微米和纳米科技材料

改变世界的22项技术比你想象的要快。这些技术将改变我们的生活

未来即将到来,而且比你想象的要快。这些新兴技术将改变我们的生活方式、我们如何照顾自己的身体并帮助我们避免气候灾难。

技术正在迅速改进,每年都提供新的创新和革命性的项目。在任何特定时刻,科学家、工程师和一些 非常敏锐的头脑都在创造下一个将改变我们生活的未来技术。感觉就像科学进步是稳定的,但在过去的半个世纪里,我们经历了一个巨大的技术进步时期。

现在发生了一些直接从科幻小说中撕下来的创新。无论是能读心术的机器人、NFTS、仿生眼睛、由汗水驱动的智能手表还是其他许多令人兴奋的技术,未来技术的世界都有很多值得期待的地方。下面我们挑选了一些最大和最有趣的想法。

读脑机器人

不再是科幻小说的比喻,大脑阅读技术的使用近年来有了很大的改进。迄今为止,我们看到测试过的最有趣和最实际的用途之一来自瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员。

多亏了机器学习算法、机械臂和脑机接口,这些研究人员成功地为四肢瘫痪患者(不能移动上肢或下肢的患者)创造了一种与世界互动的方法。

在测试中,机器人手臂将执行简单的任务,例如绕过障碍物。然后,该算法将使用 EEG 帽解释来自大脑的信号,并自动确定手臂何时做出了大脑认为不正确的动作,例如移动得太靠近障碍物或移动得太快。

随着时间的推移,算法可以根据个人偏好和大脑信号进行调整。将来,这可能会导致由大脑控制的轮椅或四肢瘫痪患者的辅助机器。

3D打印骨骼

3D打印骨植入物

3D 打印是一个前景广阔的行业,从廉价的房屋建筑到负担得起的坚固盔甲,但该技术最有趣的用途之一是建造 3D 打印骨骼。

Ossiform公司专门从事医疗 3D 打印,用磷酸三钙(一种与人类骨骼具有相似特性的材料)制造针对患者的不同骨骼替代品。

使用这些 3D 打印的骨骼非常容易。医院可以执行核磁共振成像,然后将其发送给 Ossiform,后者创建所需的患者特定植入物的 3D 模型。外科医生接受设计,然后一旦打印出来,就可以在手术中使用。

这些 3D 打印骨骼的特别之处在于,由于使用了磷酸三钙,人体会将植入物重塑为血管化骨骼。这意味着它们将能够完全恢复它所取代的骨骼所具有的功能。为了实现最佳整合,植入物具有多孔结构,并具有大孔和通道,供细胞附着和改造骨骼。

实验室制造的乳制品

您听说过培养的“肉”和在实验室中逐个细胞生长的和牛牛排,但其他动物性食品呢?世界各地越来越多的生物技术公司正在研究实验室制造的乳制品,包括牛奶、冰淇淋、奶酪和鸡蛋。不止一个人认为他们已经破解了它。

乳制品行业不环保,甚至不接近。它造成了全球 4% 的碳排放量,超过了航空旅行和航运的总和,而且我们的茶杯和麦片碗中需要更环保的水花。

与肉类相比,在实验室中制造牛奶实际上并不难。大多数研究人员不是从干细胞中培养它,而是尝试在发酵过程中生产它,以生产乳蛋白乳清和酪蛋白。Perfect Day 等公司的一些产品已经在美国上市,目前的工作重点是再现普通牛奶的口感和营养价值。

除此之外,研究人员正在研究实验室生产的马苏里拉奶酪,它可以完美地融化在比萨、其他奶酪和冰淇淋上。

氢飞机

碳排放在商业航班方面是一个巨大的问题,但有一个潜在的解决方案,它已经获得了大量资金。

一个耗资 1500 万英镑的英国项目公布了氢动力飞机的计划。该项目被称为“零飞”,由航空航天技术研究所与英国政府共同领导。

该项目提出了一个完全由液态氢驱动的中型飞机的概念​。它将有能力将大约 279 名乘客不间断地绕半个地球飞行。

如果这项技术能够实现,它可能意味着零碳飞行,在伦敦和美国西部之间或从伦敦到新西兰之间只停留一站。

追踪健康的数字“双胞胎”

Q Bio 仪表板,用户可以在其中跟踪他们的健康状况

《星际迷航》中,我们对未来技术的许多想法都在此萌芽,人类可以走进医疗舱,对整个身体进行数字扫描,寻找疾病和受伤的迹象。Q Bio 的制造商说,在现实生活中这样做会改善健康状况,同时减轻医生的负担。

