人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智能城市…未來30年的科技發(fā)展趨勢，都在這份報告里了

物聯(lián)網(wǎng)

在2045年，最保守的預(yù)測也認(rèn)為將會有超過1千億的設(shè)備連接在互聯(lián)網(wǎng)上。這些設(shè)備包括了移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)探測器、監(jiān)控攝像頭、汽車，以及服裝等。它們所創(chuàng)造并分享的數(shù)據(jù)將會給我們的工作和生活帶來一場新的信息革命。

人們將可以利用來自物聯(lián)網(wǎng)的信息來加深對世界以及自己生活的了解，并且做出更加合適的決定。

在此同時，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也將把目前許多工作，比如監(jiān)視，管理，以及維修等需要人力的工作自動化。物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析、以及人工智能這三大技術(shù)之間的合作將會在世界上創(chuàng)造出一個巨大的智能機(jī)器網(wǎng)絡(luò)，在不需人力介入的情況下實現(xiàn)巨量的商業(yè)交易。

但是，雖然物聯(lián)網(wǎng)會提高經(jīng)濟(jì)效率、公共安全，以及個人生活，它也會加重對于網(wǎng)絡(luò)安全和個人隱私的擔(dān)憂。恐怖分子，犯罪集團(tuán)以及敵對勢力將會利用物聯(lián)網(wǎng)作為新的攻擊手段。而物聯(lián)網(wǎng)中所包含的大量數(shù)據(jù)也會誘惑政府去實施針對人民的監(jiān)控，從而進(jìn)一步的引發(fā)隱私和安全之間的對抗。

代表性技術(shù)：微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）、無線通訊、電源管理技術(shù)
實際應(yīng)用：海量數(shù)據(jù)分析、醫(yī)療實時監(jiān)測

機(jī)器人與自動化系統(tǒng)

在2045年的地球上，機(jī)器人和自動化系統(tǒng)將無處不在。自動駕駛汽車會使交通更加安全與高效，或許還會給共享經(jīng)濟(jì)帶來新的動力。機(jī)器人則會負(fù)責(zé)日常生活中大量的任務(wù)，比如照顧老人與買菜，以及工業(yè)中的職責(zé)，比如收獲農(nóng)作物，維護(hù)公共設(shè)施等等。

而隨著機(jī)器人的機(jī)動性、靈敏度以及智能的提高，它們將成為強(qiáng)大的戰(zhàn)士，在戰(zhàn)場上輔助、甚至替代人類士兵作戰(zhàn)。人工智能軟件則會被使用到商業(yè)上，例如從數(shù)百TB的數(shù)據(jù)里面提取有意義的信息，使商業(yè)服務(wù)自動化，以及替代諸如客服、教師等傳統(tǒng)意義上“以人為本”的職業(yè)。

但是，機(jī)器人與自動化也會帶來許多的危機(jī)。數(shù)百萬工作被機(jī)器取代的下崗職工將會給社會造成極大的沖擊，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)與社會的不穩(wěn)。自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則會成為各個敵對勢力相互攻擊的主要突破口。在沖突中使用機(jī)器人和自動化系統(tǒng)則有可能造成極大的倫理和文化挑戰(zhàn)。

代表性技術(shù)：機(jī)器學(xué)習(xí)、傳感器與控制系統(tǒng)、人機(jī)交互
實際應(yīng)用：AlphaGo、機(jī)器人神經(jīng)系統(tǒng)、微軟聊天機(jī)器人Tay

智能手機(jī)與云端計算

智能手機(jī)與云端計算正在改變?nèi)祟惻c數(shù)據(jù)相處的方式。比如目前的美國，大約有30%的網(wǎng)頁瀏覽和40%的社交媒體是通過手機(jī)的。而這的原因之一就是具有各種可以測量天氣、位置、光度、聲音、以及生物特征的探測器的智能手機(jī)。

隨著手機(jī)的威力越來越大，功能也越來越全面，移動網(wǎng)絡(luò)的鋪展也將加速。在2030年，全球75%的人口將會擁有移動網(wǎng)絡(luò)連接，60%的人口將會擁有高速有線網(wǎng)絡(luò)連接。

