科普期刊《科学美国人》与世界经济论坛领先技术专家组成的国际指导小组合作评选产生了10大新兴技术名录，内容涉及环境、工程、医药、人工智能、智慧农业、核能、信息、能源等方面，这些技术将改变世界。

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生物可降解塑料可以解决主要污染问题

塑料污染一直以来都是世界环境面临的重大问题。生物可降解塑料可以解决这一问题，有助于实现循环塑料经济的目标。在循环塑料经济中，塑料从生物质中来，同时转化为生物质。与从石油化工产品中提取的标准塑料一样，生物可降解塑料也由聚合物（长链分子）组成，这些聚合物在液态时可以模压成各种形状。但一直以来制造生物可降解塑料可利用的物质大部分是玉米、甘蔗或是废弃油脂，这些物质一般都缺乏标准品种的机械强度和视觉特性。最近在利用纤维素或木质素（植物中的干物质）生产塑料方面取得的突破有望克服这些缺点。

目前，有许多公司已经开始使用该技术进行其他深入研究，如伦敦帝国理工学院子公司Chrysalix Technologies开发了一种利用低成本离子液体分离纤维素和木质素的工艺；一家芬兰的生物技术公司MetGen Oy生产了许多可以将不同来源的木质素分解为广泛应用所需的木质素的基因工程酶。

纤维素和木质素有不可比拟的优势，但是要想将该技术投入使用，需要克服两个因素：一是成本问题，二是减少制造纤维素和木质素的土地和水资源使用量。

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先进区块链和包装技术将极大改善食品安全

根据世界卫生组织统计，全世界每年大约有6亿人因食物中毒深受其害，有42万人因此死亡。食物在送上餐桌的路途中可能受到各种污染，而这一过程是人们无法把控的。但是区块链技术和食品包装改进办法的联合使用可以减少食物中毒和食物浪费。

区块链技术是一种分散的统计系统，其条目序列记录在多个相同的“分类账本”中并储存在多个地点的计算机上。该技术的运作原理可以防止篡改任何一条记录，从而创建了一个高度可信的交易记录。主要食品销售商已经采用了一个为食品行业开发的区块链云平台——IBM食品信托。许多食品巨头如沃尔玛、家乐福、山姆会员商店、史密斯菲尔德、Albertsons公司、BeefChain、Wakefern Food以及Topco Associates都已经加入了IBM信托。

为了在第一时间防止食物中毒，相关研究实验室和公司正在开发小型传感器，该传感器可以监测托盘、箱子或单独包装的产品的质量和安全。然而该技术应用的阻碍依然是成本问题，但是食品行业对确保食品安全和限制浪费的需求推动了该技术的发展。

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社交机器人与他人相处融洽

社交机器人的设计初衷是与人互动并引发情感共鸣，预计在未来几年，社交机器人将变得复杂和普遍。与大多数机器人一样，社交机器人使用人工智能决定如何根据摄像头和其他传感器接收到的信息采取行动。人类通过研究感知的形成原理、构成智力和情商的要素以及推断其他人的想法和感受，掌握了如何使机器人做出真实反应的能力。人工智能的进步使设计师可以将心理学和神经科学的想法转化为算法，使机器人能够识别声音、面孔和情绪；翻译讲话和手势；对复杂的语言和非语言线索做出适当反应；可以进行眼神接触；可以通过学习反馈、奖励和批评来适应人们的需求。

全世界老年人的数量正在不断增长，而社交机器人可以给予老年人特殊帮助。社交机器人可以作为保健设施如PARO治疗机器人，该机器人由日本产业技术综合研究所（AIST）制造，外形是一个海豹，能够帮助阿尔兹海默症患者，减轻他们的压力。此外，社交机器人玩具也吸引了消费者，如Hasbro的Baby Alive以及索尼的AIBO机器狗。由此可见，社交机器人前景十分光明。

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一种特殊的蛋白质可能为治疗癌症和阿尔兹海默症提供标靶

几十年前，科学家们发现了一类特殊的蛋白质——内在无序蛋白”（IDPs），若它无法正常运作，就能诱发癌症或者神经退行性疾病等各种疾病。这些IDPs与细胞中常见的具有刚性结构的蛋白不同。许多治疗疾病的药物都需要特定结构作为标靶，而IDPs不能长时间维持稳定，因此癌症很难治愈。而现在科学家们正在结合生物物理学、计算能力以及对IDPs认知等领域来识别抑制癌症无序蛋白质的化合物。

IDPs在无膜细胞器中扮演了重要角色，因此，抑制蛋白的药物也会继续发展。这些细胞器被称为液滴和冷凝物，它们在特定时间将重要的细胞分子（如蛋白质和RNA）聚合在一起，同时将其他分子分离。距离越近，反应越容易发生；分离可以防止各种反应。科学家们已经设计出了强大的新型分子操作工具，并将其命名为Corelets和CasDrop，这两种工具可以使研究人员控制液滴的形成，预防IDPs形态改变，从而产生治疗效果。

