美国发布重大科技趋势报告：未来30年，这20项技术将颠覆人类生活

美国发布重大科技趋势报告：未来30年，这20项技术将颠覆人类生活

1. 物联网

到 2045 年，最保守的预测认为将有超过 1000 亿台设备连接到互联网。这些设备包括移动设备、可穿戴设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像头、汽车和服装。他们创造和共享的数据将为我们的工作和生活带来新的信息革命。

人们将能够利用物联网的信息来加深对世界和自己生活的了解，并做出更合适的决策。

同时，联网设备还将使许多目前需要人力的任务实现自动化，例如监控、管理和维护。物联网、数据分析、人工智能三大技术的合作，将在全球打造出一个庞大的智能机器网络，使得海量的商业交易无需人工干预即可实现。

但是，虽然物联网将提高经济效率、公共安全和个人生活，但它也会加剧对网络安全和个人隐私的担忧。恐怖分子、犯罪集团和敌对势力将利用物联网作为新的攻击手段。物联网蕴藏的大量数据也会诱使政府对人们实施监控，从而进一步引发隐私与安全的对抗。

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2. 机器人与自动化系统

2045 年的地球上，机器人和自动化系统将无处不在。自动驾驶汽车将使交通更加安全、高效，也可能为共享经济带来新的动力。机器人将负责日常生活中的大量任务，例如照顾老人和购买杂货，以及工业职责，例如收割庄稼、维护公共设施等。

随着机器人机动性、灵敏度和智能的提高，它们将成为强大的战士，在战场上协助甚至取代人类士兵。人工智能软件将应用于商业领域，例如从数百TB的数据中提取有意义的信息，实现商业服务自动化，以及取代客户服务和教师等传统“以人为本”的职业。

然而，机器人和自动化也会带来很多危机。数以百万计的下岗工人的工作被机器取代，将对社会产生巨大影响，导致经济和社会不稳定。自动化网络系统将成为各敌对势力相互攻击的主要突破口。在冲突中使用机器人和自动化系统可能会带来重大的道德和文化挑战。

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3.智能手机和云计算

智能手机和云计算正在改变人类处理数据的方式。例如，目前的美国，大约30%的网页浏览和40%的社交媒体是通过手机完成的。原因之一是智能手机配备了各种探测器，可以测量天气、位置、光线、声音和生物识别。

随着手机的功能越来越强大、越来越全面，移动网络的普及也将加速。到2030年，全球75%的人口将拥有移动网络连接，全球60%的人口将拥有高速有线网络连接。

移动终端的发展和移动网络的普及将进一步推动云计算的进步。云计算可以零投资为用户带来大量的计算能力。未来30年，基于云的移动计算将改变从医疗到教育的各行各业。

例如，人们可以通过手机进行体检，并直接与云诊断软件进行沟通。人们还可以使用手机上的教育软件来学习新技能。农民甚至可以通过手机连接实时天气数据，并通过云软件计算优化。收获时间。

然而这一切都需要极高的网络安全性、可靠性和流量。企业用户和个人用户也需要习惯将数据上传到云端。

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4.智慧城市

2045年，世界65%-70%的人口将居住在城市。随着城市人口的增加，全球人口超过1000万的特大城市数量将从2016年的28个增加到2030年的41个。大量人口向城市迁移将对这些城市的基础设施造成巨大压力，例如如城际交通、食品和水源、电力和能源、污水处理和公共安全系统。

未来的智慧城市将利用信息和通信技术（ICT）、大数据和自动化来提高城市效率和可持续性。

例如，使用分散检测系统将实时监测城市水电数据，并通过智能电网自动调整配电设置；通过联网交通信号系统和自动驾驶系统减缓车辆拥堵；采用新材料和新设计技术建设智能建筑，提高空调和照明系统的效率，减少能源浪费；利用屋顶太阳能电池板、小型风力涡轮机、地热能和其他可再生资源提供清洁电力。

但另一方面，缺乏资金或政治信念来投资这些技术的城市将变得极其拥挤和肮脏，成为骚乱和冲突的爆发点。

5. 量子计算

量子计算利用叠加原理和量子纠缠等亚原子粒子的特性来编码和操纵数据。尽管过去几十年量子计算仅存在于理论上，但近年来的研究已经开始产生有意义的成果。未来5-15年，我们很有可能制造出实用的量子计算机。

量子计算机的出现将为其他研究方向带来巨大进步，例如气候模拟、药物研究和材料科学。

然而，最令人兴奋的是量子密码学。量子计算机将能够破解世界上所有的加密方法，量子加密将真正做到无懈可击。如今，量子计算机的诸多技术堡垒已经开始被一一攻克。尽管我们可能要到2040年代才能看到真正实用的量子计算机，但政府和行业的大量投资意味着量子计算已经过了一个转折点。

