液体活检,空气分离取水,人造树叶。。。这些是世界经济论坛选出的十大新兴技术

在今年夏天的达沃斯论坛期间,世界经济论坛发布了“2017年十大新兴技术”,包括一系列突破性技术,如液体活检、从空气中提取饮用水和“人造叶”能将二氧化碳转化为燃料的物质

这份名单是由世界经济论坛和《科学美国人》杂志专家委员会联合评选的。他们把“能否在解决重大全球挑战方面发挥作用”作为选择的首要标准。选定的新技术在改善生活质量、促进产业转型和保护地球环境方面具有巨大潜力

在评估选定技术的成熟度后,遴选委员会还将在未来3至5年内帮助推广这些技术。以下是入选的十大新兴技术:

1液体活检

随着肿瘤研究的深入,科学家发现组织活检技术在癌症诊断和治疗过程中存在一些局限性。首先,组织活检的滞后。其次,肿瘤是异质性的。对于有癌细胞转移的患者,仅取肿瘤组织的一部分不能反映患者的整体情况,但无法对所有肿瘤组织进行采样和检测

此外,有些患者不适合进行组织活检。一些肿瘤在受到手术干扰后有加速转移的危险,这不利于患者的治疗

液体活检可以通过血液或尿液诊断癌症等疾病。目前,液体活检的主要检测对象包括自由循环肿瘤细胞(CTCs)、循环肿瘤DNA(ctDNA)片段、循环RNA和外显体(携带与细胞来源有关的各种蛋白质、脂质、DNA、RNA等)。其中,ctDNA、RNA和外显体是肿瘤细胞自身分泌或死亡时释放的物质

液体活检技术具有较高的性价比。通过无创采样,不仅可以大大降低癌症诊断和护理的难度,而且可以缩短癌症的诊断时间,有效延长患者的生存时间。麻省理工学院科技评论将该技术评为“2015年十大突破性技术”

2。从空气中提取饮用水

使用太阳能技术而不接入电网生产清洁水不是一项启动技术。然而,为了实现“空气分离取水”,必须有高湿度的空气和充足的电力

例如,在以色列的内盖夫沙漠,年平均空气相对湿度为64%,这意味着每立方米空气中有11.5毫升水。如果我们能从空气中取水并收集水,无疑可以有效地缓解淡水的短缺。然而,这一过程通常需要在高空气湿度下完成,伴随着大量的能源消耗,这是不值得的成本

理想的抽水系统仍应以尽可能低的能量损失和低的空气湿度完成水蒸气吸收和释放过程,利用太阳能、风能等自然资源作为能源供应的基础。这些特点对解决日照长、气候干燥地区的缺水问题具有重要的现实意义

太阳能“饮水机”及其工作原理。麻省理工学院麻省理工学院Evelyn Wang教授和加利福尼亚大学教授Omar Yaghi最近在薄铜板上加载了多孔金属有机骨架(MOF),放置在太阳能吸收单元和冷凝板之间。由此产生的装置只能通过太阳能从空气中取水。当空气湿度很低时,这种神奇的太阳能“饮水机”仍能正常工作

实验表明,在不提供额外能量的情况下,在自然阳光下,每天每千克MOF湿度为20%的空气中可以提取约2.8升水。研究结果发表在顶级科学期刊《科学》上。人工智能图像识别技术

深度学习使机器练习“良好视力”。在图像面前,人工智能的观察和分析能力超过了医生等人类专家的判读能力。该技术还应用于无人驾驶、事故后保险评估和监控级别等领域。人造叶

这项技术可以将二氧化碳转化为液体燃料等其他物质

科学家们一直想模仿光合作用原理,在未来将人造叶用作燃料电池。然而,过去使用的铂催化剂过于昂贵,成本成为科学研究和应用的障碍

哈佛大学能源科学教授丹尼尔·诺塞拉和他的同事们设计了一种可以将阳光、二氧化碳和水转化为液体燃料的系统。在使用纯二氧化碳的条件下,该系统的转换效率可以达到10%,即可以捕获十分之一的太阳能并将其转化为燃料,远远高于天然植物的光合作用效率(1%),这很可能成为人工光合作用取代化石燃料过程中的一个里程碑

配备该系统的硅太阳能电池看起来就像一片叶子,两边都有不同的催化剂。最初放置铂催化剂的地方被镍钼锌化合物取代。当人造叶子被水覆盖并放在太阳下时,它们会模拟光合作用,自动将水分解成氧气和氢气

与太阳能电池板相比,人造叶子不仅占地面积小,而且不需要电池来储存能量。它们的供电效率更高,使用更方便。图像源/funbugi com

5。人类细胞阿特拉斯

这项国际合作被称为“人类细胞阿特拉斯”,目的是破译人类体内各种细胞类型的详细功能

。该项目是由脸谱网和他的妻子小扎共同创立的一个基金会Chan Zuckerberg倡议发起的。它将在未来十年投资30亿美元,帮助科学家战胜世界主要疾病。其中一个重要项目是“人类细胞图谱”。该项目将绘制各种组织和器官中所有人体细胞的类型和特征,并构建健康人体的参考图。精准农业

“精准农业”是指在作物生长过程中,利用先进的科学技术手段,通过传感器、GPS和成像技术获取实时数据分析,为了提高农业产量

大江农业植保无人机mg-1s

例如,农业无人机可用于监测作物健康和收集数据,从而通过让种植者清楚地知道何时何地浇水、施肥或喷洒农药来提高种植效率和生产率。无人驾驶飞行器还可以快速找到需要照料的生病牲畜。优质低价的新能源汽车新能源汽车领域正在蓬勃发展。世界经济论坛认为,减少燃料电池催化剂中的铂含量将有助于将氢动力汽车推向大众市场。基因疫苗是在基因治疗技术的基础上发展起来的。它是将编码外源抗原的基因插入含有真核表达系统的质粒中,然后将质粒直接导入人体或动物体内,在宿主细胞中表达抗原蛋白,诱导免疫应答。抗原基因在一定时限内持续表达,不断刺激免疫系统,达到预防疾病的目的,这种由DNA或RNA合成的非蛋白疫苗可以促进人类免疫力的提高,防止传染病的传播。可持续生活社区

什么是好生活?我们如何借助现有技术建设一个“可持续发展”社区。照片来源/vcaf

环保住宅的设计不仅仅是在房子上安装太阳能电池板。加州大学伯克利分校的研究小组在一场名为“太阳能十项全能”的竞赛中为一座170平方英尺的小房子设计了一套环境保护系统。这座名为develve的小房子由节能结构隔热板制成。这座房子有八块330瓦的太阳能电池板,可以在盐水电池中储存能量,跟踪太阳,通过旋转太阳能跟踪环最大限度地提高太阳能效率。evolve house还获得了其他八个奖项,包括“最佳综合照明”和“最佳厨房设计”。量子计算的发展

将为解决新问题提供强有力的支持

量子计算在通信、航空、气象和气候、医药生物技术等领域具有吸引力。在中国这个市场最大、资源最丰富的地方,量子通信的研究和应用成果全面领先于其他国家和地区。除了发射墨子外,在北京和上海之间修建的2000公里长的“京沪干线”现在是世界上第一条量子通信

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