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年未来天下。

事实上,赛博朋克的并非不可能,人工智能手艺、4D打印、神经形态硬件、脑机接口等种种手艺现在正在快速生长中,未来我们会处于一个怎么样的天下呢?

本文中,站长之家分享了20个可能将在2050年改变天下的手艺。虽然展望这不一定会实现,这些的确是未来科技生长的偏向。下面一起来看看都有哪些即将成真的“科幻”手艺吧!

1. DNA盘算

DNA盘算

生命远比人类缔造的任何手艺都要庞大得多。因此,行使生命的基础来缔造一种全新的盘算能力是异常有意义的。

DNA盘算,是指基于大量DNA分子自然的并行操作及生化处置手艺,通过发生类似于某种数学历程的一种组合效果并对其举行抽取和检测来完成问题求解的历程。

DNA盘算的理念是人类可以用生物学而不是硅来解决庞大的问题。当一条DNA链与另一条DNA链毗邻时,会发生一种改变另一条短DNA序列的反映。这并不是一个愚蠢的想法:我们大多数的盘算机都是用来反映人类异常有机的思索方式的。

人类现在离任何DNA盘算的应用还很很遥远:我们只能建立最基本的图灵机,这需要建立一套规则,不停的输入,并凭据已界说的规则获得一个特定的输出。现在DNA盘算研究已涉及许多方面,如DNA盘算的能力、模子和算法等。

2.智能灰尘

智能灰尘是一个令人难以置信的具有电脑功效超微型传感器,可以在大范围内网络大量信息(光、振动、温度……)。这样的系统理论上可以通过无线盘算机网络与服务器或剖析系统举行通讯来传输上述信息。

智能微尘的远程传感器芯片潜在的应用包罗:检测老化管道是否泄露侵蚀,跟踪都市中的群众运动,甚至监测大范围的气候转变。

这种手艺潜在的一些问题是,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

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,这并不是表示人类将能够缔造和进入另一个维度。简而言之,4D打印产物是一种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。直接将质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历程,让物体能自动组装构型,实现了产物设计、制造和装配的一体化融合。

4D打印应用仍在讨论中,但已经可见一些异常有远景的行业,包罗:医疗保健(只有在身体到达一定体温时才气激活的药丸)、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)。

这项手艺的要害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希望,然则现在甚至没做好面向市场的准备,也还没有掌握某些质料的可逆转变。

4. 神经形态硬件

这项手艺可以说是满满的科幻感。从生物学、物理学、数学、盘算机科学和电子工程中吸取履历,神经形态工程旨在制造硬件来复制神经元对感受输入的反映。DNA盘算的目的是用有机物重修盘算机,而神经形态硬件的目的是用硅重修神经元和突触。

我们不确定这个想法能走多远,但对该手艺的探索对于人工智能理论研究是很有辅助的。

5.纳米级3D打印

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。这在一定水平上是由于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,其手艺和速率也不够先进。

这种情形在未来几十年里可能会改变:研究人员已经开发出一种方式,使用激光来确保细小结构能够以更快的速率(快1000倍)3D打印出来,同时还能保证优越的制作质量。这种方式被称为“飞秒投影双光子光刻3D打印”。

现在的应用案例主要集中在柔性电子学和微光学方面,但在质料(液体和固体)方面的快速发现使研究人员以为,在不久的未来,他们将能够制作小型但令人难以想象的结构。有人可能会以为医学界可以使用这样的器械。

6.“数字化双胞胎”是指

与本文中讨论的其他一些手艺差别的是,这项手艺可能不会对人人带来直接的营销,而且已经在实行中。

从本质上讲,数字双胞胎集成了人工智能、机械学习和软件剖析,以数字化方式拷贝一个物理工具,模拟工具在现实环境中的行为,对产物、制造历程甚至整个工厂举行虚拟仿真,从而提高制造企业产物研发、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,在不久的未来,数字双胞胎将泛起在数十亿件物品上。纵然只是在维护和维修方面,也能节约数十亿美元的。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。传统的照片泛起的是真实的物理图像,而全息图则包含了被纪录物体的尺寸、形状、亮度和对比度等信息。这些信息储存在一个很细小但却很庞大的过问模式中。这个过问模式是由激光发生的。

全息手艺是全息图实现真实的三维图像的纪录和再现的手艺。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”。视差的存在使得考察者可以通过前后、左右和上下移动来考察图像的差别形象——似乎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装备之间建立的直接毗邻,实现脑与装备的信息交流。在单向脑机接口的情形下,盘算机或者接受脑传来的下令,或者发送信号到脑(例如视频重修),但不能同时发送和吸收信号。而双向脑机接口允许脑和外部装备间的双向信息交流。

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

固然,这项手艺在普遍使用之前,仍有几十个,甚至上百个手艺挑战需要解决。首先,我们需要找到合适的质料,保证不会危险大脑;其次,需要更好地领会大脑是若何事情的。

9.零知识证实

盘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形下证实某些器械。这听起来很难以置信,但若是弄懂了零知识证实这个观点,就不会以为庞大了。

零知识证实(Zero—Knowledge Proof)指的是证实者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情形下,使验证者信赖某个论断是准确的。零知识证实是证实者向验证者证实并使其信赖自己知道或拥有某一新闻,但证实历程不能向验证者泄露任何关于被证实新闻的信息。

