解锁元宇宙美国2016-2045年新兴科技趋势报告

近日美国公布的一份长达35页的《2016-2045年新兴科技趋势报告》。该报告是在美国过去五年内由政府机构、咨询机构、智囊团、科研机构等发表的32份科技趋势相关研究调查报告的基础上提炼形成的。

该报告主要是为了帮助美国相关部门对未来30年可能影响国家力量的核心科技有一个总体上的把握，此外为国家及社会资本指明科技投资方向，以确保美国在未来世界中的战略优势。

通过对近700项科技趋势的综合比对分析，最终明确了以下这些最值得关注的科技发展趋势。

机器人与自动化系统

在2045年的地球上，机器人和自动化系统将无处不在。自动驾驶汽车会使交通更加安全与高效，或许还会给共享经济带来新的动力。机器人则会负责日常生活中大量的任务，比如照顾老人与买菜，以及工业中的职责，比如收获农作物，维护公共设施等等。美国留学专业

不过机器人与自动化也会带来许多的危机。数百万工作被机器取代的下岗职工将会给社会造成极大的冲击，导致经济与社会的不稳。自动化网络系统则会成为各个敌对势力相互攻击的主要突破口。在冲突中使用机器人和自动化系统则有可能造成极大的伦理和文化挑战。

智能城市

在2045年，全世界65%-70%的人口将会居住在城市里。随着城市人口的增加，全球人口超过1千万的超级都市将会从2016年的28座增加至2030年的41座。大量的人口向城市流动将会给这些城市的基础建设，比如城际交通，食物和水源，电力能源，污水处理，以及公共安全系统等带来极大的压力。

未来的智能城市将利用信息和通讯技术（ICT），通过大数据以及自动化来提高城市的效率和可持续性。

不过在另一方面，没钱或者缺乏政治信念去投资这些科技的城市将会变得极其拥挤和肮脏，成为暴动和冲突的爆发点。美国留学趋势

混合现实

虚拟现实和增强现实（VR和AR）技术已经在消费电子市场激发了极大的热情，各科技公司也迅速的开始进入这个市场。在2014年收购Oculus VR之后，Facebook将在今年推出他们首款VR眼镜。三星，索尼，宏达也计划在今年推出VR产品。资本的涌进代表了VR将会成为新一代的主流娱乐技术。当然，VR也有在娱乐之外的应用。美国第二大家居装饰用品公司Lowe’s（劳氏公司）正在开发名为Holoroom的一款3D增强现实科技。Lowe’s的客户将可以设计一个空间，然后使用Holoroom进入一个3D模型，体验他们设计的空间感觉如何。

虽然在历史上，市场对VR和AR曾有些过于膨胀的预期，如今的超高清显示，低价的姿势与位置探测器以及高清视频内容给混合现实科技打下了雄厚的基础。在未来的30年里，这些技术将成为主流科技。AR眼镜将把实时相关的信息给用户投放在现实中，而VR眼镜则可以通过融合视觉，听觉，嗅觉和触觉来实现深度沉浸的体验。

人类增强

在接下来的30年里，科技将带领人类突破人类潜力的极限甚至生物的极限。由物联网连接的可穿戴设备将会把与实时有关的信息直接打入我们的感官中。外骨骼和与大脑连接的假肢将会使我们变得更加强大，为老弱病残恢复移动力。

装有探测器和嵌入式计算机的隐形眼镜或者被永久植入在体内的装备将给我们带来可以穿墙的听力，天然夜视，以及可以嵌入虚拟和增强现实系统的能力。益智药将会扩大我们的思维能力，改变工作和学习的方式。

先进数码设备

由于计算机和各种数码设备在过去的60年里给人们生活带来的天翻地覆的改变，我们似乎已经忘了这些技术还比较新。个人电脑在1975年才出现在商店里，而当时的个人电脑有如今日的宜家，是作为一套零件卖给顾客的。用户需要自己把它组装起来，所有的程序也都需要自己编写。仅仅40年后，人们手中智能手机的计算能力就已经远超1969年把宇航员送上月球时的NASA了。在未来的30年里，这个趋势也将会继续下去。

