ldrft射频治疗仪(sbrt放疗)

近日，最新发布的《世界经济论坛10大新兴技术报告》列出了未来三到五年将影响世界的新技术领域。

这是由世界经济论坛和《科学美国人》召集的专家们评出的结果，注重农业、健康、气候和太空领域的技术进步。以下为2021年的十大新兴技术。

新型脱碳技术崛起（Decarbonization rises）——应对气候变化的全面承诺将催生新技术

自科学家们提出地球大气层中过量的二氧化碳会导致热量滞留并造成地球变暖以来，一个多世纪过去了，期间，全球正在努力推动日常生活各方面的去碳化。

各国政府和行业都做出了减少碳排放的开创性承诺。

2020年9月22日，我国在第七十五届联合国大会一般性辩论上表示，将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳的碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取到2060年前实现“碳中和”。

2021年10月24日，中共中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》。作为碳达峰碳中和“1+N”政策体系中的“1”，意见为碳达峰碳中和这项重大工作进行系统谋划、总体部署。

根据意见，到2030年，经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平。到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80%以上。

2021年——

全球第二大碳排放源美国承诺，到2030年将其排放量相对于2005年的水平减半。

英国也宣布了自己的目标，到2030年与1990年的水平相比减少 68%。

欧盟议会最近通过了一项法律，要求到2030年碳排放量比1990年的水平减少55%。

这些决策将对行业产生变革性的影响。预计在未来3~5年内，兑现这些承诺将需要前所未有的技术创新，并将新兴技术扩展到工业应用水平，例如：大规模储能、低碳/无碳化学源、振兴铁路运输、碳封存、低碳农业、零排放车辆和电源，以及在全球范围内达成一致的达标性监控。

这也将催生一系列多样化的新能源技术“出现”，并且以更快的速度加速孵化，提高落地效率。

以下几个领域将获得重大关注和增长：氢能源技术，包括氢燃料电池和“绿色”氢燃料、光伏、风能、水电、潮汐、核能和其它零排放技术都将获得更多支持。

同时，农业及食品领域还将进一步发展人造肉（Impossible Burger、Beyond Meat）等蛋白质替代品的市场供应。通过物联网连接的传感器数据将越来越多地支持土地、作物、肥料、灌溉用水等智能化管理，这些都将有助于进一步减少碳排放。

通过呼吸检测疾病。（图片来源：路透社/Chen Lin）

呼吸传感诊断疾病（Breath sensors diagnose diseases）——抽气远比抽血快

新技术推动人体呼气的检测方式进行疾病诊断，这种采样方式远比抽血要节省时间。采用新技术进行生物检测类似于警察查酒驾的酒精呼吸分析仪，未来疾病诊断也可以采取这样的方式。

人体的呼吸中800多种化合物，最近研究表明人体呼出的气体含有的不同化合物浓度与疾病之间存在很强的相关性。例如，丙酮浓度升高是糖尿病的强烈迹象，一氧化氮浓度升高可以作为呼吸系统疾病的生物检测标识，各种醛类指标升高说明患有肺癌的概率极大。

而且采用呼吸检测的方式将会大幅减少检测等待时间，通常仅需几分钟呼吸检测传感器的数据通过外部计算机分析就可以生成检测报告。

除了比抽血更快地出具结果之外，呼吸传感器采取的是非侵入的检测方式，在医疗资源有限的国家，它的易用性、便携性和成本效益将提供更好的医疗保障。呼吸检测还有助于减轻社区的病毒传播，其方式类似于在进入超市或餐馆等公共空间之前对个人进行体温检查的方式。

2020年3月，以色列理工学院Hossam Haick教授及其同事在中国武汉完成了一项探索性临床研究，用于检测呼出气中的COVID-19病毒。该传感器在区分新冠肺炎疾病阳性或阴性人群方面达到了95%的惊人准确度和100%灵敏度。

2021年，美国卫生与公共服务部提供了380万美元用于重新利用NASA的E-Nose（一种使用纳米传感器阵列技术自动扫描国际空间站空气中是否存在潜在危险化学品的监视仪器）来检测COVID-19。