移動終端的發(fā)展以及移動網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)散，也會進(jìn)一步推進(jìn)云端計算的進(jìn)展。云端計算可以在在零投入的情況下給用戶帶來大量的計算能力。在未來的30年里，基于云的移動計算端將會改變從醫(yī)療到教育的各行各業(yè)。

比如人們可以通過手機(jī)來進(jìn)行體檢并與云端的診斷軟件直接溝通，人們也可以在手機(jī)上使用教育軟件來學(xué)習(xí)新的技能，農(nóng)民們甚至可以通過手機(jī)連接到實時氣象數(shù)據(jù)，通過云端軟件計算最優(yōu)化的收割時間。

但是，這一切都需要極高的網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性、以及流量。商業(yè)用戶以及個人用戶也都需要習(xí)慣把數(shù)據(jù)上傳到云端中。
 

代表性技術(shù)：高效無線網(wǎng)絡(luò)、近場通信與低能耗網(wǎng)、電池優(yōu)化
實際應(yīng)用：數(shù)據(jù)流動性、移動端惡意軟件、云端移動處理器

智能城市

在2045年，全世界65%-70%的人口將會居住在城市里。隨著城市人口的增加，全球人口超過1千萬的超級都市將會從2016年的28座增加至2030年的41座。大量的人口向城市流動將會給這些城市的基礎(chǔ)建設(shè)，比如城際交通，食物和水源，電力能源，污水處理，以及公共安全系統(tǒng)等帶來極大的壓力。

未來的智能城市將利用信息和通訊技術(shù)（ICT），通過大數(shù)據(jù)以及自動化來提高城市的效率和可持續(xù)性。

比如使用分散探測系統(tǒng)將實時監(jiān)視城市用水用電數(shù)據(jù)，通過智能電網(wǎng)自動調(diào)整配電設(shè)置；通過聯(lián)網(wǎng)的交通信號系統(tǒng)以及自動駕駛系統(tǒng)來減緩車輛堵塞的程度；利用由新材料和新設(shè)計技巧所建的智能建筑來提高空調(diào)和照明系統(tǒng)的效率，減少能源浪費；使用屋頂太陽能板、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、地?zé)岚l(fā)電，以及其他可再生資源提供干凈的電力。

但是，在另一方面，沒錢或者缺乏政治信念去投資這些科技的城市將會變得極其擁擠和骯臟，成為暴動和沖突的爆發(fā)點。

量子計算

量子計算是通過疊加原理和量子糾纏等次原子粒子的特性來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的編碼和操縱。

雖然在過去的幾十年里，量子計算只存在于理論上，近些年的研究已經(jīng)開始出現(xiàn)有意義的結(jié)果。在未來的5-15年里，我們很有可能制造出一款有實用意義的量子計算機(jī)。

量子計算機(jī)的出現(xiàn)將會給其他的研究方向，比如氣候模擬、藥物研究、以及材料科學(xué)帶來巨大的進(jìn)步。

不過，最令人期待的還是量子密碼學(xué)。一臺量子計算機(jī)將可以破解世上所有的加密方式，而量子加密也將真正無懈可擊。如今，量子計算機(jī)的許多技術(shù)堡壘已經(jīng)開始被逐一攻克，雖然我們也許在21世紀(jì)40年代才會看到真正實用的量子計算機(jī)，但來自政府和業(yè)界的大量投資意味著量子計算已經(jīng)邁過了轉(zhuǎn)折點。

代表性技術(shù)：量子糾錯、量子編程、后量子密碼學(xué)
實際應(yīng)用：MIT量子疊加研究、IBM云端量子計算服務(wù)、量子通訊衛(wèi)星

混合現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實（VR和AR）技術(shù)已經(jīng)在消費電子市場激發(fā)了極大的熱情，各科技公司也迅速的開始進(jìn)入這個市場。在2014年收購OculusVR之后，F(xiàn)acebook將在今年推出他們首款VR眼鏡。三星，索尼，宏達(dá)也計劃在今年推出VR產(chǎn)品。資本的涌進(jìn)代表了VR將會成為新一代的主流娛樂技術(shù)。當(dāng)然，VR也有在娛樂之外的應(yīng)用。美國第二大家居裝飾用品公司Lowe’s（勞氏公司）正在開發(fā)名為Holoroom的一款3D增強(qiáng)現(xiàn)實科技。Lowe’s的客戶將可以設(shè)計一個空間，然后使用Holoroom進(jìn)入一個3D模型，體驗他們設(shè)計的空間感覺如何。

