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液体活检、隔空取水、人工树叶…这是世界经济论坛评选的十大新兴技术
时间:2020-03-14  来源:www.oaled.com

摘要:世界经济论坛选择液体活检癌症诊断和治疗方法,从空气中提取饮用水技术,以及将二氧化碳转化为燃料的“人造叶片”等一系列突破性技术,被评选为“2017年十佳”新兴技术清单“”。

在夏季达沃斯论坛期间,世界经济论坛发布了“2017年十大新兴技术”,其中包括液体活检,从空气中提取饮用水和转化二氧化碳。选择了一系列突破性技术,如燃料“人造叶片”。

该名单由世界经济论坛和《科学美国人》杂志专家委员会共同选出。他们认为“它是否可以在解决重大全球挑战中发挥作用”作为选择的主要标准。所选择的新技术在提高生活质量,促进产业转型和保护全球环境方面具有巨大潜力。

在评估所选技术的成熟度后,遴选委员会还将在未来三到五年内帮助推广该技术。以下是名单上的十大新兴技术:

1.液体活检

随着癌症研究的深入,科学家们发现组织活检技术在癌症的诊断和治疗方面具有一定的局限性。首先,组织活检滞后。其次,肿瘤是异质的。对于癌症已经转移的患者,仅服用肿瘤组织的某一部分并不能反映患者的整体状况,但对所有肿瘤组织进行采样是不切实际的。

此外,一些患者不适合进行组织活检。在受到手术干扰后,一些肿瘤有加速转移的风险,这不利于患者的治疗。

液体活检可以通过血液或尿液诊断癌症等疾病。目前的主要活检测试包括检测血液中的游离循环肿瘤细胞(CTC),循环肿瘤DNA(ctDNA)片段,循环RNA(循环RNA)和外来体(携带与细胞来源相关的多种蛋白质,脂质)。类,DNA,RNA等)。其中,ctDNA,RNA和外来体是肿瘤细胞自身分泌或死亡时释放的物质。

液体活检技术具有成本效益。非侵入性采样不仅可以大大降低癌症的诊断和护理难度,还可以提高癌症的诊断时间,有效延长患者的生存期。《麻省理工大学科技评论》该技术被选为“2015年十大突破技术”。

2.从空气中提取饮用水

使用不需要接入电网来生产清洁水的太阳能技术不是一种启动技术。但是,为了实现“吸水”,必须提供高湿度的空气和足够的电力。

例如,在以色列的内盖夫沙漠,空气的年平均相对湿度为64%,这意味着每立方米空气中有11.5毫升的水。如果可以从空气中提取水并收集,无疑将有效地缓解淡水的短缺。然而,该过程通常需要在较高的空气湿度下进行并且具有大量的能量消耗,这是不经济的。

理想的防水系统应该能够以尽可能低的能量损失和低空气湿度完成水蒸气吸收和释放过程,并使用太阳能和风能等自然资源作为能源供应的基础。对于那些日照时间长的人来说,这些特征是长期的。干燥气候地区缺水具有重要的现实意义。

太阳能“饮水机”及其工作原理。图片来源:MIT/Science

最近,麻省理工学院的Evelyn Wang教授和加州大学伯克利分校的Omar Yaghi教授等人在薄铜板上装载了多孔金属有机骨架(MOF),放置在太阳能吸收装置和冷凝板之间。由此产生的装置仅通过太阳能从空气中吸水。当空气湿度很低时,这种神奇的太阳能“饮水器”仍能正常工作。

实验表明,不需要额外的能量,并且在自然日光下,MOF每天可以从20%的湿度吸取约2.8升的水。该研究发表在最高科学期刊《科学》上。

3.人工智能图像识别技术

深度学习使机器成为“好眼睛”。面对图像,人工智能观察和分析的能力超出了医生等人类专家的解释范围。该技术还用于无人驾驶,事故后保险评估和水位监测等领域。

4.人造叶子

该技术将二氧化碳转化为其他物质,如液体燃料。

科学家一直希望模仿光合作用的原理,使人造叶片成为未来的燃料电池。然而,过去使用的铂催化剂太昂贵,并且成本已成为科学研究的障碍。

哈佛大学能源科学教授Daniel Nocera及其同事设计了一种将阳光,二氧化碳和水转化为液体燃料的系统。使用纯二氧化碳,该系统可以实现10%的转换效率,能够捕获十分之一的太阳能并将其转化为燃料,远高于天然植物的光合作用效率(1%)。它可能是通过人工光合作用替代化石燃料的里程碑。

