這10大科技創新你可能還沒聽過,但它們可能改變世界

這10大科技創新你可能還沒聽過,但它們可能改變世界

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CRISPR、量子計算、 石墨烯、智慧微塵(smart dust)、Digital Twins、元宇宙……所有這些概念你可能都聽過,看到過,閱讀過相關資料。在你面前,這些技術沒有什麼神秘的。吃飯時,工作時,你可能談到過,你關注未來創新。 

然而,技術是不斷變化的,這些寶貴知識必須得到管理,必須定期更新。我今天列出10大技術,它們可能會改變未來,但今天大家還沒怎麼關注它們。 

飛秒雷射投影雙光子光刻(Femtosecond Projection Two-Photon Lithography) 

在過去10年裡,3D列印雖然熱度上升,但它現在還只能解決特定問題,還沒有找到目標受眾。一方面,對於普通人來說3D列印還是太貴了,另一方面,3D列印並不複雜,進步速度很快,大型製造企業可以引入了。 

未來幾年我們可能就會看到大變革,研究人員找到一種新方法,他們用雷射同時在3d列印材料上投射數百萬個點,而不是一次投射一個點。 

科學家管這種技術叫飛秒雷射投影列印技術,簡稱FP-TPL。為了方便理解,你可以這樣想像:用100萬根加熱的針融化一根蠟燭,而不是用一根針。如此一來,那些超級微小的結構就可以用3D列印技術以超快速度列印,比現在的速度快1000倍,品質同樣好。 

飛秒雷射投影雙光子光刻如何改變世界 

到目前為止,這種技術的研究團隊主要瞄準柔性電子與微光學。不過因為材料(包括液體和固體)的快速發現使研究人員認為,他們能夠在不久的將來建造小型但難以想像的結構。一旦可以大規模使用並控制好品質,我們也許能用這種技術製造與健康有關的奈米機器人,從分子層面治療各種疾病。 

LiFi(光照上網技術) 

光照上網技術用光源代替微波來傳輸資料

LiFi用光將資訊從A點傳輸到B點。這項技術的工作原理是對數位資料進行編碼,並以人類無法注意到的速度快速打開和關閉LED。光傳到光受感器,然後解碼,將資料轉化為更常見的頻率,比如WiFi、4G或者5G。 

LiFi技術有很多優勢,比如,因為使用光,它的傳送速率超級快,可以達到100 Gbit/s,理論上比5G快5倍。還有,因為我們周圍有無數LED燈泡,未來它們可以變成無數個廉價資料接入點。作為LiFi基礎的光波不能穿透牆壁,但可以被牆壁反射。相比WiFi,想駭入LiFi會更難。但在使用LiFi時必須靠近光源,它覆蓋的範圍有限,其它光源也可能會干擾信號。 

光照上網技術如何改變世界 

到今天,LiFi技術的使用範圍有限,光感受器的尺寸和價格是限制普及的一大因素。關鍵使用場合主要是在那些對駭客和/或電磁干擾特別敏感的場合,如醫院、飛機、軍事行動……有人說無人操縱水下設備也可以引入,還有街燈、智慧型汽車的通訊。 

儲能磚(Energy-storing Bricks)

這10大科技創新你可能還沒聽過,但它們可能改變世界

研究人員想將能量儲存到便宜的紅磚內,用在建築中,這樣的夢想已經存在幾百年。為什麼能實現呢?有兩個原因:磚塊是多孔的,裡面含有一種叫做赤鐵礦的物質(正是這種成份讓磚有顏色)。 

為了讓磚塊儲存並釋放能量,研究人將磚塊加熱到160度,用鹽酸和一種叫做EDOT的有機化合物噴塗磚塊表面,它們與赤鐵礦反應後會形成新的塑膠奈米纖維塗層,也就是PEDOT。聚合物被禁錮在磚的多孔表面,在磚的各表面形成持續導電層,如此一來紅磚就能充電導電。 

就目前的技術來說,紅磚儲存的能量有限,但概念是可行的。60塊磚提供的能量可以讓小燈泡點亮50小時,並不多,但是你要知道為這些磚充滿電只要13分鐘。充電磚壽命很長,經過1萬次充放電迴圈磚仍能保持原始電量的90%。 

儲能磚如何改變世界 

當我們住的房子鋪上太陽能面板,充電紅磚就有意義了。多餘的電量可以存到紅磚內,這樣能讓可再生能源更平順。有了高科技紅磚,我們的房子在能源方面可以增強自給自足,降低對電網、鋰電池的依賴。目前歐洲和美國的幾家公司正在考慮,看看如何將充電紅磚商用,下一步紅磚的儲存能力也許可以提升很多。 

機器蜜蜂(Robotic bees)

 

這10大科技創新你可能還沒聽過,但它們可能改變世界

氣候對蜜蜂並不友好。我們的作物有35%需要蜜蜂授粉,我們需要食物。怎麼辦?我們可以製造機器蜜蜂,讓它們像真蜜蜂一樣授粉。蜜蜂將塗有離子液體凝膠的馬鬃附著在微型無人機上,然後就能採集花粉向下一個目的地移動。 

機器蜜蜂如何改變世界 

如果機器人蜜蜂的運營成本持續下降,我們將會看到未來幾年有很多機器人參與授粉工作。不過這種技術也有不少缺點。例如,小型農場可能無法承擔機器人蜜蜂使用費,還有我們也不知道機器人蜜蜂會為真蜜蜂帶來什麼樣的影響。 

