德国《商报》网站发布了一篇题为《这些技术趋势将影响2022》的报道。为了找出2022年最重要的技术趋势,德国商报记者走访了大学实验室、研究机构和企业,并与学术界和工业界的领军人物进行了讨论,列出了2022年最热门的15项技术,介绍如下:
1。人造肉
人造肉其实有两种,其中一种也叫大豆蛋白肉。人造肉主要由大豆蛋白制成。因为富含大量蛋白质和少量脂肪,人造肉是一种健康食品。另一种是动物干细胞制成的人造肉。
大豆蛋白肉实际上是一种模仿肉的形状和味道的豆制品。使用动物干细胞制成的人造肉,研究人员使用糖、氨基酸、油、矿物质和各种营养& # 34;喂养& # 34;干细胞,继续前进& # 34;长大& # 34;。
2015年4月2日,荷兰马斯特里赫特大学生理学教授马克·波斯特(Mark Post)认为,10年内,人造牛肉除了和天然牛肉一样美味外,在其他方面也会优于天然牛肉,从而解决当今牛肉生产面临的环境和动物保护问题。18个月前,他目睹了第一例牛肌肉干细胞的制造& # 34;人造牛肉& # 34;。2019年8月27日,肯德基与人造肉公司Beyond Meat合作,推出首款人造鸡肉产品。
第一个提出人造肉概念的人是科幻作家拉斯韦兹。在他的小说《双城记》中,“合成肉”是火星人引入地球的合成食品之一。丘吉尔在20世纪30年代提出的。他曾说:“再过50年,我们就不用做‘养全鸡只为了吃一个鸡胸肉和鸡翅’这种荒唐事了。我们可以在合适的培养基中分别培养它们。”
第一个“可食用”的人造肉出现在2000年,美国杜鲁大学支持的生物科学研究财团用金鱼细胞培育了人工鱼。2001年,荷兰阿姆斯特丹大学的皮肤科医生Wetterhoff、内科医生Allen和商人Kuton宣布,他们已经申请了制造人造肉的国际专利。他们的专利包括在肌肉细胞中加入胶原蛋白,浸泡在营养液中,诱导其分裂增殖。
美国马里兰大学博士生杰森·马西尼(Jason Masini)在《组织工程》(Tissue Engineering)杂志上撰文称,他领导的一个研究小组已经找到了一种方法,可以让& # 34;人造肉& # 34;的两种方法。一种方法是,他们首先从牛、猪、家禽或鱼的肌肉组织中提取细胞,并在膜上培养它们。他们发现细胞生长,扩张,然后从膜上脱落。当脱落的平面细胞群积累到一定厚度时,就形成了肉。马西尼提供的另一种方法是在三维粒子中培养肌肉细胞。这样培养出来的细胞组织可以用来做肉制品,比如鸡米花,碎牛肉。
马西尼曾经说过:& # 34;用这种技术生产的肉有很多优点。它可以根据人们的需要调节肉类中所含的营养成分。例如,大多数肉类含有过多的ω-6脂肪酸。吃多了会导致健康问题,而人造肉可以用无害的omega-3脂肪酸代替。此外,& # 39;人造肉& # 39;还可以减少家禽养殖造成的污染;人工饲养肉用动物会消耗大量的水资源和土地,但是& # 39;人造肉& # 39;只需要非常低的成本。"
值得一提的是,本世纪中叶全球总人口将达到90亿,这将需要大量粮食,或引发粮食危机。一些研究结果表明,2050年,生产粮食的农民将面临一些环境限制,因为工业企业和消费者将争夺水资源。一组美国科学家称,30亿人口的增长将使水的需求翻倍。美国科罗拉多大学教授肯尼斯·斯特泽佩克(Kenneth Strzepek)表示,这意味着在2050年,全球用于粮食灌溉的水将减少18%。
多位世界知名科学家在2010年8月16日报告称,2050年全球人口有望达到90亿。如果我们想确保这些人在不破坏环境的情况下获得足够的食物,我们可能需要推广人造肉。国际家畜研究所的科学家菲利普·桑顿博士说,有两种方法可以增加乳制品和肉制品的全球产量。他说:& # 34;一个是人造肉,一个是纳米技术。"
二。太空探索