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6.混合现实

虚拟现实和增强现实（VR和AR）技术在消费电子市场引起了极大的热情，科技公司也迅速开始进入这个市场。 2014年收购VR后，他们将于今年推出首款VR眼镜。三星、索尼、HTC也计划在今年推出VR产品。资本的涌入代表着VR将成为新一代主流娱乐技术。当然，VR除了娱乐之外还有其他应用。美国第二大家居装修公司 Lowe's 正在开发一种名为 的 3D 增强现实技术。 Lowe's 的客户将能够设计一个空间，然后访问 3D 模型来体验他们设计的空间的感觉。

尽管从历史上看，市场对VR和AR抱有过度夸大的期望，但如今的超高清显示器、低成本姿势和位置检测器以及高清视频内容为混合现实技术奠定了坚实的基础。未来30年，这些技术将成为主流技术。 AR眼镜将在现实中向用户传递实时的相关信息，而VR眼镜则可以通过整合视觉、听觉、嗅觉和触觉来实现深度沉浸式体验。

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7. 数据分析

2015年，人类总共创建了4.4ZB（44亿TB）的数据，这个数字大约每两年就会翻一番。这些数据中隐藏着有关消费者习惯、公共卫生、全球气候变化以及其他经济、社会和政治方面的各种深刻信息。不幸的是，尽管“大数据”已成为热门话题，但每年只有不到10%的数据被分析。

未来30年，我们处理海量动态数据的能力将逐步提升。自动化人工智能软件将能够从分散的数据中识别并提取相关信息。而这种数据分析能力将会从商业应用普及到普通老百姓的手中。

人们将获得在生活中使用大数据的能力，并通过这种能力迫使政府和各种机构对其政策负责。这可能会导致数据限制方面的冲突。超个性化营销、政府对人们数据的监控以及重大数据盗窃事件的曝光将引发有关数据所有权的讨论。各种敌对势力可以利用窃取的、从暗网上购买的、甚至开源的数据来互相攻击。

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8. 人类增强

未来30年，科技将带领人类突破人类潜力的极限，甚至生物学的极限。通过物联网连接的可穿戴设备将实时相关信息直接输入到我们的感官中。外骨骼和与大脑相连的假肢将使我们变得更强壮，并帮助年老、虚弱和患病的人恢复活动能力。

带有探测器的隐形眼镜和永久植入体内的嵌入式计算机或设备将为我们提供穿墙听力、自然夜视以及嵌入虚拟和增强现实系统的能力。益智药将扩展我们的思维能力并改变我们的工作和学习方式。

当然，人体增强技术也会带来新的挑战。那些负担不起“升级肉体”价格的人可能会发现自己在增强经济中没有竞争力。技术增强的网络将使我们的身体甚至大脑成为黑客的目标。对士兵的增强可能会引发一场新的增强技术军备竞赛。

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9. 网络安全

网络安全并不是一个新话题。事实上，早在1991年，就有人警告“网络上的珍珠港”。但未来30年，随着物流网络的发展以及日常生活中越来越多的连接，网络安全将成为网络行业的首要话题。

目前，虽然全球网络攻击越来越多，但大多数只针对个人或企业。而且虽然这些攻击造成的损失很大，但这些损失不会扩散。未来的世界不会这么简单。

随着汽车、电器、发电厂、路灯和数百万其他事物相互连接，网络攻击的后果将变得越来越严重。国家、企业、个人的数据将面临越来越隐蔽的攻击。有些甚至直到几年后才被发现。目前，人们能想象到的最坏情况就是“网络末日”——整个世纪的互联网及其所蕴含的经济和社会功能在越来越疯狂、越来越频繁的攻击下崩溃。

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10.社交网络

如今，约 65% 的美国人使用社交网络，而 2005 年这一比例为 7%。社交网络已经开始展示其改变人类行为的能力。但未来30年，社交技术将赋予人们创建自己的微文化圈的力量。

人们将利用技术形成基于网络社区的社会契约和社会结构，从而颠覆许多传统的权力结构。比如政治舆论，因为证人可以直接在网络上揭露腐败和压迫，而不需要经过媒体的过滤，政府会发现直接控制舆论越来越困难。或者企业责任，虽然公司可以通过社交网络直接接触消费者，但这些消费者也可以使用社交网络来消除营销噪音，让公司对其产品和行为负责。

