《科学美国人》评选2020年“十大潜力技术” | 黑科技拆解
本周，美国知名科学媒体《科学美国人》发布了“2020年十大潜力技术榜单”。这十项技术由《科学美国人》与世界经济论坛共同召集的专家组成员选出，它们被认为兼具创新性与短期内（3-5年）为人类社会经济带来巨大进步的潜力。
在领域分布上，生物医学、可持续发展相关技术在“十大新兴技术”中各占到四席，大数据分析与量子科技类各有一席。下文对此十项技术及其潜在影响进行简要介绍。
“微针”与头发丝宽度相仿，可以避开神经末梢，不产生痛感地穿透人类皮肤表层死细胞。目前这一技术已在疫苗接种与皮肤病临床试验中得到应用，并迅速走向商业化。美国Seven Sense Biosystems公司基于微针研发的个人采血设备TAP已在美国与欧盟获准上市，允许患者在家中自主采样后寄送到实验室分析，有望显著提升检验效率。
一种新型光催化剂在可见光下便能够打破二氧化碳的碳氧双键，使其变为化工厂合成甲醇、甲醛、甲酸等重要化学物质的原料，促使人类走向真正“无废”的循环经济。尽管这些技术目前仍停留在加州理工等高校院所的实验室中，评审专家普遍认为它的商业化将很快到来。
通过真实人体器官的解剖学数据与调控该器官功能的复杂数学模型，科学家们便可以生成外观与行为上同真实人体器官相似度极高的虚拟器官。目前，FDA已在人体试验环节使用该技术来评估乳房摄影术系统，并为其他机构进行虚拟人体试验撰写了指导意见。不过，部分科学家认为这一技术的可靠性仍有待进一步确认。
空间计算被认为是加速物理与数字世界融合的重要引擎，它可以协调、控制不同物体间的运动与互动，规划行车最优路径、实现物体对人类的自动避让等。微软、亚马逊等美国科技巨头在该技术上投入了大量资源，也被专家认为会是其首批应用者。
越来越多的医疗APP正利用移动设备来记录用户的声音、表情、睡眠、运动等数据，利用人工智能分析便可识别疾病隐患、预测症状发展情况，乃至提供定制化治疗方案。尽管有效弥补了众多地区医疗资源的不足，专家仍认为人们需极为谨慎地对待该技术，并确保将其融入医生工作流程。
在民航飞机上使用电动马达不仅可以直接减少碳排放量，还能够降低多达90%的燃油成本、50%的维护成本与70%的噪音。这使得空客、Ampaire等多家企业都在紧锣密鼓地研发客运电动飞机。不过，科学家也提醒由于电池的功率重量比更低，电动飞机很可能具有较大的重量并因此无法执行远程航线。
水泥的生产制造了全球每年8%的碳排放量。近年来，北美地区的初创企业已通过改进配方、使用钢渣替代水泥、利用微生物生长类水泥材料等多样的方式尝试生产更低碳环保的“水泥”，并取得一定效果。尽管专家谨慎地认为对水泥的大规模替代尚不现实，但在路面、临时建筑等轻负重场景中使用这些创新却十分可行。
测量单位越小，测量精度越高。量子传感器正是通过测量亚原子粒子的行为达到极高的分辨率，并被寄望应用于无人驾驶、遥感监测等领域。此前，这类系统大多昂贵且体积庞大，麻省理工学院的科学家去年则成功将一个钻石制成的量子传感器放置在了不足0.1毫米宽的硅片上，迈出了人类低成本、批量化生产量子传感器的第一步。
低碳的氢能源被人类在解决能源危机中寄予厚望。近年来，人们正探索利用电网中的过量电力电解水以廉价、大规模生产氢能，另一些初创公司则在试图制造更为廉价有效的电解器。尽管电解氢技术的大规模应用尚处在萌芽期，高盛预计至2050年它将变为一个12万亿美元的巨大市场。
今天，设计包含数百万个核苷酸的基因组已经越来越容易，而合成这样大小的基因组导入微生物体内就可以把它们变成一个个生产药物、化学物质、燃料乃至建筑材料的“工厂”。科学家已经在设想合成更大的基因组，应用于更有价值的场景—比如不受病毒、辐射和癌症威胁的人类细胞系。专家认为，如果研发投入充足，在近10年内就有可能实现合成包含数十亿个核苷酸的基因组。