前段時間美國公布的一份長達35頁的《2016-2045年新興科技趨勢報告》。該報告是在美國過去五年內由政府機構
、谘詢機構、智囊團、科研機構等發表的32份科技趨勢相關研究調查報告的基礎上提煉形成的。

通過對近700項科技趨勢的綜合比對分析
，最終明確了20項最值得關注的科技發展趨勢。

該報告的發布一是為了幫助美國相關部門對未來30年nian可ke能neng影ying響xiang國guo家jia力li量liang的de核he心xin科ke技ji有you一yi個ge總zong體ti上shang的de把ba握wo，其qi二er是shi為wei國guo家jia及ji社she會hui資zi本ben指zhi明ming科ke技ji投tou資zi方fang向xiang

，以yi確que保bao美mei國guo在zai未wei來lai世shi界jie中zhong的de戰zhan略lve優you勢shi。

物聯網

在2045年

，最保守的預測也認為將會有超過1千億的設備連接在互聯網上。這些設備包括了移動設備

、可穿戴設備
、家用電器
、醫療設備、工業探測器、監控攝像頭、汽車
，以及服裝等。它們所創造並分享的數據將會給我們的工作和生活帶來一場新的信息革命。

人們將可以利用來自物聯網的信息來加深對世界以及自己生活的了解，並且做出更加合適的決定。

在此同時，聯網設備也將把目前許多工作，比如監視，管理，以及維修等需要人力的工作自動化。物聯網、數據分析、以及人工智能這三大技術之間的合作將會在世界上創造出一個巨大的智能機器網絡，在不需人力介入的情況下實現巨量的商業交易。

但是，雖然物聯網會提高經濟效率、公(gong)共(gong)安(an)全(quan)，以(yi)及(ji)個(ge)人(ren)生(sheng)活(huo)，它(ta)也(ye)會(hui)加(jia)重(zhong)對(dui)於(yu)網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)和(he)個(ge)人(ren)隱(yin)私(si)的(de)擔(dan)憂(you)。恐(kong)怖(bu)分(fen)子(zi)，犯(fan)罪(zui)集(ji)團(tuan)以(yi)及(ji)敵(di)對(dui)勢(shi)力(li)將(jiang)會(hui)利(li)用(yong)物(wu)聯(lian)網(wang)作(zuo)為(wei)新(xin)的(de)攻(gong)擊(ji)手(shou)段(duan)。而(er)物(wu)聯(lian)網(wang)中(zhong)所(suo)包(bao)含(han)的(de)大(da)量(liang)數(shu)據(ju)也(ye)會(hui)誘(you)惑(huo)政(zheng)府(fu)去(qu)實(shi)施(shi)針(zhen)對(dui)人(ren)民(min)的(de)監(jian)控(kong)，從(cong)而(er)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)引(yin)發(fa)隱(yin)私(si)和(he)安(an)全(quan)之(zhi)間(jian)的(de)對(dui)抗(kang)。

代表性技術：

微電子機械係統（MEMS）

無線通訊

電源管理技術

實際應用：

海量數據分析

亞洲物聯網聯盟

醫療實時監測

機器人與自動化係統

在2045年(nian)的(de)地(di)球(qiu)上(shang)，機(ji)器(qi)人(ren)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)將(jiang)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)。自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)會(hui)使(shi)交(jiao)通(tong)更(geng)加(jia)安(an)全(quan)與(yu)高(gao)效(xiao)，或(huo)許(xu)還(hai)會(hui)給(gei)共(gong)享(xiang)經(jing)濟(ji)帶(dai)來(lai)新(xin)的(de)動(dong)力(li)。機(ji)器(qi)人(ren)則(ze)會(hui)負(fu)責(ze)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)大(da)量(liang)的(de)任(ren)務(wu)
，比(bi)如(ru)照(zhao)顧(gu)老(lao)人(ren)與(yu)買(mai)菜(cai)，以(yi)及(ji)工(gong)業(ye)中(zhong)的(de)職(zhi)責(ze)，比(bi)如(ru)收(shou)獲(huo)農(nong)作(zuo)物(wu)，維(wei)護(hu)公(gong)共(gong)設(she)施(shi)等(deng)等(deng)。

而隨著機器人的機動性、靈敏度以及智能的提高
，它們將成為強大的戰士，在戰場上輔助
、甚至替代人類士兵作戰。人工智能軟件則會被使用到商業上
，例如從數百TB的數據裏麵提取有意義的信息，使商業服務自動化，以及替代諸如客服、教師等傳統意義上 “以人為本”的職業。

但(dan)是(shi)，機(ji)器(qi)人(ren)與(yu)自(zi)動(dong)化(hua)也(ye)會(hui)帶(dai)來(lai)許(xu)多(duo)的(de)危(wei)機(ji)。數(shu)百(bai)萬(wan)工(gong)作(zuo)被(bei)機(ji)器(qi)取(qu)代(dai)的(de)下(xia)崗(gang)職(zhi)工(gong)將(jiang)會(hui)給(gei)社(she)會(hui)造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)的(de)衝(chong)擊(ji)，導(dao)致(zhi)經(jing)濟(ji)與(yu)社(she)會(hui)的(de)不(bu)穩(wen)。自(zi)動(dong)化(hua)網(wang)絡(luo)係(xi)統(tong)則(ze)會(hui)成(cheng)為(wei)各(ge)個(ge)敵(di)對(dui)勢(shi)力(li)相(xiang)互(hu)攻(gong)擊(ji)的(de)主(zhu)要(yao)突(tu)破(po)口(kou)。在(zai)衝(chong)突(tu)中(zhong)使(shi)用(yong)機(ji)器(qi)人(ren)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)則(ze)有(you)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)的(de)倫(lun)理(li)和(he)文(wen)化(hua)挑(tiao)戰(zhan)。

