世界经济论坛 10 新兴技术报告十周年纪念版于 11 月 16 日发布。在推出前夕，我们回顾了过去十年中一些最大的新兴技术。并非所有新兴技术都已经成熟。

过去十年的重大技术进步改变了我们生活、工作和相互交流的方式。

然而，这些发展中的许多要么发生在研究实验室和私营公司的闭门造车中，要么很快在我们的日常生活中根深蒂固，以至于常常被忽视。

新兴技术概览

每年，由世界经济论坛和《科学美国人》召集的专家都会对有望在全球范围内产生重大社会、经济和环境影响的新兴技术做出预测。

虽然其中一些技术已经进入公众意识并完全融入我们的生活，但其他技术的发展势头却较慢。

在 11 月 16 日发布的 10 一份新兴技术报告的 10 周年纪念版之前，我们回顾了过去九份报告中的一些技术，并询问：技术改变了世界，还是失败了发挥其潜力？它会如何影响今天的生活，它会走向何方？

电动航空

作为 10 大新兴技术队列中最新的一个，电动航空进入了我们的 2020 年名单。该技术已经存在了一段时间——例如考虑电动滑翔机——但在过去的一年里，由于该行业需要脱碳，创新加速了。

“我们正在向零碳世界过渡。航空业占碳排放量的 2%——即使在 COVID 在这情况下，它也只会增长更多，”38 North Solutions 主席兼世界经济论坛全球未来清洁电气化委员会联合主席凯瑟琳·汉密尔顿。

“那里有数百家公司在创新，有很多客户在等待。正在为这些行业创建供应链，最重要的是，联合航空公司、空中客车、DHL、UPS 等公司，所有大买家都在订购这些飞机。”

电动航空业可以分为两种主要类型的飞机——混合动力或全电动。固定翼飞机可以改装，还有电动汽车起降（eVTOL）飞机，用于城市环境，类似于直升机起飞，然后改装成传统类型的飞机。

电池技术也在进步，但关键挑战仍然是电池密度。

“幸运的是，由于电动汽车和储能，电池已经取得了长足的进步。锂离子电池的发展方式更加密集，但我们也可以期待看到固态电池。另一部分是氢燃料电池，因此我们需要采用许多不同的技术来解决电动航空的不同用例。”

许多公司已经在测试这些新技术，汉密尔顿说我们可以期待看到一些小型飞机最早在 2023 年获得飞行认证。

“首先要解决的重要问题是小型双座训练机，它们将在未来几年内准备就绪。然后我们需要看到的是穿越海洋的航班，这可能需要更长的时间，但我们一次只能做到这一点。”

她说，我们需要确保我们不仅要创新，还要扩大创新规模，并为将要进入该飞机的技术拥有健康的供应链，并确保我们批准它们，“所以当人们获得在飞机上，您有信心乘坐飞机是安全的，并且您乘坐那架飞机会感觉更好”。

人工智能

对话式人工智能在不断改进——在 2018 年，当人工智能进入我们的十大新兴技术名单时，IBM 的 Project Debater 的辩论胜过人类。

微软 Dynamics 365 人工智能首席技术官 Sophia Velastegui 解释了人工智能是如何被教导辩论的，并表示这只是一切可能的开始。

“构成数字助理的主要技术是围绕自然语言理解的机器学习，带有上下文和情感添加剂。它能够将口语转换为文本，引用一个主题和个人必须激活该对话的情绪。

“尽管我们仍处于 [一个完全] 对话代理的旅程中，但我们看到小冰取得了成功，例如，它在推出后仅 3 个月内就进行了 50 亿次对话，平均对话轮数为 23 次，或者大约10分钟的谈话。”

Velastegui 表示，在接下来的 5 到 10 年内，我们可以期待对话的时间 AI 能够进一步整合到帮助人们工作和生活中。

“就像我们能够利用重要的人工智能能力执行[更复杂的]在线搜索一样，混合数字代理和人工参与将会增加。

“我们将能够灵活地以一种对我们来说更自然的方式进行互动，并具有同等的表现，这对于让 7 至 70 岁的人感到舒适参与非常重要。”

但是，所有人都可以使用对话式 AI 之前，需要克服重大的技术障碍。其中包括在全球范围内拥有越来越便宜且功能强大的移动计算设备和连接器以及 5G，以增加边缘设备与云之间的通信并减少延迟，因此响应时间将更加自然。