是浩瀚空宇宙以及其中各种天体和弥散物质的总称。宇宙的起源是一个极其复杂的问题。现代天文观测证明,它处于不断的运动和发展之中。许多科学家认为宇宙是由大约140亿年前的一次大爆炸形成的。
大爆炸是现代宇宙学中最有影响力的理论之一。它的主要观点是宇宙有一个从热到冷的演化历史。在此期间,宇宙系统不断膨胀,使得物质的密度从稠密演化到稀疏,就像一次巨大的爆炸。一开始没有空时间,原因不明,空时间开始涌动,振动让物质诞生。这种大爆炸的反应原理被物理学家称为量子物理。爆炸膨胀空,宇宙空不断膨胀,温度相应下降。后来,宇宙中相继出现了所有的星系、恒星、行星甚至生命。这个理论的创始人之一是伽莫夫。1946年,美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论,认为宇宙是由大约140亿年前的一次大爆炸形成的。上世纪末,对Ia超新星的观测表明,宇宙正在加速膨胀,因为宇宙可能大部分由暗能量组成。
根据最新的研究,宇宙的直径是1560亿光年甚至更多。宇宙的可观测年龄约为138.2亿年。宇宙的23%由不知道其起源的暗物质组成,73%由暗能量组成。
宇宙是一个无尽而神秘的世界,那里有很多科学现在还无法理解的事实。探索宇宙可以满足我们人类的好奇心,丰富我们的精神生活。实事求是地说,探索外部空空间意义重大。比如月球上有很多氦3。根据科学家对月球的探测,月球上氦-3的含量估计在100万吨以上。由此推算,100吨氦-3通过核反应可以提供全球一年的总能量。因此,月球上的氦-3可供地球上的人使用数千年。。
探索宇宙的目的不是为了寻找金银财宝。其主要目的:①研究宇宙的奥秘;②探索新能源和新材料;③为地球生命寻找新的栖息地和庇护所;④与其他宇宙生命形式学习交流。
Tai 空探索技术公司创始人埃隆·马斯克(Elon musk)希望星舰能够完成一些额外的目标:星舰不仅要发射卫星而不是猎鹰9号火箭,还要在2024年将宇航员送上月球,并为前往火星的任务提供运输服务。该船也是迄今为止最大的火箭,高120米,可运输100多吨货物,是运输大型卫星或卫星群的理想载体。
三、人工智能引发新浪潮
人工智能又称机器智能,是指由人制造的机器所表现出来的智能。一般而言,人工智能是指通过普通计算机程序呈现人类智能的技术。约翰·麦卡锡在1955年的定义是“制造智能机器的科学和工程”。安德烈亚斯·卡普兰(Andreas Kaplan)和迈克尔·汉莱因(Michael Haenlein)将人工智能定义为“系统正确解读外部数据,从这些数据中学习,并利用这些知识灵活适应以实现特定目标和任务的能力”。
AI的核心问题包括构建推理、知识、规划、学习、交流、感知、移动物体、使用类似甚至优于人类的工具和操作机械的能力。目前大量的工具已经应用了人工智能,包括搜索、数学优化、逻辑推演等。基于仿生学、认知心理学、概率论、经济学的算法也在一步步探索。思维来源于大脑,而思维控制行为,行为需要意志来实现,而思维是所有数据集合的整理,相当于数据库,所以人工智能最终会进化成机器来代替人类。
人工智能是计算机科学的一个分支,自20世纪70年代以来被称为世界三大前沿技术(空技术、能源技术、人工智能)之一。也被认为是21世纪三大前沿技术(基因工程、纳米技术、人工智能)之一。人工智能逐渐成为一个独立的分支,在理论和实践上都自成体系。
人工智能是研究利用计算机模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科。).主要包括计算机实现智能的原理,使计算机类似于人脑智能,使计算机实现更高层次的应用。人工智能涉及计算机科学、心理学、哲学和语言学。可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科,其范围已经远远超出了计算机科学的范畴。人工智能和思维科学的关系是实践和理论的关系。人工智能处于思维科学的技术应用层面,是其应用分支之一。