大量事实证实,零知识证实在密码学中异常有用。若是能够将零知识证实用于验证,将可以有用解决许多问题。

10. 航行自动汽车

图片来自航行汽车初创公司Joby Aviation

这个手艺就很容易理解了,它一直是人人想象的一部分。

显然,这个科幻的想法有许多问题。许多人已经在起劲阻止自动驾驶汽车,以是航行自动汽车是否会成为现实还不得而知。

另一个问题是,我们这个天下的大部分地方都是为传统汽车制作的。门路、修建、停车场、保险、执照……这一切都市被摧毁和重修,航行自动汽车在未来要推出有许多的阻碍。

固然,现在已经有许多科技公司在研究开发航行自动汽车。好比我国电动汽车初创企业小鹏汽车就曾展示了电动航行汽车原型。另外,航行汽车PAL-V Liberty已获得批准,可以在欧洲门路上行驶,这是全球第一台获批上路的航行汽车。

11.智能机械人

多年来,这也是科幻的主要内容。想象一下,把机械人手艺与人工智能连系起来,让数字天下变得具象化。

在这一切发生之前,我们需要改善机械人手艺(机械人现在的动作依旧不是很自然),并建立一个人工智能研究的新分支,以探索这种手艺在操作上种种反映。另外,这需要续航持久性能强悍的电池,因此现在正增强锂硅手艺的研究。

虽然现在还看不到终结者,但我们已经最先看到物流堆栈中可以协助拣货的机械人人,甚至另有机械人餐厅。

12.平安量子互联网

量子互联网是一种运用量子力学原理传输信息的互联网,能够使绝对平安的网络通讯成为可能。由于对量子体的任何丈量行为都是对量子体的一次修改,以是任何窥探量子信息的贪图都市留下破绽,可以被量子信息的吸收者监测到。

在量子互联网的辅助下,用户将有望在一个绝对平安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生长的手艺,但仍有很长的路要走。超级个性化医学的焦点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有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有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效。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。

测序和基因编辑手艺的快速生长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. 生物手艺/人造组织/生物印刷

3D生物打印,是行使类似于3D打印的手艺,将细胞、生长因子和生物质料连系在一起,以制造出xxx水平模拟自然组织特征的生物医学部件。通常,3D生物打印行使逐层方式来沉积称为生物墨水的质料,以建立类似组织的结构,随后将其用于医学和组织工程领域。生物印刷涵盖了普遍的生物质料。

在这条路的前面有许多挑战:我们对人体的领会还不足以平安接纳这些手艺,价钱异常昂贵,细胞在打印出来后寿命不长……而这还没有提到这项手艺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,它还可以辅助我们缔造“植物肉”,使肉类产业更人性化、更生态。

15. 抗朽迈药物

几种减缓或逆转朽迈的治疗方式现在正处于试验阶段。它们可以阻止与岁数有关的细胞老化,并削减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“治愈朽迈”,而是追求改善老年人的免疫功效。

许多研究正在举行中。例如,2019年6月,美国初创企业Unity生物手艺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,作为抗朽迈治疗许多,许多年。后者实现了能提高20%的免疫功效。

固然,阻碍也有许多:除了科学成本之外,还需要对要害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

由于人工智能的庞大性,训练人工智能算法和缔造突破所需的盘算能力每3至4个月就会翻一番。此外,专用于这些程序的盘算机需要消耗伟大的能量。

数字巨头现在正在起劲使人工智能手艺小型化,使其对民众开放。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,由于这个领域是不停生长的,以是很知道到未来几年的生长情形。

17.超级高铁

马斯克先容超级高铁

Hyperloop一样平常指超级高铁。是一种以“真空钢管运输”为理论焦点的交通工具,具有超高速、高平安、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,也称航行铁路、飞速铁路(简称“飞铁”),其列车称为航行列车。接纳磁悬浮+低真空模式。

然而,这项手艺需要制作普遍的隧道,有的是在都市下面。造价相当高:每公里造价约为7500万美元。其他问题还包罗制作一条笔直的隧道,消灭管道中的所有空气,以及在发生事故时的处置。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”将举行测试,目的运行速率为音速的一半,并在1.2公里内完成刹车。

18. 太空采矿/小行星采矿

小行星拥有伟大的矿产资源。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(尤其是有数的矿物!),然后把它们带回地球出售。

事实证实,这是相当庞大的。面临的难题包罗太空探索的高成本,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统一块太空岩石可能导致的商业和太空战争。

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制作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异常大的天线。这些能源可以用来取代传统的污染能源。

在轨道上放置一个太阳能发电厂的利益是,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,但我们另有很长的路要走。需要战胜的主要问题有空间站的组建、太阳能发电装备、电能的储存以及传输等。

现在来看,制作成本异常高,除非找到降低发射成本的方式,否则这项手艺将无法与当前的能源竞争。我们也可以生长太空工业,用来自其他行星或低重力小行星的质料来制作这种类型的发电厂。

20.量子态隐形传送

老实说,关于量子态隐形传送过于艰涩难明!

人类很早就最先想象实现瞬间移动,或者说从一个地方消逝,然后立即在另一个地方泛起的科学。

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,可以突然消逝,而且统一瞬间泛起在相距遥远的另一个特定装置中,被人方便地取出。

量子态隐形传输行使的就是量子的这种特征,我们首先把一对携带着信息的纠缠的光子举行拆分,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’的通讯方式。

这里讨论的是整个分子的组成,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庞大的有机分子,如DNA和蛋白质,将在2050年实现量子态隐形传送。

结论

科技生长往往是有两面性的,它反映出其缔造者的伟大和邪恶。主要的是要记着,手艺往往是价值中立的,主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照样憧憬呢?

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