目前该项技术正在进行广泛的临床试验，但距离全面普及尚需技术进一步成熟。

按需制药（On-demand drug manufacturing）——在需要的时间和地点制药

如果去药房时，药剂师不是通过预制药物的方式来填写你的处方，而是按照你的诊断情况采用量身定制的方式配制最符合体征的药物，这听起来是不是很神奇？

由于药品的特殊性，传统上药物生产都集中在具备资质的厂商，通过大批量生产的方式完成，药物的成分和剂量都是标准化的，不可能为个人定制成分和剂量不同的药物。然而微流体和按需药物制造的最新技术有望使这一想法成为现实。

按需药品制造，也称为连续流程药品制造，可以一次性完成药品生产。它的工作原理是将药品成分通过流体方式输入小型合成设备，由合成设备按照要求调配成分，可以实现为患者量身定制所需药品。

而这项技术更大的意义是，可以在偏远地区或野战医院进行部署，随时根据需求生产药品。这也意味着储存和运输药物所需的资源更少，而且剂量可以针对个别患者量身定制。

2016年，美国麻省理工与国防高级研究计划局（DARPA）成功研发了一台冰箱大小的药品合成设备，并在24 小时内制备了1000剂常用药物：盐酸苯海拉明，用于缓解过敏症状；地西泮，用于治疗焦虑和肌肉痉挛；抗抑郁药盐酸氟西汀；局部麻醉剂盐酸利多卡因。

目前用于按需药物制造的便携式设备成本在数百万美元，阻碍了广泛推广，而且还需要新的质量保证和质量控制标准来规范配方的个性化和单人药品制备。

但是，随着成本的下降和监管框架的完善，未来药物按需制造将会为药品行业带来颠覆性的变革。

生物标志物设备无线化（Biomarker devices go wireless）——对慢性病的连续、无创监测

没有人喜欢扎针，但是监测糖尿病和癌症等慢性病需要频繁的血液检查来识别和跟踪某些生物指标。

对慢性病的连续、无创监测，一直是医学界的期望。

好消息是无线、便携式和可穿戴监测传感器将很快得到临床应用。监测器使用多种方法来检测汗液、眼泪、尿液或血液中的生物标志物，可穿戴监测传感器使用光或低功率电磁辐射（类似于手机或智能手表）监测慢性疾病。

例如，电子隐形眼镜可以通过眼泪，获取癌症生物标志物或血糖水平以进行糖尿病监测；具有射频识别技术的护齿器唾液传感器可以监测唾液生物标志物对口腔溃疡、呼吸系统炎症、HIV、肠道感染、癌症和COVID进行预警。

监测糖尿病是这项技术的首要目标，预计到2030年，全球将有5.78亿人被诊断出患有这种疾病。

为了满足日益增长的血糖水平检测需求，一款便携式设备声称使用毫米波无线电磁场和近红外传感进行无创监测，患者手指中的电压变化可以与葡萄糖水平相关。

另一种方法是，嵌入衣服的可穿戴电子设备使用微波范围内的电磁波检测血流中的葡萄糖水平。

而第三种方法里，基于纹身的电路通过使用电极从自然渗出毛细血管的间质液中获取数据，从而评估汗液中的葡萄糖，类似于葡萄糖检测器。

同时，类似纹身的电路可以对汗液中的乳酸变化进行采样，该应用已吸引到体育行业投资。

优化衰老工程（Engineering better ageing）——专注于增加“健康寿命”，而不仅仅是寿命

未来生命科学将更加专注于增加“健康寿命”，而不仅仅是寿命。

据世界卫生组织的数据，2015年至2050年间，全球60岁以上人口的比例将从12% 增加到22%。老年痴呆、癌症、糖尿病、动脉硬化等慢性疾病对老年人的健康和社会发展构成了巨大挑战，逆转衰老或寻找“青春之泉”一直是人类的愿望。

科研人员通过基因组编码技术，量化所有基因活性、细胞中蛋白质和代谢物的浓度，结合遗传学研究，已经越加清晰人类衰老的关键机制，科研人员已经发现人体的生物学年龄的标识符是人体疾病和死亡风险的关键预测指标。

最近科研人员通过对人体衰老机制的不断理解，积极推动了靶向治疗的发展。例如，最近的一项初步临床研究表明，服用包括人类生长激素在内的药物混合物一年，可使人体“生物钟”倒转1.5年。

