2018年世界十大新興技術及改變全球的 15 項專利
2023-03-31 05:50:06 2
雖然這些技術還處於發展的初期階段，但已經引起了許多研究團隊的關注，受到了投資者的廣泛青睞，在未來三到五年內，它們可能會對社會和經濟產生重要影響。
9月19日，科學美國人與世界經濟論壇（達沃斯）於2018年聯合發布了世界十大新興技術。它涵蓋了生物醫學、化學、計算機、人工智慧等領域的最新技術。
雖然這些技術還處於早期發展階段，但是已經引起了許多研究團隊的注意，並且受到投資者的廣泛青睞，在未來的三到五年中，它們可能會對社會和經濟產生重要影響。
增強現實(AR)是一種覆蓋計算機在現實世界中產生的實時信息的技術，AR功能被大量用於面向消費者的應用中，在未來，該技術還將支持博物館製作全息指南，使病人組織可視化。在三維，並幫助初學者快速學習技術，從醫藥到工廠維護。
虛擬實境技術可以讓人們沉浸在一個虛構的與世隔絕的宇宙中。相比之下，虛擬實境可以實時地將計算機生成的信息疊加在現實世界中。當你戴著一個裝備有虛擬實境軟體和照相機的設備時，無論是智慧型手機、平板電腦、頭盔還是智能眼鏡，這個程序都是如此。將分析傳入的視頻流，下載大量的場景信息，並以3D形式疊加相關數據、圖像或動畫。
一些市場分析人士認為，AR正在進入主流市場。他們估計，目前價值15億美元的AR市場到2020年將達到1000億美元。蘋果、谷歌和微軟等大型科技公司已經在AR和VR相關產品和應用程式上投入了大量資金和人才。《哈佛商業評論》最近強調，AR技術是一項革命性的技術，將影響所有企業。
由於診斷工具的進步，個性化和精確治療的發展已經加快。這些技術可以幫助醫生識別和定量生物標誌物（標記人體內穩態紊亂的分子），從而將患者區分為不同的su早期分子診斷工具主要針對單個分子，如糖尿病患者的葡萄糖。
早期的分子診斷工具只觀察單個分子，如糖尿病患者的血糖。但是在過去的10年中，生物技術已經取得了突破：它可以快速而準確地測序體液或組織樣本中個體的整個基因組，或者測量LL蛋白水平、代謝副產物或微生物種群。
新的診斷工具已經開始對疾病的標準診斷和治療工具進行革命。為患者提供最有效的治療甚至可以減少醫療費用。將來，許多人可能擁有積累下來的個人生物標誌物數據。時間和幫助提供個性化的治療。
設計新的太陽能材料、抗癌藥物或化合物來防止病毒侵襲作物是耗時的，並且涉及許多失敗的嘗試。現在，人工智慧開始提高設計和合成的效率，使過程更快、更容易、更便宜，並減少化學廢物。
目前，已有近100家初創企業正在探索開發新藥的人工智慧方法。最近，仁愛人工智慧公司籌集了1.15億美元，將人工智慧技術應用於開發運動神經元疾病、帕金森病和其他難治性糖尿病的藥物。是的。
例如，德國明斯特大學的研究人員開發了一種人工智慧工具，它可以重複地模擬1240萬個已知的單步化學反應，並設計出比人類快30倍的多步合成路線。激發技術也是令人興奮的。大多數製藥公司儲存數百萬種化合物，並對其進行篩選，以確定其作為新藥的潛力。
今天的數字助理有時會騙你相信他們是人類，但更強大的數字助理正在到來。Siri、Alexa和其他人使用複雜的語音識別軟體來識別你的請求以及如何提供相關信息。他們產生的聲音是自然的，並給出腳本回答你的問題。
今年6月，IBM展示了一種先進的技術：該系統允許與專家進行實時辯論，而無需事先就特定主題進行培訓。該系統必須使用非結構化數據來確定信息的相關性和真實性，將其組織為可重用的形式，並形成缺點支持其指定位置的持續性論述。它也必須回應人類對手的論點。該系統演示了兩場辯論，其中許多觀眾認為系統的辯論更有說服力。