云计算也需要改进以处理对话，而物联网，一个增加了另一层信号的低成本传感器网络，将增加理解。Velastegui 说，还需要进一步投资于针对特定主题的训练 AI 系统，以提高上下文的意识和准确性。

未来，她认为人工智能会变得更加个性化，因此每个人都会有不同的反应。

基因工程

我们只看到了精确的基因工程技术将如何造福于未来从人类健康到粮食安全的方方面面的“冰山一角”。

这是麻省理工学院神经科学教授张锋所说的，他是CRISPR-Cas9基因编辑技术的先驱之一，该技术是一种修复人类 DNA 中个体突变的工具。

基因工程进入了我们的 2015 年 10 大新兴技术名单——在随后的几年里，它取得了飞跃，部分归功于 CRISPR 的突破。

Zhang 解释说，与使用“查找”功能在文档中搜索错别字类似，CRISPR-Cas9 在细胞的化学环境中工作以发现突变并帮助治疗疾病。

“你可以给它一个 RNA 形式的字符串。CRISPR-Cas9 将使用字符串并沿着基因组搜索，以找到突变的位置，即 DNA 中的遗传差异——你可以删除序列并插入新的 DNA 序列。”

CRISPR 在基因工程技术中是独一无二的，因为它在细胞内重新编程和使用更快、更容易。

“以前，研究人员需要花费数周或更长时间来设计新的基因编辑器来编辑特定基因。使用 CRISPR-Cas9，您可以在几分钟内设计出新的编辑器，并设计出数以万计的编辑器来研究许多基因并编辑许多突变。”

科学家们已经使用该技术来治疗镰状细胞病或肝脏等身体部位的先天性遗传疾病。而在农业领域，科学家们正在设计能够产生更高产量的抗旱作物。

但基因工程的进步伴随着巨大的责任，张警告说：“想出方法来规范[技术]并考虑我们想做的事情和不想跨越的事情是非常重要的界线。”

自愈材料

未来，通过正确的材料组合，道路不仅能够自我修复，还能够与机器人交流以帮助修复道路、净化周围的空气、缓解洪水——并“健康长寿”生活”。

剑桥大学土木与环境工程教授 Abir Al-Tabbaa 表示，他的研究重点是减少水泥的使用寿命、成本和碳足迹。

自修复材料跻身 2013 年十大新兴技术之列——虽然用于道路的自修复沥青和用于汽车的油漆正在成为现实，但自修复混凝土是一个稍微复杂的问题，部分原因在于标准建筑行业需要。

“仿生材料模仿自然和自然系统，具有感知环境、适应、响应和自我修复的能力。它们具有自我修复、自我感知、自我诊断和自我免疫的能力，”Al-Tabbaa 教授解释道。

“自然系统是低碳、低能源和低浪费的，因此它们更具可持续性。”

为了到 2050 年实现净零排放，我们需要对建筑材料进行脱碳，包括具有大量碳足迹的水泥。自我修复材料可以提供帮助。

“除了开发可最大限度减少资本碳的低碳水泥外，我们还需要最大限度地减少使用寿命碳足迹，因此自修复材料与低碳水泥系统一起，可以实现全生命周期的碳减排。”

Al-Tabbaa 教授希望建筑行业能够团结起来，加速这些材料的采用。

以道路为重点，我们可能会看到自我修复、自我感应的道路，这些道路具有额外的防洪和能量捕获功能，这取决于嵌入其中的材料。系统代谢工程

在我们的 2016 年度十大新兴技术列表中，系统代谢工程 (SysME) 是一种更可持续的方法来生产燃料和医药所需的化学品。

包括细菌在内的微生物经过基因工程改造，可以在安全、密封的环境中发酵、“以”可再生的有机资源为食，从而过量生产乙醇等化学物质，作为其代谢过程的一部分。

“燃料，包括适合替代喷气燃料、柴油和汽油的燃料，现在都是通过工程微生物发酵生产的，”韩国科学技术高等研究院特聘教授兼研究副院长 Sang Yup Lee 说。

“这些精细化学品不仅取代了石化产品，而且通过代谢工程微生物的发酵，可以更有效地生产对人类健康很重要的各种天然产品，这可以取代从植物、昆虫或动物中提取的繁琐且成本高昂的过程。”

