2023年十大新技术发展

--PAGE10-2023年十大新兴技术《20232090一、引言2016施瓦布（KlausSchwab）在其引言中写道，“巨大的技术变革是一种契机，我们应趁此契机思考我们是谁，以及我们如何看待这个世2023在医疗健康方面，本报告探索了以下问题：如何使用人工智能改善医疗服务供给状况，特别是如何惠及医疗资源匮乏的地区；如何使用柔性电池为可穿戴技术和折叠屏供电，从而为可穿戴医疗设备和生物医学传感器奠定技术基础；如何使下一代神经电子设备同时与数百万个细胞更安全地交流互动。如何应用元宇宙的虚拟共享空间技术解决后疫情时代的心理健康问题。空间组学如何通过创建新一代分子级“细胞图谱”，进一步揭示生命的报告还讲述了以ChatGPT和Bard为代表的生成式人工智能，通过开发大量网络信息训练出的模型，展现出迅速促进人类获取知识、应用知识的潜力。可穿戴植物传感器通过监测和改善植物健康状况，增加粮食产量。由生物资源或非生物资源制造的“可持续航空燃料”，以及为打造零碳数据中心奠定基础的“可持续计算技术”两项技术，将为减轻气候变化给人类生存带来的威胁做出贡献。二、撰写方法（一）2023年十大新兴技术评选过程20221220231月，本报告广泛征询指导小组、专家群体以及世界经济论坛创新者社区的意见，收集了可能列入2023年清单的备选技术。受访者需要填写以下内容：技术名称；技术描述；受技术影响的领域；描述技术对这些领域的影响，包括给社会带来的益处和风险；2023年十大新兴技术的理由。2023129510创新性：该技术是一项新兴技术，处于初期发展的早期阶段，尚未广泛使用。应用性：该技术并非无关紧要，在未来可能会起到重要作用，产生巨大的社会和经济效益。深度：该技术由多家公司开发，不仅吸引更多投资，还受到专家群体的关注，并且很可能在未来三到五年内产生重大影响。影响力：该技术潜力巨大，很可能颠覆既有的行为模式和产业结构。（二）“影响力雷达图”本报告在前十版《十大新兴技术报告》编写方法的基础上，首次引入“影响力雷达图”，以直观呈现技术对各维度的影响。为此，本报告针对《2023年十大新兴技术》报告列出的10项技术，建立了由学术界和产业界领袖组成的10个专家组。每个专家组分别预测一项技术未来的影响力，并按照1到10的评分标准，评估这些技术在接下来三至五年内得到广泛应用时可能产生的影响。以下是评估所依据的五个维度：1、人类专家组从维护人类安全和尊严方面，评估了每项技术未来十以及改善医疗保健服务等。2、地球专家组从恢复生物多样性、减少浪费和温室气体排放等因素出发，判断每项技术对保护和恢复地球环境做出的贡献。3、繁荣专家组从创造就业机会、增强人与人之间的联系和增加休闲时间等方面，评估每项技术改善全球个人生活质量的潜力。4、产业专家组评估了这些技术在未来十年颠覆现有产业和开辟新市场的潜力。5、公平最后，专家组评估了这些技术促进全球社会公平的潜力，评估因素包括这些技术是否利于推进医疗保健、能源、材料和互联网等基础资源和服务的大众化。本报告咨询的学术界专家主要来自《前沿》科学杂志编辑，产业界领袖主要来自世界经济论坛的创新者社区。报告共邀请100101869位专家的反馈。本报告基于这些专家提供的评分，计算了每项技术影响力雷达图各人类地球繁荣 人类地球繁荣 颠覆现有产业开辟新市场产业-实现医疗保健、能源、材料、互联网等资源的大众化公平联系增加休闲时间保护和恢复地球环样性减少浪费减少温室气体严，如粮食安全获取清洁水源改善医疗保健服务图1：影响力雷达图（三）撰写方法的局限性本报告的撰写尽可能保证了内容的严谨性，但也受到一系列条件的局限。第二，各技术领域提供意见的专家数量不同，来自产业界和学术界的专家比例也有差异。第三，各项技术的定性得分各不相同，一部分原因是专家对各影响力维度的理解不同，另一部分原因是每项技术优势不同。（四）转型图本报告的另一个目标是促使读者更深入地了解各项技术，而不仅局限于报告中的短文所提供的信息。为此，《前沿》杂志与专家组共同绘制了每项技术的转型图（2是柔性电池技术转型图），并上传至世界经济论坛战略情报平台。