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微型透镜将使设计微型光学设备成为可能

电子产品正在变小，但其中的光学器件却没有随之变小。因此，工程师们发现了更小、更轻的金属替代品，同时可以增强光纤功能。金属替代品由薄于微米的平面组成，表面覆盖着纳米级物体，如凸起柱或钻孔。当入射光射向这些物体时，许多特性就会改变，如偏振、强度、相位和传播方向。研究人员可以精确定位纳米级物体，以确保射出金属的光线具有选择特性。此外，金属镜片比较薄，因此几个镜片可以覆盖在一起，还不会明显变厚。研究人员已经研发出了由金属镜片堆积而成的光谱分析仪和旋光计等光学设备。

去年研究人员们有了重大突破，解决了色差问题。为了解决该问题，工程师们需要将镜片精确排列。现在，一个金属镜片可以将所有波长的白光聚焦在同一点上。除了减小尺寸，金属镜片最终还会降低光学元件的成本，因为小型透镜可以用半导体工业中已有的设备制造，因此带来了诱人的前景。

目前的挑战仍然是成本问题，将纳米级的元素精确地放置在厘米级的芯片上存在操作难度。同时，金属透镜还不像玻璃透镜一样有效透光，由于金属透镜较小，无法捕捉大量光线，这就意味着目前其不适合拍摄高质量照片。但在未来几年里可能应用在更小的传感器或诊断工具中，如内窥镜成像设备和光纤。

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智能肥料可以减少环境污染

缓释肥料已经上市，该肥料由微小的胶囊组成，里面含有氮、磷和其他所需营养素。其外壳既减慢了水进入内部内容物释放养分的速度，也减慢了最终产品从胶囊中逸出的速度。最近，已经开发出了更符合“控释”的肥料，使其根据土壤的温度、酸度和湿度变化改变养分释放速率。控释肥料已经成为精确可持续农业的一部分。该方式结合数据分析、人工智能和各种传感器系统确定施肥时间等精确因素，但是存在成本高的问题。

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远程呈现可能会使人消除距离

远程呈现可以减少地理因素对人们的影响，甚至可以改变人们的交流方式，让人虽处在不同位置，但通过虚拟交互可以使人们有身临其境的感觉。增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术已经广泛使用。完全式感官沉浸技术正在飞速发展中。

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更安全的核反应堆正在建设中

核反应堆存在的安全风险随着福岛核电站事件再次成为关注点。若反应堆中的锆过热，就会与水发生反应产生氢气继而爆 炸。Westinghouse电力公司和Framatome公司正在加速开发耐事故燃料，这种燃料不太可能过热，即使过热，也只会产生很少或根本不会产生氢气。制造商正在试验“第四代”模型，该模型使用液态钠或熔融盐代替水来传递裂变热，从而消除了危险的氢气产生的可能性。据报道，中国打算今年将一个示范氦冷却反应堆连接到其电网。

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DNA数据储存远比你想象的更近

随着电子科技发展迅猛，数据硬盘储存即将成为世界性问题。因此，一种替代硬盘的技术正在发展：基于DNA的数据储存。DNA数据储存能够以远远超过电子设备的密度准确地存储大量数据。哈佛大学团队、华盛顿大学团队包括微软和Twist Bioscience都在致力于发展DNA存储技术。

新一代测序技术可以同时轻松读取数十亿条DNA序列。有了这种能力，研究人员可以使用条形码，即使用DNA序列作为分子识别“标签”来跟踪实验结果。现在，DNA条形码的使用大大加快了化学工程、材料科学和纳米技术等领域的研究步伐。但若要与电子存储竞争，读写DNA的成本要进一步降低。

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公用事业规模的能源储存将使可再生电网成为可能

2019年1月，美国能源部预测，风能、太阳能和其他非水电可再生能源将成为未来两年电力组合中增长最快的部分。但这些能源的间断性意味着电力公司需要一种方法，在没有阳光和风平浪静的时候储存能源。这种需求使得人们对储能技术的兴趣日益浓厚，尤其是锂离子电池。锂离子电池最终将不再只是电网中的一个小角色。

抽水储能一直以来是美国主要的大规模储能方式。专家称锂离子电池可能会成为未来5~10年的主导储能技术。但是达到可再生能源和能源储存处理发电基准负荷需要更长时间的储存能力，锂离子电池无法满足要求。因此出现了其他高科技备选，如用泵运送液体电解质的液流电池和氢燃料电池，以及更简单的抽水蓄能水电和重力蓄能。截至2017年底，美国仅部署了三个大型液流电池存储系统。美国政府正在为此领域提供资金，特别是通过能源高级研究计划署（ARPA-E），但是这些技术的大部分投资以及对常规储能的投资都在中国，韩国也加强了存储研究。