代表性技術：

機器學習

傳感器與控製係統

人機交互

實際應用：

AlphaGo

機器人神經係統

微軟聊天機器人Tay

智能手機與雲端計算

智能手機與雲端計算正在改變人類與數據相處的方式。比如目前的美國
，大約有30%的網頁瀏覽和40%的社交媒體是通過手機的。而這的原因之一就是具有各種可以測量天氣
、位置、光度、聲音、以及生物特征的探測器的智能手機。

隨著手機的威力越來越大，功能也越來越全麵，移動網絡的鋪展也將加速。在2030年，全球75%的人口將會擁有移動網絡連接，60%的人口將會擁有高速有線網絡連接。

yidongzhongduandefazhanyijiyidongwangluodekuosan，yehuijinyibutuijinyunduanjisuandejinzhan。yunduanjisuankeyizaizailingtourudeqingkuangxiageiyonghudailaidaliangdejisuannengli。zaiweilaide30年裏
，基於雲的移動計算端將會改變從醫療到教育的各行各業。

birurenmenkeyitongguoshoujilaijinxingtijianbingyuyunduandezhenduanruanjianzhijiegoutong，renmenyekeyizaishoujishangshiyongjiaoyuruanjianlaixuexixindejineng，nongminmenshenzhikeyitongguoshoujilianjiedaoshishiqixiangshuju

，tongguoyunduanruanjianjisuanzuiyouhuadeshougeshijian。

但是，這一切都需要極高的網絡安全性、可靠性
、以及流量。商業用戶以及個人用戶也都需要習慣把數據上傳到雲端中。

代表性技術：

高效無線網絡

近場通信與低能耗網絡

電池優化

實際應用：

數據流動性

移動端惡意軟件

雲端移動處理器

智能城市

在2045年

，全世界65%-70%的人口將會居住在城市裏。隨著城市人口的增加
，全球人口超過1千萬的超級都市將會從2016年的28座增加至2030年的41座zuo。大da量liang的de人ren口kou向xiang城cheng市shi流liu動dong將jiang會hui給gei這zhe些xie城cheng市shi的de基ji礎chu建jian設she，比bi如ru城cheng際ji交jiao通tong，食shi物wu和he水shui源yuan，電dian力li能neng源yuan
，汙wu水shui處chu理li，以yi及ji公gong共gong安an全quan係xi統tong等deng帶dai來lai極ji大da的de壓ya力li。

未來的智能城市將利用信息和通訊技術（ICT）
，通過大數據以及自動化來提高城市的效率和可持續性。

比如使用分散探測係統將實時監視城市用水用電數據

，通過智能電網自動調整配電設置；通過聯網的交通信號係統以及自動駕駛係統來減緩車輛堵塞的程度；利用由新材料和新設計技巧所建的智能建築來提高空調和照明係統的效率
，減少能源浪費；使用屋頂太陽能板
、小型風力發電機
、地熱發電，以及其他可再生資源提供幹淨的電力。

但是，在另一方麵，沒錢或者缺乏政治信念去投資這些科技的城市將會變得極其擁擠和肮髒，成為暴動和衝突的爆發點。

量子計算

量子計算是通過疊加原理和量子糾纏等次原子粒子的特性來實現對數據的編碼和操縱。

雖然在過去的幾十年裏，量子計算隻存在於理論上，近些年的研究已經開始出現有意義的結果。在未來的5-15年裏
，我們很有可能製造出一款有實用意義的量子計算機。

量子計算機的出現將會給其他的研究方向
，比如氣候模擬、藥物研究、以及材料科學帶來巨大的進步。

不bu過guo
，最zui令ling人ren期qi待dai的de還hai是shi量liang子zi密mi碼ma學xue。一yi台tai量liang子zi計ji算suan機ji將jiang可ke以yi破po解jie世shi上shang所suo有you的de加jia密mi方fang式shi，而er量liang子zi加jia密mi也ye將jiang真zhen正zheng無wu懈xie可ke擊ji。如ru今jin

，量liang子zi計ji算suan機ji的de許xu多duo技ji術shu堡bao壘lei已yi經jing開kai始shi被bei逐zhu一yi攻gong克ke，雖sui然ran我wo們men也ye許xu在zai21世紀40年代才會看到真正實用的量子計算機
，但來自政府和業界的大量投資意味著量子計算已經邁過了轉折點。

代表性技術：

量子糾錯

量子編程

後量子密碼學

實際應用：

MIT量子疊加研究

IBM雲端量子計算服務

量子通訊衛星

混合現實

虛擬現實和增強現實（VR和AR）技術已經在消費電子市場激發了極大的熱情，各科技公司也迅速的開始進入這個市場。在2014年收購Oculus VR之後，Facebook將在今年推出他們首款VR眼鏡。三星
，索尼，宏達也計劃在今年推出VR產品。資本的湧進代表了VR將會成為新一代的主流娛樂技術。當然，VR也有在娛樂之外的應用。美國第二大家居裝飾用品公司Lowe’s（勞氏公司）正在開發名為Holoroom的一款3D增強現實科技。Lowe’s的客戶將可以設計一個空間，然後使用Holoroom進入一個3D模型，體驗他們設計的空間感覺如何。