从思维的角度来看,人工智能并不局限于逻辑思维,只有形象思维和启发性思维才可以考虑推动人工智能的突破性发展。数学往往被认为是许多学科的基础科学,数学也进入语言和思维领域。人工智能学科也必须借用数学工具。数学不仅在标准逻辑和模糊数学的范围内发挥作用,而且进入人工智能学科,它们将相互促进,发展更快。
值得一提的是,人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学、哲学等多个学科。人工智能的主要研究内容包括:知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动编程等。
四。Web3创新互联网
目前,Web3缺乏一个公认的权威定义,它可以被视为一系列内容的集合:支付和资金都是数字的互联网,一个“分散”应用与集中应用竞争的互联网,一个用户可以对自己的身份和数据拥有更多控制权的互联网。
Web3最重要的是在现有的互联网中嵌入一个或多个基于区块链的附加层,从而赋予互联网应用额外的能力和约束,如众所周知的支付和钱包功能,如使个人能够真正拥有在该平台购买的数字产品,并能够转移到其他平台。
Web3.0将应用Mashup技术整合用户产生的内容信息,使内容信息的特征更加明显,更易于检索。Web3.0的网络模式将实现不同终端的兼容,从PC互联网到WAP手机、PDA、机顶盒、专用终端,不仅仅适用于互联网的单一终端。Web3.0将构建可信的SNS(社交网络服务系统)、可管理的VoIP和IM、可控的Blog/Vlog/Wiki,实现数字通信与信息处理、网络与计算、媒体内容与商业智能、传播与管理、艺术与人文的有序有效结合与融合。
SNS——在Web2.0模式下——网络社交平台只是通过互联网平台把人连接起来。值得一提的是,Web3.0时代将突出网络的三大功能:信息共享、网络交流和电子商务,这三大功能涉及人类生活的三大根本。
五、3D打印城市
所谓3D打印(3DP)是一种快速成型技术,也称为增材制造。它是一种基于数字模型文件的技术,利用粉末金属或塑料等粘合材料,通过逐层打印来构造物体。3D打印通常通过使用数字技术材料打印机来实现。它常用于模具制造、工业设计等领域制造模型,然后逐渐用于一些产品的直接制造。已经有零件用这种技术打印出来了。该技术应用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和建筑(AEC)、汽车、航空空航天、牙科和医疗行业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支等领域。
2019年1月14日,美国加州大学圣地亚哥分校首次使用快速3D打印技术制造了一种模仿中枢神经系统结构的脊髓支架,并成功帮助大鼠恢复了运动功能。2020年5月5日,我国第一枚成功的长征五号乙运载火箭搭载& # 34;3D打印机& # 34;。这是国内第一个泰空的3D打印实验,也是世界上第一个泰空的连续纤维增强复合材料的3D打印实验。
3D打印技术出现在20世纪90年代中期。实际上,这是最新的快速成型设备,使用光固化和纸层压技术。其工作原理与普通打印机基本相同。打印机配有液体或粉末等“打印材料”。与电脑连接后,“打印材料”在电脑的控制下层层叠叠,最终电脑上的蓝图变成实物。这种打印技术被称为3D立体打印技术。1986年,查尔斯·赫尔开发了第一台商用3D印刷机。