电池电池第四次先进材料 工业革命互联网政府能量转换健康和医疗老龄化和寿命数字通信系统流动性智能电子产品薄膜产品汽车产业未来的计算机技术产业纳米技术基础设施电力 柔性显示器柔性电池科学氢能源生命周期蓄能产品可穿戴技术未来的消费产业智能纺织品全球健康生物技术创新行为科学数字身份物联网制造业娱乐和体育产业图2：柔性电池技术转型图三、十大新兴技术（一）柔性电池为医疗保健和电子纺织品相关的可穿戴技术供电弯曲或拉伸的轻薄柔性电池已经进入市场，而普通的刚性电池可能即将面临淘汰。随着可穿戴医疗设备和生物医学传感器、柔性显示器和智能手表的出现，柔性电池的应用领域越来越广泛。在医疗领域，柔性电池供电的设备可通过无线传输的方式，将数据发送给医疗服务提供方，从而改进远程患者监测。此外，还可将柔性电池集成到夹克、衬衫或其他服装中，为新兴的纺织电子设备供电，以实现内置加热系统、健康监测等功能。柔性电池易于弯曲、扭曲和拉伸，是可穿戴设备的理想供电工具。可穿戴技术的市场需求持续增长，柔性电池也将因此前景乐观，并取得更多技术进步。据估计，柔性电池市场将在未来几20222027年，全球柔性电池2.404722.79%的复合年增长率加速增长。目前已有多家企业正在积极开发并推动柔性电池技术商业LGSDI（FrontEdgeTechnology）（STMicroelectronics）、蓝色火花科技（BlueSparkTechnologies）和丰江电池新技术（FullriverBatteryNewTechnology）。然而，这一技术领域仍有创新空间。随着技术的发展，会有新的参与者进入市场。影响力分析图影响力分析图人类公平地球产业繁荣2022-2027年间的复合年增长率为22.79%2022-2027年全球柔性电池市场的预测将增长2.4亿美元（二）生成式人工智能扩展人类探索的边界生成式人工智能通过学习数据中的模式、使用复杂的算法和受人脑启发的学习方法来创建新的原创内容，目前主要用于生成文本、图像、声音以及计算机编程，但这项技术未来可广泛用于药物设计、建筑和工程等领域。目前，生成式人工智能初步应用于生成针对特定疾病的候选药物分子、创建虚拟建筑图片或生成室内设计等工作。美国航空航天局的工程师们正致力于开发能够建造轻型航天仪器的人工智能系统，该系统不仅能够提高仪器的结构性能，而且开发周期也♘有以往的十分之一。在科学研究领域，生成式模型可以通过改进实验设计、确定数据元素之间的关系和创建新理论来协助科研人员取得重大进展。ChatGPT或其后续产品等基于人工智能的语言模型，可以提而不必再花费精力起草初稿。在最新的研究成果中，生成式人工是GPT-4为建立公众对生成式人工智能的信任，人工智能应用需符合公认的专业和伦理标准。首先，在使用数据训练人工智能时，应注意消除数据带有的倾向性，纳入边缘数据和新的社会规则。其次，人工智能应用程序的决策过程应该易于理解，在尊重个人隐私的前提下，向操作人员和最终用户清晰地披露应用程序目标。再次，人们必须建立道德准则和治理结构，以减轻技术潜在的危害性，确保以负责任的态度利用技术进步。最后，必须解决版权归属问题，给予人工智能设计者、训练数据创建者和应用程序使用说明编写者应有的尊重。影响力分析图影响力分析图人类公平地球繁荣产业（三）可持续航空燃料推动航空业实现零碳排放目标2%3%，20222050390亿吨。鉴于目前的长途飞行离不开高能燃料，航空业在应对脱碳问题方面仍然（SAF）的解决方案。这种燃料由生物资源（比如生物质）或非生物资源（比如二氧化碳）加工制成，无须对当前航空基础设施和设备进行大的改动。可持续航空燃料结合其他减碳策略，包括提高整个系统的运行效率、使用新兴技术和采取碳抵消措施，应该能够在未来几十年内推动航空业实现零碳排放目标。目前，可持续航空燃料在全球飞机喷气燃料需求量中占比不2050204013%15%300400家工厂生产可持续航空燃料。可喜的是，使用可再生生物原材料生产的可持续航空燃料产量正在稳步增加。根据国际航空运输协会的数据，可持续航空燃料的产量在20223亿升，乐观情况下甚至可达4.5亿升，几乎是2021年的三倍。