雖然在歷史上，市場對VR和AR曾有些過于膨脹的預(yù)期，如今的超高清顯示，低價的姿勢與位置探測器以及高清視頻內(nèi)容給混合現(xiàn)實科技打下了雄厚的基礎(chǔ)。在未來的30年里，這些技術(shù)將成為主流科技。AR眼鏡將把實時相關(guān)的信息給用戶投放在現(xiàn)實中，而VR眼鏡則可以通過融合視覺，聽覺，嗅覺和觸覺來實現(xiàn)深度沉浸的體驗。

代表性技術(shù)：消費級硬件、沉浸式體驗、交互技術(shù)
實際應(yīng)用：谷歌Cardboard、混合現(xiàn)實軟硬件市場規(guī)模預(yù)測、手術(shù)現(xiàn)場流媒體直播

數(shù)據(jù)分析

在2015年，人類總共創(chuàng)造了4.4ZB（44億TB）的數(shù)據(jù)，而這個數(shù)字大約每兩年就會翻倍。在這些數(shù)據(jù)中隱藏了各種關(guān)于消費習(xí)慣，公共健康，全球氣候變化以及其他經(jīng)濟(jì)，社會還有政治等等方面的深刻信息?？上У氖牵m然“大數(shù)據(jù)”成為了一個熱點，但每年只有不到10%的數(shù)據(jù)會被分析。

在接下來的30年里，我們處理巨量的動態(tài)數(shù)據(jù)的能力將會逐漸提高。自動人工智能軟件將會可以從散亂的數(shù)據(jù)中識別并提取有關(guān)聯(lián)的信息。而這種數(shù)據(jù)分析的能力將會從商業(yè)應(yīng)用擴(kuò)散到普通人手里。

人們將會獲得在生活中使用大數(shù)據(jù)的能力，并且通過這種能力來迫使政府以及各種機(jī)構(gòu)對它們的政策負(fù)責(zé)。而這很有可能引起關(guān)于數(shù)據(jù)限制的沖突。超級個性化營銷，政府對人民數(shù)據(jù)的監(jiān)視，以及各大數(shù)據(jù)被盜案件的曝光則會引起數(shù)據(jù)所有權(quán)的討論。各個敵對勢力則可以利用被盜取的，從暗網(wǎng)中購買的，甚至是開源的數(shù)據(jù)來相互攻擊。

代表性技術(shù)：可視化、自動化、自然語言處理
實際應(yīng)用：深度學(xué)習(xí)超級計算機(jī)、犯罪預(yù)測、新加坡國家智能平臺

人類增強(qiáng)

在接下來的30年里，科技將帶領(lǐng)人類突破人類潛力的極限甚至生物的極限。由物聯(lián)網(wǎng)連接的可穿戴設(shè)備將會把與實時有關(guān)的信息直接打入我們的感官中。外骨骼和與大腦連接的假肢將會使我們變得更加強(qiáng)大，為老弱病殘恢復(fù)移動力。

裝有探測器和嵌入式計算機(jī)的隱形眼鏡或者被永久植入在體內(nèi)的裝備將給我們帶來可以穿墻的聽力，天然夜視，以及可以嵌入虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的能力。益智藥將會擴(kuò)大我們的思維能力，改變工作和學(xué)習(xí)的方式。

當(dāng)然，人類增強(qiáng)科技也會帶來新的挑戰(zhàn)。那些負(fù)擔(dān)不起“升級肉體”價格的人群很有可能發(fā)現(xiàn)他們在增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)里毫無競爭力。而增強(qiáng)科技的聯(lián)網(wǎng)則會讓我們的身體甚至大腦成為黑客的目標(biāo)。對士兵的增強(qiáng)很有可能引發(fā)一場新的增強(qiáng)科技軍備競賽。

代表性技術(shù)：可穿戴計算設(shè)備、外骨骼與假肢、藥物增強(qiáng)
實際應(yīng)用：機(jī)械外骨骼、生化手指、自我量化

網(wǎng)絡(luò)安全

網(wǎng)絡(luò)安全不是一個嶄新的話題。事實上，早在1991年就有人提出了“網(wǎng)絡(luò)上的珍珠港”這一警告。但是在未來的30年里，隨著物流網(wǎng)的發(fā)展以及日常生活中越來越多的連接，網(wǎng)絡(luò)安全將會成為網(wǎng)絡(luò)行業(yè)首要的話題。