幾十年來，科學家們發明了一種將細胞包裹在半透性保護膜中的方法，以防止免疫系統攻擊植入的細胞。這些膠囊仍然允許營養素和其他小分子流入，需要激素或其他治療性蛋白質流出。呃，不足以防止這些細胞被破壞。如果免疫系統認為保護性物質本身是外來的，它會導致瘢痕組織在膠囊上生長。這種纖維化阻止營養物質到達細胞並殺死它們。
2016，麻省理工學院的一個研究小組發布了一種方法，讓移植細胞在免疫系統中不可見。在開發和篩選了數百種材料後，研究人員選擇了一種化學修飾的藻酸鹽凝膠。糖尿病，細胞立即對血糖變化作出反應，產生胰島素，連續控制血糖水平6個月。在此期間沒有觀察到纖維化。
人造肉由動物肌肉樣本製成。技術人員從動物組織中收集幹細胞，讓它們增殖和分化成原肌原纖維，然後生長成肌肉組織。MosaMeat聲稱從牛身上提取的組織樣本足以生產80000b。埃夫漢堡。
這種人造肉，如果被廣泛使用，可以消除動物的許多殘忍和不道德的殺戮。它還可以減少肉食生產的相當大的環境成本。只有培養的細胞需要生產和維持，而不是從出生的整個生物體。
許多初創企業表示，他們預計產品在未來幾年內會銷售。專業人士預測，人造肉可能在幾年內成為傳統肉類的競爭對手。當然，為了獲得市場認可，必須證明人造肉是安全和美味的。
電刺激醫學在醫學上有著悠久的歷史，如起搏器、人工耳蝸植入和帕金森病的深部腦電刺激。這些治療方法之一將變得更加多樣化，並顯著改善許多疾病的治療。迷走神經，從腦幹向大多數器官發送脈衝，然後返回。迷走神經刺激（VNS）的新用途已經變得可能，部分原因是範斯坦醫學研究所的凱文·特雷西和其他人的研究表明，迷走神經釋放化學物質，幫助調節免疫系統。例如，在脾臟沉默免疫細胞中釋放的特異性神經遞質，這些免疫細胞全身發炎。
VNS治療的最大障礙是手術價格，但是隨著非植入技術的進步，價格問題應該得到顯著緩解。無論如何，隨著對機制和療效的更多研究，VNS和其他電刺激藥物可能能夠更好地控制許多慢性疾病並減少數千患者的藥物需求。
基因驅動技術可以永久地改變一個種群甚至整個物種的特性，正在迅速發展。所謂基因驅動是指從父母傳給後代的遺傳元素數量異常高，從而在種群中迅速傳播。驅動力是自然發生的，但它也可以被轉化，這在很多方面對人類是有利的。這項技術具有防止昆蟲傳播瘧疾和其他可怕的傳染病的潛力，通過改變攻擊植物的害蟲來增加作物產量，使珊瑚抗嫉妒。壓力，防止入侵植物和動物破壞生態系統。
儘管前景看好，基因驅動技術已經引起了人們的關注：人類修飾的基因會無意中傳播到其他野生物種並幹擾它們的生長嗎從生態系統中移除現存物種有什麼風險非法組織將基因驅動作為摧毀農業生產的武器嗎
為了避免這種極端情況，一組研究人員發明了一種驅動開關：這種開關必須通過傳遞一種特殊的物質來開啟，使基因驅動起作用。同時，許多科學家小組正在研究如何指導基因驅動實驗的進展。舞臺。2016年，美國國家科學院、工程醫院和醫學院對基因驅動的研究進行了回顧，並就相關研究提出了建議。2018年，一個大型的國際工作組制定了從實驗室研究到現場tr的研究操作流程。該組織已經建議利用基因驅動控制非洲的瘧疾，這將使公共衛生空前受益。
2007年，美國加州理工學院的哈利·A·阿特沃特在《科學美國人》雜誌上預測，等離子體光子學將最終導致一系列的應用，從高靈敏的生物探測器到隱形的覆蓋物。一些正在從實驗室過渡到市場。
一些初創公司正在開發基於這種技術和相關方法的產品，包括監測電池活動以幫助改善功率密度和充電率的電池內部傳感器。此外，在醫學領域，研究人員正在測試感光性nan的應用。根據市場研究公司FutureMarketInsights的說法，等離子傳感器在北美的市場價值將從2017年的近2.5億美元上升到2027年的近4.7億美元。
