站长之家- 动态 2020-12-15T08:32:12 +08:00

不止赛博朋克!20个令人震撼改变未来世界的技术

最近《赛博朋克2077》这款游戏颇为火爆,游戏剧情剧情设定在充满高科技的2077年未来世界。

事实上,赛博朋克的并非不可能,人工智能技术、4D打印、神经形态硬件、脑机接口等各种技术目前正在快速发展中,未来我们会处于一个怎么样的世界呢?

本文中,站长之家分享了20个可能将在2050年改变世界的技术。虽然预测这不一定会实现,这些的确是未来科技发展的方向。下面一起来看看都有哪些即将成真的“科幻”技术吧!

1. DNA计算

注:DNA计算

生命远比人类创造的任何技术都要复杂得多。因此,利用生命的基础来创造一种全新的计算能力是非常有意义的。

DNA计算,是指基于大量DNA分子自然的并行操作及生化处理技术,通过产生类似于某种数学过程的一种组合结果并对其进行抽取和检测来完成问题求解的过程。

DNA计算的理念是人类可以用生物学而不是硅来解决复杂的问题。当一条DNA链与另一条DNA链连接时,会产生一种改变另一条短DNA序列的反应。这并不是一个愚蠢的想法:我们大多数的计算机都是用来反映人类非常有机的思考方式的。

人类现在离任何DNA计算的应用还很很遥远:我们只能创建最基本的图灵机,这需要创建一套规则,不断的输入,并根据已定义的规则得到一个特定的输出。目前DNA计算研究已涉及许多方面,如DNA计算的能力、模型和算法等。

2.智能尘埃

智能尘埃是一个令人难以置信的具有电脑功能超微型传感器,可以在大范围内收集大量信息(光、振动、温度……)。这样的系统理论上可以通过无线计算机网络与服务器或分析系统进行通信来传输上述信息。

智能微尘的远程传感器芯片潜在的应用包括:检测老化管道是否泄漏腐蚀,跟踪城市中的群众运动,甚至监测大范围的气候变化。

这种技术潜在的一些问题是,这些传感器可能造成的生态危害,以及它们被用于不道德行为的可能性。

3.4D打印

注:手指温度和按压会改变物体的形状

4D打印这个名词可能会让人混淆,这并不是暗示人类将能够创造和进入另一个维度。简而言之,4D打印产品是一种3D打印的物体,当外界施加特定的刺激(水下、加热、摇动等等),发生形状或者结构的改变。直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中,简化了从设计理念到实物的造物过程,让物体能自动组装构型,实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。

4D打印应用仍在讨论中,但已经可见一些非常有前景的行业,包括:医疗保健(只有在身体达到一定体温时才能激活的药丸)、时尚(在低温下会变得更紧的衣服)和家居制作(在一定刺激下会变得僵硬的家具)。

这项技术的关键挑战显然是找到所有类型用途的相关组件。在这个领域虽然有一定的进展,但是目前甚至没做好面向市场的准备,也还没有掌握某些材料的可逆变化。

4. 神经形态硬件

这项技术可以说是满满的科幻感。从生物学、物理学、数学、计算机科学和电子工程中汲取经验,神经形态工程旨在制造硬件来复制神经元对感觉输入的反应。DNA计算的目的是用有机物重建计算机,而神经形态硬件的目的是用硅重建神经元和突触。

我们不确定这个想法能走多远,但对该技术的探索对于人工智能理论研究是很有帮助的。

5.纳米级3D打印

注:纳米级3D打印,图片来自YouTube截图

3D打印仍然是一个有待解决的问题。这在一定程度上是因为3D打印机对于普通老百姓来说仍然过于昂贵,而对于大型制造公司来说,其技术和速度也不够先进。

这种情况在未来几十年里可能会改变:研究人员已经开发出一种方法,使用激光来确保微小结构能够以更快的速度(快1000倍)3D打印出来,同时还能保证良好的建造质量。这种方法被称为“飞秒投影双光子光刻3D打印”。

目前的应用案例主要集中在柔性电子学和微光学方面,但在材料(液体和固体)方面的快速发现使研究人员认为,在不久的将来,他们将能够建造小型但令人难以想象的结构。有人可能会认为医学界可以使用这样的东西。

6.“数字化双胞胎”是指

与本文中讨论的其他一些技术不同的是,这项技术可能不会对大家带来直接的营销,并且已经在实施中。

从本质上讲,数字双胞胎集成了人工智能、机器学习和软件分析,以数字化方式拷贝一个物理对象,模拟对象在现实环境中的行为,对产品、制造过程乃至整个工厂进行虚拟仿真,从而提高制造企业产品研发、制造的生产效率。

据估计,到2021年,全球将安装350亿件联网物品,在不久的将来,数字双胞胎将出现在数十亿件物品上。即使只是在维护和维修方面,也能节省数十亿美元的。可以多关注制造业、汽车和医疗保健行业的重大新闻。

