《科学美国人》评出2019年十大突破性技术

几天前，著名的科普杂志《科学美国人》公布了2019年十大突破性技术清单。该清单包括“神秘的”新核反应堆和脱氧核糖核酸存储，以及“可接近的”新肥料和食品包装。经过整理，《科技日报》记者发现，这十项技术可分为五类:清洁环境、创新能源、促进健康、方便生活和颠覆创新。

清洁环境技术

生物降解塑料和智能肥料技术可以使环境更加清洁。

塑料垃圾不仅能在环境中存在数百年，还会释放有毒化合物。以前用玉米、甘蔗或废油生产的可生物降解塑料在性能上很难与普通塑料相比。目前，英国伦敦帝国学院、芬兰梅特根生物技术公司和其他公司正在研究使用低成本离子溶剂和生物酶处理纤维素或木质素，以生产新的可生物降解塑料，预计这将有助于解决塑料浪费问题。

农业肥料中的氮会在大气中形成温室气体，而磷会进入河流，引发藻类和其他生物的过度生长。海发集团和ICL专用肥等公司利用先进的材料和制造技术，将包膜缓释肥料外壳改造成“智能肥料”，可根据土壤温度、酸度或养分改变释放速率。这种方法比所谓的“精确农业”更容易推广，后者需要人工智能、数据分析和大量传感器。

创新能源技术

新的核能和大规模储能技术有望带来一场新的能源革命。

几乎所有现有的商业核反应堆都使用核燃料棒，铀芯堆在锆合金中。如果锆过热，它会与水反应产生氢气并爆炸，这导致了美国三个岛屿和日本福岛的核事故。正在开发的“第四代”核反应堆将使用液态钠或熔盐代替水来传递热量并避免产生氢气。美国提议建造小型模块化反应堆以提高安全性。新燃料和小型模块化反应堆有望带来核能的复兴。

风能和太阳能是主要的可再生能源，但需要大规模的储能技术来储存“备用能源”，以便在夜间或无风时使用。以前，抽水蓄能和锂电池是主要的储能方式，它们分别具有成本高和储能时间短的缺点。美国、韩国、中国、日本等国家正在开发大规模的液流电池和氢燃料电池，有望解决上述问题。

健康促进技术

癌症和阿尔茨海默病治疗的新目标以及先进的食品跟踪和包装技术可以使人类更加健康。

近年来，科学家们发现了一种特殊的蛋白质，称为“基本失调蛋白”。一旦它不能正常工作，就会导致癌症或神经退行性疾病。随着科学家对国内*者研究的深入，业界开始关注针对国内*者的治疗方法。制药公司如美国国际开发署、格拉夫尼蒂公司和坎塔比奥公司都在研究相关药物，以带来治疗癌症和阿尔茨海默病等疾病的新方法。

根据世界卫生组织的统计，全世界每年约有6亿起食物中毒事件，其中42万人死亡。新技术可以有效缓解这个问题。基于区块链技术的IBM云平台IBMFoodTrust可以帮助食品行业快速追踪有毒食品，而由TimeStripUK和VitsabInternational等企业开发的带有传感器的食品标签可以帮助人们确定食品是否储存在合适的温度下，以及是否开始变质。

便利生活技术

社交机器人和远程协同渲染技术将使人类生活更加方便。

人工智能技术使工程师能够将心理学和神经科学转化为算法，从而使机器人能够识别声音、手势、眼睛和情感，以满足人们的需求。SoftbankRobotics开发的仿人机器人Pepper足以识别人脸和基本情感，已被用于提供酒店登记、机场客户服务以及通过“胸部”触摸屏对话充当购物助手。此外，越来越多的智能治疗机器人和玩具机器人也吸引了老人和儿童。

远程协同演示技术可以使来自不同地方的人克服空间障碍，进行密切接触。增强现实、虚拟现实和5G通信技术的发展使之成为可能。“X奖”基金会发起了一项耗资1000万美元的“安娜·阿凡达”大奖赛，旨在“将人类的情感、行为和存在实时传送到一个遥远的地方，从而带来一个更近的世界”。微软和其他公司也在进行相关研究。在未来3-5年，远程协同演示技术将迎来一个突破。

创新技术的颠覆

金属微透镜和基于DNA的数据存储技术是名单上最具颠覆性的技术创新。

当人们想到透镜材料时，他们首先想到的是玻璃。谁能想到金属？然而，传统的玻璃切割和玻璃弯曲技术难以生产微透镜，这限制了光学产品的小型化。现在，科学家们用金属代替玻璃来制作透镜，发现金属透镜可以消除色差而不分层，在解决象像散这样导致图像失真和模糊的像差问题上取得了突破。金属透镜使设计和制造微型光学器件成为可能。

人类正面临着严重的数据存储问题。到2020年，世界每年将需要4180亿个1TB硬盘来保存所有数据。相比之下，一个大约1米长的DNA立方体就足以容纳同样多的数据。事实上，DNA数据存储技术并不遥远。2017年，哈佛大学的研究人员记录了大肠杆菌基因组中一只手的图像。华盛顿大学和微软研究院的研究人员已经开发了一个全自动系统，用于写入、存储和读取DNA编码数据。