量子計算機由於其獨特的疊加和糾纏特性，在解決特定問題方面比任何傳統計算機都更有效。隨著NISQ計算機算法研究的興起，量子計算領域可能迎來新的突破。量子計算機在幾年內可以趕上甚至超過傳統的計算機。
許多研究人員已經開發出算法來模擬NISQ器件上的分子和材料（以及將來完全糾正錯誤的量子計算機）。這些算法可以改進從能源到健康科學等領域的新材料的設計。r量子計算機更擅長機器學習任務，其中計算機從大的數據集或經驗中學習。快速增長的NISQ設備測試算法已經表明，量子計算機確實能夠促進機器學習任務。
在接下來的幾年裡，研究人員很可能開發出更大、更可控的NISQ器件，隨後是數千個量子位、完全校正的儀器。儘管我們可能不得不等到完全校正的機器可用。
今天的創新也許不一樣，但同樣充滿活力。這裡有15項專利塑造了現代世界。
磁懸浮列車的故事始於埃裡克·萊斯威特和他的全尺寸直線感應電動機的研究。發明者們意識到，不與軌道接觸的直線電動機可以用來開發基於磁場的運輸系統。SE磁場實現向上和向前推力。
萊斯威特的工作已經得到了廣泛的研究，布魯克海文國家實驗室的詹姆斯·鮑威爾和戈登·丹比在1967年獲得了磁浮列車的第一項專利。S、氣流或火箭獲得推力。
當萊斯威特直線感應電動機的工作與鮑威爾和丹比的浮動列車設計結合起來時，第一輛商用磁浮列車誕生了。德國後來製造並試驗了幾個樣機，最後製造了Trans.。德國在上海開發的一列磁浮列車是最快運行的商用列車，最高運行速度為270米（435公裡/小時），而日本L0系列磁浮列車的原型則設定了r。未來超高速鐵路系統將採用類似的技術以750英裡/小時（1207公裡/小時）的最大速度在真空蜂管中漂浮並加速機艙。
這個21世紀標誌性設備的專利幾乎告訴你關於它的一切。總的來說，蘋果對原始iPhone的專利只是把它稱為電子設備，只是說它是電子設備的裝飾設計，參見插圖和說明。電子裝置的正確編號，告訴你它在哪個方向顯示，然後參考相關的專利和文件。
雖然iPhone不是第一部智慧型手機或者第一部連接到網際網路的手機，但是它的基本設計已經成功地改變了許多人每天使用的設備的外觀和功能。N個電子設備影響了人們交流、瀏覽甚至思考的方式。
外骨骼具有悠久的歷史，可以追溯到1890年NicholasYagin發明的一種行走裝置。非機動骨骼在壓縮氣體中儲存能量並幫助移動。
在20世紀60年代，美國軍方發起了一個由通用電氣公司開發的被稱為哈迪曼的動力外骨骼項目。這種大型機械服的設計是為了增強士兵的力量，使他們能舉起1500磅，但在充分的力量下，外骨骼受到強烈的不受控制的MOV。因此，它從未在人類身上被測試過。
隨著技術的不斷進步，公司正在投資於外骨骼，以幫助不同程度癱瘓的人或幫助工人進行野外工作。ReWalk擁有2014年的電源外骨骼專利，他已經開發了一個外骨骼用於康復中心，這個康復中心可以讓病人癱瘓。患有下肢癱瘓的nts可以學習坐、站、走甚至爬樓梯。麻省理工學院和歐空局也在設計類似的設備。未來的建築工人、士兵甚至太空人可以使用外骨骼服。
今天，在公園上空嗡嗡作響、幹擾飛機的四軸無人機早在1962年就申請了專利。皮亞斯基飛機公司的工程師愛德華·G·范德利普（EdwardG.Vanderlip）首先設計了一個方法，使直升機儀表即使在停電時也能繼續工作。
範德利普接著提出了將飛行員友好的飛行系統吸收到遙控螺旋槳飛機中的想法。他的全向直升機無人機勾勒出一個極其簡單的無人機。無人機具有四個成對布置在相反端的升力旋翼，因此俯仰的垂直軸總是成對的。垂直於地面。這允許飛機在保持水平平臺的同時向任何方向傾斜轉子。
隨著時間飛行控制和電子系統，如相機和GPS導航遵循範德利普的想法，四軸無人機終於可以成組在藍天飛行。
1986年發布的3D印表機專利超前了。該文件概述了大多數3D印表機使用的基本技術：立體光刻或樹脂光固化。移動平臺接收計算機的輸入並將底座置於噴嘴下。噴嘴的液體樹脂形成物體。一層接一層，然後用紫外光固化。