7.全息图

全息图是一种三维图像,它与传统的照片有很大的区别。传统的照片呈现的是真实的物理图像,而全息图则包含了被记录物体的尺寸、形状、亮度和对比度等信息。这些信息储存在一个很微小但却很复杂的干涉模式中。这个干涉模式是由激光产生的。

全息技术是全息图实现真实的三维图像的记录和再现的技术。该图像称作全息图。和其他三维“图像”不一样的是,全息图提供了“视差”。视差的存在使得观察者可以通过前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象——好像有个真实的物体在那里一样。

8. 脑机接口(BCI)

脑机接口,有时也被称为神经控制接口,指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接,实现脑与设备的信息交换。在单向脑机接口的情况下,计算机或者接受脑传来的命令,或者发送信号到脑(例如视频重建),但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。

除了在假体(医学上称修复体)领域有明显的作用,医疗方面将是最具变革性的。植入大脑的芯片可以帮助预防晕动病,检测和诊断癌细胞,帮助中风患者康复。它还可以用于市场营销、娱乐和教育目的。

当然,这项技术在广泛使用之前,仍有几十个,甚至上百个技术挑战需要解决。首先,我们需要找到合适的材料,保证不会伤害大脑;其次,需要更好地了解大脑是如何工作的。

9.零知识证明

计算机科学家正在完善一种加密工具,可以在不泄露证据背后信息的情况下证明某些东西。这听起来很难以置信,但如果弄懂了零知识证明这个概念,就不会觉得复杂了。

零知识证明(Zero—Knowledge Proof)指的是证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下,使验证者相信某个论断是正确的。零知识证明是证明者向验证者证明并使其相信自己知道或拥有某一消息,但证明过程不能向验证者泄漏任何关于被证明消息的信息。

大量事实证明,零知识证明在密码学中非常有用。如果能够将零知识证明用于验证,将可以有效解决许多问题。

10. 飞行自动汽车

注:图片来自飞行汽车初创公司Joby Aviation

这个技术就很容易理解了,它一直是大家想象的一部分。

显然,这个科幻的想法有很多问题。很多人已经在努力阻止自动驾驶汽车,所以飞行自动汽车是否会成为现实还不得而知。

另一个问题是,我们这个世界的大部分地方都是为传统汽车建造的。道路、建筑、停车场、保险、执照……这一切都会被摧毁和重建,飞行自动汽车在未来要推出有很多的阻碍。

当然,目前已经有很多科技公司在研究开发飞行自动汽车。比如我国电动汽车初创企业小鹏汽车就曾展示了电动飞行汽车原型。另外,飞行汽车PAL-V Liberty已获得批准,可以在欧洲道路上行驶,这是全球第一台获批上路的飞行汽车。

11.智能机器人

多年来,这也是科幻的主要内容。想象一下,把机器人技术与人工智能结合起来,让数字世界变得具象化。

在这一切发生之前,我们需要改进机器人技术(机器人现在的动作仍旧不是很自然),并创建一个人工智能研究的新分支,以探索这种技术在操作上各种反应。另外,这需要续航持久性能强悍的电池,因此目前正加强锂硅技术的研究。

虽然现在还看不到终结者,但我们已经开始看到物流仓库中可以帮忙拣货的机器人人,甚至还有机器人餐厅。

12.安全量子互联网

量子互联网是一种运用量子力学原理传输信息的互联网,能够使绝对安全的网络通信成为可能。由于对量子体的任何测量行为都是对量子体的一次修改,所以任何窥探量子信息的企图都会留下马脚,可以被量子信息的接收者监测到。

在量子互联网的帮助下,用户将有望在一个绝对安全的通讯网络上发送信息。

13.个性化医疗

这是另一项正在蓬勃发展的技术,但仍有很长的路要走。超级个性化医学的核心是为单个病人设计的基因药物,这使得治疗那些曾经无法治愈的疾病或那些太罕见而不值得治愈的疾病成为可能。

2019年,一位名叫Mila Makovec的小女孩患上了一种罕见而致命的遗传性脑疾病,医生为她提供了一种特制疗法(名为Milasen),以恢复失败基因的功能。虽然她还没有痊愈,但她的病情已经稳定下来,这是一个很大的胜利。

测序和基因编辑技术的快速发展使这种个性化药物的开发成为可能。然而,开发一种药物仍然需要大量资源和专业团队。因此,成本问题可能会限制此类治疗的推广。

14. 生物技术/人造组织/生物印刷

3D生物打印,是利用类似于3D打印的技术,将细胞、生长因子和生物材料结合在一起,以制造出xxx程度模仿自然组织特征的生物医学部件。通常,3D生物打印利用逐层方法来沉积称为生物墨水的材料,以创建类似组织的结构,随后将其用于医学和组织工程领域。生物印刷涵盖了广泛的生物材料。

在这条路的前面有许多挑战:我们对人体的了解还不足以安全采用这些技术,价格非常昂贵,细胞在打印出来后寿命不长……而这还没有提到这项技术带来的所有伦理问题。

尽管如此,仍有许多潜在的应用案例值得我们去解决:除了允许我们为截肢者做移植,它还可以帮助我们创造“植物肉”,使肉类产业更人性化、更生态。

15. 抗衰老药物

几种减缓或逆转衰老的治疗方法目前正处于试验阶段。它们可以阻止与年龄有关的细胞老化,并减少导致有毒物质积累或退行性病变(如阿尔茨海默氏症、癌症或心血管疾病)的炎症。简而言之,我们不是试图“治愈衰老”,而是寻求改善老年人的免疫功能。

