十项新技术勾勒2050年日常生活

参考消息网报道 英国广播公司网站4月15日刊登题为《这十大奇妙发明即将永久改变我们的世界》的文章，作者是布赖恩·克莱格，内容编译如下：

预言未来向来被视作傻瓜的游戏。可我们仍忍不住好奇，未来数十年里，哪些创意会成为人们热议的话题。于是，我们从收到的大量科学论文投稿中精选出十大技术，认为它们可能将定义2050年的日常生活。

纳米医疗重塑人体

纳米技术作用于纳米级尺度，也就是十亿分之一米。要想对这个量级有直观感受，不妨以人类头发作为参照物：一根头发的直径就有8万至10万纳米。

提起这项技术，人们总会想象微型手术设备在血管中游动，直接对病灶部位实施手术。其实，纳米技术的核心用途，更多是利用这一微观尺度下独有的物理与生物特性。

举例而言，它能实现药物精准投送至病灶，降低药物在输送途中损伤机体正常机能的风险，同时减少免疫系统在药物起效前就将其拦截的可能。

现代常规医疗很大程度上依赖人工设计分子，这本身就属于纳米技术范畴，新冠疫苗等信使核糖核酸(mRNA)疫苗的研发更是典型例证。但“纳米医疗”更具突破性的应用是目前尚未实现的间接作用机制。到2050年，利用纳米技术穿透血脑屏障或将成为常态。

大脑受血脑屏障保护，这一结构会识别并阻隔绝大多数药物。而将药物置于特殊设计的纳米颗粒内，就有望输送至大脑内部，直接作用于阿尔茨海默病等病症。同理，将纳米技术应用于化疗药物，可确保药物仅作用于目标病灶，而非对全身造成严重损伤。

这项技术还能优化医学影像：将特制氧化铁纳米颗粒聚集于特定部位，医生便可提升核磁共振成像的对比度。

尽管短期内我们还看不到纳米级“外科医生”集结围剿肿瘤的场景，但可以确定的是，纳米技术(或许还会结合超材料技术突破)将支撑起更复杂的纳米级医疗操作。

太空探索成大生意

科幻黄金时代的作品里，总不乏小行星或月球采矿的故事，将美国西部拓荒精神延伸至太空。如今，从月球或小行星带开采矿产在技术上已具备可行性，且有可能利润丰厚。

例如，月球上氦-3同位素储量可能是地球的10倍，且大部分分布在浅表区域。这种物质有望成为核聚变反应堆的珍贵燃料。

小行星虽距离更远，但通过切割其部分岩体，或是加装火箭推动整颗小行星移动，都是将其运回地球的简便方式。

可开采资源大概率以稀有金属为主，尤其是电子产业所需的各类稀有金属，不过风险在于，仅是单颗小行星所蕴含的矿产储量就可能过于丰富，从而导致相关市场崩盘。支持火星殖民构想的人士也把小行星视为重要的水源补给地。

《太空商业》一书的作者安德鲁·梅博士表示：“小行星采矿至少在工程理论层面具备可行性。但从商业角度看，前景并不明朗，企业可能需要投入一二十年时间研发技术，才能获得实际回报。”

但他同时指出，由于“政府通常不像公司那样反感长期项目”，各国政府或将集中力量开发太空中一种更丰富的资源：太阳能。

地表的太阳能板所获取的太阳能，仅相当于太空中的一小部分。若能通过微波将太空太阳能传回地球，人类将拥有源源不断的可持续太阳能供给。

2023年，相关小型试验已成功开展，而中国计划在2050年前建成一座太空太阳能发电站。

化学电池替代方案

气候变化背景下，淘汰化石燃料已成当务之急。在交通领域，实现这一目标的最大阻碍便是电池技术。现有锂离子电池适用于小型设备，但在车载应用中，其容量、充电速度、耐用性与安全性均存在明显短板。

到2050年，电池技术或将迎来彻底革新，核心组件全面换代。电极以及电极间的电化学活性材料将被完全替代。英国法拉第研究所首席分析师约翰-约瑟夫·玛丽博士指出：“多种新型电池化学体系正在研发中，有望在2050年前普及应用。对能量密度要求极高的便携式电子设备，将越来越多地采用硅基阳极，在保持输出功率不变的前提下缩小电池体积……液流电池、金属-空气电池等新型电池，也可能用于超长时间储能场景。”