隨著計算機技術的發展，3D印刷的真正價值越來越明顯，隨著雷射金屬燒結等金屬印刷方法的出現，製造商們開始印刷橋梁、火箭發動機等雄心勃勃的建築物。
1968年，G.S.Brindley和W.S.Lewin醫生將一個裝置植入一個52歲的病人體內。這個電子裝置不是植入病人的眼睛裡，而是植入他大腦的視葉。讓病人看到他一半視野中的光點。
如今，使用小得多的電子設備，視覺恢復設備可以直接植入視網膜，正如2013年專利中所描述的。安裝在太陽鏡上的相機通常用於從周圍區域捕獲數據並向視網膜植入物發送信號，然後刺雷射感受器。完全失明的患者可以使用這種技術恢復部分視力，包括看到形狀和光線的能力。隨著電極收縮和更多特殊感光器的刺激，這項技術只會越來越好。
GPS衛星是美國海軍發明的，現在由美國空軍操作。RogerL.Easton是全球定位系統（GPS）幕後策劃者。20世紀50年代，他為美國海軍研究實驗室開發了跟蹤在軌美國衛星的技術，後來又為蘇聯研製了衛星。1959年，伊斯頓研製了海軍空間監視系統，這是第一臺跟蹤美國所有在軌物體的雷達網絡。
在接下來的幾十年裡，伊斯頓改變了技術方向，從太空跟蹤地面上的物體。1974年授予他的專利描述了衛星導航的方法。用於動作發射的高精度時鐘，如TIMATIONI和II，改進了技術，並糾正了誤差。在1977，導航技術衛星2發送了第一個GPS數據。
這項技術被限制在軍事上使用了好幾年。在第一次海灣戰爭（有時稱為第一次空間戰爭）期間，美國使用GPS衛星在科威特和伊拉克沙漠中導航。1995年，GPS實現了24顆衛星的全面運行。今天，谷歌地圖幾乎從未失去它的衛星連接。
CRISPR-Cas9是由加州大學伯克利分校開發的一種基因編輯工具，用來修改單細胞生物。隨後，與哈佛大學和麻省理工學院合作的非營利組織BroadInstitute對該技術進行了改進，並用於多細胞生物，如如今，CRISPR被用於改良農作物和牲畜，以及治療白血病等人類疾病。
CRISPR-Cas9分為三個部分：定位生物體正確DNA片段的RNA鏈，切斷DNA片段的Cas9酶，以及替換缺失片段的可選DNA鏈。
CRISPR可以注射到胚胎或免疫系統細胞等細胞中，然後注射到病人體內。基因工程的可能性剛剛開始形成，治療各種疾病的藥物和工具正在慢慢出現。應注意
19世紀末，醫生們認識到電刺激大腦可以導致人和動物的身體運動。在20世紀，腦刺激實驗成功地改變了患者的情緒和行為。
猶他大學1993年的專利概述了所謂的猶他陣列，在隨後的專利中描述了一種植入式集成裝置，它使用許多金屬針與大腦接觸，以檢測電信號或將信號傳輸到大腦。
從那時起，大腦植入物已經發展到可以移動機械假肢器官或者通過思考將單詞輸入計算機的程度。將來，覆蓋大量神經元的技術，例如神經網絡，可以用來允許人們和計算機交互。RS通過想法。
我們可能正在進入石墨烯時代。二維複合材料，由通過蜂窩結構排列的碳分子組成，非常輕。此時，複合材料的強度比相同厚度的鋼高200倍以上，並且具有較強的耐熱性和導電性，這些性能使得石墨烯和類似的碳複合材料非常適合於計算機晶片、機翼等許多領域。應用。
石墨烯是由大塊石墨製成的，你可以在鉛筆中找到。然而，分離一層只有一層原子厚度的碳分子是極具挑戰性的。直到2004年，曼徹斯特大學的安德烈·吉姆和康斯坦丁·諾沃塞洛夫才使用膠帶，所謂的膠帶。用透明膠帶法提取一層原子厚度的石墨烯晶體。由於二維材料石墨烯的突破性實驗，這項工作使他們獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。後來，創新性的材料提取方法被發明出來。例如，專利在2006使用薄片剝離技術來製造石墨烯。