许多研究正在进行中。例如,2019年6月,美国初创企业Unity生物技术推出了一项膝关节关节炎药物测试。研究人员已经测试雷帕霉素,一种免疫抑制剂,作为抗衰老治疗许多,许多年。后者实现了能提高20%的免疫功能。

当然,阻碍也有很多:除了科学成本之外,还需要对关键参与者施加政治压力,以改变我们所知道的医疗规则。

16.微型人工智能

由于人工智能的复杂性,训练人工智能算法和创造突破所需的计算能力每3至4个月就会翻一番。此外,专用于这些程序的计算机需要消耗巨大的能量。

数字巨头现在正在努力使人工智能技术小型化,使其对公众开放。谷歌助手和Siri因此将语音识别系统集成到智能手机芯片上。人工智能也用于数码相机,例如,能够通过删除令人讨厌的细节或提高对比度来自动修饰照片。本地化人工智能更有利于隐私,并能消除信息传输中的延迟。

显然,因为这个领域是不断发展的,所以很知道到未来几年的发展情况。

17.超级高铁

注:马斯克介绍超级高铁

Hyperloop一般指超级高铁。是一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具,具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点。因其胶囊形外表,被称为胶囊高铁,也称飞行铁路、飞速铁路(简称“飞铁”),其列车称为飞行列车。采用磁悬浮+低真空模式。

然而,这项技术需要建造广泛的隧道,有的是在城市下面。造价相当高:每公里造价约为7500万美元。其他问题还包括建造一条笔直的隧道,清除管道中的所有空气,以及在发生事故时的处理。这使得一些交通专家声称超级高铁没有未来。

2018年马斯克宣布,旗下“超级高铁乘客舱”将进行测试,目标运行速度为音速的一半,并在1.2公里内完成刹车。

18. 太空采矿/小行星采矿

小行星拥有巨大的矿产资源。太空采矿背后的想法是,我们可以前往这些小行星,提取矿物(尤其是稀有的矿物!),然后把它们带回地球出售。

事实证明,这是相当复杂的。面临的困难包括太空探索的高成本,寻找合适合适的小行星难度也很高。而这还没有讨论两个国家或公司盯着同一块太空岩石可能导致的贸易和太空战争。

19. 轨道太阳能

轨道太阳能电站,太阳能卫星或空间太阳能发电站将是建造在高轨道上的人造卫星,它将使用微波或激光能量传输将太阳能发送到地球上的一个非常大的天线。这些能源可以用来代替传统的污染能源。

在轨道上放置一个太阳能发电厂的好处是,太阳能电站设置在赤道平面内的地球同步轨道上,不会受到昼夜循环、天气和季节的影响,使太阳能电池阵始终对太阳定向。

这个想法从1968年就诞生了,但我们还有很长的路要走。需要克服的主要问题有空间站的组建、太阳能发电设备、电能的储存以及传输等。

目前来看,建造成本非常高,除非找到降低发射成本的方法,否则这项技术将无法与当前的能源竞争。我们也可以发展太空工业,用来自其他行星或低重力小行星的材料来建造这种类型的发电厂。

20.量子态隐形传送

老实说,关于量子态隐形传送过于晦涩难懂!

人类很早就开始想象实现瞬间移动,或者说从一个地方消失,然后立即在另一个地方出现的科学。

量子态隐形传送名词形象解释为:存放着机密文件的保险箱被放入一个特殊装置之后,可以突然消失,并且同一瞬间出现在相距遥远的另一个特定装置中,被人方便地取出。

量子态隐形传输利用的就是量子的这种特性,我们首先把一对携带着信息的纠缠的光子进行拆分,将其中一个光子发送到特定位置,这时,两地之间只需要知道其中一个光子的即时状态,就能准确推测另外一个光子的状态,从而实现类似‘超时空穿越’的通信方式。

这里讨论的是整个分子的构成,在21世纪初,科学家们能够在短距离内传输光粒子(质量为零)。量子纠缠的进一步实验成功地实现了第一个完整原子的隐形传输。紧随其后的是由多个原子组成的第一批分子。

那么,从逻辑上讲,我们可以预期第一个复杂的有机分子,如DNA和蛋白质,将在2050年实现量子态隐形传送。

结论

科技发展往往是有两面性的,它反映出其创造者的伟大和邪恶。重要的是要记住,技术往往是价值中立的,重要的是人类是怎么使用它的。

那么问题来了,对于未来科技你是心生恐惧还是向往呢?

注:文章由站长之家编译自thepourquoipas,原文标题《Tech's "Next Big Thing" :20Technologies that will change your life by2050》。编译内容有大幅度改动。

推荐关键词

24小时热搜

查看更多内容

大家正在看