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这10大科技创新你可能还没听过,但它们可能改变世界

来源:鹰潭信息网 发布时间:2021-10-29 浏览次数:

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CRISPR、量子计算、 石墨烯、智慧微尘(smart dust)、Digital Twins、元宇宙……所有这些概念你可能都听过,看到过,阅读过相关资料。在你面前,这些技术没有什么神秘的。吃饭时,工作时,你可能谈到过,你关注未来创新。 

然而,技术是不断变化的,这些宝贵知识必须得到管理,必须定期更新。我今天列出10大技术,它们可能会改变未来,但今天大家还没怎么关注它们。 

飞秒雷射投影双光子光刻(Femtosecond Projection Two-Photon Lithography) 

在过去10年里,3D列印虽然热度上升,但它现在还只能解决特定问题,还没有找到目标受众。一方面,对于普通人来说3D列印还是太贵了,另一方面,3D列印并不复杂,进步速度很快,大型制造企业可以引入了。 

未来几年我们可能就会看到大变革,研究人员找到一种新方法,他们用雷射同时在3d列印材料上投射数百万个点,而不是一次投射一个点。 

科学家管这种技术叫飞秒雷射投影列印技术,简称FP-TPL。为了方便理解,你可以这样想像:用100万根加热的针融化一根蜡烛,而不是用一根针。如此一来,那些超级微小的结构就可以用3D列印技术以超快速度列印,比现在的速度快1000倍,品质同样好。 

飞秒雷射投影双光子光刻如何改变世界 

到目前为止,这种技术的研究团队主要瞄准柔性电子与微光学。不过因为材料(包括液体和固体)的快速发现使研究人员认为,他们能够在不久的将来建造小型但难以想像的结构。一旦可以大规模使用并控制好品质,我们也许能用这种技术制造与健康有关的奈米机器人,从分子层面治疗各种疾病。 

LiFi(光照上网技术) 

光照上网技术用光源代替微波来传输资料

LiFi用光将资讯从A点传输到B点。这项技术的工作原理是对数位资料进行编码,并以人类无法注意到的速度快速打开和关闭LED。光传到光受感器,然后解码,将资料转化为更常见的频率,比如WiFi、4G或者5G。 

LiFi技术有很多优势,比如,因为使用光,它的传送速率超级快,可以达到100 Gbit/s,理论上比5G快5倍。还有,因为我们周围有无数LED灯泡,未来它们可以变成无数个廉价资料接入点。作为LiFi基础的光波不能穿透墙壁,但可以被墙壁反射。相比WiFi,想骇入LiFi会更难。但在使用LiFi时必须靠近光源,它覆蓋的范围有限,其它光源也可能会干扰信号。 

光照上网技术如何改变世界 

到今天,LiFi技术的使用范围有限,光感受器的尺寸和价格是限制普及的一大因素。关键使用场合主要是在那些对骇客和/或电磁干扰特别敏感的场合,如医院、飞机、军事行动……有人说无人操纵水下设备也可以引入,还有街灯、智慧型汽车的通讯。 

储能砖(Energy-storing Bricks)

研究人员想将能量储存到便宜的红砖内,用在建筑中,这样的梦想已经存在几百年。为什么能实现呢?有两个原因:砖块是多孔的,里面含有一种叫做赤铁矿的物质(正是这种成份让砖有颜色)。 

为了让砖块储存并释放能量,研究人将砖块加热到160度,用盐酸和一种叫做EDOT的有机化合物喷涂砖块表面,它们与赤铁矿反应后会形成新的塑胶奈米纤维涂层,也就是PEDOT。聚合物被禁锢在砖的多孔表面,在砖的各表面形成持续导电层,如此一来红砖就能充电导电。 

就目前的技术来说,红砖储存的能量有限,但概念是可行的。60块砖提供的能量可以让小灯泡点亮50小时,并不多,但是你要知道为这些砖充满电只要13分钟。充电砖寿命很长,经过1万次充放电回圈砖仍能保持原始电量的90%。 

储能砖如何改变世界 

当我们住的房子铺上太阳能面板,充电红砖就有意义了。多余的电量可以存到红砖内,这样能让可再生能源更平顺。有了高科技红砖,我们的房子在能源方面可以增强自给自足,降低对电网、锂电池的依赖。目前欧洲和美国的几家公司正在考虑,看看如何将充电红砖商用,下一步红砖的储存能力也许可以提升很多。 

机器蜜蜂(Robotic bees)

 

气候对蜜蜂并不友好。我们的作物有35%需要蜜蜂授粉,我们需要食物。怎么办?我们可以制造机器蜜蜂,让它们像真蜜蜂一样授粉。蜜蜂将涂有离子液体凝胶的马鬃附着在微型无人机上,然后就能采集花粉向下一个目的地移动。 

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机器蜜蜂如何改变世界 

如果机器人蜜蜂的运营成本持续下降,我们将会看到未来几年有很多机器人参与授粉工作。不过这种技术也有不少缺点。例如,小型农场可能无法承担机器人蜜蜂使用费,还有我们也不知道机器人蜜蜂会为真蜜蜂带来什么样的影响。 