目前，雖然世界上的網(wǎng)絡(luò)攻擊越來越多，但是它們大多數(shù)的目標(biāo)都只是個人或者企業(yè)。而且這些攻擊所造成的損失雖然很大，但是這些損失并不會擴(kuò)散。而未來的世界將不會是如此的簡單。

隨著汽車、家電、電廠、路燈，以及數(shù)百萬個其他的事物相互連接，網(wǎng)絡(luò)攻擊的后果也會越來越嚴(yán)重。國家、企業(yè)、以及個人的數(shù)據(jù)將會面臨越來越隱蔽的攻擊。有些甚至在數(shù)年后才會被發(fā)現(xiàn)。目前，人們可以想象出來最壞的情況就是“網(wǎng)絡(luò)世界末日”–在越發(fā)越瘋狂越頻繁的攻擊下，整個世紀(jì)的互聯(lián)網(wǎng)以及其中所包含的經(jīng)濟(jì)社會功能的崩潰。

代表性技術(shù)：用戶身份鑒定技術(shù)、自我進(jìn)化型網(wǎng)絡(luò)、下一代解密技術(shù)
實際應(yīng)用：美國網(wǎng)絡(luò)司令部、Oceans 00001011、網(wǎng)絡(luò)隱私與安全
　

社交網(wǎng)絡(luò)

如今，大約有65%的美國人使用社交網(wǎng)絡(luò)，而在2005年，這個數(shù)量只有7%。社交網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始展現(xiàn)出改變?nèi)祟愋袨榈哪芰?。但是在未來?0年里，社交科技將會給人們帶來可以創(chuàng)造出各自微型文化圈的力量。

人們將會使用科技形成社會契約和基于網(wǎng)絡(luò)社區(qū)的社交結(jié)構(gòu)，從而顛覆許多傳統(tǒng)的權(quán)力結(jié)構(gòu)。比如政治輿論，由于目擊者們可以直接在網(wǎng)絡(luò)上揭露腐敗和壓迫而不用通過媒體的過濾，政府將會發(fā)現(xiàn)輿論越來越難被直接控制?；蛘咂髽I(yè)責(zé)任，雖然企業(yè)可以通過社交網(wǎng)絡(luò)直接接觸到消費者，這些消費者也可以利用社交網(wǎng)絡(luò)來突破營銷的噪音，使企業(yè)對他們的產(chǎn)品和行為負(fù)責(zé)。

眾籌和直播將會使內(nèi)容創(chuàng)作進(jìn)一步的民主化，從而模糊媒體人與觀眾之間的區(qū)別。而比特幣以及其他加密貨幣也許會把貨幣和交易的控制從政府手中剝離，從此基于社會共識而不是政府的規(guī)定。

代表性技術(shù)：區(qū)塊鏈技術(shù)、應(yīng)用社會科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)身份與名譽管理
實際應(yīng)用：區(qū)塊鏈技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用、社交媒體與心理健康、先進(jìn)數(shù)碼設(shè)備

先進(jìn)數(shù)碼設(shè)備

由于計算機(jī)和各種數(shù)碼設(shè)備在過去的60年里給人們生活帶來的天翻地覆的改變，我們似乎已經(jīng)忘了這些技術(shù)還比較新。個人電腦在1975年才出現(xiàn)在商店里，而當(dāng)時的個人電腦有如今日的宜家，是作為一套零件賣給顧客的。用戶需要自己把它組裝起來，所有的程序也都需要自己編寫。僅僅40年后，人們手中智能手機(jī)的計算能力就已經(jīng)遠(yuǎn)超1969年把宇航員送上月球時的NASA了。在未來的30年里，這個趨勢也將會繼續(xù)下去。

人們將會擁有更多的計算能力以及更廣的數(shù)碼資源。移動網(wǎng)絡(luò)和云計算將會給人們帶來幾乎無限的內(nèi)存和計算能力。虛擬技術(shù)和基于軟件的系統(tǒng)將會允許政府和企業(yè)在不需要昂貴的硬件升級的情況下迅速的調(diào)整升級IT系統(tǒng)。

