2024年十大新兴技术将如何影响世界

• 世界经济论坛发布的2024年《十大新兴技术报告》列出了今年最具影响力的新兴技术。

  

• 这份技术清单涵盖了人工智能加速科学研究的方式，重点关注健康、通信、基础设施和可持续发展等领域的应用。

• 驱动科学发现的人工智能、碳捕获微生物和弹热制冷技术均入选2024年十大新兴技术。

在这个日新月异、想法多变的世界，决策者、企业家和公民在未来几年应重点关注哪些新兴技术？世界经济论坛与Frontiers合作发布的最新报告《2024年十大新兴技术》展现了一个无限可能的未来。今年的报告（第12版）采用更加全面的视角，汇集了300多位来自世界经济论坛全球未来理事会和大学与研究人员网络的世界领先的专家学者以及十大新兴技术指导小组成员的意见。结合专家见解和数据分析，报告确保深入理解每项技术在应对多重全球挑战方面的潜在影响。这些挑战包括材料科学进步、医疗技术变革等。以下是报告中提到的重要技术。连通技术在这个亟需减少能源使用、即将迎来6G的世界，我们应如何使日益增长的即时数据访问需求和供应更具可持续性？智能超表面（RIS）通过动态变形优化了无线通信链路，并结合超材料、智能算法和先进信号处理来控制和操纵电磁波。RIS为增强容量和连通性而设计，注重环境可持续性，可以将普通墙面和其他表面转变为无线网络中的智能组件。那么，这项技术是如何影响日常生活的呢？电信是RIS的主要应用领域。报告预测，RIS可以使智能工厂和车载网络的无线电波通信更加可靠和高效，并扩大农业环境中的通信覆盖范围。利用最新的太阳能、电池、轻质复合材料和航电技术，高空平台通信系统（HAPS）系统有望提升通信和观测能力。HAPS系统通常以气球、飞艇或固定翼飞机的形式在距地面约20km的高度飞行，其连通性、覆盖范围和性能超越地面塔和卫星，在全球偏远地区尤其如此。HAPS创新基础设施有望使100个国家的超26亿人接入互联网，为教育和经济增长创造机遇。除了提高数字包容性，HAPS还可以迅速完成部署，在紧急情况下发挥至关重要的作用。在充满传感设备和通信设备的世界中，难免存在一些功能重叠。通信感知一体化（ISAC）技术将所有能力融入一个系统，可以同时收集和传输数据，提高成本效率和硬件效率，并开启新的应用可能。ISAC使无线网络能够感知环境，支持本地化、环境测绘和基础设施监控等功能。例如，传感器和数据分析可用于监测空气和水的质量、土壤湿度和天气状况等。实际应用包括用于智能农业、环境保护和城市规划的监测系统、优化能源发电和用电的智能电网等。驱动科学发现的人工智能人工智能（AI）的加速发展及其对科学研究的意义是今年最主要的技术进展。这并不令人意外。科学家们长期以来一直在探究如何利用AI提升知识和能力水平，最近在深度学习、生成式AI和基础模型等方面的突破则加快了科学发现和预测的速度。AI正以前所未有的规模扩大数据世界。找到利用AI而不引起伦理或安全问题的方法至关重要。在AI时代，合成数据这种令人振奋的隐私增强技术正在重新兴起。这一技术会复制敏感数据集的模式和趋势，但不涉及可以联系到个人或危及组织或政府的具体信息。得益于AI的进展，合成数据去除了身份信息，使科学家和其他人能够在全球范围内共享数据，并在生物学和健康相关的研究中开展合作。驱动科学发现的人工智能正在改变我们获取和利用新知识的方式。Deep Mind的AlphaFold等AI系统可以准确地预测蛋白质结构的3D模型。AI还应用于研究，发现了新的抗生素家族，并开发出更高效的电池材料。美国总统科技顾问委员会（PCAST）最近发布的一份报告指出：“AI可能改变每个科学学科，影响我们科学研究开展方式的多个方面。”根据联合国的数据，建筑和施工行业几乎占全球碳排放量的40%。建成世界的沉浸式技术和AI驱动的混合现实工具可能在更清洁的未来发挥关键作用，帮助预测可能面临的挑战，并优化现实世界的交付项目。例如，数字孪生技术可以用于模拟复杂结果并提高效率，而虚拟原型和实验可以帮助提高精度。商业蓬勃发展，但全球劳动力短缺的问题却依然存在。根据《十大新兴技术》报告，在元宇宙中，沉浸式学习和培训环境可以汇集来自世界各地的建筑、工程和施工专家，使劳动力短缺问题有所缓解。应对气候变化的技术在今年的十大技术中，应对气候危机并提供解决方案的技术也占据了重要地位。弹性热量材料是快速发展的新兴技术，可以“让热力系统像肌肉一样工作”，提供更可持续的制冷方式。随着气候变暖、数据需求不断增长，这种方式在当下尤为重要。热泵使用镍和钛等弹热制冷材料，比传统的制热和制冷系统更加节能。这些材料在施加机械应力时发热，松开机械应力时冷却。报告指出，热泵的另一个好处是无需使用对环境有害的制冷剂气体。此外，即使在电网基础设施有限或没有电网基础设施的地区，这些热泵也能制冷。美国能源部的一项研究将其视为最有可能替代当前制冷系统的技术。在气候危机中，微生物是一种珍贵的资源。微生物能够从空气或废气中捕获温室气体，并将其转化为生物燃料等有价值的产品，有潜力减缓全球变暖。能捕获碳的微生物主要有两种类型。第一种是使用蓝藻和微藻等有机体通过光合作用“吃掉”碳，第二种是使用氢气或有机废物流等可再生能源的微生物捕获二氧化碳，然后将其转化为生物柴油、富含蛋白质的动物饲料等新产品。动物农业依赖于大豆等蛋白质的生产，这可能导致森林砍伐、生物多样性丧失、过度施肥以及土地用途改变引起的温室气体排放。报告指出，替代性蛋白质饲料，即来自单细胞蛋白、藻类和食物残渣的牲畜蛋白饲料，可能成为可行、可持续的替代方案，尤其是在需求增加的情况下。器官移植技术的进步器官移植可以拯救生命，但目前可供使用的器官却远远无法满足需求。CRISPR-Cas9等基因编辑领域的最新进展可能改变这种情况。能够改善器官移植的基因组研究：将经过基因工程编辑的器官成功植入人体是重大的医疗进步，为数百万等待移植的患者带来了希望。