雖然在曆史上
，市場對VR和AR曾有些過於膨脹的預期，如今的超高清顯示，低價的姿勢與位置探測器以及高清視頻內容給混合現實科技打下了雄厚的基礎。在未來的30年裏
，這些技術將成為主流科技。AR眼鏡將把實時相關的信息給用戶投放在現實中，而VR眼鏡則可以通過融合視覺，聽覺
，嗅覺和觸覺來實現深度沉浸的體驗。

代表性技術：

消費級硬件

沉浸式體驗

交互技術

實際應用：

穀歌Cardboard

混合現實軟硬件市場規模預測

手術現場流媒體直播

數據分析

在2015年，人類總共創造了4.4ZB（44億TB）的de數shu據ju
，而er這zhe個ge數shu字zi大da約yue每mei兩liang年nian就jiu會hui翻fan倍bei。在zai這zhe些xie數shu據ju中zhong隱yin藏zang了le各ge種zhong關guan於yu消xiao費fei習xi慣guan，公gong共gong健jian康kang，全quan球qiu氣qi候hou變bian化hua以yi及ji其qi他ta經jing濟ji，社she會hui還hai有you政zheng治zhi等deng等deng方fang麵mian的de深shen刻ke信xin息xi。可ke惜xi的de是shi，雖sui然ran“大數據”成為了一個熱點，但每年隻有不到10%的數據會被分析。

在接下來的30年nian裏li，我wo們men處chu理li巨ju量liang的de動dong態tai數shu據ju的de能neng力li將jiang會hui逐zhu漸jian提ti高gao。自zi動dong人ren工gong智zhi能neng軟ruan件jian將jiang會hui可ke以yi從cong散san亂luan的de數shu據ju中zhong識shi別bie並bing提ti取qu有you關guan聯lian的de信xin息xi。而er這zhe種zhong數shu據ju分fen析xi的de能neng力li將jiang會hui從cong商shang業ye應ying用yong擴kuo散san到dao普pu通tong人ren手shou裏li。

renmenjianghuihuodezaishenghuozhongshiyongdashujudenengli，bingqietongguozhezhongnenglilaiposhizhengfuyijigezhongjigouduitamendezhengcefuze。erzhehenyoukenengyinqiguanyushujuxianzhidechongtu。chaojigexinghuayingxiao，zhengfuduirenminshujudejianshi
，yijigedashujubeidaoanjiandepuguangzehuiyinqishujusuoyouquandetaolun。gegediduishilizekeyiliyongbeidaoqude，conganwangzhonggoumaide，shenzhishikaiyuandeshujulaixianghugongji。

代表性技術：

可視化

自動化

自然語言處理

實際應用：

深度學習超級計算機

犯罪預測

新加坡國家智能平台

人類增強

在接下來的30年nian裏li，科ke技ji將jiang帶dai領ling人ren類lei突tu破po人ren類lei潛qian力li的de極ji限xian甚shen至zhi生sheng物wu的de極ji限xian。由you物wu聯lian網wang連lian接jie的de可ke穿chuan戴dai設she備bei將jiang會hui把ba與yu實shi時shi有you關guan的de信xin息xi直zhi接jie打da入ru我wo們men的de感gan官guan中zhong。外wai骨gu骼ge和he與yu大da腦nao連lian接jie的de假jia肢zhi將jiang會hui使shi我wo們men變bian得de更geng加jia強qiang大da，為wei老lao弱ruo病bing殘can恢hui複fu移yi動dong力li。

裝(zhuang)有(you)探(tan)測(ce)器(qi)和(he)嵌(qian)入(ru)式(shi)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)隱(yin)形(xing)眼(yan)鏡(jing)或(huo)者(zhe)被(bei)永(yong)久(jiu)植(zhi)入(ru)在(zai)體(ti)內(nei)的(de)裝(zhuang)備(bei)將(jiang)給(gei)我(wo)們(men)帶(dai)來(lai)可(ke)以(yi)穿(chuan)牆(qiang)的(de)聽(ting)力(li)，天(tian)然(ran)夜(ye)視(shi)，以(yi)及(ji)可(ke)以(yi)嵌(qian)入(ru)虛(xu)擬(ni)和(he)增(zeng)強(qiang)現(xian)實(shi)係(xi)統(tong)的(de)能(neng)力(li)。益(yi)智(zhi)藥(yao)將(jiang)會(hui)擴(kuo)大(da)我(wo)們(men)的(de)思(si)維(wei)能(neng)力(li)

，改(gai)變(bian)工(gong)作(zuo)和(he)學(xue)習(xi)的(de)方(fang)式(shi)。

當然，人類增強科技也會帶來新的挑戰。那些負擔不起“升級肉體”價(jia)格(ge)的(de)人(ren)群(qun)很(hen)有(you)可(ke)能(neng)發(fa)現(xian)他(ta)們(men)在(zai)增(zeng)強(qiang)經(jing)濟(ji)裏(li)毫(hao)無(wu)競(jing)爭(zheng)力(li)。而(er)增(zeng)強(qiang)科(ke)技(ji)的(de)聯(lian)網(wang)則(ze)會(hui)讓(rang)我(wo)們(men)的(de)身(shen)體(ti)甚(shen)至(zhi)大(da)腦(nao)成(cheng)為(wei)黑(hei)客(ke)的(de)目(mu)標(biao)。對(dui)士(shi)兵(bing)的(de)增(zeng)強(qiang)很(hen)有(you)可(ke)能(neng)引(yin)發(fa)一(yi)場(chang)新(xin)的(de)增(zeng)強(qiang)科(ke)技(ji)軍(jun)備(bei)競(jing)賽(sai)。