從衣服到建材，數(shù)碼產(chǎn)品將會更廣泛的融入到日常生活中。在此同時，新科技將會改變我們與科技之間交流的方式。語音界面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)中，而姿勢界面則允許我們無聲的與計算機(jī)通訊。最終，人腦-電腦界面將會允許我們用思想控制數(shù)碼設(shè)備，使它們成為我們身體的一部分。

代表性技術(shù)：軟件定義一切、自然用戶界面、腦機(jī)接口
實際應(yīng)用：聊天機(jī)器人、Neuroverse腦波監(jiān)測、軟件定義網(wǎng)絡(luò)

先進(jìn)材料

在過去的10年里，材料科學(xué)的突破給我們帶來了許多種先進(jìn)的材料。從可以自我恢復(fù)和自我清理的智能材料，到可以恢復(fù)原本形狀的記憶金屬，到可以利用壓力發(fā)電的壓電陶瓷材料，到擁有驚人的結(jié)構(gòu)和電力性能的納米材料，這些都是材料科學(xué)家的成功。尤其是納米材料，它有著廣泛的應(yīng)用價值。

在納米尺度（少于100納米），普通的材料比如碳，將會呈現(xiàn)出獨特的性能。石墨烯，一種由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，強(qiáng)度是鋼的100倍，能夠高效的傳導(dǎo)熱和電，并且?guī)缀跬该鳌?br>
納米材料有著無數(shù)種應(yīng)用，比如作為引擎或其他機(jī)械表面的低摩擦力鍍膜，作為高強(qiáng)度合成材料來建造汽車和飛機(jī)，輕便的防彈背心，以及高效的光伏材料。

在工業(yè)應(yīng)用之外，制藥企業(yè)也正在研究作為靶向分子的醫(yī)療納米粒子用于治療癌癥。在未來的30年里，納米材料以及新型材料，比如泡沫金屬以及陶瓷復(fù)合材料將會被用在從衣服，到建材，到車輛，到公路以及橋梁中，無處不在。
　　

太空科技

太空行業(yè)正在進(jìn)入一個從上個世紀(jì)60年代后就從未出現(xiàn)過的發(fā)展階段。新的科技，比如機(jī)器人，先進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)，輕便的材料，增加制造，以及元件小型化正在減少把人和物送入太空的價格，而這則會開啟太空探險的新機(jī)會。

SpaceX，Arianespace，BlueOrigin等太空行業(yè)的新人已經(jīng)帶來了例如可回收火箭等顛覆式創(chuàng)新。

在未來的30年里，科技的研發(fā)將會帶領(lǐng)人類將重返月球。在此之外，更加偉大的探險，比如人類登錄火星也是，以及新型基于太空的行業(yè)，比如在開采小行星中的礦物也都有可能出現(xiàn)。

雖然探索甚至殖民太空是現(xiàn)代人來長久的夢想，但是對太空設(shè)施的需求很有可能加大地球上的沖突。隨著更多的國家開始依賴天基設(shè)備，對太空的控制將有可能成為一個全新的爆發(fā)點。天基武器不再是不可能，而反衛(wèi)星也將成為未來戰(zhàn)爭的一部分。

合成生物科技

早在孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳的基礎(chǔ)規(guī)律，以及埃弗里-麥克勞德-麥卡蒂實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)之前，人類已經(jīng)進(jìn)行了幾千年的通過選擇性育種以及雜交來操縱植物和動物的遺傳基因了。

隨著我們對遺傳學(xué)認(rèn)知的加深，我們已經(jīng)可以通過搭建新的DNA來實現(xiàn)無中生有，創(chuàng)造出新的生物。基因改造農(nóng)作物則是此項科技的先鋒。但是在此同時，我們正站在一場生物革命的突破口。當(dāng)我們跨入生物科技的新時代時，生命將會成為信息，如同電腦程序的代碼一樣，可以被改寫的信息。

科學(xué)家正在開發(fā)一種可以分泌生物柴油的海藻，這種海藻的DNA中則被編寫了數(shù)千GB的數(shù)據(jù)。在未來的30年里，合成生物科技將制造出可以探測到毒素，從工業(yè)廢料中制造生物柴油，以及通過共棲來給人類寄主提供藥物的生物。但是，合成生物也會帶來生物武器和難以控制的入侵物種等巨大的危險。