超级电容器同样有望彻底变革电动汽车行业。电池依靠电化学反应储能，而电容器则是在电极上积累电荷。这是几乎所有电子设备都会用到的基础元件。

超级电容器对电极结构进行优化，可实现双层电荷存储。它涉及一种名为“赝电容”的类电池效应，从而储存海量电能。

简言之，超级电容器可在数秒内完成充电。锂离子电池充放电数千次后便会老化，而超级电容器的循环寿命可达约50万次。

空间运算电脑交互

科幻作品中描绘的一大愿景至今尚未实现：将平面二维电脑界面，变为悬浮眼前、光影绚丽的全息影像，只需挥手即可操控交互。

如今空间运算技术已走进现实(比如谷歌眼镜、苹果Vision Pro等设备)，搭建起现实世界与数字世界的桥梁。这类设备可追踪眼球运动、识别语音指令，但与《钢铁侠》电影中托尼·斯塔克使用的技术相比仍显生涩，且价格昂贵、受众面小。

不过，该技术的研发正稳步推进。目前眼球追踪仅能识别用户注视方向，研发人员正致力于开发可像人类一样捕捉面部表情的新一代技术。

我们还可以期待更精准的手势追踪，用户可直接与叠加在现实中的数字世界进行交互。

当前空间运算面临的最大难题，是让人们接受时刻佩戴重达650克的头显设备。戴着它不仅让人们很快感觉不适，外观也显得怪异。

2025年款的笨重头显或许适合居家游戏，但佩戴着走在街上难免引人注目。空间运算想要真正普及，硬件形态必须精简至普通眼镜般轻便无感。

不妨看看手机从本世纪之初至今的发展历程：从最初的简易机型，一路迭代为更智能、更小巧、更精密的产品，远超此前想象。2019年手机平均重量仅148克，而此后几年的技术进步更是日新月异。

或许，2050年我们会告别iPhone，换上基于全息技术的眼镜式智能设备。

为数字孪生体看诊

数字孪生体听起来像是新型深度伪造技术，实则是即将颠覆医疗领域的创新概念。普通计算机模拟仅复刻物体或场景的运行状态，而数字孪生体则增添了一层真实交互逻辑：模拟模型会接收来自实体的实时数据，从而更精准地还原实体的真实状况。

这一概念最早由美国国家航空航天局提出，如今已快速发展并应用于多个领域。而到2050年，最常见的数字孪生体或许就是我们自身的虚拟副本。智能手表等设备已能实时监测心率、血压等健康数据，数字孪生体可整合这些信息评估健康状况，甚至在我们察觉异常前，就提前“前往”诊室寻求诊疗方案。

《虚拟的你》合著者罗杰·海菲尔德博士写道：“模拟技术已广泛应用于药物研发，未来将进一步普及，实现真正的个性化预测医疗……针对同一位患者，可创建数百个数字孪生体，模拟其未来健康走向，以及不同治疗方案、饮食与生活习惯对他的长期影响。尽管最尖端的孪生体可能仅服务于科研人员或高收入人群，但简易版本将让所有人都能受益于这种预防性医疗模式。”

基因编辑治疗疾病

数十年来，基因编辑(直接修改人类基因)一直被寄予厚望，认为它有望通过定制化方案攻克各类疑难病症。未来25年，这一愿景或将真正落地。

如今，精准编辑基因的工具已问世，其中最具代表性的便是CRISPR技术。

CRISPR被研究用于治疗病毒、细菌类传染病及多种癌症。2019年，该技术首次被注射至人体，此后多项临床试验相继开展，但其规模化应用仍面临安全与伦理层面的双重阻碍。

《破解生命密码》一书作者内莎·凯里博士预测：“到2050年，基因编辑将成为治疗遗传性疾病及部分癌症等病症的常规手段……我认为届时，针对携带难治性遗传病家族的编辑也将成为现实。技术难题会先于伦理问题得到解决，但到本世纪中叶，我们恐怕没有理由再拒绝为绝望的病患家庭提供这一选项。”

隐形时代加速来临

材料科学往往不如其他科技领域那般引人注目，但未来25年，这一领域可能给我们带来惊喜。其中最简单却最具潜力的新材料之一，便是自修复混凝土。

自修复技术属于“仿生”工艺，借鉴生物组织自我修复的能力研发而成。未来的混凝土大多将具备自愈能力，例如掺入休眠细菌，水分渗入材料后，细菌会分泌碳酸钙。或是在材料中加入微胶囊，混凝土开裂时胶囊破裂，释放出填充类修复剂。