代表性技術：

可穿戴計算設備

外骨骼與假肢

藥物增強

實際應用：

機械外骨骼

生化手指

自我量化

網絡安全

網絡安全不是一個嶄新的話題。事實上，早在1991年就有人提出了“網絡上的珍珠港”這一警告。但是在未來的30年裏，隨著物流網的發展以及日常生活中越來越多的連接，網絡安全將會成為網絡行業首要的話題。

muqian，suiranshijieshangdewangluogongjiyuelaiyueduo，danshitamendaduoshudemubiaodouzhishigerenhuozheqiye。erqiezhexiegongjisuozaochengdesunshisuiranhenda，danshizhexiesunshibingbuhuikuosan。erweilaideshijiejiangbuhuishirucidejiandan。

隨著汽車、家電、電廠
、路燈，以及數百萬個其他的事物相互連接，網絡攻擊的後果也會越來越嚴重。國家、企業、以及個人的數據將會麵臨越來越隱蔽的攻擊。有些甚至在數年後才會被發現。目前
，人們可以想象出來最壞的情況就是“網絡世界末日”– 在越發越瘋狂越頻繁的攻擊下
，整個世紀的互聯網以及其中所包含的經濟社會功能的崩潰。

代表性技術：

用戶身份鑒定技術

自我進化型網絡

下一代解密技術

實際應用：

美國網絡司令部

Oceans 00001011

網絡隱私與安全

社交網絡

如今，大約有65%的美國人使用社交網絡
，而在2005年
，這個數量隻有7%。社交網絡已經開始展現出改變人類行為的能力。但是在未來的30年裏，社交科技將會給人們帶來可以創造出各自微型文化圈的力量。

人(ren)們(men)將(jiang)會(hui)使(shi)用(yong)科(ke)技(ji)形(xing)成(cheng)社(she)會(hui)契(qi)約(yue)和(he)基(ji)於(yu)網(wang)絡(luo)社(she)區(qu)的(de)社(she)交(jiao)結(jie)構(gou)，從(cong)而(er)顛(dian)覆(fu)許(xu)多(duo)傳(chuan)統(tong)的(de)權(quan)力(li)結(jie)構(gou)。比(bi)如(ru)政(zheng)治(zhi)輿(yu)論(lun)
，由(you)於(yu)目(mu)擊(ji)者(zhe)們(men)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)在(zai)網(wang)絡(luo)上(shang)揭(jie)露(lu)腐(fu)敗(bai)和(he)壓(ya)迫(po)而(er)不(bu)用(yong)通(tong)過(guo)媒(mei)體(ti)的(de)過(guo)濾(lv)，政(zheng)府(fu)將(jiang)會(hui)發(fa)現(xian)輿(yu)論(lun)越(yue)來(lai)越(yue)難(nan)被(bei)直(zhi)接(jie)控(kong)製(zhi)。或(huo)者(zhe)企(qi)業(ye)責(ze)任(ren)，雖(sui)然(ran)企(qi)業(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)社(she)交(jiao)網(wang)絡(luo)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)到(dao)消(xiao)費(fei)者(zhe)，這(zhe)些(xie)消(xiao)費(fei)者(zhe)也(ye)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)社(she)交(jiao)網(wang)絡(luo)來(lai)突(tu)破(po)營(ying)銷(xiao)的(de)噪(zao)音(yin)
，使(shi)企(qi)業(ye)對(dui)他(ta)們(men)的(de)產(chan)品(pin)和(he)行(xing)為(wei)負(fu)責(ze)。

眾(zhong)籌(chou)和(he)直(zhi)播(bo)將(jiang)會(hui)使(shi)內(nei)容(rong)創(chuang)作(zuo)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)民(min)主(zhu)化(hua)
，從(cong)而(er)模(mo)糊(hu)媒(mei)體(ti)人(ren)與(yu)觀(guan)眾(zhong)之(zhi)間(jian)的(de)區(qu)別(bie)。而(er)比(bi)特(te)幣(bi)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)加(jia)密(mi)貨(huo)幣(bi)也(ye)許(xu)會(hui)把(ba)貨(huo)幣(bi)和(he)交(jiao)易(yi)的(de)控(kong)製(zhi)從(cong)政(zheng)府(fu)手(shou)中(zhong)剝(bo)離(li)
，從(cong)此(ci)基(ji)於(yu)社(she)會(hui)共(gong)識(shi)而(er)不(bu)是(shi)政(zheng)府(fu)的(de)規(gui)定(ding)。

代表性技術：

區塊鏈技術

應用社會科學

網絡身份與名譽管理

實際應用：

區塊鏈技術的商業應用

社交媒體與心理健康

先進數碼設備

由於計算機和各種數碼設備在過去的60年裏給人們生活帶來的天翻地覆的改變，我們似乎已經忘了這些技術還比較新。個人電腦在1975年nian才cai出chu現xian在zai商shang店dian裏li，而er當dang時shi的de個ge人ren電dian腦nao有you如ru今jin日ri的de宜yi家jia

，是shi作zuo為wei一yi套tao零ling件jian賣mai給gei顧gu客ke的de。用yong戶hu需xu要yao自zi己ji把ba它ta組zu裝zhuang起qi來lai，所suo有you的de程cheng序xu也ye都dou需xu要yao自zi己ji編bian寫xie。僅jin僅jin40年後，人們手中智能手機的計算能力就已經遠超1969年把宇航員送上月球時的NASA了。在未來的30年裏
，這個趨勢也將會繼續下去。

