这些新兴技术有望在未来三到五年内影响世界

脱碳上升

自科学家提出地球大气中过量的二氧化碳会导致其保持热量并导致全球变暖以来的一个世纪以来，全球正在努力推动日常生活各个方面的脱碳。政府和行业已经做出了减少碳排放的开创性承诺。

在未来三到五年内，实现这些承诺将需要前所未有的创新并扩大到新兴技术的工业水平，例如：大规模储能、低碳/无碳化学资源、振兴铁路运输、碳封存、低碳农业、零排放车辆和电源，以及全球范围内商定的合规监测。

自己制造肥料的农作物

今天，全世界每年使用超过 1.1 亿吨氮肥来提高作物产量。如果农作物可以自己捕获氮，像大豆和豆类等豆类那样以氨的形式将其“固定”到自己身上，那会怎样？作为最前沿的新兴技术之一，研究人员现在的目标是哄骗玉米和其他谷物等其他作物也能自我受精。

在一种方法中，研究人员正在努力模拟豆科植物和细菌之间的共生分子交流，以创造根瘤——豆科植物的天然肥料工厂。在另一种情况下，通常在谷物根部（但通常不产生根瘤）的土壤细菌被教导产生固氮酶，这是将大气氮转化为植物相容氨的关键成分。

一口气诊断疾病

很快，对患者来说，疾病检测就像呼气一样简单。新的呼吸传感器可以通过对人体呼吸中 800 多种化合物的浓度进行采样来诊断疾病。例如，人类呼吸中的丙酮含量升高表明患有糖尿病。当呼吸化合物流过金属氧化物半导体时，传感器会寻找电阻的变化。然后算法分析传感器数据。

虽然这项新兴技术在普及之前需要改进，但在 2020 年 3 月在中国武汉进行的一项研究中，传感器在 COVID-19 检测方面的准确率高达 95%，在区分患者方面的灵敏度高达 100%。

按需生产药品

今天的药物通常是大批量生产的，采用多步骤过程，不同的部分分散在世界各地。完成这一过程可能需要几个月的时间，涉及数百吨材料，这给一致性和可靠供应带来了一些挑战。微流体技术和按需药物制造的进步现在可以根据需要制造少量但越来越多的常见药物。

也称为连续流动制造，该过程通过管将成分移动到小型反应室中。这些药物可以在偏远地区或野战医院的便携式机器中制造，剂量适合个体患者，剩下的挑战是降低这种新兴技术的高成本。

来自无线信号的能量

物联网 (IoT) 由数十亿电子设备组成，这些设备利用互联网连接来实现其功能的某些方面。物联网传感器（通常是报告对我们日常生活至关重要的数据的极低功率设备）是保持充电的挑战，因为电池的寿命有限，而且一旦部署，本地环境通常可能不允许物理接触。

随着 5G 的出现，现在可以提供足够功率的无线信号，物联网传感器中的微型天线可以从这些信号中“收集”能量。这种新兴技术的先驱长期以来一直用于自动“标签”，这些标签由司机通过收费站时发出的无线电信号供电。

设计更长的“健康寿命”

世界卫生组织预测，从 2015 年到 2050 年，全球 60 岁及以上人口的百分比将几乎翻一番，从 12% 增加到 22%。衰老与癌症、2型糖尿病、痴呆和心脏病等急性和慢性疾病有关。

研究人员已经展示了对衰老分子机制的早期理解，这可以帮助我们过上更长寿、更健康的生活。使用组学技术（例如，可以同时量化所有基因活性或细胞中所有蛋白质的浓度）和来自表观遗传学的见解，研究人员可以识别出作为疾病强有力预测因子的生物标志物——为主动治疗提供目标。

氨变绿

为了养活世界，农作物通常需要由氨制成的肥料——很多。合成用于肥料的氨涉及一种称为 Haber-Bosch 工艺的能源密集型方法，需要大量供应氢气。今天的大部分氢气是通过电解、利用电力分解水分子或通过碳氢化合物的高温裂解产生的。目前驱动这两种方法所需的能量会导致大量温室气体的释放。

随着可再生能源现在变得普遍，正在创造一种“绿色”的氢变体，而不会释放温室气体。除了消除大气中过量的碳外，绿色氢不含污染性化学物质，否则这些化学物质在使用化石燃料作为来源时会被掺入，这种纯度能够更有效地催化以促进氨的生产。

生物标志物设备无线化

没有人喜欢针。然而，许多常见的急性和慢性疾病需要经常抽血，以监测跟踪癌症治疗、糖尿病和其他疾病进展很重要的生物标志物。低功率无线通信的进步，以及采用光学和电子探针的新型化学传感技术，正在实现对关键医疗信息的连续、非侵入性监测。

超过 100 家公司已经部署或正在开发涵盖各种应用的无线生物标志物传感设备，鉴于糖尿病的全球流行，重点关注糖尿病。无线连接增加了数据即时可用的优点，如果需要，远程医疗专业人员可以进行干预。

无线连接增加了数据即时可用的优点。

用当地材料印制的房屋

使用大规模 3D 打印机制造房屋已经在美国和其他发达国家看到了有限的部署。在发展中国家，有限的基础设施使材料运输成为挑战，最近使用 3D 打印机的演示取得了飞跃，采用当地采购的材料、粘土、沙子和当地纤维来打印结构——消除了大约 95% 需要运输到建筑工地。