科学家们发现将年轻人类血液中的蛋白质注入老年小白鼠，可以改善与年龄相关的大脑功能障碍。结果表明，通过科学的方式可以逆转人类与年龄相关的认知能力下降等疾病。

目前通过基因工程的方法来分析和设计，加之政府和医疗资本的大力推动下，全球已有100 多家公司研发的药物进入临床前阶段或早期临床试验阶段。

这项新技术让人类越发的有希望对抗衰老，甚至挑战“生命的终极课题——死亡”。

5G将有助于推动物联网的发展。（图片来源：路透社/George Frey）

无线信号传递能量（Energy from wireless signals）——5G将助力物联网

如今构成物联网 (IoT) 无线设备已经成为网络世界的支柱。

物联网无线设备被部署为家庭中的生活工具、生物医学的可穿戴设备以及危险和难以到达区域的传感器。随着物联网的发展，它将更广泛应用于农业节水灌溉和农药喷洒、智能电网、桥梁或混凝土基础设施缺陷监测、泥石流和地震等灾害的预警。

预计到2025年，全球将有400亿台物联网设备上线，为这些设备提供便捷的按需供电是一项新挑战。

新兴的5G技术将把无线能量收集提升到一个新的水平，5G无线信号比4G传输会发射更多的辐射能量，这就预示着许多低功耗无线设备将永远不需要插入的方式供电。

目前科研人员成功采集从Wi-Fi路由器以及微波射频设备的辐射能量为低功耗物联网设备供电，这项新兴技术将把辐射能量收集提升到一个新的水平，为物联网设备大量部署提供了能源解决方案。

绿氨（Green ammonia）——减少肥料生产的二氧化碳足迹

工业规模合成氨可以说是20世纪最重要的发明之一。这种氨用于生产肥料，为全球50%的粮食生产提供燃料，使其成为全球粮食安全的关键。

然而，氨的合成是一种能源密集型化学过程，需要用氢气做催化剂来固定氮。氢气必须合成生产，目前使用化石燃料生产，这个过程会产生大量的二氧化碳，占全球总排放量的1%到2%。

使用可再生能源分解水产生的绿色氢气有望改变这种状况。除了消除制氢过程中的碳排放外，该方式还能制备更纯净氢气，且不含使用化石燃料时掺入的化学物质，例如含有硫和砷的化合物，这些化合物会“毒化”催化剂，从而降低反应效率。

更清洁的氢气也意味着可以开发出更优质的催化剂，而且不再需要忍受化石燃料中的有毒化学物质。目前，丹麦的公司已经宣布开发出用于绿色氨生产的新型催化剂。

目前绿色氢气制造的主要障碍是高成本。为了解决这个问题欧洲能源企业启动了科技创新研发，旨在2030年之前以每公斤1.5欧元的价格提供绿色氢气。

作物肥料自产自足（Crops that self-fertilise）——根植而不是播种

根据联合国粮食及农业组织的数据，全世界每年使用超过1.1亿吨的氮肥来维持全球作物生产。

氮肥通常是通过将空气中的氮转化为氨来生产的，氨是植物可以使用的一种氮来源（植物通过氨获取氮元素）。这种转换是一个能源密集型过程，它占全球二氧化碳排放量的1%至2%。

此外，工业化肥对许多国家的贫困农民来说过于昂贵，这也导致贫困地区弄作物产量大幅下降并增加了对自然土地的需求压力。

为了降低这部分碳排放量，研究人员正在通过自然方法获取制造氮肥的解决方案。

作为最重要的新兴技术之一，研究人员的目标是让其他作物如玉米和其他谷物，也能实现自我施肥。比如，研究人员正努力模拟豆类和细菌之间的共生分子交流，以创造根瘤——豆类的天然肥料工厂。