人ren們men將jiang會hui擁yong有you更geng多duo的de計ji算suan能neng力li以yi及ji更geng廣guang的de數shu碼ma資zi源yuan。移yi動dong網wang絡luo和he雲yun計ji算suan將jiang會hui給gei人ren們men帶dai來lai幾ji乎hu無wu限xian的de內nei存cun和he計ji算suan能neng力li。虛xu擬ni技ji術shu和he基ji於yu軟ruan件jian的de係xi統tong將jiang會hui允yun許xu政zheng府fu和he企qi業ye在zai不bu需xu要yao昂ang貴gui的de硬ying件jian升sheng級ji的de情qing況kuang下xia迅xun速su的de調tiao整zheng升sheng級jiIT係統。

從cong衣yi服fu到dao建jian材cai，數shu碼ma產chan品pin將jiang會hui更geng廣guang泛fan的de融rong入ru到dao日ri常chang生sheng活huo中zhong。在zai此ci同tong時shi
，新xin科ke技ji將jiang會hui改gai變bian我wo們men與yu科ke技ji之zhi間jian交jiao流liu的de方fang式shi。語yu音yin界jie麵mian已yi經jing被bei廣guang泛fan應ying用yong在zai智zhi能neng手shou機ji中zhong，而er姿zi勢shi界jie麵mian則ze允yun許xu我wo們men無wu聲sheng的de與yu計ji算suan機ji通tong訊xun。最zui終zhong

，人ren腦nao-電腦界麵將會允許我們用思想控製數碼設備，使它們成為我們身體的一部分。

代表性技術：

軟件定義一切

自然用戶界麵

腦機接口

實際應用：

聊天機器人

Neuroverse腦波監測

軟件定義網絡

先進材料

在過去的10年nian裏li
，材cai料liao科ke學xue的de突tu破po給gei我wo們men帶dai來lai了le許xu多duo種zhong先xian進jin的de材cai料liao。從cong可ke以yi自zi我wo恢hui複fu和he自zi我wo清qing理li的de智zhi能neng材cai料liao，到dao可ke以yi恢hui複fu原yuan本ben形xing狀zhuang的de記ji憶yi金jin屬shu
，到dao可ke以yi利li用yong壓ya力li發fa電dian的de壓ya電dian陶tao瓷ci材cai料liao，到dao擁yong有you驚jing人ren的de結jie構gou和he電dian力li性xing能neng的de納na米mi材cai料liao，這zhe些xie都dou是shi材cai料liao科ke學xue家jia的de成cheng功gong。尤you其qi是shi納na米mi材cai料liao，它ta有you著zhe廣guang泛fan的de應ying用yong價jia值zhi。

在納米尺度（少於100納米）
，普通的材料比如碳
，將會呈現出獨特的性能。石墨烯，一種由碳原子構成的隻有一層原子厚度的二維晶體，強度是鋼的100倍，能夠高效的傳導熱和電
，並且幾乎透明。

納(na)米(mi)材(cai)料(liao)有(you)著(zhe)無(wu)數(shu)種(zhong)應(ying)用(yong)，比(bi)如(ru)作(zuo)為(wei)引(yin)擎(qing)或(huo)其(qi)他(ta)機(ji)械(xie)表(biao)麵(mian)的(de)低(di)摩(mo)擦(ca)力(li)鍍(du)膜(mo)，作(zuo)為(wei)高(gao)強(qiang)度(du)合(he)成(cheng)材(cai)料(liao)來(lai)建(jian)造(zao)汽(qi)車(che)和(he)飛(fei)機(ji)，輕(qing)便(bian)的(de)防(fang)彈(dan)背(bei)心(xin)，以(yi)及(ji)高(gao)效(xiao)的(de)光(guang)伏(fu)材(cai)料(liao)。

在工業應用之外，製藥企業也正在研究作為靶向分子的醫療納米粒子用於治療癌症。在未來的30年裏，納米材料以及新型材料
，比如泡沫金屬以及陶瓷複合材料將會被用在從衣服，到建材，到車輛
，到公路以及橋梁中
，無處不在。

太空科技

太空行業正在進入一個從上個世紀60年(nian)代(dai)後(hou)就(jiu)從(cong)未(wei)出(chu)現(xian)過(guo)的(de)發(fa)展(zhan)階(jie)段(duan)。新(xin)的(de)科(ke)技(ji)，比(bi)如(ru)機(ji)器(qi)人(ren)，先(xian)進(jin)的(de)推(tui)進(jin)係(xi)統(tong)，輕(qing)便(bian)的(de)材(cai)料(liao)
，增(zeng)加(jia)製(zhi)造(zao)，以(yi)及(ji)元(yuan)件(jian)小(xiao)型(xing)化(hua)正(zheng)在(zai)減(jian)少(shao)把(ba)人(ren)和(he)物(wu)送(song)入(ru)太(tai)空(kong)的(de)價(jia)格(ge)
，而(er)這(zhe)則(ze)會(hui)開(kai)啟(qi)太(tai)空(kong)探(tan)險(xian)的(de)新(xin)機(ji)會(hui)。