值得一提的是,2016年,来自美国圣地亚哥的服务商SD3D与全球保险经纪巨头Aon合作,打造了全球最大的3D打印城,整个城市的尺寸达到9×10.5英尺(即2.7×3.2米)。作为一个相当庞大的3D打印项目,整个过程充满了令人惊叹的细节。值得一提的是,制作团队用来打造这座3D打印城市的只是一张简单的2D平面图,制作方使用3D建模软件Rhino将其转换成3D,仅制作团队就花费了200多个小时。“如此大规模地打印东西并不容易。
荷兰南部有一座8米长、3.5米宽的混凝土桥横跨运河。这是世界上第一座由3D打印建造的永久性桥梁。由埃因霍温技术大学的学生和工程公司BAM Infra设计和制造。利用3D打印技术,制造了800块厚1厘米的钢筋混凝土板,然后由工人拼接。3D打印技术可以很好的减少材料的浪费,速度更快,成本更低。
六。mRNA技术
MRNA技术,简单来说就是当人体需要完成某种任务,比如消灭某种外来病毒时,需要在体内表达抗体蛋白来抵抗。通过参考病毒DNA基因的指令,生物体以RNA的形式进行学习并做笔记。这个过程在生物学上叫做转录。经过修饰消化吸收后,RNA笔记成为可以指导蛋白质合成的“教科书式”mRNA,在蛋白质加工厂的核糖体中合成蛋白质,刺激机体产生特异性免疫反应以消灭病毒,合成蛋白质。MRNA是基因和蛋白质之间的桥梁。
MRNA-蛋白融合展示技术是一种体外筛选多肽的新技术。它可以应用于生物分子配体的发现和相互作用分析。值得一提的是,人体几乎所有的功能都依赖于蛋白质。
mRNA(信使核糖核酸)的作用是告诉我们的细胞制造什么样的蛋白质。在人工编辑的mRNA的帮助下,理论上,我们可以命令我们的细胞机器制造几乎任何蛋白质。你可以在体内大规模制造自然产生的分子来修复器官或改善血液流动。或者,你可以要求我们的细胞伪造不在列表上的蛋白质,我们的免疫系统将学会识别它为入侵者并摧毁它。
与传统疫苗相比,mRNA疫苗具有以下优点:1)抗原选择范围广;2)具有自身佐剂的特性,表现出更强的免疫原性;3)足够的安全性。与质粒DNA疫苗相比,它不进入细胞核,只在细胞质中表达抗原,不存在整合人类基因的风险。4)有多种修饰方法,可以使mRNA疫苗更稳定,翻译效率更高。同时,纳米脂质体递送方法的发展可以使mRNA疫苗快速递送到细胞中发挥其作用。5)可以不依赖细胞培养技术快速构建疫苗。如今,体外转录技术可以非常快速和廉价地大规模生产RNA疫苗。与传统活疫苗5-6个月的生产周期相比,只要mRNA疫苗具有病毒的基因序列,预计40天内即可完成疫苗样品的生产和制备。因此有望更好地应对突发传染病。6)生化合成,生产过程无病毒感染风险。
值得一提的是,信使核糖核酸(mRNA)疫苗在抗击新冠肺炎疫情中表现非常出色。2022年,这种新的疫苗技术将首次得到广泛测试,以测试其对其他传染病的适用性。最令人感兴趣和重要的项目包括流感疫苗、结核病疫苗、带状疱疹疫苗和疟疾疫苗。
总部位于德国美因茨的Baintec公司正在基于其成功的mRNA技术开发疟疾疫苗。根据公司计划,相关临床研究将于2022年底启动。百泰克将对多种候选疫苗进行研究。该公司还与世界卫生组织和非洲疾病控制和预防中心合作。
七。过滤二氧化碳的机器
2022年15大技术。包括过滤二氧化碳的机器。这可能是应对气候变化最直观的方法:再次收集排放的二氧化碳。国际通用的概念是“二氧化碳去除(CDR)”。
事实上,CDR隐藏了一系列技术,包括绿化,人工加速岩石风化以固定二氧化碳,以及通过机器清除大气中的二氧化碳。这种机器目前很少见。美国的全球恒温器公司建造了一些试验工厂,并与领先的石油公司埃克森美孚公司合作,以实现这项技术的规模。
值得一提的是,瑞士“气候工厂”公司一度给这一领域带来了新的活力,它在冰岛建造了一座名为“奥卡”的工厂。该工厂由8个收集器组成,这些收集器看起来像巨大的棕色空色调,并配有过滤器。每个收集器每年可以从空气体中去除500吨二氧化碳。在冰岛,“气候工厂”公司将分离出的二氧化碳泵入地下,并将其矿化为岩石。另外,捕获的二氧化碳还可以利用,比如制作气泡矿泉水。