代表性技術(shù)：建模與仿真、標(biāo)準(zhǔn)化DNA、DNA合成與測序
實際應(yīng)用：編輯胚胎細(xì)胞、遺傳編程、工業(yè)級合成生物學(xué)

增材制造

增材制造（3D打印）已經(jīng)在工業(yè)界作為制造限量設(shè)計原型的技術(shù)而被使用超過30年了。但是，在近十年里，3D打印技術(shù)獲得了驚人的發(fā)展。如今，隨著3D打印機(jī)價格的下降以及大量開源工具和付費模型的出現(xiàn)，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了一個龐大的“創(chuàng)客”群體，無時不刻的在突破這項技術(shù)的極限。

在2040年，3D打印技術(shù)將改變世界。新一代的3D打印機(jī)將可以融合多種材料，電子元件，電池以及其他原件。人們將會利用3D打印技術(shù)制造工具，電子產(chǎn)品，備用零件，醫(yī)療設(shè)備等各種產(chǎn)品，并按照自己個人需求來實現(xiàn)真正的“私人訂制”。

軍隊的后勤將變得更簡單，因為裝備和補(bǔ)給可以在當(dāng)?shù)刂苯哟蛴　Ｎ矬w將會變成信息，而網(wǎng)絡(luò)盜版將會代替現(xiàn)實偷竊。而恐怖分子以及犯罪集團(tuán)將會使用難以追查的原材料來打印武器，探測器，以及其他裝備，給社會安定造成極大的隱患。

代表性技術(shù)：速度、尺寸、可靠性增強(qiáng)，全新合成材料、生物打印
實際應(yīng)用：多材料3D打印、3D打印人行天橋、外科生物墨水

醫(yī)學(xué)

在未來的30年里，各種科學(xué)技術(shù)上的突破將改變醫(yī)學(xué)。通過基因組學(xué)，我們將會得到真正的私人藥物。在未來，癌癥，心肺疾病，阿茲海默癥，以及其他目前看似無救的疾病將會由針對患者個人基因的藥物來治療。

人類將可以通過DNA培養(yǎng)出來移植所需的器官，從而滅絕等待配型以及排斥反應(yīng)等很可能致命的情況。生物假肢將會被直接連接到神經(jīng)系統(tǒng)上，從而提供與真實觸感極其相似的感官。

機(jī)器急救人員以及例如控制性降溫的肢體存活技術(shù)將會大幅度延長救援的“黃金時間”?？茖W(xué)家們將找到衰老的原因，從而增加人類的壽命，涌現(xiàn)出一大群非常健康并有活力的“老人”。

另一方面，發(fā)達(dá)的醫(yī)療設(shè)施的價格將會給各國的醫(yī)療系統(tǒng)帶來更大的壓力。窮人與富人之間的救命資源的競爭則會加劇?？顾幮詷O高的超級細(xì)菌也會給世界各地的人們帶來極大的危險。也會出現(xiàn)極大地不均。而且隨著人類壽命的增加，年輕人與老人之間對于工作以及資源

代表性技術(shù)：定制化醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程
實際應(yīng)用：耐藥細(xì)菌、ElectRx、干細(xì)胞療法

能源

在未來的30年里，全球能源需求預(yù)計會增長35%，我們則正在面臨著一場能源革命。新的采油技術(shù)，比如水力壓裂以及定向鉆為人類添加了大量可開發(fā)的油田和氣田。而這直接顛覆了世界石油市場，使美國從世界上最大的石油進(jìn)口國變成了最大的石油生產(chǎn)國。

與此同時，可再生能源，比如太陽能和風(fēng)能的價格也開始接近與石油。就拿太陽能來說，在過去的10年里，太陽能發(fā)電的價格從每瓦8美元降低至這個數(shù)字的十分之一。在此之外，還有核能這個抱有爭議但從未停止開發(fā)的能源。新一代的核反應(yīng)堆設(shè)計宣稱遠(yuǎn)比之前的更安全，也會產(chǎn)生更少的核廢料。