科幻作品中常出现可按需重塑的奇异材料(比如《终结者2》中的T-1000机器人，可熔化后穿过铁栏并变换容貌)，而可编程材料在现实中有更加正面的应用场景。例如，体育馆可通过编程按需增设座位，确保人人都能观看泰勒·斯威夫特的下一轮巡演。

当前相关研发多采用“固液相变驱动”技术，让材料在固液状态间转换，重塑后重新固化。目前该技术仅能实现小尺度应用，但未来25年有望拓展至实用化规模。

而最令人振奋的新型材料，当属超材料。这类材料通过特殊结构利用量子效应，从而获得超乎想象的特殊性能。

基础应用层面，超材料可提升安全头盔的抗冲击能力。更具突破性的是，科学家正致力于研发真正的隐形斗篷。斗篷所用超材料可使光线绕开物体，实现遮蔽效果。

目前这类隐形装置仅能对小型物体起效，且作用光源为不可见红外光，但到2050年，有望出现可让小型物体在可见光下隐形的材料。

量子计算走向实用

量子计算机正逐步实现突破，能够完成传统计算机永远不可能完成的运算任务。尽管当前量子计算机性能有限、易出现误差，相关算法却已在研发中，例如实现远超传统计算机的指数级搜索速度。

到2050年，量子计算机将趋于稳定，可作为日常远程服务器使用，尤其适用于复杂检索场景。目前，绝大多数量子计算需依赖实验室严苛环境，例如将材料冷却至超低温。但随着研发投入持续加大，25年后这一限制或将不复存在。

量子计算机还可实现多任务并行运算，彻底革新人工智能的能力边界。未来25年，通用人工智能(具备人类思维与情感能力的计算机)或许仍无法实现，但量子人工智能将能更清晰地阐释自身决策逻辑，在医疗、金融等关乎人类重大利益的领域应用时，可信度将大幅提升。

近地轨道清理行动

我们的天空一片狼藉。数十年来，人类不断向地球轨道发射人造卫星，近期美国太空探索技术公司星链项目的部署，更是让轨道航天器数量激增。

与此同时，从漆片到火箭爆炸残骸的各类小型轨道垃圾与日俱增。它们正以极高速度运行。

据美国国家航空航天局数据，轨道垃圾平均撞击速度达36000千米/小时。仅1厘米大小的碎片以该速度撞击，威力就相当于近500千米/小时高速运动的保龄球。

目前已知直径大于10厘米的轨道物体超过2.5万个，微小碎片总量则数以千万计。国际空间站时常被微小碎片撞击留下凹痕，每年约需机动一次规避大型残骸。到2050年，这一状况将比现在严重得多。

部分轨道垃圾会自然销毁，重新坠入地球大气层。轨道高度越高，坠落耗时越长：近地轨道垃圾通常数年内便会消失，而1000千米高度的残骸则需要一个世纪才会陨落。

到2050年，多种轨道垃圾清理技术将投入使用，包括抓捕飞行器、网具捕获，以及激光消融或减速助推残骸坠轨等方式。遗憾的是，各国政府、商业机构与航天机构间缺乏协作，或将制约垃圾清理工作的实际成效。

核聚变能源终成真

数十年来，我们一直期待核聚变带来清洁环保能源，而到2050年，这一愿景终于有望成真。

其原理十分简单：复刻恒星的能量产生方式。现有核能依托核裂变(分裂原子)，而核聚变则利用原子核聚合形成新元素时释放的能量，这一过程中少量物质会转化为能量。

相比核裂变，核聚变优势显著：放射性核废料产量极低，燃料更易获取，且不存在堆芯熔毁风险。

恒星依靠自身引力产生的巨大压力与高温实现聚变，地球上的聚变装置无法复刻这一条件，因此运行温度需远超恒星核心。

核聚变应用研究始于20世纪50年代，当时人们预计其将在30年内并入电网供电。在气候变化推动人类淘汰化石燃料的大背景下，核聚变有望到2050年实现大规模发电。

但《核聚变》一书作者沙龙·安·霍尔盖特博士也给出了谨慎提醒：“很难预测我们何时能用上核聚变产生的电力烧开水，甚至能否用上也还是个问号。但我希望在25年内，核聚变能开始向全球电网输送电力。”

她同时指出，技术路线的多元化是积极信号：“未来可能会根据反应堆的规模与地点，采用不同的核聚变技术方案。例如，微型反应堆的技术路径，或将与大型核电站截然不同。”（编译/朱丽）