配备该系统的硅太阳能电池看起来像两面都有不同催化剂的叶子。最初放置铂催化剂的地方用镍钼锌化合物代替。当人造叶子被水覆盖并放置在阳光下时,它们模仿光合作用并自动将水分解为氧气和氢气。

与太阳能电池板相比,人造叶片不仅占地面积小,而且不需要电池储存能量,电源效率更高,使用更方便。图片来源/funbugi.com

5.人类细胞图集

名为Human Cell Atlas的国际合作旨在破译人体内各种细胞类型的详细功能。

由Facebook的Chan Zuckerberg Initiative推出,该项目是Facebook的小扎和他的妻子之间的合作伙伴关系,该项目将在未来十年投资30亿美元,帮助科学家克服世界上最重要的疾病。其中一个重要项目是“人类细胞图谱。该项目将绘制整个组织和器官中所有人体细胞的类型和特征,并为健康人类建立参考图谱。

6.精准农业

“精准农业”是指利用先进技术通过传感器,GPS和成像技术在作物生长期间获得实时数据分析,从而提高农业产量。

大江农业植保无人机MG-1S

例如,农业无人机可用于监测作物健康状况并收集数据,通过让种植者清楚地知道何时何地浇水,施肥或喷洒杀虫剂来提高种植效率和生产力。无人驾驶飞行器还可以快速识别需要注意的病畜。

7.经济实惠的新能源汽车

新能源汽车领域正在蓬勃发展。世界经济论坛认为,减少燃料电池催化剂中使用的铂金量将有助于将氢动力汽车推向大众市场。

8.基因疫苗

基因疫苗基于基因治疗技术。它是指将编码外源抗原的基因插入含有真核表达系统的质粒中,然后将质粒直接导入人体或动物体内,使其在宿主细胞中表达抗原蛋白,从而诱导体内。产生免疫反应。抗原基因在一定时限内的连续表达不断刺激机体免疫系统,实现疾病预防。

简而言之,这种由DNA或RNA合成的非蛋白质疫苗可以促进机体的免疫力并防止传染病的传播。

9.可持续生活社区

什么是美好的生活?我们如何利用现有技术建立“可持续”社区?

rEvolve小楼。图片来源/vcaf

环保家居的设计不仅仅是为房屋安装太阳能电路板。加州大学伯克利分校的团队在一项名为Solar Decathlon的竞赛中为170平方英尺的房屋设计了一套环保系统。

这座名为rEvolve的小房子由节能结构隔热板制成。该房屋拥有8个330瓦的太阳能电池板,可将能量存储在盐水电池中,并旋转太阳能跟踪回路以跟踪太阳并最大限度地提高太阳能效率。 rEvolve小屋还获得了其他八个类别的奖项,包括“最佳综合照明”和“最佳厨房设计”奖项。

10.量子计算

该技术的发展将为解决新问题提供强有力的支持。

量子计算在通信,航空航天,天气和制药生物技术方面具有吸引力。在中国这个市场规模最大,资源最丰富的地方,量子通信研究和应用的成就都领先于其他国家。除了墨子的启动之外,北京和上海之间长约2000公里的“京沪铁路”是世界上第一个量子通信网络。

实际上,量子计算还可以促进人工智能和机器学习的发展,从而实现高科技技术之间的协同作用。

Titanium Media之前的文章《100年量子计算风云史,“量子比特”何时统治世界?| 技术特稿》据预测,量子计算将决定包括特斯拉,谷歌,微软,亚马逊和Facebook在内的公司的未来发展方向和趋势。

量子卫星“墨子”在酒泉卫星发射中心成功发射。 (图片:路透社/中国日报)

《科学美国人》杂志编辑Mariette DiChristina说:“科学是一项具有雄心和能力解决人类面临的最紧迫问题的全球性事业。170多年来,《科学美国人》在科学进步领域一直是权威报道。我们是世界经济论坛荣幸地选出了今年世界十大新兴技术,并揭示了这些技术对世界的深远影响。“

世界经济论坛第四次工业革命中心负责人Murat S?nmez说:“新兴技术正在以前所未有的规模改变全球产业格局。行业界限变得模糊,出现了新的机遇。公共和私营部门必须制定政策建立新型伙伴关系,以促进创新技术,更好地服务于人类的未来,同时避免奇怪的技术可能对人类造成的隐患。“(本文是第一个钛媒体,记者/袁震)