从衣服到建材，数码产品将会更广泛的融入到日常生活中。在此同时，新科技将会改变我们与科技之间交流的方式。语音界面已经被广泛应用在智能手机中，而姿势界面则允许我们无声的与计算机通讯。最终，人脑-电脑界面将会允许我们用思想控制数码设备，使它们成为我们身体的一部分。

太空科技

太空行业正在进入一个从上个世纪60年代后就从未出现过的发展阶段。新的科技，比如机器人，先进的推进系统，轻便的材料，增加制造，以及元件小型化正在减少把人和物送入太空的价格，而这则会开启太空探险的新机会。

在未来的30年里，科技的研发将会带领人类将重返月球。在此之外，更加伟大的探险，比如人类登录火星也是，以及新型基于太空的行业，比如在开采小行星中的矿物也都有可能出现。美国留学生活

增材制造

增材制造（3D打印）已经在工业界作为制造限量设计原型的技术而被使用超过30年了。但是，在近十年里，3D打印技术获得了惊人的发展。如今，随着3D打印机价格的下降以及大量开源工具和付费模型的出现，世界上已经出现了一个庞大的“创客”群体，无时不刻的在突破这项技术的极限。

在2040年，3D打印技术将改变世界。新一代的3D打印机将可以融合多种材料，电子元件，电池以及其他原件。人们将会利用3D打印技术制造工具，电子产品，备用零件，医疗设备等各种产品，并按照自己个人需求来实现真正的“私人订制”。

解锁元宇宙美国2016-2045新兴科技趋势

能源

在未来的30年里，全球能源需求预计会增长35%，我们则正在面临着一场能源革命。新的采油技术，比如水力压裂以及定向钻为人类添加了大量可开发的油田和气田。而这直接颠覆了世界石油市场，使美国从世界上最大的石油进口国变成了最大的石油生产国。

不过，虽然使用清洁能源可以帮助我们减缓全球气候变化，但是围绕着用于生产电池，光伏，以及其他元件的稀有资源的新的纠纷与摩擦也会出现。石油经济的消退也会在中东和北非引起经济和社会的严重不稳，进一步加深当地的武装冲突。美国高等教育

食物与淡水科技

在未来的30年里，淡水和食物的缺乏将会在世界上制造更多的冲突。大约全球25%的农地已经由于过度耕作，干旱，污染等原因造成了严重退化。

在未来的几十年里，最乐观的预测也指出主食谷物的价格将会提高30%。但那是最乐观的情况。如果全球气候变化、需求，以及资源管理的失败按照目前的趋势继续下去，价格提高100%也是可能的。

在2045年，全球超过40%的人口将会面临缺乏水源的问题。这一切问题的解决方式只有科技。

医学

在未来的30年里，各种科学技术上的突破将改变医学。通过基因组学，我们将会得到真正的私人药物。在未来，癌症，心肺疾病，阿兹海默症，以及其他目前看似无救的疾病将会由针对患者个人基因的药物来治疗。

人类将可以通过DNA培养出来移植所需的器官，从而灭绝等待配型以及排斥反应等很可能致命的情况。生物假肢将会被直接连接到神经系统上，从而提供与真实触感极其相似的感官。

机器急救人员以及例如控制性降温的肢体存活技术将会大幅度延长救援的“黄金时间”。科学家们将找到衰老的原因，从而增加人类的寿命，涌现出一大群非常健康并有活力的“老人”。

合成生物科技

早在孟德尔发现遗传的基础规律，以及埃弗里-麦克劳德-麦卡蒂实验证明DNA是遗传物质之前，人类已经进行了几千年的通过选择性育种以及杂交来操纵植物和动物的遗传基因了。

随着我们对遗传学认知的加深，我们已经可以通过搭建新的DNA来实现无中生有，创造出新的生物。基因改造农作物则是此项科技的先锋。但是在此同时，我们正站在一场生物革命的突破口。当我们跨入生物科技的新时代时，生命将会成为信息，如同电脑程序的代码一样，可以被改写的信息。

科学家正在开发一种可以分泌生物柴油的海藻，这种海藻的DNA中则被编写了数千GB的数据。在未来的30年里，合成生物科技将制造出可以探测到毒素，从工业废料中制造生物柴油，以及通过共栖来给人类寄主提供药物的生物。但是，合成生物也会带来生物武器和难以控制的入侵物种等巨大的危险。美国大学教育