众筹和直播将进一步使内容创作民主化，模糊媒体专业人士和观众之间的区别。比特币和其他加密货币可能会基于社会共识而不是政府法规，从政府手中夺走资金和交易的控制权。

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11、先进的数字化设备

由于计算机和各种数字设备在过去 60 年里极大地改变了人们的生活，我们似乎忘记了这些技术仍然相对较新。个人电脑直到 1975 年才出现在商店里，当时的个人电脑就像今天的宜家一样，都是作为一套零部件出售给顾客的。用户需要自己组装，所有程序都需要自己编写。仅仅40年后，人们手中智能手机的计算能力就远远超过了1969年NASA将宇航员送上月球时的计算能力。这一趋势将在未来30年持续下去。

人们将拥有更强的计算能力和更广泛的数字资源。移动网络和云计算将为人们带来几乎无限的内存和计算能力。虚拟化技术和基于软件的系统将使政府和企业能够快速调整和升级IT系统，而无需进行昂贵的硬件升级。

从服装到建材，数字产品将更广泛地融入日常生活。与此同时，新技术将改变我们与技术沟通的方式。语音界面已经广泛应用于智能手机中，而手势界面则让我们能够无声地与计算机进行交流。最终，脑机接口将使我们能够用思想控制数字设备，使它们成为我们身体的一部分。

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12.先进材料

过去10年来，材料科学的突破给我们带来了多种类型的先进材料。从可以自我修复和清洁的智能材料，到可以恢复原始形状的记忆金属，到可以利用压力发电的压电陶瓷材料，再到具有惊人结构和电性能的纳米材料，这些都是材料科学家的成功。尤其是纳米材料，具有广泛的应用价值。

在纳米尺度（小于100纳米），碳等普通材料将表现出独特的性能。石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体，​​只有一层原子厚，其强度是钢的100倍，可以有效导热和导电，并且几乎是透明的。

纳米材料有无数的应用，例如发动机或其他机械表面上的低摩擦涂层、用于制造汽车和飞机的高强度合成材料、轻型防弹背心和高效光伏发电。

除了工业应用之外，制药公司还在研究医用纳米颗粒作为治疗癌症的靶向分子。未来30年，纳米材料和泡沫金属、陶瓷复合材料等新材料将应用于从服装、到建筑材料、到车辆、到道路桥梁等各个领域。

13. 空间技术

航天工业正在进入20世纪60年代以来从未有过的发展阶段。机器人、先进推进系统、轻质材料、增加制造和部件小型化等新技术正在降低将人员和物体送入太空的成本，这将为太空探索开辟新的机会。

、 、 、 Blue等航天行业新晋者带来了可重复使用火箭等颠覆性创新。

未来30年美国发布重大科技趋势报告：未来30年，这20项技术将颠覆人类生活，技术研发将引领人类重返月球。此外，更大的冒险，例如人类登陆火星，以及新的太空工业，例如从小行星开采矿物，也是可能的。

尽管探索甚至殖民太空一直是现代人长久以来的梦想，但对太空设施的需求很可能会加剧地球上的冲突。随着越来越多的国家开始依赖天基设备，对太空的控制可能会成为新的爆发点。天基武器不再是不可能的，反卫星武器将成为未来战争的一部分。

14. 合成生物技术

早在孟德尔发现遗传的基本规律以及艾弗里-麦克劳德-麦卡蒂实验证明DNA是遗传物质之前，人类就已经通过选择性育种和杂交操纵动植物数千年了。这是遗传的。

随着我们对遗传学的理解不断加深，我们已经能够通过构建新的 DNA 从无到有地创造出新的生物体。转基因作物处于这项技术的最前沿。但与此同时，我们正站在生物革命的风口浪尖。当我们进入生物技术的新时代时，生命将变成信息，就像计算机程序的代码一样可以重写的信息。

科学家们正在开发一种能够分泌生物柴油的藻类，其 DNA 中写入了数千 GB 的数据。在接下来的 30 年里，合成生物技术将创造出能够检测毒素、从工业废物中制造生物柴油以及通过共生向人类宿主输送药物的生物体。然而，合成生物学也带来了重大危险，例如生物武器和难以控制的入侵物种。

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15.增材制造

增材制造（3D 打印）作为一种生产限量版设计原型的技术，已在工业中使用了 30 多年。然而，近十年来，3D打印技术取得了惊人的发展。如今，随着3D打印机价格的下降以及大量开源工具和付费模式的出现，世界上涌现了庞大的“创客”群体，无时无刻不在挑战着这项技术的极限。

2040年，3D打印技术将改变世界。新一代3D打印机将能够融合多种材料、电子元件、电池和其他原始部件。人们将利用3D打印技术来制造工具、电子产品、零配件、医疗设备等产品，根据自己的个人需求实现真正的“私人定制”。

由于设备和物资可以直接在本地打印，军队的后勤将变得更加简单。物品将成为信息，网络盗版将取代实体盗窃。恐怖分子和犯罪集团会利用难以追踪的原材料打印武器、探测器等设备，对社会稳定构成巨大隐患。

