展望未来十年,探索可能实现的科学研究项目

2021
01/06

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杏和医疗
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【印度《德干先驱报》2021年01月03日文章】题:展望未来的科学。

在新冠肺炎大流行之后,无法否认的是,科学超乎人类的想象,我们可以从过去的一年中发现,如果研究进展、政治意愿和协调等多方面的全球合作得以实现,科学可以有所作为。我们进行了一些预测,来探索在未来十年内在某些科学领域可能实现的研究项目。

太空:宇宙中只有我们吗?

过去几十年来,科学家们一直为此着迷,未来十年可能找到一些关键的解答线索。

詹姆斯·韦伯太空望远镜有望提供太阳系外行星大气相关的全新发现,或许有助于确定那里生命所必需的分子构成;新一代射电望远镜平方公里阵列将揭开宇宙中最神秘、未知的无线电信号,为这一探索增添分量。

对类地系外行星大气中生物特征的一些发现表明生命的存在,包括难以捉摸的第九颗太阳行星、系外卫星、第一代恒星,可以更好地了解构成宇宙大部分的暗物质和暗能量。但人类在未来10年内登陆火星或殖民月球的希望甚微。

纳米技术:兵精粮足,前景广阔

目前,人们对纳米尺度下物质的一般物理性质已有一定了解,全球正努力根据这些性质寻找独特的治疗方法,以及能够直接影响寿命的材料和设备。

医学是该技术具有广阔前景的领域之一。从日常监控人体健康状况的可穿戴健身技术到可感知生命体征的电子纹身等领域,都有可能取得突破。此外,科学家们还设想将纳米机器人植入血液,将抗癌药物输送到目标细胞,同时无损其他细胞。然而,由于机器人在血液内的毒性和影响,这在未来10年内不太可能实现。

水资源:春耕秋收,水到渠成

纳米技术将在改善人们获得水资源方面发挥关键作用,未来十年可能实现的解决方案将在很大程度上依赖于纳米技术和纳米材料,而技术突破有望降低海水淡化过程的能源需求,从而实现商业转化。

随着人工智能的进步和对大数据问题更好的解决方案,类似Google Earth的水资源平台可能成真,不仅可以自动节省大量用水,而且还将每个民用基础设施转变为一个集水和节约用水的地方。

计算:山雨欲来,大浪淘沙

一些尚未解决的成果在未来10年内有待实现,但要见证量子计算的全部潜力还需几十年的时间,未来10年内可能奠定量子计算的主干基础。

接下来的重点是人工智能,它将带来自动驾驶汽车、大量无人机和火箭、机器人制造、管理复杂物流和垂直农业,从股票市场到医疗保健,人工智能将无处不在。

借助5G技术,物联网将通过远程和智能操作实现智能家居和办公室。到2025年,预计将有近100万亿台设备通过“智能”接口连接,每年产生的经济影响在2.7至6.2万亿美元之间,而物联网将改变企业的基本性质。

但以上成果在量子通信技术面前都显得相形见绌。未来的量子计算机可在几秒钟内破解任何现代常见的安全系统,而最好的超级计算机需要数百万年破解。然而,要实现这一目标并不容易,美国国家标准与技术研究所(National Institute of Standards and Technology)预测,量子计算机将在2029年破解128位AES加密。科学家们希望未来10年全球安全量子通信网络的主干将到位,但像量子计算机所使用的材料、量子通信所遵循的架构以及协议类型等问题仍需较长的时间解决。

大脑:破解大脑密码

在未来的一个世纪里,随着越来越多的顶级生物学家、物理学家和计算机科学家携手揭开大脑的神秘面纱,治疗精神疾病的力度甚至会越来越大。

当科学家们试图破解大脑的密码时,常常面临着因缺乏相关的疾病模型而开发新药物和诊断方法的障碍。迄今为止,干细胞技术的进步和类器官的创造提供了良好的引导,但在未来十年,将见证快速的进展,从而提高药物开发速度。越来越多的科学家也将把大脑作为一个与人体免疫系统或微生物群集成系统来研究,其目的仍是找到治疗精神疾病的方法。更基本的问题,比如什么定义了认知或者是否有自由意志,还需更多时间才能得到答案。

基因工程:静观其变,迎接未知

目前基因工程是一个雷区,工程微生物无疑将带来化学和工业过程的革命,而RNA技术的发展 (如Covid-19疫苗所示) 给疫苗开发带来革命性突破,科学家在几周内开发出拯救生命的疫苗。但人们最担心的是,技术进步是否会迎来优生学2.0时代。

核心在于CRISPR基因编辑技术,它可以通过体细胞编辑来治疗由缺陷基因引起的特定疾病或紊乱,然而更危险的是生殖细胞编辑,这将允许基因改变传递给下一代。这在全球范围内已成为禁忌,此外还需克服一系列严峻的科学挑战,但科学家们担心,婴儿设计的灰色市场在世界某处正被创造。


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关键词:
人工智能,计算机,机器人,科学,疾病,大脑,疫苗

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