1994年，JaapHaartsen發明了藍牙，使得附近的電子設備能夠使用低功率、超高頻的無線電波相互連接。Haartsen構思了幾個與藍牙相關的專利，但後來被法律訴訟和專利陷阱捕獲。可以使用GPS技術傳輸GPS數據。
該系統使用嵌入在設備中的小型計算機晶片作為迷你無線電廣播設備，並運行互連所需的軟體。設備通過所謂的微微網短距離網絡配對。這種技術現在幾乎在所有手持設備中使用，包括耳機、攝像機。AS和智能恆溫器。
無人機的歷史可以追溯到100年前。1925年，在繁忙的曼哈頓地區，胡迪娜無線電控制中心成功地駕駛一輛無人駕駛的1926年錢德勒通過後面一輛汽車的無線電信號駕駛它。70年後，卡內基梅隆大學的海軍實驗室項目在半澳地區行駛了3100英裡。美國各地的汽車都是自動駕駛的，司機只踩油門剎車，方向是自動控制的。
在無人駕駛車輛技術方面有數百項專利，但突破口是義大利一家名為VisLab的機器視覺公司。2013年7月，VisLab的BRAiVE成功地在義大利帕爾馬市中心的一條雙向街道、人行橫道、紅綠燈和周圍的島嶼上駕駛。該公司的第一項無人駕駛車輛技術專利是讓照相機和傳感器系統獲得關於車輛周圍環境的信息，然後向計算機輸入命令。
今天，許多大型科技公司和汽車公司正在開發無人駕駛汽車，如谷歌、亞馬遜和泰斯拉。一些人預測，無人駕駛汽車將取代城市中的傳統公交系統和傳統汽車，改變城市交通，並使後者成為中間商。聯網的車輛網絡，從而有效消除交通擁擠。
19世紀初，法國物理學家埃德蒙·貝克勒爾發現一種特殊的材料在暴露於光下會產生微弱的電流：光電效應。1839年，他把酸性溶液中的氯化銀與鉑電極連接起來，創造了第一臺光伏電池。e.
大約50年後，美國第一項太陽能電池專利授予了愛德華·韋斯頓。該專利描述了一種熱電元件，其一端連接著兩種不同的金屬，另一端絕緣，在暴露的電路中產生電流。埃斯頓甚至可預見地概述了一套儲能系統，可以在夜間或陰天有光時使用，並指出了當今大規模太陽能面臨的主要挑戰。
太陽能電池板的技術已經發展了幾十年，現在主要由矽製成。1958年，先鋒1號衛星成為第一艘使用太陽能電池板的太空飛行器，促進了太陽能電池板的普及。目前，世界上最大的太陽能發電廠是印度的K.阿穆蒂太陽能發電項目，佔地面積約3.9平方英裡，安裝容量近650兆瓦。
第一代無線移動通信技術使模擬無線行動電話成為可能。第二代支持數字電話。但是3G，或者說通用移動通信系統（UMTS），改變了我們每天攜帶的設備。
如2003年專利所述，3G將把行動電話連接到GPS和網際網路。它使得在手持設備上提供視頻通話和流媒體服務成為可能。十年後，網絡的4G改進繼續把行動電話變成錢包，個人助理。娛樂設備。
第一個VR耳機並不是用來玩電子遊戲或觀看體育節目，而是用來幫助用戶分析財務數據。2000年授予發明人保羅·馬歇爾的虛擬實境發生器專利描述了一個計算機生成的世界，用戶可以通過控制來導航。諸如軌跡球或空間球、電子數據手套、磁頭定位跟蹤器、鍵盤、操縱杆或方向盤之類的裝置。
保羅·馬歇爾後來繼續研究這些技術以創建三維信息地圖，但他的目標仍然是幫助財務經理或金融分析師過濾數據。這項技術一直處於研究階段，直到2016年OculusRift推出其娛樂頭飾，HTC公司也推出了這項技術。其他的虛擬實境系統，比如三星VR和GoogleCardboard，使用智慧型手機來展示計算機世界。而像微軟HoloLens這樣的增強現實設備可以通過將數據添加到現實世界來幫助每個人，從建築工人到科學家。
羅馬不是一天建成的。從研發到大規模的商業應用，要改變世界，一項技術往往需要多年的艱苦努力，甚至幾代探險家不斷開發，把過去和未來聯繫起來。