基因组测序、基因工程和代谢通量分析方面的突破，允许对微生物代谢的系统级理解，促进了 SysME 的进步，这对环境来说是个好消息。

“随着世界试图摆脱使用化石资源来实现其净零目标，微生物生产的生物工程产品的数量将继续增加，”教授补充道。

尽管化学品的大规模发酵生产在经济上尚不可行，但在未来五到十年内，该技术有可能颠覆我们生产化学品和材料的方式，因为它结合了数据科学、机器学习和自动化。

适合身体的可穿戴电子设备

早在 2014 年前，当适应身体的可穿戴电子产品出现在我们的十大新兴技术列表中时，我们对设备的使用超过了电子产品的设计，因为组件仍然连接到刚性硬板。快进七年，智能手表和健康追踪器无处不在——甚至还有可以监测心率的可穿戴内衣，显示出将医疗保健牢固地带入家庭的诊断潜力。那么发生了什么来实现这种加速呢？世界经济论坛青年科学家、贝鲁特美国大学电气与计算机工程副教授 Joseph Costantine 解释道。“我们已经看到了很多创新，这些可穿戴电子设备实际上可以监测葡萄糖、乳酸或其他极其重要的生物标志物。但还有一件重要的事情是制造和印刷柔性电子产品，使这些电子产品能够集成到更小、更灵活的景观和其他可穿戴服装中。“柔性电子设备已经将操作跳到了更高的频段，因此现在您可以看到在微波范围或频谱的毫米波范围内工作的柔性电子设备，以利用电磁波传感。”未来，康斯坦丁预测我们将不需要购买单独的设备——例如，我们舒适的日常服装将测量我们的生命体征，并且能够在我们心脏病发作时提醒我们的医生。但是，他警告说，制造这些可穿戴设备的公司必须有非常明确的隐私条款才能维持消费者的信任。

个性化医疗

鉴于癌症和抑郁症等疾病的治疗成功率很低，一段时间以来，医疗专业人员一直在尝试为个体患者量身定制治疗方案。

个性化医疗是我们的 2012 年榜单中的十大新兴技术之一。

Olaris, Inc 首席执行官兼创始人 Elizabeth O'Day 博士说，十年过去了，人们重新有了乐观的理由：“在未来 5 到 10 年内，我们将能够为正确的患者提供正确的药物。在正确的时间以正确的剂量优化所有这些参数。

“我们每年在无效的药物或治疗上花费数十亿美元。个性化医疗可以纠正这一点。我们不仅要改善 [患者] 的结果，而且我们可以削减不会使个人受益的药物和治疗的成本。”

但为了让个性化医疗惠及所有人，科学家们试图找出哪些治疗方法最适合哪些患者需要来自尽可能不同群体的数据。

“我们需要所有种族、所有地区、所有社会经济背景的人都参与到这个过程中，否则就有可能增加健康差距，这不是我们想要创造的医学未来。”

基因组疫苗

基因组疫苗——由编码所需蛋白质的 DNA 或 RNA 制成的疫苗——已经开发多年，但在应对 COVID-19 大流行方面取得了意想不到的成功。

该技术在我们的 2017 年十大新兴技术名单中，三年后，辉瑞-BioNTech 和 Moderna 创造了世界上第一个 mRNA 疫苗来应对世界上最大的健康威胁。

伦敦帝国理工学院粘膜感染与免疫学系主任 Robin Shattock 教授认为，疫苗的公平分配是一项全球性挑战，但在未来，基因组疫苗技术的使用可能会变得民主化。

“我认为我们会看到世界各地的许多政府都希望建立自己的制造能力，并且……因为你不需要大型制造设施，它可能会转移到有许多区域制造中心拥有硬件和分发的是软件——下一个大流行病原体或下一个慢性目标的遗传密码。

“我希望它将彻底改变我们所做的很多事情。这不是灵丹妙药，它不会取代所有其他类型的疫苗，但它将在公共卫生中发挥重要作用。”

社交机器人

2019 年前，我们发现机器人朋友和机器人助手将越来越多地成为日常生活的一部分，照顾老人和教育孩子——由于需要保持社交距离，大流行加速了这一趋势。

但是这些新兴技术还有很长的路要走。卡内基梅隆大学机器人研究所的 A. Nico Habermann 助理教授 Henny Admoni 表示，随着机器人技术越来越融入人们的生活，它们需要被设计成能够检测、解释和响应人类行为。

“在我们作为一个社会的意识中，我们一直在思考社交机器人很长一段时间，但现实是，目前世界上的大多数机器人都是更多的实体机器人，往往与外界隔绝。人类。