2015年世界經(jīng)濟(jì)論壇新興技術(shù)跨界理事會(huì)，一個(gè)由18位科學(xué)家組成的panel，集思廣益，選出2015年十大新興技術(shù)榜單。 從無(wú)人機(jī)到AI興起，這個(gè)榜單讓我們一睹快速邁向的科技未來(lái)——其中不少技術(shù)也與玩具行業(yè)的未來(lái)息息相關(guān)。以下中外玩具網(wǎng)帶來(lái)詳細(xì)榜單。
1、燃料電池汽車(chē) ：氫動(dòng)能的零排放汽車(chē)
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與電或碳?xì)浠衔锏饶茉打?qū)動(dòng)汽車(chē)相比，燃料電池汽車(chē)一直具有頗具潛力的優(yōu)勢(shì)。直到最近，汽車(chē)制造商們才打算將這項(xiàng)新技術(shù)推向市場(chǎng)。 燃料電池汽車(chē)的最初價(jià)格可能在7萬(wàn)美元左右，但是今后幾年，隨著銷(xiāo)量遞增，價(jià)格應(yīng)該會(huì)有顯著降低。
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蓄電池需要接上外部能源，視車(chē)輛和充電裝置具體情況，需要5到12小時(shí)的充電時(shí)間，而燃料電池就不同了， 它利用氫或天然氣直接生成電能（中間不經(jīng)過(guò)燃燒——譯者）。不過(guò)，實(shí)踐中，燃料電池和蓄電池兼而有之，燃料電池生成電能，蓄電池用來(lái)儲(chǔ)存動(dòng)能以供驅(qū)動(dòng)之需。因此，燃料電池汽車(chē)屬于混合動(dòng)力車(chē)，將來(lái)也很有可能采用再生制動(dòng) （ regenerative braking） ，將制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，而不是變成無(wú)用的熱，這是實(shí)現(xiàn)能源利用效率、范圍最大化的關(guān)鍵。
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與電池電動(dòng)車(chē)不同，燃料電池汽車(chē)?yán)锍毯荛L(zhǎng)——每箱燃料 （通常是壓縮氫氣）可行駛650公里；氫燃料加注時(shí)間僅需大約3分鐘；氫燃燒干凈，僅排放出水蒸汽，因此，氫動(dòng)能驅(qū)動(dòng)的燃料電池汽車(chē)將實(shí)現(xiàn)零排放，這是減少空氣污染的重要手段。
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在不產(chǎn)生碳排放的前提下生產(chǎn)氫能，辦法不少。最顯而易見(jiàn)的做法就是利用風(fēng)能、太陽(yáng)等再生能源產(chǎn)生的電能電解水 ——盡管這一過(guò)程中，整體能源使用效率非常低。利用高溫核能反應(yīng)堆，也能將氫從水中分解出來(lái)，或者從諸如煤炭、天然氣這類(lèi)化石燃料中生成氫能 ，將過(guò)程中生成的二氧化碳捕捉、封存起來(lái)，而不是將之排放到大氣中。
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大規(guī)模生產(chǎn)廉價(jià)氫的所面臨的重大挑戰(zhàn)之一，就是缺少能與天然氣、柴油加注站并駕齊驅(qū)、并最終取代它們的氫能補(bǔ)給基礎(chǔ)建設(shè)。當(dāng)下，長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)臍淠埽ㄉ踔列枰獨(dú)淠芴幱趬嚎s狀態(tài)），并無(wú)經(jīng)濟(jì)上的可行性。然而，創(chuàng)新性的氫能存儲(chǔ)技術(shù)，比如，不需要高壓存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)挠袡C(jī)液體承運(yùn)商，不久就會(huì)降低長(zhǎng)途運(yùn)輸成本，緩解氣體儲(chǔ)存、意外釋放的風(fēng)險(xiǎn)。
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燃料電池汽車(chē)的大眾市場(chǎng)，前景誘人，在驅(qū)車(chē)?yán)锍?、能源補(bǔ)給方面，它們不僅能與傳統(tǒng)柴油、天然氣汽車(chē)媲美，還能實(shí)現(xiàn)私人交通運(yùn)輸上的可持續(xù)發(fā)展。不過(guò)，可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)，不僅需要既可靠又經(jīng)濟(jì)的、能從完全低碳的能源中提取氫的生產(chǎn)方式，同時(shí)，隨著今后十年汽車(chē)數(shù)量的增長(zhǎng)（有望增至數(shù)以百萬(wàn)），還需要?dú)淠苎a(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，與時(shí)俱進(jìn)。