这家美国公司制造了一台扫描仪,可以在大约一个小时内测量数百种生物标志物,从激素水平到肝脏中堆积的脂肪,再到炎症标志物或任何数量的癌症。它打算使用这些数据来生成患者身体的 3D 数字化身——称为数字双胞胎——可以随着时间的推移进行跟踪,并随着每次新的扫描而更新。

Q Bio 首席执行官 Jeff Kaditz 希望这将引领一个预防性、个性化医疗的新时代,在这个时代中,收集的大量数据不仅可以帮助医生优先考虑哪些患者需要最紧急就诊,还可以开发出更复杂的疾病诊断方法. 在这里阅读对他的采访。

虚拟现实宇宙

在进行了戏剧性的更名之后,这家曾经被称为 Facebook 的公司已成为 Meta。这标志着扎克伯格和他的庞大团队进入了虚拟世界——一个主要通过虚拟和增强现实访问的实体互联网。

作为这一举措的一部分,我们将开始看到 Meta 将更多时间投入到进入这个新世界的设备上——主要是在 VR 中。早在 2021 年宣布,Meta 一直在开发一款名为“Project Cambria”的新耳机。

与该品牌之前的 VR 项目不同,这不会是一款面向普通消费者的设备,而是寻求提供他们可以制作的最佳 VR 体验。

据报道,Cambria 专注于先进的眼睛和面部跟踪(以提高化身和游戏中动作的准确性)、更高的分辨率、更大的视野,甚至试图使头显显着更小。

在 Meta、谷歌、索尼和许多其他大型科技公司之间,VR 目前正在获得大量资金,并将在未来几年看到巨大的进步。

直接空气捕获

通过光合作用,树木仍然是降低大气中二氧化碳含量的最佳方法之一。然而,新技术可以发挥与树木相同的作用,吸收更多的二氧化碳,同时占用更少的土地。

这种技术被称为直接空气捕获(DAC)。它涉及从空气中提取二氧化碳并将二氧化碳储存在地下深处的地质洞穴中,或者将其与氢气结合使用来生产合成燃料。

虽然这项技术具有巨大的潜力,但它现在有很多复杂性。现在有直接的空气捕获设施启动并运行,但当前的模型需要大量的能量才能运行。如果未来能降低能量水平,DAC 可能被证明是未来环境的最佳技术进步之一。

绿色葬礼

可持续生活正在成为人们直面气候危机现实的首要任务,但环保死亡呢?死亡往往是一个碳重的过程,是我们生态足迹的最后一个印记。例如,据报道,平均火化会向大气中释放 400 公斤的二氧化碳。那么什么是更环保的方式呢?

在美国华盛顿州,您可以改为堆肥。尸体被放置在装有树皮、土壤、稻草和其他促进自然分解的化合物的房间里。在 30 天内,您的身体会变成可以返回花园或林地的土壤。该过程背后的公司 Recompose 声称,它使用了火葬二氧化碳的八分之一。

另一种技术使用真菌。2019 年,已故演员卢克·佩里 (Luke Perry) 被埋在由一家名为 Coeio 的初创公司设计的定制“蘑菇套装”中。该公司声称其套装由蘑菇和其他微生物制成,有助于分解和中和身体通常腐烂时产生的毒素。

大多数处理死后尸体的替代方法都不是基于新技术。他们只是在等待社会接受度赶上来。另一个例子是碱性水解,它涉及在加压室中经过六小时的过程将身体分解成其化学成分。它在美国的一些州是合法的,与更传统的方法相比,排放量更少。

人工眼

几十年来,仿生眼睛一直是科幻小说的中流砥柱,但现在现实世界的研究开始赶上有远见的故事讲述者。大量技术正在进入市场,可以帮助不同类型视力障碍的人恢复视力。

2021 年 1 月,以色列外科医生将世界上第一个人工角膜植入一名双盲的 78 岁男子体内。当他的绷带被移除时,病人可以立即阅读并认出家人。植入物还可以自然地与人体组织融合,而接受者的身体不会排斥它。

同样,在 2020 年,比利时科学家开发了一种适合智能隐形眼镜的人工虹膜,可以矫正多种视力障碍。科学家们甚至正在研究完全绕过眼睛的无线大脑植入物。

澳大利亚蒙塔什大学的研究人员正在试验一种系统,让用户戴上一副装有摄像头的眼镜。这会将数据直接发送到位于大脑表面的植入物,并为用户提供基本的视觉感受。

无人机和飞行出租车机场

我们拥挤的城市迫切需要喘口气,而缓解可能来自空气而不是道路。建造另一种交通枢纽的计划——一个用于交付无人机和电动空中出租车的——正在成为现实,第一个城市航空港获得了英国政府的资助。