新動態神經網路技術(Unnamed Dynamic Neural Networks Technology)

神經網路利用隱藏層將資訊分解,變成可以理解的元件,這樣電腦就能預測輸入資訊想說的是什麼。神經網路之所以有這樣的能力,主要是因為它用資料和數學模型訓練過。神經網路的運行和我們的大腦類似。老實說神經網路不是什麼新技術,科學界一直在探索,研究人員想用更快更高效的方法利用神經網路推動物聯網革命。 

例如,有人認為可以將訓練資料、數學模型儲存到網路隱藏層(節點),創造一個庫,它可以用來訓練其它設備。如果你真的讀懂上面這句話,就會明白它與大腦很接近了。 

新動態神經網路技術如何改變世界 

首先,新技術降低了對運算資源的要求,更環保。如果能夠最佳化神經網路的速度、精準度、能耗,許多領域就可以引入,比如監控、進階駕駛輔助系統、自動駕駛汽車、視覺引導機器人、無人機、擴增實境和虛擬實境、聲學分析以及工業物聯網等。 

海水燃料(Seawater fuel) 

海洋有很多能源,只是現在我們無法利用。研究人員稱,海洋快就會能為船舶提供燃料。研究人員設想用一種碳化鉬催化劑從海水中抽取二氧化碳,透過RWGS反應將它變成一氧化碳,一氧化碳又可以通過Fischer-Tropsch化合反應變成碳氫化合物。船舶可以用這種碳氫化合物航行。 

海水燃料如何改變世界 

將二氧化碳變成化學原料和高價值燃料,給無數船舶使用,就可以減少溫室氣體排放。但在使用之前還有一些問題要解決。首先,從海水中提取二氧化碳大約每升能提取100毫克。換言之,從4500萬立方公尺的水中提取的二氧化碳能讓遊艇航行一周。處理的水越多,對食物鏈的影響越大。其次,最終燃料燃燒之後會向空中排放二氧化碳。你可能會說,從海水中提取二氧化碳,利用後又變成二氧化碳,二者是中和的,對環境沒什麼破壞。真是這樣嗎?當然不是。 

20分鐘水系統(20-minute Water

這10大科技創新你可能還沒聽過,但它們可能改變世界

為大眾提供20分鐘乾淨的水,讓他們可以洗澡,這也是一種進步。怎麼做呢?利用碳奈米管和銀奈米線做一套系統,價格不貴,將它們放在溶液中,再將棉花浸在裡面。通上20伏的電流就能殺死大部分細菌,過濾的水甚至可以直接喝,不需要耗電的水泵。有些沒有被電流殺死的東西可以用銀來中和。 

20分鐘水系統如何改變世界 

這樣的技術對開發中國家有利,他們使用的水往往沒有處理過。每年全球有30萬名不到5歲的孩子因為水疾病死亡,全球有22億人沒有水處理系統。和今天所舉的其它創新相比,20分鐘水系統沒有什麼缺點,價格也不貴。用於奈米線的銀數量很少,成本可以忽略不計,所需的電力可以由一塊小型太陽能電池板或一對12伏汽車電池提供。過濾時細菌會被殺死,水可以以更快的速度流過,不容易堵塞。 

零知識驗證(Zero-knowledge proof) 

電腦科學家認為未來會出現一種新加密工具,不需要披露底層資訊就可以驗證身份,這樣的技術能保護隱私。 

零知識驗證如何改變世界 

新的身份驗證技術可以找到用武之地。例如,當你想完成一筆交易時,App會預知你的帳戶有沒有足夠的存款,它瞬間就能知道,但不給出數字。不需要出生證明,App就能知道你的身份,當你進入受限網站時也不需要顯示出生日期。這種技術在不披露交易資訊的前提下就可以為加密交易提供憑證。 

YOLOv5 (即時物件檢測技術)

有沒有聽說過即時物件檢測技術,它可以辨識影片中的物件。未來很多行業都能使用這種技術,像是無人駕駛汽車、無現金商店。YOLO是「You Only Look Once」的縮寫,它指的是即時物件檢測、標籤模型。V5代表模型的最新版本,它是用PyTorch編寫的,可以相容行動端,運行速度很快,每秒可達140格,精準度高。 

即時物件檢測如何改變世界 

有了YOLOv5創新技術就可以即時分析物件,以每秒140格的速度偵測並貼上標籤。之前的模型不夠強,只能達到每秒10格。有了超高速度,你可以在很多領域引入AI技術,比如醫療、體育。不只如此,無人駕駛汽車的偵測能力也能上一層樓。 

4D列印(4D-printing)

這10大科技創新你可能還沒聽過,但它們可能改變世界

4D列印實際上就是一件3D列印物品,當施加特定的刺激(例如浸入水下、加熱、搖晃、不攪拌……)時,它可以改變屬性。4D的第四個D指的是時間,指刺激產生變化所需的時間。4D列印技術的關鍵是找到真正的智慧型材料,它可以滿足多種用途,像是形狀記憶聚合物。類似的研究科學家做了很多,但技術離消費者還有些遙遠。 

4D列印如何改變世界 

4D列印技能會改變一些產業,比如醫療保健(達到特定溫度就能啟動的藥片)、時尚(冷時衣服會更緊一些)、家庭用品(特定刺激下傢俱會變得更堅硬)。 

36Kr
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