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2、新一代機(jī)器人走下生產(chǎn)線(xiàn)
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人們?cè)缇皖A(yù)見(jiàn)了一個(gè)由機(jī)器人全面接管日常繁重工作的未來(lái)世界。然而，這個(gè)機(jī)器人化的未來(lái)卻頑固地抵制變成現(xiàn)實(shí)。機(jī)器人僅被限于流水線(xiàn)以及其他可控性工作。盡管我們已經(jīng)嚴(yán)重依賴(lài)機(jī)器人（比如，汽車(chē)制造業(yè)），但由于機(jī)器人體型巨大，對(duì)與之合作的工人構(gòu)成威脅，他們不得不被安全設(shè)施隔離開(kāi)。
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機(jī)器人科技的長(zhǎng)足進(jìn)步使得日?，F(xiàn)實(shí)中的人——機(jī)器人合作成為可能。更好、更便宜的傳感器能讓機(jī)器人更加“理解”環(huán)境并對(duì)之做出反應(yīng)。受復(fù)雜生物結(jié)構(gòu)超凡靈活性、適應(yīng)性的啟發(fā)（比如，人的手），機(jī)器人身體也變得更加靈活，適應(yīng)性也更強(qiáng)。借助云計(jì)算革命，機(jī)器人能夠遠(yuǎn)距離接收指令、信息，沒(méi)有必要將之設(shè)計(jì)成一個(gè)完全獨(dú)立的單元。
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機(jī)器人新紀(jì)元將會(huì)讓這些機(jī)器離開(kāi)大型制造廠(chǎng)商的生產(chǎn)線(xiàn)，幫助人類(lèi)完成生活中的一系列任務(wù)。借助GPS技術(shù)，就像智能 手機(jī)一樣，人們開(kāi)始將機(jī)器人用于精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)，比如雜草控制與收獲。在日本，機(jī)器人也被用于護(hù)理領(lǐng)域，比如，幫助病人起床，加強(qiáng)中風(fēng)患者肢體控制力。更小但更機(jī)巧的機(jī)器人，比如 Dexter機(jī)器人, Baxter機(jī)器人 以及 LBR iiwa ，易于編程，主要用來(lái)處理一些繁重或人類(lèi)不宜完成的工作。
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實(shí)際上，機(jī)器人很適合兩種工作：不斷重復(fù)或很危險(xiǎn)的工作，它能連續(xù)工作24小時(shí)，薪水還比人工低?，F(xiàn)實(shí)生活中，新一代機(jī)器人會(huì)和人類(lèi)合作而不是取代他們。即使考慮到未來(lái)可能取得的設(shè)計(jì)進(jìn)步以及人工智能的發(fā)展，人類(lèi)參與與監(jiān)管，仍然至關(guān)重要。
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盡管之前幾波自動(dòng)化風(fēng)潮均促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展和提高，整體經(jīng)濟(jì)也因此受益，機(jī)器人有一天接管人類(lèi)工作的風(fēng)險(xiǎn)，仍然存在。幾十年來(lái)，人們一直擔(dān)心失控的網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人聯(lián)合起來(lái)，隨著新一代機(jī)器人與網(wǎng)絡(luò)的鏈接，這種恐懼越發(fā)明顯，不過(guò)，與此同時(shí)，當(dāng)人們將家務(wù)瑣事分派給機(jī)器人來(lái)完成時(shí)，熟悉將會(huì)取代恐懼。毫無(wú)疑問(wèn)，新一代機(jī)器人會(huì)讓人們反思人與機(jī)器的關(guān)系。
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3、可循環(huán)利用的熱固性塑： 一種新的塑料，告別垃圾填埋
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塑料分為兩種：熱塑性塑料和熱固性塑料。前者能夠反復(fù)多次加熱成型，從孩子玩具到洗手間馬桶，熱塑性塑料運(yùn)用廣泛。由于能夠融化重新塑形，通常，熱塑性塑料也可以回收重新利用。然而，熱固性塑料經(jīng)加熱后，只能塑形一次，至此之后，即使遭受高溫高壓，它依然能夠維持原形。