目前，美国材料与试验协会（ASTM）已经认证了9种可持1:1的比例与传统石油基喷气2023影响力分析图影响力分析图人类公平地球产业繁荣航空业每年的二氧化碳排放量占2%到3%（四）改造噬菌体改造病毒，提高人类、动物和植物的健康水平人体表面和人体内的微生物数量与人体细胞数量相当，甚至可能更多。生物体内的微生物群被称为微生物菌落，人类、动物和植物体内的微生物菌落对宿主的健康发挥着重要作用。最新研究表明，微生物菌落工程可以造福人类，提高农业生产力。这项工程的关键是噬菌体，这是一种可以选择性感染特定细菌类型的病毒。感染细菌后，噬菌体将其遗传信息注入细菌。人类可以使用合成生物学工具重新编辑噬菌体的遗传信息，让被感染的细菌执行一套生物工程遗传指令。改造噬菌体有望治疗微生物菌落引起的疾病，比如溶血性尿毒症综合征（HUS）。科学家从一种可以感染大肠杆菌的噬菌体入手，改编其遗传物质，在其基因上制作一把“剪刀”，切断引起溶血性尿毒综合征的大肠杆菌的基因。动物研究表明，这些改造后的噬菌体让微生物菌落中引起血性尿毒症综合征的大肠杆菌菌株数量明显下降，并减轻了血性尿毒症综合征症状。近期，美国食品药品监督管理局批准了这种治疗方案，将其认证为罕用药物，并准备开展临床试验。噬菌体还可以用作饲料添加剂，在遵循世界卫生组织“全健康”理念的条件下，促进牲畜的生长、治疗某些植物疾病以及消灭食品供应链中的致病细菌。改造噬菌体疗法吸引了大量的风险投资，这将加快改造噬菌体的临床试验进度。改造噬菌体发展出多种多样的应用方式。Locus（Locus正在研究如何利用改造噬菌体消灭抗生素耐药细菌，Eligo生物技术公司（Biosciences）也在寻求类似的方法来降低某些细菌的致病性。自202044项噬菌体疗法的相关临床试验中，已发布29菌体的疗法都会成为改造微生物菌落的重要手段，从而提高人类、动物和植物的健康水平。（五）心理健康领域的元宇宙技术共享虚拟空间，改善心理健康状况最近，美国卫生局局长宣布着手处理“当代美国最紧迫的公共卫生问题”。虽然过度使用电子产品和社交媒体会损害心理健康，但若运用得当，也会有所裨益。虚拟共享空间是一种数字环境，其未来形态称为元宇宙，运用增强现实（AR）或虚拟现实（VR）技术，人们可以在其中交流工作，进行社交，有助于应对日益严重的心理健康危机。游戏平台已经被用于治疗心理疾病。这些平台不仅能让患者更配合治疗，也有助于消除人们对心理健康问题的偏见。例如，DeepWell医疗公司（DeepWellTherapeutics）开发了用于治疗抑郁和焦虑的视频游戏；总部位于英国的Xbox工作室开发了游戏（Ninja将心理健康意识融入到大众市场游戏中，并计划利用工作室的“洞察项目”（InsightProject）进TRIPP（MindfulMetaverse，希望使用者在虚拟现实的引导下，通过专注和冥想来提高幸福感。日益成熟的交互技术可以进一步增强远程参与者之间的社交EmergeWave1的桌面设备可以使用超声波模拟触感，增强用户的社交体验。非侵入性神经技术甚至可以根据用户的情绪状态提供反馈。例如，Neurable耳机可以用电极检测使用者情绪，并相应地切换音乐。最后，元宇宙还可用于治疗性神经技术，比如直接刺激患者大脑，治疗难治性抑郁症。利用元宇宙来满足持续不断的心理健康医疗需求，将迎来双赢局面。这不仅能使患者从中受益，还可以将元宇宙与必要的现实应用结合起来，推动高阶虚拟空间早日成为现实。影响力分析图影响力分析图人类公平地球繁荣产业（六）植物可穿戴传感器彻底改变农业数据收集方式，惠及全球205070%人们通常通过土壤检测和目视检查以监测作物生长状况，但这两种方法费时费力。近期的技术进步提升了作物监测能力，使农民能够监测更大范围的农作物长势。多年来，人们一直利用低分辨率卫星数据监测农田的健康状况。而现在，装备传感器的无人机和拖拉机也可以提供作物更清晰的信息。这几种监测方式收集到的信息都可以用人工智能加以处理。未来作物监测有望获得更高的分辨率，甚至能监测单株植物。植物可穿戴传感器有望提高植物健康水平，提高农业产量。这些传感器属于小型非侵入式设备，可以附着在作物上，持续监测作物温度、湿度、水分和营养水平。