另一种方法是，使通常定植于谷物根部的土壤细菌（但通常不产生根瘤）学会产生氮化酶（氮化酶是一种将大气中的氮转化为与植物兼容的氨的关键成分）。

通过与土壤细菌进化的古老共生关系，豆科植物可以不依赖现代氮肥。

目前，发达国家政府和社会资本的投入为工程固氮领域的研究和开发提供了强有力的支持， 未来利用自然共生力量的作物可能很快就会成为更可持续粮食生产的关键要素。

就地取材打印房屋（Houses printed with local materials）——用混凝土代替土壤

据联合国估计，用3D打印机建造房屋可以帮助解决全球16亿人住房不足的挑战。

3D打印房的概念并不新鲜，灵感来源于火星移民的项目，因为火星没有建造房屋所需的大部分材料。

将混凝土、沙子、塑料、粘合剂等混合物通过大型3D打印机打印，可以作为一种相对简单和低成本的建造方法，似乎非常适合缓解偏远贫困地区的住房问题。

在美国和其他发达国家，用大规模的3D打印机制造房屋已经在有限范围内得到了推行。

在发展中国家，由于基础设施有限，材料的运输成为一项挑战，最近的使用3D打印机的实践取得了跨越式发展，即用当地采购的材料、粘土、沙子和当地的纤维来打印建筑物——这解决了大约95%的需要运输到建筑工地的材料问题。

太空连接地球（Space connects the globe）——物联网进入太空轨道

如今，至少有100亿个有源设备构成了物联网 (IoT)，预计未来10年这一数字将翻一番。

为了最大限度地发挥物联网在通信和自动化方面的优势，需要将设备分布在全球范围内，收集数据。

数据在云数据中心被处理，使用人工智能来识别数据异常从而为人类提供预警。例如气候异常和自然灾害。但问题是，地面蜂窝网络覆盖的面积不到全球的一半，在连接方面留下了巨大的空隙。

天基物联网系统可以使用距离地球数百公里的低成本、低重量（不到10公斤）纳米卫星网络弥补这些空隙。

从1998年发射第一颗纳米卫星到今天，大约有2000颗纳米卫星用作轨道监视。SpaceX Starlink、OneWeb、Amazon和Telesat等公司已将纳米卫星用于提供全球互联网覆盖。

太空物联网建设仍然面临着众多挑战。例如，纳米卫星的寿命相对较短，约为两年，必须得到昂贵的地面基础设施支持。为了应对轨道太空垃圾日益严重的问题，国际航天机构正在计划在卫星功能寿命结束时自动脱离轨道或使用其他航天器收集它们。

结语：

《科学美国人》与世界经济论坛每年都会召集由技术专家组成的国际评委小组，评审选出每年的“新兴技术”。

入选年度“十大新兴技术”须满足以下条件：

是否有能为社会、经济带来快速发展的潜力；

是否可以改变人们的生产、生活方式；

是否能引起公司或投资者的极大兴趣；

是否处于技术开发的早期阶段；

是否可以在未来几年内取得重大技术进展。

从可以诊断疾病的呼吸传感器到低功耗设备的无线充电，今年的顶级新兴技术名单里充满了与环境、健康、基础设施和连接性有关的振奋人心的技术发展。专家们从几十项提名中筛选出了这一组有可能颠覆现状，刺激真正进步的新兴技术。

参考资料

2021年十大新兴技术是哪些？

https://mp.weixin.qq.com/s/KYZLdRXSqLn5-z9F8A9zGg

年度盘点2021年10大新兴科技，竟然3项是传感器技术

https://mp.weixin.qq.com/s/mGbhmFH4zxL6APdZVKudiQ

【存照】世界经济论坛评出影响世界未来的十大新兴技术领域

https://mp.weixin.qq.com/s/X-vTOFIFrF22kSS6xG_ZOQ

抢先看！2021年即将改变人类十大新兴技术

https://mp.weixin.qq.com/s/F3NUMrhBWYMjqXfYxscTwg

世界经济论坛 | 2021年十大新兴技术（附高清大图和下载链接）

https://mp.weixin.qq.com/s/_MsD_7c1f9yS2liAR5l9FQ

2021年十大新兴技术

https://mp.weixin.qq.com/s/-Kx1mzqjtbp5do6X3GxOLw

2021年11月16日世界经济论坛，（这些就是2021年十大新兴技术）https://www.weforum.org/agenda/2021/11/these-are-the-top-10-emerging-technologies-of-2021/

Top 10 Emerging Technologies of 2021（《2021年十大新兴技术》）

http://energy.ckcest.cn/detail?_id=ef2b8ca0-4e58-11ec-8086-a995d0459ca5&dataSetId=pksse_report_DB

3060目标百度百科

https://baike.baidu.com/item/3060%E7%9B%AE%E6%A0%87/56243435?fr=aladdin