它正在考文垂建造。该中心将是一个试点计划,并有望成为其背后公司的概念证明。由氢气发生器完全离网供电,我们的想法是消除我们道路上对尽可能多的送货车和私家车的需求,取而代之的是一种新型小型飞机形式的清洁替代品,设计正在开发中由 Huyundai 和 Airbus 等。

基础设施将变得很重要。民航局等组织正在研究建立空中走廊,将城市中心与当地机场或配送中心连接起来。

储能砖

科学家们已经找到了一种将能量储存在用于建造房屋的红砖中的方法。

由美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学领导的研究人员开发了一种方法,可以将廉价且广泛使用的建筑材料变成可以像电池一样储存能量的“智能砖”。

尽管这项研究仍处于概念验证阶段,但科学家们声称,由这些砖块制成的墙壁“可以​​储存大量能量”,并且可以“在一小时内充电数十万次”。

圣路易斯华盛顿大学化学家开发的红砖装置点亮绿色发光二极管 © D'Arcy 实验室/圣路易斯华盛顿大学

研究人员开发了一种将红砖转化为一种称为超级电容器的储能装置的方法。

这涉及将一种称为 Pedot 的导电涂层涂在砖样品上,然后渗入烧制砖的多孔结构,将它们转化为“储能电极”。

研究人员说,氧化铁是砖中的红色颜料,有助于这一过程。

汗水驱动的智能手表

格拉斯哥大学的工程师开发了一种新型柔性超级电容器,它可以储存能量,用汗水代替传统电池中的电解质。

它可以用低至 20 微升的液体充满电,并且足够坚固,可以承受它在使用中可能遇到的 4,000 次弯曲和弯曲类型的循环。

该装置的工作原理是将聚酯纤维素布涂在一层薄薄的聚合物上,该聚合物充当超级电容器的电极。

当布料吸收穿着者的汗水时,汗液中的正负离子与聚合物表面相互作用,产生电化学反应,产生能量。

“传统电池比以往任何时候都更便宜、更丰富,但它们通常使用不可持续的材料制造,这些材料对环境有害,”英国大学可弯曲电子和传感技术 (Best) 小组负责人Ravinder Dahiya 教授说。格拉斯哥詹姆斯瓦特工程学院。

“这使得它们难以安全地处理可穿戴设备中的潜在有害设备,因为破损的电池可能会将有毒液体溅到皮肤上。

“我们第一次能够做的是表明,人体汗液提供了一个真正的机会,可以完全消除这些有毒物质,并具有出色的充电和放电性能。

自我修复的“活混凝土”

沙水凝胶结构中的细菌生长和矿化

科学家们通过使用沙子、凝胶和细菌开发了他们所谓的活混凝土。

研究人员表示,这种建筑材料具有结构承重功能, 能够自我修复 ,并且比混凝土更环保——混凝土是地球上仅次于水的第二大消耗材料。

来自科罗拉多大学博尔德分校的团队相信他们的工作为未来的建筑结构铺平了道路,这些建筑结构可以“治愈自己的裂缝,从空气中吸收危险的毒素,甚至在命令下发光”。

活体机器人

使用青蛙胚胎干细胞制成的微型混合机器人有朝一日可用于在人体周围游动到需要药物的特定区域,或在海洋中收集微塑料。

“这些都是新颖的活机器,”佛蒙特大学的计算机科学家和机器人专家Joshua Bongard说,他共同开发了毫米宽的机器人,被称为 xenobots。

“它们既不是传统的机器人,也不是已知的动物物种。这是一类新的人工制品:一种活的、可编程的有机体。”

适合所有人的互联网

海伯微卫星

如果没有互联网,我们似乎就无法生存,但仍然只有大约一半的世界人口联网。造成这种情况的原因有很多,包括经济和社会原因,但对于某些人来说,互联网就是因为没有连接而无法访问。

谷歌正在慢慢尝试使用氦气球将互联网传输到人迹罕至的区域来解决这个问题,而 Facebook 已经放弃了使用无人机做同样事情的计划,这意味着像Hiber这样的公司正在抢占先机。他们采取了不同的方法,将自己的鞋盒大小的微型卫星网络发射到近地轨道,当调制解调器飞过并传送您的数据时,它会唤醒插入您的计算机或设备的调制解调器。

他们的卫星每天绕地球运行 16 次,并且已经被英国南极调查局等组织用于为我们星球的极端地区提供互联网接入。

我相信在不久的将来这些都会应用到我们到生活,改变我们到生活方式,你比较喜欢哪个技术可以在评论区留言讨论?

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