慕尼黑大学教授尤·莉雅·彭格拉克曾强调:“更困难的问题是如何处理收集到的二氧化碳。目前德国不接受将其存放在地下的做法。”原因是人们担心二氧化碳可能会从未密封的地方再次逸出,造成损害。
八。钢材上的绿色标签
以后买欧洲钢做的产品,或者看到一个小标签,用来证明所用材料的生产工艺是气候友好的。人类多年来认为不可想象的事情即将成为现实。
到目前为止,工业领域二氧化碳排放量最大的部门之一是钢铁行业,该行业将逐步采用新技术,以实现欧盟要求的到2050年实现经济碳中和的目标。
值得一提的是,在欧洲,大多数钢铁产品都是在燃煤高炉中冶炼而成的。现在德国蒂森克虏伯、萨尔茨堡等企业越来越多地使用电能和氢能。然而,由于这种转变的耗时和高成本,该行业需要中间解决方案。例如,萨尔茨堡增加了用于生产绿色钢铁的可再生材料的比例。对于汽车等许多钢铁买家来说,原材料的二氧化碳足迹变得越来越重要。比如著名汽车制造商戴姆勒,预计到2039年实现整个供应链(包括必要的钢材)的碳中和。
九。航空空氢气可以投入使用
纯氢能是氢在物理化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能。氢是宇宙中分布最广的物质,在地球上主要以化合态的形式存在。构成了宇宙质量的75%和二次能源。工业上制氢的方法有很多,比如电解水、煤气化、重油和天然气蒸汽催化转化等等。然而,这些反应消耗的能量大于产生的能量。
氢气的能量密度比电池高得多。预计到2023年或2024年,氢气的成本将低于喷气燃料。与其他交通方式相比,氢燃料在航空空上的使用更合适、更经济、更有优势。氢动力飞机早在20世纪50年代就出现了,但由于储存和成本问题,氢在航空空领域的使用还处于起步阶段。
2008年,波音公司的第一架氢动力燃料飞机首次成功飞行。2008年,波音公司的第一架氢动力燃料飞机首次成功飞行。2020年,ZeroAvia进行了世界上第一架氢能商用飞机的试飞。值得一提的是,ZeroAvia将在2026年前为大型飞机设计氢发动机。
空是另一家致力于研发氢动力飞机的公司。2020年9月,空公布了全球首款零排放民用飞机的三个概念模型。这三种概念机都被命名为“ZEROe”,它们都使用氢气作为主要动力。空客氢概念飞机将于2035年投入使用,可容纳100至200名乘客,航程(3704公里)。氢具有成为航空空燃料的潜力和前景。氢气污染小,易得,安全。更重要的是,从重量和体积来看,氢比锂电池具有更高的能量密度。Avia Solutions集团董事长Gediminas Ziemelis认为,2023年氢动力飞机将达到276.8亿美元,2024年预计价值1740.2亿美元。
据专家预测,如果到2040年新能源充分用于区域、短程和中程空运输,每年将需要1000万吨氢气。因此,需要建立全球供应网络,重塑机场地面流程。
十、新冠肺炎的口服药物
2022年,人类将首次使用容易获得的新冠肺炎药丸。在这些新药中,辉瑞公司研发的帕昔洛韦被寄予厚望。2021年圣诞节前不久,该药物在美国被批准紧急使用。另一种可以对抗新冠肺炎的新药是美国默克公司的莫努匹拉韦。这两种药物都是通过干扰病毒的繁殖机制而起作用的。帕昔洛韦由两种有效的抗病毒物质组成,可以抑制病毒复制所需的酶。Molnupiravir可以导致病毒RNA复制过程中的错误,从而阻碍其繁殖。据外媒报道,法国卫生管理局(HAS)批准美国辉瑞公司使用新冠肺炎的口服药物帕昔洛韦(Paxlovid),并建议将其作为不需要氧气且有重症风险的新冠肺炎患者的早期治疗药物。
即便如此,新冠肺炎的药物仍然是一个巨大的挑战,充满了未知。