Z-wave等标准，能够以具有可预测性和惊人的方式为用户提供服务。Zigbee被植入智能家用电器和智能仪器，温顿·瑟夫将6LoWPAN应用于他的酒窖气候监视系统。Z-Wave是Verizon智能家庭自动化服务的基础。\x0d\x0a\x0d\x0a现在，更富有创造性的应用正如雨后春笋般出现。荷兰创业公司Sparked将传感器植入牛耳，监视牛的健康状况和行踪。此外，商家还将传感器植入鞋子、哮喘吸入器等药物输送装置以及医学探查术装置。瑞典甚至出现一棵安装大量传感器的树，通过爱立信研制的“翻译引擎”表达它的情绪和想法。\x0d\x0a\x0d\x0a9.更先进的医疗技术和设备\x0d\x0a\x0d\x0a埃文斯表示：“起搏器早已不是什么新鲜事物。”在未来的10年，医疗技术将随着计算能力的提高越发先进，医疗设备也将实现小型化。类似纳米机器人这样的装置和利用患者自身组织培育替代器官这样的能力将变得更为常见。他说：“终极集成的梦想是大脑-机器界面，最终允许脊髓损伤的患者和正常人一样生活。”现在，我们已经开发出思想控制的视频游戏和轮椅。英特尔研发的软件能够扫描大脑，了解他人的想法，进而预测他们的下一步行动。\x0d\x0a\x0d\x0a10.人类还是博格人？\x0d\x0a\x0d\x0a斯蒂芬·霍金表示人类正进入一个自我设计的进化阶段。随着医疗技术达到一个新高度，人类将拥有一系列工具提高自身能力。埃文斯列举了几下以下例子：\x0d\x0a\x0d\x0a2009年7月，西班牙研究人员发现了“过目不忘”背后的物质。\x0d\x0a\x0d\x0a2009年10月，意大利和瑞典科学家研制出世界上第一只拥有感觉的人造手。\x0d\x0a\x0d\x0a2010年3月，视网膜移植手术帮助盲人恢复视力。\x0d\x0a\x0d\x0a2011年6月，德克萨斯州心脏研究所研发了没有脉搏、不会阻塞、不会衰竭的“旋转”心脏。\x0d\x0a\x0d\x0a这些技术的早期应用可帮助修复病态组织或者大脑损伤，最终帮助人类实现“自我设计”的梦想。未来，人类可以利用大量技术对身体进行修补、改进或者增强，将自己变成博格人。未来畅想家雷·克鲁兹维尔是这一想法的倡导者。随着相关技术发展到一定程度，人类和机器将实现融合，变成一种新物种。克鲁兹维尔用“奇点”形容这一想法，根据他的预测，这一梦想将在2054年前成为现实。埃文斯对奇点并不确信，对克鲁兹维尔预测的2054年更是持怀疑态度。在美国加州山景城的奇点大学，埃文斯搜索到似乎合理的数据，他认为我们正朝着这条道路前进。