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 科普期刊《科學美國人》與世界經濟論壇領先技術專家組成的國際指導小組合作評選產生了10大新興技術名錄，內容涉及環境、工程、醫藥、人工智能、智慧農業、核能、信息、能源等方面，這些技術將改變世界。

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生物可降解塑料可以解決主要污染問題

塑料污染一直以來都是世界環境面臨的重大問題。生物可降解塑料可以解決這一問題，有助于實現循環塑料經濟的目標。在循環塑料經濟中，塑料從生物質中來，同時轉化為生物質。與從石油化工產品中提取的標準塑料一樣，生物可降解塑料也由聚合物（長鏈分子）組成，這些聚合物在液態時可以模壓成各種形狀。但一直以來制造生物可降解塑料可利用的物質大部分是玉米、甘蔗或是廢棄油脂，這些物質一般都缺乏標準品種的機械強度和視覺特性。最近在利用纖維素或木質素（植物中的干物質）生產塑料方面取得的突破有望克服這些缺點。

目前，有許多公司已經開始使用該技術進行其他深入研究，如倫敦帝國理工學院子公司Chrysalix Technologies開發了一種利用低成本離子液體分離纖維素和木質素的工藝；一家芬蘭的生物技術公司MetGen Oy生產了許多可以將不同來源的木質素分解為廣泛應用所需的木質素的基因工程酶。

纖維素和木質素有不可比擬的優勢，但是要想將該技術投入使用，需要克服兩個因素：一是成本問題，二是減少制造纖維素和木質素的土地和水資源使用量。

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先進區塊鏈和包裝技術將極大改善食品安全

根據世界衛生組織統計，全世界每年大約有6億人因食物中毒深受其害，有42萬人因此死亡。食物在送上餐桌的路途中可能受到各種污染，而這一過程是人們無法把控的。但是區塊鏈技術和食品包裝改進辦法的聯合使用可以減少食物中毒和食物浪費。

區塊鏈技術是一種分散的統計系統，其條目序列記錄在多個相同的“分類賬本”中并儲存在多個地點的計算機上。該技術的運作原理可以防止篡改任何一條記錄，從而創建了一個高度可信的交易記錄。主要食品銷售商已經采用了一個為食品行業開發的區塊鏈云平臺——IBM食品信托。許多食品巨頭如沃爾瑪、家樂福、山姆會員商店、史密斯菲爾德、Albertsons公司、BeefChain、Wakefern Food以及Topco Associates都已經加入了IBM信托。

為了在第一時間防止食物中毒，相關研究實驗室和公司正在開發小型傳感器，該傳感器可以監測托盤、箱子或單獨包裝的產品的質量和安全。然而該技術應用的阻礙依然是成本問題，但是食品行業對確保食品安全和限制浪費的需求推動了該技術的發展。

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社交機器人與他人相處融洽

社交機器人的設計初衷是與人互動并引發情感共鳴，預計在未來幾年，社交機器人將變得復雜和普遍。與大多數機器人一樣，社交機器人使用人工智能決定如何根據攝像頭和其他傳感器接收到的信息采取行動。人類通過研究感知的形成原理、構成智力和情商的要素以及推斷其他人的想法和感受，掌握了如何使機器人做出真實反應的能力。人工智能的進步使設計師可以將心理學和神經科學的想法轉化為算法，使機器人能夠識別聲音、面孔和情緒；翻譯講話和手勢；對復雜的語言和非語言線索做出適當反應；可以進行眼神接觸；可以通過學習反饋、獎勵和批評來適應人們的需求。

全世界老年人的數量正在不斷增長，而社交機器人可以給予老年人特殊幫助。社交機器人可以作為保健設施如PARO治療機器人，該機器人由日本產業技術綜合研究所（AIST）制造，外形是一個海豹，能夠幫助阿爾茲海默癥患者，減輕他們的壓力。此外，社交機器人玩具也吸引了消費者，如Hasbro的Baby Alive以及索尼的AIBO機器狗。由此可見，社交機器人前景十分光明。

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一種特殊的蛋白質可能為治療癌癥和阿爾茲海默癥提供標靶

幾十年前，科學家們發現了一類特殊的蛋白質——內在無序蛋白”（IDPs），若它無法正常運作，就能誘發癌癥或者神經退行性疾病等各種疾病。這些IDPs與細胞中常見的具有剛性結構的蛋白不同。許多治療疾病的藥物都需要特定結構作為標靶，而IDPs不能長時間維持穩定，因此癌癥很難治愈。而現在科學家們正在結合生物物理學、計算能力以及對IDPs認知等領域來識別抑制癌癥無序蛋白質的化合物。

IDPs在無膜細胞器中扮演了重要角色，因此，抑制蛋白的藥物也會繼續發展。這些細胞器被稱為液滴和冷凝物，它們在特定時間將重要的細胞分子（如蛋白質和RNA）聚合在一起，同時將其他分子分離。距離越近，反應越容易發生；分離可以防止各種反應。科學家們已經設計出了強大的新型分子操作工具，并將其命名為Corelets和CasDrop，這兩種工具可以使研究人員控制液滴的形成，預防IDPs形態改變，從而產生治療效果。