SpaceX，Arianespace

，Blue Origin等太空行業的新人已經帶來了例如可回收火箭等顛覆式創新。

在未來的30nianli，kejideyanfajianghuidailingrenleijiangzhongfanyueqiu。zaicizhiwai，gengjiaweidadetanxian
，birurenleidengluhuoxingyeshi，yijixinxingjiyutaikongdexingye，biruzaikaicaixiaoxingxingzhongdekuangwuyedouyoukenengchuxian。

suirantansuoshenzhizhimintaikongshixiandairenlaichangjiudemengxiang
，danshiduitaikongsheshidexuqiuhenyoukenengjiadadiqiushangdechongtu。suizhegengduodeguojiakaishiyilaitianjishebei
，duitaikongdekongzhijiangyoukenengchengweiyigequanxindebaofadian。tianjiwuqibuzaishibukeneng，erfanweixingyejiangchengweiweilaizhanzhengdeyibufen。

合成生物科技

早在孟德爾發現遺傳的基礎規律，以及埃弗裏-麥克勞德-麥卡蒂實驗證明DNA是遺傳物質之前，人類已經進行了幾千年的通過選擇性育種以及雜交來操縱植物和動物的遺傳基因了。

隨著我們對遺傳學認知的加深
，我們已經可以通過搭建新的DNA來(lai)實(shi)現(xian)無(wu)中(zhong)生(sheng)有(you)，創(chuang)造(zao)出(chu)新(xin)的(de)生(sheng)物(wu)。基(ji)因(yin)改(gai)造(zao)農(nong)作(zuo)物(wu)則(ze)是(shi)此(ci)項(xiang)科(ke)技(ji)的(de)先(xian)鋒(feng)。但(dan)是(shi)在(zai)此(ci)同(tong)時(shi)

，我(wo)們(men)正(zheng)站(zhan)在(zai)一(yi)場(chang)生(sheng)物(wu)革(ge)命(ming)的(de)突(tu)破(po)口(kou)。當(dang)我(wo)們(men)跨(kua)入(ru)生(sheng)物(wu)科(ke)技(ji)的(de)新(xin)時(shi)代(dai)時(shi)，生(sheng)命(ming)將(jiang)會(hui)成(cheng)為(wei)信(xin)息(xi)，如(ru)同(tong)電(dian)腦(nao)程(cheng)序(xu)的(de)代(dai)碼(ma)一(yi)樣(yang)
，可(ke)以(yi)被(bei)改(gai)寫(xie)的(de)信(xin)息(xi)。

科學家正在開發一種可以分泌生物柴油的海藻

，這種海藻的DNA中則被編寫了數千GB的數據。在未來的30年nian裏li，合he成cheng生sheng物wu科ke技ji將jiang製zhi造zao出chu可ke以yi探tan測ce到dao毒du素su，從cong工gong業ye廢fei料liao中zhong製zhi造zao生sheng物wu柴chai油you，以yi及ji通tong過guo共gong棲qi來lai給gei人ren類lei寄ji主zhu提ti供gong藥yao物wu的de生sheng物wu。但dan是shi，合he成cheng生sheng物wu也ye會hui帶dai來lai生sheng物wu武wu器qi和he難nan以yi控kong製zhi的de入ru侵qin物wu種zhong等deng巨ju大da的de危wei險xian。

代表性技術：

建模與仿真

標準化DNA

DNA合成與測序

實際應用：

編輯胚胎細胞

遺傳編程

工業級合成生物學

增材製造

增材製造（3D打印）已經在工業界作為製造限量設計原型的技術而被使用超過30年了。但是，在近十年裏，3D打印技術獲得了驚人的發展。如今
，隨著3D打印機價格的下降以及大量開源工具和付費模型的出現
，世界上已經出現了一個龐大的“創客”群體，無時不刻的在突破這項技術的極限。

在2040年，3D打印技術將改變世界。新一代的3D打印機將可以融合多種材料，電子元件
，電池以及其他原件。人們將會利用3D打印技術製造工具
，電子產品
，備用零件，醫療設備等各種產品，並按照自己個人需求來實現真正的“私人訂製”。

軍(jun)隊(dui)的(de)後(hou)勤(qin)將(jiang)變(bian)得(de)更(geng)簡(jian)單(dan)
，因(yin)為(wei)裝(zhuang)備(bei)和(he)補(bu)給(gei)可(ke)以(yi)在(zai)當(dang)地(di)直(zhi)接(jie)打(da)印(yin)。物(wu)體(ti)將(jiang)會(hui)變(bian)成(cheng)信(xin)息(xi)，而(er)網(wang)絡(luo)盜(dao)版(ban)將(jiang)會(hui)代(dai)替(ti)現(xian)實(shi)偷(tou)竊(qie)。而(er)恐(kong)怖(bu)分(fen)子(zi)以(yi)及(ji)犯(fan)罪(zui)集(ji)團(tuan)將(jiang)會(hui)使(shi)用(yong)難(nan)以(yi)追(zhui)查(zha)的(de)原(yuan)材(cai)料(liao)來(lai)打(da)印(yin)武(wu)器(qi)，探(tan)測(ce)器(qi)，以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)裝(zhuang)備(bei)，給(gei)社(she)會(hui)安(an)定(ding)造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)的(de)隱(yin)患(huan)。

代表性技術：

速度
、尺寸
、可靠性增強

全新合成材料

生物打印

實際應用：

多材料3D打印

3D打印人行天橋

外科生物墨水

醫學

在未來的30年nian裏li，各ge種zhong科ke學xue技ji術shu上shang的de突tu破po將jiang改gai變bian醫yi學xue。通tong過guo基ji因yin組zu學xue，我wo們men將jiang會hui得de到dao真zhen正zheng的de私si人ren藥yao物wu。在zai未wei來lai，癌ai症zheng，心xin肺fei疾ji病bing
，阿e茲zi海hai默mo症zheng，以yi及ji其qi他ta目mu前qian看kan似si無wu救jiu的de疾ji病bing將jiang會hui由you針zhen對dui患huan者zhe個ge人ren基ji因yin的de藥yao物wu來lai治zhi療liao。