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由于這種耐久性，熱固性塑料在現(xiàn)代社會(huì)中，舉足輕重。他們被廣泛用于許多產(chǎn)品，從移動(dòng)手機(jī)到電路板以及航空工業(yè)。但是，這個(gè)特點(diǎn)也使得它們難以回收利用。結(jié)果，人們不得不填埋這些熱固性聚合物垃圾?？紤]到可持續(xù)發(fā)展，我們迫切需要重新循環(huán)利用熱固性塑料。
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2014年，《科學(xué)》雜志發(fā)表了一篇具有里程碑意義的論文，熱固性塑料的循環(huán)利用取得重大進(jìn)展，論文指出，發(fā)現(xiàn)了新的熱固性聚合物，能夠予以回收。這種叫做 polys或者 PHTs 的物質(zhì)能夠溶于強(qiáng)酸，分解聚合物鏈條，形成部件似的單體，這些單體能夠重新聚合成新產(chǎn)品。如同傳統(tǒng)不可回收利用的熱固性塑料，這些新結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固，經(jīng)得起熱和硬物 ，在應(yīng)用市場(chǎng)上，和它們不可循環(huán)利用的前輩們一樣，潛力巨大。
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盡管無(wú)法實(shí)現(xiàn)100%回收，這種創(chuàng)新——如果得到廣泛適用——將會(huì)大大降低塑料垃圾的土地填埋，加快邁入可循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的步伐。我們期待在未來(lái)五年里，可循環(huán)熱固性塑料能夠取代不可循環(huán)熱固性塑料，并能在2025年廣泛應(yīng)用開(kāi)來(lái)。
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4、精準(zhǔn)基因工程技術(shù) 以更少的爭(zhēng)議提供更好的農(nóng)作物
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傳統(tǒng)基因工程一直備受爭(zhēng)議。最新技術(shù)通過(guò)直接「修改」植物基因編碼，讓植物更加營(yíng)養(yǎng)、更能應(yīng)對(duì)氣候變化；我們相信，這些優(yōu)點(diǎn)和「修改」的精準(zhǔn)性，能將當(dāng)前的擔(dān)心與質(zhì)疑化為廣泛的接受。
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目前，農(nóng)作物基因工程主要采取 根癌土壤桿菌技術(shù)（ bacterium agrobacterium tumefaciens）
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將受到青睞的DNA轉(zhuǎn)入目標(biāo)基因組。盡管公眾普遍存在恐懼情緒，但是，這一技術(shù)已被證明有效、可靠，科學(xué)界的共識(shí)是，較之傳統(tǒng)雜交技術(shù)，從基因?qū)用嫘薷霓r(nóng)作物，不會(huì)帶來(lái)更多的風(fēng)險(xiǎn)。
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新技術(shù)包括 ZFNs, TALENs 以及更新進(jìn)的 CRISPR–Cas9 系統(tǒng)（這一技術(shù)，可參閱2013年1月《科學(xué)》相關(guān)論文——譯者），它們是從細(xì)菌入手，逐漸演化成抵抗病毒的防御機(jī)制。 CRISPR–Cas9 利用（靶點(diǎn)特異性的 ）RNA 將 Cas9 核酸酶帶到基因組上的具體靶點(diǎn)，從而對(duì)特定基因位點(diǎn)進(jìn)行切割，將目標(biāo)基因組變異為已知、使用者挑選過(guò)的序列。 這種技術(shù)能夠讓不可欲的基因消失、或者修改它，與自然突變沒(méi)什么不同。 借由「同源重組」（homologous recombination）技術(shù), CRISPR還能被用于將新DNA序列、甚至整個(gè)基因精準(zhǔn)地插入基因組。
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在基因工程領(lǐng)域，另外一個(gè)有望實(shí)現(xiàn)重大突破的是對(duì)農(nóng)作物使用RNA 干擾（RNAi，近幾年來(lái)RNAi研究取得了突破性進(jìn)展，被《Science》雜志評(píng)為2001年的十大科學(xué)進(jìn)展之一，并名列2002年十大科學(xué)進(jìn)展之首?！g者)。RNAi能夠有效抵抗病毒和病原真菌，保護(hù)農(nóng)作物遠(yuǎn)離病蟲(chóng)害，減少化學(xué)殺蟲(chóng)劑的使用。比如，病毒基因被用來(lái)保護(hù)木瓜抵制環(huán)斑病，在夏威夷，該技術(shù)經(jīng)過(guò)十來(lái)年的使用，木瓜自身并未進(jìn)化出免疫力。RNAi也讓絕大部分糧食作物受益匪淺，比如，保護(hù)麥子抵制稈銹，谷物、土豆和香蕉抵制枯萎病。