不過，雖然使用清潔能源可以幫助我們減緩全球氣候變化，但是圍繞著用于生產(chǎn)電池，光伏，以及其他元件的稀有資源的新的糾紛與摩擦也會出現(xiàn)。石油經(jīng)濟(jì)的消退也會在中東和北非引起經(jīng)濟(jì)和社會的嚴(yán)重不穩(wěn)，進(jìn)一步加深當(dāng)?shù)氐奈溲b沖突。

代表性技術(shù)：高效太陽能、電池技術(shù)、能源收集
實際應(yīng)用：新能源占比提高、高效氫燃料電池、原油價格下跌

新型武器

在未來的30年里，數(shù)種新型武器技術(shù)將出現(xiàn)在戰(zhàn)場上。除了目前正在開發(fā)中的非致命武器以及能量武器之外，數(shù)個國家也正在開發(fā)可以阻絕軍事行動能力的反介入和區(qū)域阻絕武器（A2AD）。A2AD技術(shù)包括反艦彈道導(dǎo)彈、精密制導(dǎo)反車輛反人員武器、反火箭炮、火炮和迫擊炮系統(tǒng)（CRAM）、反衛(wèi)星武器，以及電磁脈沖武器（EMP）。

有些技術(shù)，比如精密制導(dǎo)武器，屬于基于現(xiàn)有科技的突破。中國就正在開發(fā)可以摧毀航空母艦的先進(jìn)反艦彈道導(dǎo)彈。而有些技術(shù)則屬于嶄新的主意，比如2015年由美國防部高等研究計劃部（DARPA）所開發(fā)的EXACTO自導(dǎo)子彈。隨著中國，俄羅斯，美國以及其他國家斥巨資推進(jìn)軍隊現(xiàn)代化，新一代的高科技軍備競爭正在揭曉。

食物與淡水科技

在未來的30年里，淡水和食物的缺乏將會在世界上制造更多的沖突。大約全球25%的農(nóng)地已經(jīng)由于過度耕作，干旱，污染等原因造成了嚴(yán)重退化。

在未來的幾十年里，最樂觀的預(yù)測也指出主食谷物的價格將會提高30%。但那是最樂觀的情況。如果全球氣候變化、需求，以及資源管理的失敗按照目前的趨勢繼續(xù)下去，價格提高100%也是可能的。

在2045年，全球超過40%的人口將會面臨缺乏水源的問題。這一切問題的解決方式只有科技。

海水淡化、微型灌溉、污水回收、雨水收集等科技將會減緩人類對淡水水源的需求?；蚋脑燹r(nóng)作物以及自動化將會允許農(nóng)民使用更少的土地來出產(chǎn)更多的食物。食物和淡水將會成為新的科技熱點，也會成為新的沖突爆發(fā)點。

代表性技術(shù)：農(nóng)業(yè)技術(shù)、水資源循環(huán)與回收、可代替食物來源
實際應(yīng)用：農(nóng)業(yè)無人機(jī)、從霧氣中取水、垂直農(nóng)業(yè)

對抗全球氣候變化

根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，在2050年，地球表面的溫度將增加1.4至3攝氏度。就算我們采取了一些極端方式來減少溫室氣體的排放，氣候的慣性也會引起溫度的提高。而地表溫度的提高則會帶來一系列的惡果，比如海平面的提高給海岸城市所帶來的危險，農(nóng)作物產(chǎn)量的下降所引發(fā)的饑荒，干旱導(dǎo)致數(shù)百萬人缺乏飲用水，以及洪水所造成的數(shù)十億損失。

在未來的30年里，這些危機(jī)將會引導(dǎo)各方投資研究可以減緩氣候變化所帶來的影響的科技。在近期，這些科技將包括在地圖上標(biāo)出有洪水危險的系統(tǒng)，以及可以抵抗干旱的基因改造農(nóng)作物。在更長遠(yuǎn)的時間里，也許會出現(xiàn)野心更大的科技，比如可以從大氣中提取二氧化碳和甲烷等溫室氣體，并在把它們安全的儲存在地下的科技。

但是，如果氣候變化的趨勢是增加3度這種最壞的情況，它給地球氣候所造成的巨大影響將難以減緩。在這種情況下，極端的地理工程手段很有可能是避免極度惡劣氣候的唯一方式?？茖W(xué)家們就曾提出在大氣層中散布硫或者氧化鋁來減少抵達(dá)地球表面的陽光。不過，這些手段還處于理論階段，風(fēng)險非常大。