人類將可以通過DNApeiyangchulaiyizhisuoxudeqiguan
，congermiejuedengdaipeixingyijipaichifanyingdenghenkenengzhimingdeqingkuang。shengwujiazhijianghuibeizhijielianjiedaoshenjingxitongshang
，congertigongyuzhenshichuganjiqixiangsideganguan。

機器急救人員以及例如控製性降溫的肢體存活技術將會大幅度延長救援的“黃金時間”。科學家們將找到衰老的原因，從而增加人類的壽命，湧現出一大群非常健康並有活力的“老人”。

另ling一yi方fang麵mian
，發fa達da的de醫yi療liao設she施shi的de價jia格ge將jiang會hui給gei各ge國guo的de醫yi療liao係xi統tong帶dai來lai更geng大da的de壓ya力li。窮qiong人ren與yu富fu人ren之zhi間jian的de救jiu命ming資zi源yuan也ye會hui出chu現xian極ji大da地di不bu均jun。而er且qie隨sui著zhe人ren類lei壽shou命ming的de增zeng加jia，年nian輕qing人ren與yu老lao人ren之zhi間jian對dui於yu工gong作zuo以yi及ji資zi源yuan的de競jing爭zheng則ze會hui加jia劇ju。抗kang藥yao性xing極ji高gao的de超chao級ji細xi菌jun也ye會hui給gei世shi界jie各ge地di的de人ren們men帶dai來lai極ji大da的de危wei險xian。

代表性技術：

定製化醫療

再生醫學

生物醫學工程

實際應用：

耐藥細菌

ElectRx

幹細胞療法

能源

在未來的30年裏，全球能源需求預計會增長35%，我wo們men則ze正zheng在zai麵mian臨lin著zhe一yi場chang能neng源yuan革ge命ming。新xin的de采cai油you技ji術shu
，比bi如ru水shui力li壓ya裂lie以yi及ji定ding向xiang鑽zuan為wei人ren類lei添tian加jia了le大da量liang可ke開kai發fa的de油you田tian和he氣qi田tian。而er這zhe直zhi接jie顛dian覆fu了le世shi界jie石shi油you市shi場chang


，使shi美mei國guo從cong世shi界jie上shang最zui大da的de石shi油you進jin口kou國guo變bian成cheng了le最zui大da的de石shi油you生sheng產chan國guo。

與此同時，可再生能源，比如太陽能和風能的價格也開始接近與石油。就拿太陽能來說，在過去的10年裏，太陽能發電的價格從每瓦8meiyuanjiangdizhizhegeshuzideshifenzhiyi。zaicizhiwai，haiyouhenengzhegebaoyouzhengyidancongweitingzhikaifadenengyuan。xinyidaidehefanyingduishejixuanchengyuanbizhiqiandegenganquan
，yehuichanshenggengshaodehefeiliao。

不(bu)過(guo)，雖(sui)然(ran)使(shi)用(yong)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)減(jian)緩(huan)全(quan)球(qiu)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)，但(dan)是(shi)圍(wei)繞(rao)著(zhe)用(yong)於(yu)生(sheng)產(chan)電(dian)池(chi)
，光(guang)伏(fu)，以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)元(yuan)件(jian)的(de)稀(xi)有(you)資(zi)源(yuan)的(de)新(xin)的(de)糾(jiu)紛(fen)與(yu)摩(mo)擦(ca)也(ye)會(hui)出(chu)現(xian)。石(shi)油(you)經(jing)濟(ji)的(de)消(xiao)退(tui)也(ye)會(hui)在(zai)中(zhong)東(dong)和(he)北(bei)非(fei)引(yin)起(qi)經(jing)濟(ji)和(he)社(she)會(hui)的(de)嚴(yan)重(zhong)不(bu)穩(wen)
，進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)深(shen)當(dang)地(di)的(de)武(wu)裝(zhuang)衝(chong)突(tu)。

代表性技術：

高效太陽能

電池技術

能源收集

實際應用：

新能源占比提高

高效氫燃料電池

原油價格下跌

新型武器

在未來的30年(nian)裏(li)，數(shu)種(zhong)新(xin)型(xing)武(wu)器(qi)技(ji)術(shu)將(jiang)出(chu)現(xian)在(zai)戰(zhan)場(chang)上(shang)。除(chu)了(le)目(mu)前(qian)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)中(zhong)的(de)非(fei)致(zhi)命(ming)武(wu)器(qi)以(yi)及(ji)能(neng)量(liang)武(wu)器(qi)之(zhi)外(wai)，數(shu)個(ge)國(guo)家(jia)也(ye)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)可(ke)以(yi)阻(zu)絕(jue)軍(jun)事(shi)行(xing)動(dong)能(neng)力(li)的(de)反(fan)介(jie)入(ru)和(he)區(qu)域(yu)阻(zu)絕(jue)武(wu)器(qi)（A2AD）。A2AD技術包括反艦彈道導彈、精密製導反車輛反人員武器
、反火箭炮
、火炮和迫擊炮係統（CRAM）、反衛星武器，以及電磁脈衝武器（EMP）。