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這些創(chuàng)新中，不少特別有利于發(fā)展中國(guó)家的小型農(nóng)場(chǎng)主。隨著人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到這些技術(shù)能夠有效增加收入、改善百萬(wàn)人口的膳食質(zhì)量時(shí)，伴隨基因工程的爭(zhēng)議也會(huì)越來(lái)越少。不僅如此，更為精準(zhǔn)的基因組修改也會(huì)消除大眾恐懼，特別是，由于并沒(méi)有引入外部基因物質(zhì)，最終也就是沒(méi)有所謂的「轉(zhuǎn)基因」動(dòng)植物。
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總而言之，這些技術(shù)都能通過(guò)大大增強(qiáng)種植物的耐受性，降低對(duì)外部資源的依賴(lài)，比如水源、土地以及化肥。同時(shí)它們也更加易用適應(yīng)天氣變化。
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5、積材制造（也被譯為積層制造，主要是指3D打印。2012年奧巴馬國(guó)情咨文已經(jīng)提及，創(chuàng)新制造業(yè)是振興美國(guó)制造業(yè)的重要手段。其中，積層制造就是奧巴馬政府創(chuàng)新突破口。《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》相關(guān)報(bào)道——譯者）
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如名稱(chēng)所示，積材制造是減材制造（subtractive manufacturing）的反面。后者指的是傳統(tǒng)制造方式：為了想要的形狀，要從一塊更大的材料（木料、金屬、石頭及其他）消減或去除若干層 。相反，積材制造利用數(shù)字模板（ a digital template），以松散材料（液體或粉狀）為基礎(chǔ)，逐層疊加成三維造型。
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與批量生產(chǎn)產(chǎn)品不同，三維打印能夠根據(jù)最終用戶(hù)需求，高度量身定制。隱適美公司（ Invisalign）就是個(gè)例子，i根據(jù)電腦制圖中用戶(hù)牙齒形狀，定制合乎嘴型、近乎透明的牙齒矯正器。其他3D打印的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，多見(jiàn)于生物學(xué)方面： 直接打印人類(lèi)細(xì)胞，借此制作活體組織，在藥物安全篩查方面，這些活體組織具有廣闊的應(yīng)用前景，最終幫助人類(lèi)實(shí)現(xiàn)組織修護(hù)、再生。生物打印的最早例子是打印出的肝臟細(xì)胞層，它被用于藥物測(cè)試，最終可能會(huì)被用于制造移植器官。如今，生物打印已經(jīng)被用于生成皮膚、骨頭，以及心臟和血管組織，這些都使得個(gè)性化施藥，前景廣闊。
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積材打印的下一個(gè)重要發(fā)展階段將是集成電子部件的3D打印，比如電路板。納米級(jí)電腦部件，比如處理器，很難采用3D打印方式，因?yàn)閷㈦娮硬考c其他多種不同材料制作的部件拼接起來(lái)，非常困難。在其他領(lǐng)域，如今的4D打印有望帶來(lái)新一代產(chǎn)品，它能隨周?chē)h(huán)境的變化（比如，熱和空氣濕度）而發(fā)生變化。這種技術(shù)在服裝或鞋類(lèi)產(chǎn)品以及保健品，比如，能夠隨著人體環(huán)境變化而變化的人體移植物，等方面，會(huì)很有作為。
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和分布式制造一樣，積材制造正對(duì)傳統(tǒng)加工、供應(yīng)鏈構(gòu)成顛覆性破壞。如今，這項(xiàng)技術(shù)仍處于初期階段，主要用于汽車(chē)、航空和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。隨著更多商機(jī)的不斷涌現(xiàn)，技術(shù)創(chuàng)新不斷拉近它與大眾市場(chǎng)的距離，這項(xiàng)技術(shù)有望在今后十年里獲得迅猛發(fā)展。
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