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16. 医学

未来30年，各种科技突破将改变医学。通过基因组学，我们将拥有真正的私人药品。未来，癌症、心脏病和肺病、阿尔茨海默病以及其他目前看来无望的疾病将通过针对患者个体基因的药物进行治疗。

人类将能够通过DNA培养来培育移植所需的器官，从而消除等待配型和排斥等潜在致命情况。生物假肢将直接连接到神经系统，提供与真实触摸非常相似的感官体验。

机器人急救人员和控制冷却等肢体生存技术将显着延长救援的“黄金时间”。科学家将找到衰老的原因，从而延长人类的寿命，造就一大群非常健康、精力充沛的“老人”。

另一方面，发达医疗设施的价格上涨会给各国医疗系统带来较大压力。穷人和富人之间的救生资源也会存在很大的不平等。随着人类寿命的延长，年轻人和老年人之间对工作和资源的竞争将会加剧。高度耐药的超级细菌也给世界各地的人们带来巨大的危险。

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17. 能源

未来30年，全球能源需求预计将增长35%，我们正面临一场能源革命。水力压裂、定向钻井等石油开采新技术，为人类增加了大量可开采的油气田。这直接颠覆了世界石油市场，让美国从全球最大的石油进口国变成了最大的石油生产国。

与此同时，太阳能和风能等可再生能源的价格开始接近石油价格。以太阳能为例。过去10年里，太阳能发电的价格已从每瓦8美元下降到该数字的十分之一。此外，还有核能，这种备受争议的能源却从未停止过开发。据称，新一代核反应堆设计比以前的核反应堆安全得多，产生的核废料也更少。

但是，虽然使用清洁能源可以帮助我们减缓全球气候变化，但由于用于生产电池、光伏发电和其他组件的稀缺资源，新的争议和摩擦将会出现。石油经济的衰退还将造成中东和北非地区经济社会严重不稳定，进一步加深当地武装冲突。

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18.新武器

未来30年，战场上将出现多种新的武器技术。除了目前正在开发的非致命武器和能源武器外，一些国家还在开发反介入和区域拒止武器（A2AD），这些武器可以阻止军事行动的进行。反介入/区域拒止技术包括反舰弹道导弹、精确制导反车辆和杀伤人员武器、反火箭、火炮和迫击炮系统（CRAM）、反卫星武器和电磁脉冲武器（EMP）。

有些技术，比如精确制导武器，是在现有技术基础上的突破。中国正在开发可以摧毁航空母舰的先进反舰弹道导弹。有些技术是全新的想法，比如美国国防部高级研究计划局（DARPA）在2015年开发的自行导子弹。随着中国、俄罗斯、美国等国家投入巨资进行军队现代化，新一代高科技军备竞赛正在展开。

19. 食品和淡水技术

未来30年，淡水和食物的缺乏将在世界上引发更多冲突。由于过度耕种、干旱、污染等原因，全球约25%的农业用地已严重退化。

在接下来的几十年里，最乐观的预测是主粮谷物的价格将上涨 30%。但这是最乐观的情况。如果全球气候变化、需求和资源管理失败继续按照目前的趋势发展，那么 100% 的价格上涨是可能的。

2045年，全球40%以上的人口将面临缺水问题。解决所有这些问题的唯一办法就是技术。

海水淡化、微灌溉、污水回收、雨水收集等技术将减缓人类对淡水资源的需求。转基因作物和自动化将使农民能够用更少的土地生产更多的粮食。粮食和淡水将成为新的技术热点和新的冲突爆发点。

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20. 应对全球气候变化

根据目前的数据，2050年地球表面的温度将上升1.4至3摄氏度。即使我们采取一些极端措施减少温室气体排放，气候惯性也会导致气温上升。地表温度升高将带来一系列负面后果，例如海平面上升对沿海城市造成的危险、农作物减产造成的饥荒、导致数百万人缺乏饮用水的干旱以及洪水等。造成数十亿损失。

未来 30 年，这些危机将导致人们对能够减轻气候变化影响的技术进行投资。在短期内，这些技术将包括面临洪水风险的测绘系统和能够抵御干旱的转基因作物。从长远来看，可能会出现更雄心勃勃的技术，例如可以从大气中提取二氧化碳和甲烷等温室气体并将其安全储存在地下的技术。

然而，如果气候变化的趋势是升高3度的最坏情况，那么其对地球气候的巨大影响将难以减缓。在这种情况下，极端地球工程很可能是避免极端恶劣气候的唯一方法。科学家建议在大气中散布硫磺或氧化铝，以减少到达地球表面的阳光量。但这些方法还处于理论阶段，风险非常高。