新动态神经网路技术(Unnamed Dynamic Neural Networks Technology)

神经网路利用隐藏层将资讯分解,变成可以理解的元件,这样电脑就能预测输入资讯想说的是什么。神经网路之所以有这样的能力,主要是因为它用资料和数学模型训练过。神经网路的运行和我们的大脑类似。老实说神经网路不是什么新技术,科学界一直在探索,研究人员想用更快更高效的方法利用神经网路推动物联网革命。 

例如,有人认为可以将训练资料、数学模型储存到网路隐藏层(节点),创造一个库,它可以用来训练其它设备。如果你真的读懂上面这句话,就会明白它与大脑很接近了。 

新动态神经网路技术如何改变世界 

首先,新技术降低了对运算资源的要求,更环保。如果能够最佳化神经网路的速度、精准度、能耗,许多领域就可以引入,比如监控、进阶驾驶辅助系统、自动驾驶汽车、视觉引导机器人、无人机、扩增实境和虚拟实境、声学分析以及工业物联网等。 

海水燃料(Seawater fuel) 

海洋有很多能源,只是现在我们无法利用。研究人员称,海洋快就会能为船舶提供燃料。研究人员设想用一种碳化钼催化剂从海水中抽取二氧化碳,透过RWGS反应将它变成一氧化碳,一氧化碳又可以通过Fischer-Tropsch化合反应变成碳氢化合物。船舶可以用这种碳氢化合物航行。 

海水燃料如何改变世界 

将二氧化碳变成化学原料和高价值燃料,给无数船舶使用,就可以减少温室气体排放。但在使用之前还有一些问题要解决。首先,从海水中提取二氧化碳大约每升能提取100毫克。换言之,从4500万立方公尺的水中提取的二氧化碳能让游艇航行一周。处理的水越多,对食物链的影响越大。其次,最终燃料燃烧之后会向空中排放二氧化碳。你可能会说,从海水中提取二氧化碳,利用后又变成二氧化碳,二者是中和的,对环境没什么破坏。真是这样吗?当然不是。 

20分钟水系统(20-minute Water

为大众提供20分钟干净的水,让他们可以洗澡,这也是一种进步。怎么做呢?利用碳奈米管和银奈米线做一套系统,价格不贵,将它们放在溶液中,再将棉花浸在里面。通上20伏的电流就能杀死大部分细菌,过滤的水甚至可以直接喝,不需要耗电的水泵。有些没有被电流杀死的东西可以用银来中和。 

20分钟水系统如何改变世界 

这样的技术对开发中国家有利,他们使用的水往往没有处理过。每年全球有30万名不到5岁的孩子因为水疾病死亡,全球有22亿人没有水处理系统。和今天所举的其它创新相比,20分钟水系统没有什么缺点,价格也不贵。用于奈米线的银数量很少,成本可以忽略不计,所需的电力可以由一块小型太阳能电池板或一对12伏汽车电池提供。过滤时细菌会被杀死,水可以以更快的速度流过,不容易堵塞。 

零知识验证(Zero-knowledge proof) 

电脑科学家认为未来会出现一种新加密工具,不需要披露底层资讯就可以验证身份,这样的技术能保护隐私。 

零知识验证如何改变世界 

新的身份验证技术可以找到用武之地。例如,当你想完成一笔交易时,App会预知你的帐户有没有足够的存款,它瞬间就能知道,但不给出数字。不需要出生证明,App就能知道你的身份,当你进入受限网站时也不需要显示出生日期。这种技术在不披露交易资讯的前提下就可以为加密交易提供凭证。 

YOLOv5 (即时物件检测技术)

有没有听说过即时物件检测技术,它可以辨识影片中的物件。未来很多行业都能使用这种技术,像是无人驾驶汽车、无现金商店。YOLO是「You Only Look Once」的缩写,它指的是即时物件检测、标签模型。V5代表模型的最新版本,它是用PyTorch编写的,可以相容行动端,运行速度很快,每秒可达140格,精准度高。 

即时物件检测如何改变世界 

有了YOLOv5创新技术就可以即时分析物件,以每秒140格的速度侦测并贴上标签。之前的模型不够强,只能达到每秒10格。有了超高速度,你可以在很多领域引入AI技术,比如医疗、体育。不只如此,无人驾驶汽车的侦测能力也能上一层楼。 

4D列印(4D-printing)

4D列印实际上就是一件3D列印物品,当施加特定的刺激(例如浸入水下、加热、摇晃、不搅拌……)时,它可以改变属性。4D的第四个D指的是时间,指刺激产生变化所需的时间。4D列印技术的关键是找到真正的智慧型材料,它可以满足多种用途,像是形状记忆聚合物。类似的研究科学家做了很多,但技术离消费者还有些遥远。 

4D列印如何改变世界 

4D列印技能会改变一些产业,比如医疗保健(达到特定温度就能启动的药片)、时尚(冷时衣服会更紧一些)、家庭用品(特定刺激下家俱会变得更坚硬)。 

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