有(you)些(xie)技(ji)術(shu)，比(bi)如(ru)精(jing)密(mi)製(zhi)導(dao)武(wu)器(qi)，屬(shu)於(yu)基(ji)於(yu)現(xian)有(you)科(ke)技(ji)的(de)突(tu)破(po)。中(zhong)國(guo)就(jiu)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)可(ke)以(yi)摧(cui)毀(hui)航(hang)空(kong)母(mu)艦(jian)的(de)先(xian)進(jin)反(fan)艦(jian)彈(dan)道(dao)導(dao)彈(dan)。而(er)有(you)些(xie)技(ji)術(shu)則(ze)屬(shu)於(yu)嶄(zhan)新(xin)的(de)主(zhu)意(yi)，比(bi)如(ru)2015年由美國防部高等研究計劃部(DARPA)所開發的EXACTO自導子彈。隨著中國，俄羅斯，美國以及其他國家斥巨資推進軍隊現代化
，新一代的高科技軍備競爭正在揭曉。

食物與淡水科技

在未來的30年裏，淡水和食物的缺乏將會在世界上製造更多的衝突。大約全球25%的農地已經由於過度耕作，幹旱，汙染等原因造成了嚴重退化。

在未來的幾十年裏，最樂觀的預測也指出主食穀物的價格將會提高30%。但那是最樂觀的情況。如果全球氣候變化、需求
，以及資源管理的失敗按照目前的趨勢繼續下去，價格提高100%也是可能的。

在2045年
，全球超過40%的人口將會麵臨缺乏水源的問題。這一切問題的解決方式隻有科技。

海水淡化、微型灌溉

、汙水回收、雨yu水shui收shou集ji等deng科ke技ji將jiang會hui減jian緩huan人ren類lei對dui淡dan水shui水shui源yuan的de需xu求qiu。基ji因yin改gai造zao農nong作zuo物wu以yi及ji自zi動dong化hua將jiang會hui允yun許xu農nong民min使shi用yong更geng少shao的de土tu地di來lai出chu產chan更geng多duo的de食shi物wu。食shi物wu和he淡dan水shui將jiang會hui成cheng為wei新xin的de科ke技ji熱re點dian

，也ye會hui成cheng為wei新xin的de衝chong突tu爆bao發fa點dian。

代表性技術：

農業技術

水資源循環與回收

可替代食物來源

實際應用：

農業無人機

從霧氣中取水

垂直農業

對抗全球氣候變化

根據目前的數據，在2050年，地球表麵的溫度將增加1.4至3攝(she)氏(shi)度(du)。就(jiu)算(suan)我(wo)們(men)采(cai)取(qu)了(le)一(yi)些(xie)極(ji)端(duan)方(fang)式(shi)來(lai)減(jian)少(shao)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)的(de)排(pai)放(fang)，氣(qi)候(hou)的(de)慣(guan)性(xing)也(ye)會(hui)引(yin)起(qi)溫(wen)度(du)的(de)提(ti)高(gao)。而(er)地(di)表(biao)溫(wen)度(du)的(de)提(ti)高(gao)則(ze)會(hui)帶(dai)來(lai)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)惡(e)果(guo)，比(bi)如(ru)海(hai)平(ping)麵(mian)的(de)提(ti)高(gao)給(gei)海(hai)岸(an)城(cheng)市(shi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)危(wei)險(xian)
，農(nong)作(zuo)物(wu)產(chan)量(liang)的(de)下(xia)降(jiang)所(suo)引(yin)發(fa)的(de)饑(ji)荒(huang)，幹(gan)旱(han)導(dao)致(zhi)數(shu)百(bai)萬(wan)人(ren)缺(que)乏(fa)飲(yin)用(yong)水(shui)
，以(yi)及(ji)洪(hong)水(shui)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)數(shu)十(shi)億(yi)損(sun)失(shi)。

在未來的30年nian裏li，這zhe些xie危wei機ji將jiang會hui引yin導dao各ge方fang投tou資zi研yan究jiu可ke以yi減jian緩huan氣qi候hou變bian化hua所suo帶dai來lai的de影ying響xiang的de科ke技ji。在zai近jin期qi，這zhe些xie科ke技ji將jiang包bao括kuo在zai地di圖tu上shang標biao出chu有you洪hong水shui危wei險xian的de係xi統tong，以yi及ji可ke以yi抵di抗kang幹gan旱han的de基ji因yin改gai造zao農nong作zuo物wu。在zai更geng長chang遠yuan的de時shi間jian裏li，也ye許xu會hui出chu現xian野ye心xin更geng大da的de科ke技ji，比bi如ru可ke以yi從cong大da氣qi中zhong提ti取qu二er氧yang化hua碳tan和he甲jia烷wan等deng溫wen室shi氣qi體ti，並bing在zai把ba它ta們men安an全quan的de儲chu存cun在zai地di下xia的de科ke技ji。

但是
，如果氣候變化的趨勢是增加3度du這zhe種zhong最zui壞huai的de情qing況kuang

，它ta給gei地di球qiu氣qi候hou所suo造zao成cheng的de巨ju大da影ying響xiang將jiang難nan以yi減jian緩huan。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia

，極ji端duan的de地di理li工gong程cheng手shou段duan很hen有you可ke能neng是shi避bi免mian極ji度du惡e劣lie氣qi候hou的de唯wei一yi方fang式shi。科ke學xue家jia們men就jiu曾zeng提ti出chu在zai大da氣qi層ceng中zhong散san布bu硫liu或huo者zhe氧yang化hua鋁lv來lai減jian少shao抵di達da地di球qiu表biao麵mian的de陽yang光guang。不bu過guo，這zhe些xie手shou段duan還hai處chu於yu理li論lun階jie段duan，風feng險xian非fei常chang大da。