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驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的人工智能和彈熱制冷技術(shù)均入選2024年十大新興技術(shù)。 圖片來(lái)源：世界經(jīng)濟(jì)論壇 Sebastian Buckup 世界經(jīng)濟(jì)論壇執(zhí)行委員會(huì)成員 Stephan Kuster Frontiers對(duì)外事務(wù)總負(fù)責(zé)人 世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布的2024年《十大新興技術(shù)報(bào)告》列出了今年最具影響力的新興技術(shù)。 這份技術(shù)清單涵蓋了人工智能加速科學(xué)研究的方式，重點(diǎn)關(guān)注健康、通信、基礎(chǔ)設(shè)施和可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域的應(yīng)用。 驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的人工智能、碳捕獲微生物和彈熱制冷技術(shù)均入選2024年十大新興技術(shù)。
在這個(gè)日新月異、想法多變的世界，決策者、企業(yè)家和公民在未來(lái)幾年應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注哪些新興技術(shù)？世界經(jīng)濟(jì)論壇與Frontiers合作發(fā)布的最新報(bào)告《2024年十大新興技術(shù)》展現(xiàn)了一個(gè)無(wú)限可能的未來(lái)。今年的報(bào)告（第12版）采用更加全面的視角，匯集了300多位來(lái)自世界經(jīng)濟(jì)論壇全球未來(lái)理事會(huì)和大學(xué)與研究人員網(wǎng)絡(luò)的世界領(lǐng)先的專家學(xué)者以及十大新興技術(shù)指導(dǎo)小組成員的意見(jiàn)。結(jié)合專家見(jiàn)解和數(shù)據(jù)分析，報(bào)告確保深入理解每項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)對(duì)多重全球挑戰(zhàn)方面的潛在影響。這些挑戰(zhàn)包括材料科學(xué)進(jìn)步、醫(yī)療技術(shù)變革等。在這個(gè)亟需減少能源使用、即將迎來(lái)6G的世界，我們應(yīng)如何使日益增長(zhǎng)的即時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)需求和供應(yīng)更具可持續(xù)性？智能超表面（RIS）通過(guò)動(dòng)態(tài)變形優(yōu)化了無(wú)線通信鏈路，并結(jié)合超材料、智能算法和先進(jìn)信號(hào)處理來(lái)控制和操縱電磁波。RIS為增強(qiáng)容量和連通性而設(shè)計(jì)，注重環(huán)境可持續(xù)性，可以將普通墻面和其他表面轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的智能組件。那么，這項(xiàng)技術(shù)是如何影響日常生活的呢？電信是RIS的主要應(yīng)用領(lǐng)域。報(bào)告預(yù)測(cè)，RIS可以使智能工廠和車載網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線電波通信更加可靠和高效，并擴(kuò)大農(nóng)業(yè)環(huán)境中的通信覆蓋范圍。利用最新的太陽(yáng)能、電池、輕質(zhì)復(fù)合材料和航電技術(shù)，高空平臺(tái)通信系統(tǒng)（HAPS）系統(tǒng)有望提升通信和觀測(cè)能力。HAPS系統(tǒng)通常以氣球、飛艇或固定翼飛機(jī)的形式在距地面約20km的高度飛行，其連通性、覆蓋范圍和性能超越地面塔和衛(wèi)星，在全球偏遠(yuǎn)地區(qū)尤其如此。HAPS創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施有望使100個(gè)國(guó)家的超26億人接入互聯(lián)網(wǎng)，為教育和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)創(chuàng)造機(jī)遇。除了提高數(shù)字包容性，HAPS還可以迅速完成部署，在緊急情況下發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在充滿傳感設(shè)備和通信設(shè)備的世界中，難免存在一些功能重疊。通信感知一體化（ISAC）技術(shù)將所有能力融入一個(gè)系統(tǒng)，可以同時(shí)收集和傳輸數(shù)據(jù)，提高成本效率和硬件效率，并開啟新的應(yīng)用可能。ISAC使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠感知環(huán)境，支持本地化、環(huán)境測(cè)繪和基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控等功能。例如，傳感器和數(shù)據(jù)分析可用于監(jiān)測(cè)空氣和水的質(zhì)量、土壤濕度和天氣狀況等。實(shí)際應(yīng)用包括用于智能農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)和城市規(guī)劃的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、優(yōu)化能源發(fā)電和用電的智能電網(wǎng)等。驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的人工智能人工智能（AI）的加速發(fā)展及其對(duì)科學(xué)研究的意義是今年最主要的技術(shù)進(jìn)展。這并不令人意外?？茖W(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直在探究如何利用AI提升知識(shí)和能力水平，最近在深度學(xué)習(xí)、生成式AI和基礎(chǔ)模型等方面的突破則加快了科學(xué)發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)的速度。AI正以前所未有的規(guī)模擴(kuò)大數(shù)據(jù)世界。找到利用AI而不引起倫理或安全問(wèn)題的方法至關(guān)重要。在AI時(shí)代，合成數(shù)據(jù)這種令人振奮的隱私增強(qiáng)技術(shù)正在重新興起。這一技術(shù)會(huì)復(fù)制敏感數(shù)據(jù)集的模式和趨勢(shì)，但不涉及可以聯(lián)系到個(gè)人或危及組織或政府的具體信息。得益于AI的進(jìn)展，合成數(shù)據(jù)去除了身份信息，使科學(xué)家和其他人能夠在全球范圍內(nèi)共享數(shù)據(jù)，并在生物學(xué)和健康相關(guān)的研究中開展合作。驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的人工智能正在改變我們獲取和利用新知識(shí)的方式。Deep Mind的AlphaFold等AI系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的3D模型。AI還應(yīng)用于研究，發(fā)現(xiàn)了新的抗生素家族，并開發(fā)出更高效的電池材料。美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)（PCAST）最近發(fā)布的一份報(bào)告指出：“AI可能改變每個(gè)科學(xué)學(xué)科，影響我們科學(xué)研究開展方式的多個(gè)方面?！?/span>根據(jù)聯(lián)合國(guó)的數(shù)據(jù)，建筑和施工行業(yè)幾乎占全球碳排放量的40%。建成世界的沉浸式技術(shù)和AI驅(qū)動(dòng)的混合現(xiàn)實(shí)工具可能在更清潔的未來(lái)發(fā)揮關(guān)鍵作用，幫助預(yù)測(cè)可能面臨的挑戰(zhàn)，并優(yōu)化現(xiàn)實(shí)世界的交付項(xiàng)目。例如，數(shù)字孿生技術(shù)可以用于模擬復(fù)雜結(jié)果并提高效率，而虛擬原型和實(shí)驗(yàn)可以幫助提高精度。商業(yè)蓬勃發(fā)展，但全球勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題卻依然存在。根據(jù)《十大新興技術(shù)》報(bào)告，在元宇宙中，沉浸式學(xué)習(xí)和培訓(xùn)環(huán)境可以匯集來(lái)自世界各地的建筑、工程和施工專家，使勞動(dòng)力短缺問(wèn)題有所緩解。應(yīng)對(duì)氣候變化的技術(shù)在今年的十大技術(shù)中，應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)并提供解決方案的技術(shù)也占據(jù)了重要地位。彈性熱量材料是快速發(fā)展的新興技術(shù)，可以“讓熱力系統(tǒng)像肌肉一樣工作”，提供更可持續(xù)的制冷方式。隨著氣候變暖、數(shù)據(jù)需求不斷增長(zhǎng)，這種方式在當(dāng)下尤為重要。熱泵使用鎳和鈦等彈熱制冷材料，比傳統(tǒng)的制熱和制冷系統(tǒng)更加節(jié)能。這些材料在施加機(jī)械應(yīng)力時(shí)發(fā)熱，松開機(jī)械應(yīng)力時(shí)冷卻。報(bào)告指出，熱泵的另一個(gè)好處是無(wú)需使用對(duì)環(huán)境有害的制冷劑氣體。此外，即使在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施有限或沒(méi)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)，這些熱泵也能制冷。美國(guó)能源部的一項(xiàng)研究將其視為最有可能替代當(dāng)前制冷系統(tǒng)的技術(shù)。在氣候危機(jī)中，微生物是一種珍貴的資源。微生物能夠從空氣或廢氣中捕獲溫室氣體，并將其轉(zhuǎn)化為生物燃料等有價(jià)值的產(chǎn)品，有潛力減緩全球變暖。能捕獲碳的微生物主要有兩種類型。第一種是使用藍(lán)藻和微藻等有機(jī)體通過(guò)光合作用“吃掉”碳，第二種是使用氫氣或有機(jī)廢物流等可再生能源的微生物捕獲二氧化碳，然后將其轉(zhuǎn)化為生物柴油、富含蛋白質(zhì)的動(dòng)物飼料等新產(chǎn)品。動(dòng)物農(nóng)業(yè)依賴于大豆等蛋白質(zhì)的生產(chǎn)，這可能導(dǎo)致森林砍伐、生物多樣性喪失、過(guò)度施肥以及土地用途改變引起的溫室氣體排放。報(bào)告指出，替代性蛋白質(zhì)飼料，即來(lái)自單細(xì)胞蛋白、藻類和食物殘?jiān)纳蟮鞍罪暳?，可能成為可行、可持續(xù)的替代方案，尤其是在需求增加的情況下。器官移植可以拯救生命，但目前可供使用的器官卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足需求。CRISPR-Cas9等基因編輯領(lǐng)域的最新進(jìn)展可能改變這種情況。能夠改善器官移植的基因組研究：將經(jīng)過(guò)基因工程編輯的器官成功植入人體是重大的醫(yī)療進(jìn)步，為數(shù)百萬(wàn)等待移植的患者帶來(lái)了希望。
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