利用植物传感器输出的数据，可以提高作物产量，节省水、肥料和农药，还能监测作物疾病的早期征兆。GrowveraPhytech公司各自独立开发了微型针式传感器，可以插入植物的叶子或茎干，以测量电阻的变化。这种传感器可以将数据无线传输到计算机或移动设备上进行分析，以深入了解植物的健康状况。因此，农户可以实时监测作物，并根据作物的具体需求进行精确干预，如根据湿度水平调整灌溉时间，或根据其营养状况改变施肥方式。但这项技术仍有许多难题尚待解决。首先，安装和维护可穿戴传感器的费用不菲。其次，对传感器信息的解读也需要专业技能。因此需要改进数据解析工具，以帮助农户利用传感器数据实现对作物管理的精准决策。再次，可穿戴传感器对植物生长和发育的长期影响还有待评估。尽管如此，可穿戴植物传感器却有望使作物生产和管理方式发生颠覆性变化。这些设备可以提供植物健康和环境条件的实时数据，帮助农民提高农业生产率、减少浪费，并最大程度地降低农业对环境的影响，从而养活全世界不断增长的人口。影响力分析图影响力分析图人类公平地球繁荣产业到2050年，世界粮食产量需要提高70%才能养活全球人口。（七）空间组学在分子水平上了解生物过程，揭开生命的奥秘新兴的空间组学技术通过融合先进成像技术与DNA测序的特异性和分辨率，在分子水平上了解生物过程的内容、发生位置和时间。利用空间组学技术，科学家能够观察到前所未见的细胞结构和生物活动。科学家正在利用空间组学技术开发新一代分子水平的“细胞图谱”，详细展示人类和其他物种的众多生物过程，比如利用空间组学构建果蝇幼虫三维细胞图谱，解开小鼠胚胎器官发育之谜。空间组学技术还有助于开发新疗法。科学家们利用该技术发现脊髓中有一组神经元似乎可以修复脊髓损伤。通过刺激这组神经元，可以加快瘫痪小鼠恢复行动能力的速度。空间组学技术还有其他医疗用途，比如将肿瘤中各种细胞分类，便于制定针对性疗法，又或者帮助医生了解阿兹海默症、类风湿性关节炎等复杂疾病的机制。空间组学技术对研究传染性疾病也有贡献。在利用空间组学技术开展的一项研究中，研究人员从新冠肺炎死者遗体上取样，发现新型冠状病毒对所有人体组织的细胞通路都造成了大范围破坏。普及空间组学技术并扩大技术规模的需求日益强烈。这项技术2021年的总市值为2.3262030年收益将达到5.872亿美元，越来越多的上市公司和私营企业寻求开展空间组学技术业务。尽管学术研究和转化研究中心占2020年空间组学技术市存储，以及数据标准化相关的技术问题。此外，还应拓展该技术的应用范围，了解代谢产物等其他生物分子，以及植物和无脊椎2021-方法》（NatureMethods）杂志将其评为年度技术至今，短短的几年内，空间组学已经从一种小众技术发展为有望实现广泛应用的标准化技术，彻底颠覆人们对生命的认知。影响力分析图影响力分析图人类公平地球繁荣产业2021年空间组学技术的总市值为2.32亿美元2030年的预计收入将达到5.87亿美元（八）柔性神经电子设备优化神经系统接口电路设计脑机接口通过传感器硬件接收大脑产生的电信号，并利用算法将电信号解码为计算机可以理解和执行的指令。如今，与脑机接口相似的系统已用于治疗癫痫患者和安装神经义肢的患者（义肢通过电极与人体神经系统互联）。最近，研究人员利用具有生物相容性的柔性材料研制出了大脑接口电路。这种柔性电路可贴合大脑，留下的疤痕较少，传感器不易偏离原位，还可装配大量传感器，同时刺激上百万个脑细胞，探测规模和时间远远超过硬质传感器。在神经科学研究方面，柔性脑机接口有助于科学家进一步了解痴呆症和自闭症等神经疾病。在临床诊疗方面，柔性脑机接口有助于更精准地控制神经义肢，无需反复重新校准。美国食品和药物管理局（FDA）已批准将柔性脑机接口应用于临床试验，以便将这项技术尽快应用于解决实际问题。以后，心脏起搏器等其他可植入设备也可采用类似的材料制作。影响力分析图人类影响力分析图人类公平地球繁荣产业（九）可持续计算技术设计并使用零能耗数据中心在越来越依赖数据的社会里，为谷歌搜索、电子邮件、元宇宙、人工智能和其他无数应用提供服务的数据中心大约消耗了全1%，而且随