先进材料

在过去的10年里，材料科学的突破给我们带来了许多种先进的材料。从可以自我恢复和自我清理的智能材料，到可以恢复原本形状的记忆金属，到可以利用压力发电的压电陶瓷材料，到拥有惊人的结构和电力性能的纳米材料，这些都是材料科学家的成功。尤其是纳米材料，它有着广泛的应用价值。

在纳米尺度（少于100纳米），普通的材料比如碳，将会呈现出独特的性能。石墨烯，一种由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，强度是钢的100倍，能够高效的传导热和电，并且几乎透明。

纳米材料有着无数种应用，比如作为引擎或其他机械表面的低摩擦力镀膜，作为高强度合成材料来建造汽车和飞机，轻便的防弹背心，以及高效的光伏材料。

数据分析

在2015年，人类总共创造了4.4ZB（44亿TB）的数据，而这个数字大约每两年就会翻倍。在这些数据中隐藏了各种关于消费习惯，公共健康，全球气候变化以及其他经济，社会还有政治等等方面的深刻信息。可惜的是，虽然“大数据”成为了一个热点，但每年只有不到10%的数据会被分析。

在接下来的30年里，我们处理巨量的动态数据的能力将会逐渐提高。自动人工智能软件将会可以从散乱的数据中识别并提取有关联的信息。而这种数据分析的能力将会从商业应用扩散到普通人手里。美国教育

网络安全

网络安全不是一个崭新的话题。事实上，早在1991年就有人提出了“网络上的珍珠港”这一警告。但是在未来的30年里，随着物流网的发展以及日常生活中越来越多的连接，网络安全将会成为网络行业首要的话题。

目前，虽然世界上的网络攻击越来越多，但是它们大多数的目标都只是个人或者企业。而且这些攻击所造成的损失虽然很大，但是这些损失并不会扩散。而未来的世界将不会是如此的简单。

量子计算

量子计算是通过叠加原理和量子纠缠等次原子粒子的特性来实现对数据的编码和操纵。虽然在过去的几十年里，量子计算只存在于理论上，近些年的研究已经开始出现有意义的结果。在未来的5-15年里，我们很有可能制造出一款有实用意义的量子计算机。

不过，最令人期待的还是量子密码学。一台量子计算机将可以破解世上所有的加密方式，而量子加密也将真正无懈可击。如今，量子计算机的许多技术堡垒已经开始被逐一攻克，虽然我们也许在21世纪40年代才会看到真正实用的量子计算机，但来自政府和业界的大量投资意味着量子计算已经迈过了转折点。

智能手机与云端计算

智能手机与云端计算正在改变人类与数据相处的方式。比如目前的美国，大约有30%的网页浏览和40%的社交媒体是通过手机的。而这的原因之一就是具有各种可以测量天气、位置、光度、声音、以及生物特征的探测器的智能手机。

随着手机的威力越来越大，功能也越来越全面，移动网络的铺展也将加速。在2030年，全球75%的人口将会拥有移动网络连接，60%的人口将会拥有高速有线网络连接。

移动终端的发展以及移动网络的扩散，也会进一步推进云端计算的进展。云端计算可以在在零投入的情况下给用户带来大量的计算能力。在未来的30年里，基于云的移动计算端将会改变从医疗到教育的各行各业。美国科学研究

比如人们可以通过手机来进行体检并与云端的诊断软件直接沟通，人们也可以在手机上使用教育软件来学习新的技能，农民们甚至可以通过手机连接到实时气象数据，通过云端软件计算最优化的收割时间。

物联网

在2045年，最保守的预测也认为将会有超过1千亿的设备连接在互联网上。这些设备包括了移动设备、可穿戴设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像头、汽车，以及服装等。

与此同时，联网设备也将把目前许多工作，比如监视，管理，以及维修等需要人力的工作自动化。物联网、数据分析、以及人工智能这三大技术之间的合作将会在世界上创造出一个巨大的智能机器网络，在不需人力介入的情况下实现巨量的商业交易。

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