10项有望改变世界的技术
本文转自：环球科学
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《科学美国人》联合世界经济论坛 ， 评选出了2020年全球十大新兴技术 。 这些获得认可的技术必须具备超越现有技术的潜力：它们必须能更好地促进社会进步；同时 ， 这些技术必须是新兴的 ， 但可能在接下来的三到五年对该行业产生重大的影响 。 在今年的榜单中 ， 有哪些将改变人类的未来？
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能无痛注射的微针
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肉眼几乎不可见的“微针”有望让我们进入一个无痛注射和无痛血检的新时代 。 无论是与注射器还是贴片连接 ， 微针都能避免与神经末梢接触 ， 从而避免产生痛觉 。 它可以穿透皮肤表层的死细胞 ， 到达由活细胞和间质液组成的表皮 。 但是微针大多不能到达或只能勉强接触到真皮层 。
许多微针注射器以及微针贴片已经被应用于疫苗注射 ， 还有更多的被用于糖尿病、癌症以及神经性疼痛疗法的临床试验 。 因为微针注射器或者微针贴片会将药物直接注射进表皮或真皮中 ， 所以它们能够比常见的依靠皮肤扩散的透皮贴剂更有效地递送药物 。 今年 ， 研究人员推出了一种用于治疗皮肤疾病（如牛皮癣、疣和某些皮肤癌）的新技术 。
许多微针产品正朝着商业化的方向发展 ， 这些产品能快速、无痛地抽取血液或间质液 ， 用于疾病诊断或监测健康状况 。 如果将针头连接到生物传感器上 ， 则该设备可以在几分钟之内直接测量指示健康或疾病状态的生物标志物 。
有些微针产品能让使用者在家中抽取样本 ， 然后邮寄到实验室或是直接在家进行分析 。 这种方法可以帮助我们更好地实现个性化医疗 。 微针还可用于在医疗服务匮乏的地区进行诊断检测和治疗 。 随着研究人员设计出将其用于皮肤以外器官的方法 ， 微针技术也会产生新的用途 。
2
让二氧化碳变成可用材料
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我们在制造许多化学产品时 ， 都需要消耗化石燃料 ， 这个过程会造成大量二氧化碳排放 ， 导致气候变化 。 现在有一种利用阳光将废弃二氧化碳转化为化学产品的新方法 ， 它有可能通过以下两方面减少二氧化碳的排放：将不需要的气体作为生产原材料；将阳光而不是化石燃料于为生产所需的能源 。
近年来 ， 研究人员开发了能打破二氧化碳中碳氧双键的光催化剂 。 这是创建“太阳能”精炼厂的关键一步 ， 这种精炼厂可利用废气生产有用的化合物 ， 包括可用作合成药品、洗涤剂、化肥和纺织品的原料的各种分子 。 光催化剂通常是半导体 ， 需要高能紫外线才能产生参与转化二氧化碳的电子 。 然而 ， 紫外线不仅稀缺（仅占阳光的5％） ， 而且对健康有害 。 现在 ， 一些经过改造的催化剂只需要可见光就能生产出广泛使用的化学物质 ， 例如甲醇、甲醛和甲酸 。 这些化学原料在粘合剂、泡沫剂、胶合板、橱柜、地板和消毒剂的生产中起着重要的作用 。
一些新兴企业正在研究另一种将二氧化碳转化为有用物质的方法 ， 即施加电能以驱动化学反应 。 如果电力来自化石燃料燃烧 ， 那么使用电力为反应供电 ， 显然不如使用阳光对环境友好 ， 而依靠光伏发电可能能够克服这种缺点 。
将来 ， 化学工业将能够把废弃的二氧化碳转化为有价值的产品 ， 朝着真正无浪费的循环经济迈进一步 ， 并帮助实现负排放的目标 。
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虚拟病人加速医学研发
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在虚拟的人体器官或人体系统上测试药物和疗法的有效性 ， 进而能够准确预测真实的人体对疾病治疗的反应 ， 这些都是“计算机模拟医学”的优势 。 计算机模拟人体试验可以降低初步评估的时间与金钱成本 ， 同时大大减少了志愿者的数量 。
虚拟器官的建模过程首先需要得到真实人体器官的非侵入性、高分辨率成像图 ， 当研究者从中获得人体解剖学数据后 ， 再将数据输入复杂的数学模型中 ， 就能完成对该人体器官功能的模拟 。 随后 ， 强大的计算机得以生成在外观和行为上与真实人体器官相似度极高的虚拟器官 。 现在 ， FDA正在使用计算机模拟代替真实人体 ， 来评估新的乳房摄影术系统 。
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