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微型透鏡將使設計微型光學設備成為可能

電子產品正在變小，但其中的光學器件卻沒有隨之變小。因此，工程師們發現了更小、更輕的金屬替代品，同時可以增強光纖功能。金屬替代品由薄于微米的平面組成，表面覆蓋著納米級物體，如凸起柱或鉆孔。當入射光射向這些物體時，許多特性就會改變，如偏振、強度、相位和傳播方向。研究人員可以精確定位納米級物體，以確保射出金屬的光線具有選擇特性。此外，金屬鏡片比較薄，因此幾個鏡片可以覆蓋在一起，還不會明顯變厚。研究人員已經研發出了由金屬鏡片堆積而成的光譜分析儀和旋光計等光學設備。

去年研究人員們有了重大突破，解決了色差問題。為了解決該問題，工程師們需要將鏡片精確排列。現在，一個金屬鏡片可以將所有波長的白光聚焦在同一點上。除了減小尺寸，金屬鏡片最終還會降低光學元件的成本，因為小型透鏡可以用半導體工業中已有的設備制造，因此帶來了誘人的前景。

目前的挑戰仍然是成本問題，將納米級的元素精確地放置在厘米級的芯片上存在操作難度。同時，金屬透鏡還不像玻璃透鏡一樣有效透光，由于金屬透鏡較小，無法捕捉大量光線，這就意味著目前其不適合拍攝高質量照片。但在未來幾年里可能應用在更小的傳感器或診斷工具中，如內窺鏡成像設備和光纖。

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智能肥料可以減少環境污染

緩釋肥料已經上市，該肥料由微小的膠囊組成，里面含有氮、磷和其他所需營養素。其外殼既減慢了水進入內部內容物釋放養分的速度，也減慢了最終產品從膠囊中逸出的速度。最近，已經開發出了更符合“控釋”的肥料，使其根據土壤的溫度、酸度和濕度變化改變養分釋放速率。控釋肥料已經成為精確可持續農業的一部分。該方式結合數據分析、人工智能和各種傳感器系統確定施肥時間等精確因素，但是存在成本高的問題。

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遠程呈現可能會使人消除距離

遠程呈現可以減少地理因素對人們的影響，甚至可以改變人們的交流方式，讓人雖處在不同位置，但通過虛擬交互可以使人們有身臨其境的感覺。增強現實（AR）和虛擬現實（VR）技術已經廣泛使用。完全式感官沉浸技術正在飛速發展中。

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更安全的核反應堆正在建設中

核反應堆存在的安全風險隨著福島核電站事件再次成為關注點。若反應堆中的鋯過熱，就會與水發生反應產生氫氣繼而爆 炸。Westinghouse電力公司和Framatome公司正在加速開發耐事故燃料，這種燃料不太可能過熱，即使過熱，也只會產生很少或根本不會產生氫氣。制造商正在試驗“第四代”模型，該模型使用液態鈉或熔融鹽代替水來傳遞裂變熱，從而消除了危險的氫氣產生的可能性。據報道，中國打算今年將一個示范氦冷卻反應堆連接到其電網。

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DNA數據儲存遠比你想象的更近

隨著電子科技發展迅猛，數據硬盤儲存即將成為世界性問題。因此，一種替代硬盤的技術正在發展：基于DNA的數據儲存。DNA數據儲存能夠以遠遠超過電子設備的密度準確地存儲大量數據。哈佛大學團隊、華盛頓大學團隊包括微軟和Twist Bioscience都在致力于發展DNA存儲技術。

新一代測序技術可以同時輕松讀取數十億條DNA序列。有了這種能力，研究人員可以使用條形碼，即使用DNA序列作為分子識別“標簽”來跟蹤實驗結果。現在，DNA條形碼的使用大大加快了化學工程、材料科學和納米技術等領域的研究步伐。但若要與電子存儲競爭，讀寫DNA的成本要進一步降低。

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公用事業規模的能源儲存將使可再生電網成為可能

2019年1月，美國能源部預測，風能、太陽能和其他非水電可再生能源將成為未來兩年電力組合中增長最快的部分。但這些能源的間斷性意味著電力公司需要一種方法，在沒有陽光和風平浪靜的時候儲存能源。這種需求使得人們對儲能技術的興趣日益濃厚，尤其是鋰離子電池。鋰離子電池最終將不再只是電網中的一個小角色。

抽水儲能一直以來是美國主要的大規模儲能方式。專家稱鋰離子電池可能會成為未來5~10年的主導儲能技術。但是達到可再生能源和能源儲存處理發電基準負荷需要更長時間的儲存能力，鋰離子電池無法滿足要求。因此出現了其他高科技備選，如用泵運送液體電解質的液流電池和氫燃料電池，以及更簡單的抽水蓄能水電和重力蓄能。截至2017年底，美國僅部署了三個大型液流電池存儲系統。美國政府正在為此領域提供資金，特別是通過能源高級研究計劃署（ARPA-E），但是這些技術的大部分投資以及對常規儲能的投資都在中國，韓國也加強了存儲研究。