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新世纪的新技术

达沃斯—今年的瑞士达沃斯世界经济论坛要确定地缘政治和人类安全问题,并寻找加快制定更有效的政治、经济和技术工具以解决它们的办法。我们这一代人的最紧迫挑战包括食品、水和能源短缺;气候变化和海平面上升;以及新的耐药性疾病的蔓延。

此前,人类便已面临着生存威胁和地球健康威胁,但我们通过巧思和发明成功避免了启示录的发生,或者至少推迟了它。今年的达沃斯会议将让我们略微了解下一波拯救生命、地球和经济的发现和产品将会产生于何处,以及我们应该将天才和资金用于何处以刺激下一代变革性技术。

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生物学、物理学和工程学的加速趋同给我们带来了层出不穷的新技术方案。想象一下,一座火电厂只排放水和新鲜空气。再地球内部,设计师酵母细胞将燃煤过程所产生的二氧化碳转化为地板砖和其他建筑材料的原料。

或者想象一下用简单又廉价的尿检诊断癌症,彻底避免手术活体切片。此外,当需要治疗癌症时,疗法的毒性只针对癌细胞,大大降低伤害性副作用。

或者想象一下食物和燃料作物充足的未来。通过改良种子储备和更有效的水管理,我们可以获得水需求更低的作物,以更高密度种植,并且能适应更大的温度范围。而数据驱动型农业供应链将把作物更有效地推向市场。这些进步将让我们能够养活2050年的预计人口——九十亿人,并为他们提供电力——以更小的经济和环境成本实现。

这些和其他创新正在通过方兴未艾的生物学和工程学的趋同涌现。新一代科学家、工程师和临床医生,他们受到的教育比前辈范围更广,能够互相听懂语言,并以前所未有的方式共事。他们进行着跨学科对话——不仅是工程学和生物学,也包括化学、物理学、数学和计算机——并寻找新的创新之路,让初始发现转变为市场中的成熟应用。

今天我们许多人所依赖的技术来自二十世纪初物理学和工程学发现的并行收敛。1900年,世界还没有没有普及电力、汽车和飞机,也没有通信设备。而在当今世界大部,这些东西已是理所当然;事实上,我们已经把它们当成了必需品。

一开始,它们只是对物理世界运转方式的深奥探险——电磁学的性质和物质的原子结构等——如今,再发明家和创新者手中,它们变成了通信、新药物、医学造影和设备、核电、计算机芯片和互联网。如今,连上互联网的移动设备数量比地球人口还要多。

电子和数字行业的产品将继续扩大它们的影响力,“大数据”、“物联网”和“工业互联网”日益普及。除了这些二十世纪技术的扩展,我们还可以预言新一批变革性行业——尽管我们还不知道它们的名字——将在新千年挺进。

与此同时,正如二十世纪物理学和工程学改变了我们的生活,生物学和工程学的加速趋同正在驱动前所未有的发现,为创新、新行业的崛起和经济增长创造新的平台。燃料制造和制药业已经开始依赖按需开发的微生物以创造成熟的生物产品。新制造过程将结合特别设计的微生物和计算机特征的化合物,形成各种产品。

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类似地,基因测序成本的显著降低——从每人2003年的4 000万美元左右下降到今天的5 000美元左右——以及计算能力的快速增加正在提高医学诊断测试的速度、准确性和鲁棒性。这不但能带来更及时、更有效的癌症疗法,也能给其他目前的疑难杂症的医治带来类似的进步。

二十一世纪的产业和经济驱动力将来自日益结合的生物学和工程学努力。这一趋同有助于产生提供足够清洁能源、食物、和水所需要的技术方案,也能提供更加健康的未来,让2050年的九十亿人口能够存活下去。