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1. 增强现实（Augmented Reality）
增强现实（AR）指将打算机天生的图像（乃至声音）叠加在我们对现实天下的感知上。从技能角度来看，AR是一个巨大的寻衅，由于用户可以利用它从多角度理解三维环境。实现AR的根本是虚拟投影与现实天下的集成。AR的专业运用是交互式手册，为操作机器的人供应现场辅导。最新的研究领域是人类医学。年夜夫们在手术过程中利用AR技能，将大大减少在手术室的韶光。已有研究证明，AR可以帮助截肢患者，通过向患者展示自己运动的虚拟实时模型来改进康复方案，使他们能够自我纠正。
2. 室内自动垦植（Automated Indoor Farming）
在具有高放射性地区，人们总担心传统栽种的产品可能含有放射性沉降物；在缺少水资源和沙漠地区可能会给蔬菜栽种带来寻衅。因此，在室内进行工厂化养殖得到推广。室内自动垦植在人工智能系统的辅导下，机器可以实行传统的农业任务，如育苗、再植和收成，也包括畜牧业。从长远来看，农业可能会完备自动化，首先在缺少人力资源和极度条件的地区实现，然后推广至环球。这可能对食品文化、可持续性、社会构造以及就业等领域产生颠覆性影响。
3. 区块链（Blockchain）
区块链是一种许可互不相识的人组织网络来保存可信记录的技能。区块链也是比特币等加密货币的核心技能。区块链可能会通过培植去中央化网络，为所有可能的交易供应一个中立和公正的结果。企业将区块链技能视为提高自身业务可追溯性的机会。区块链技能可以保存不可变记录，没有任何麻烦或传染的风险，网络上的任何人都可以随时对其进行验证，可以用来增加事情的透明度。公共团体和企业认为区块链是未来诚信经营的根本举动步伐。
4. 谈天机器人（Chatbots）
谈天机器人是一种通过书面笔墨或现场音频与人进行实时对话的打算机程序。传统上，谈天机器人遵照一组预定义的规则和脚本，查找特定的单词并为预定义的问题供应预定义的答案，这种模式常日会导致用户体验不佳。较新的谈天机器人由人工智能技能供应动力，使得它们在用户输入方面更加灵巧，并模糊了谈天机器人与Siri、Cortana或Google Assistant等虚拟助手之间的界线。
随着谈天机器人在理解和响运用户问题方面越来越好，它可能会不断进化并成为主流。未来的谈天机器人可能会带来丰富的会话用户界面，利用户可以自然地与打算机、智好手机和机器人等进行交互。
5. 打算创造力（Computational Creativity）
打算机能够创造出原创性的艺术、创意和解决方案，它们看起来像在大型艺术展览会上涌现的作品一样。制作这些作品的半自主人工智能系统由设计师支持，但通过没有先入为主的限定和利用较高的处理能力来确定新的路子、新的办理方案和新的想法。
人工智能在未来将扮演越来越主要的角色，除了完成机器任务外，还可以增强人类的探索和解决问题的能力。下一个前沿领域是利用繁芜的机器学习技能设计全新的策略，这些策略迄今仍在寻衅人类的想象力。
6. 无人驾驶（Driverless）
无人驾驶技能广泛运用的紧张障碍之一是传感器的相对本钱和繁芜性，因此须要花费大量的精力来探求感知天下的新方法。从界面设计的角度来看，无人驾驶车辆出人意料的繁芜，创造完备自主无人驾驶汽车的进程仍在连续。然而，只管有大量的跨国资源致力于开拓这项技能，但其前景并不像许多人最初认为的那样可不雅观。从长远来看，无人驾驶成为常态社会将发生范式转变，拥有私家车可能不再对很多人有吸引力，无论是陆运、空运还是海运，运输都将成为一种商品。很难想象某个行业不会受到无人驾驶汽车的影响，因此政府该当保障立法与技能的和谐发展。
7. 外骨骼（Exoskeleton）
外骨骼是一种体外的人造构造，为了补偿或增强自然的身体能力而设计。它被放置在人的身体上，作为一个增强放大器，增强或规复人的机器性能。外骨骼最成熟的运用是医学领域，它们将帮助患者从瘫痪、多发性硬化症、脑瘫和其他使人衰弱的疾病中康复。外骨骼可能会逐渐被老年人广泛利用。新的工业设备可能更靠近骨骼，从而提升了人体意识和身体动作的整合度。但在不久的将来，可能只能看到供应有限声援/支持的轻型军事外骨骼装备。
8. 高光谱成像（Hyperspectral Imaging）
高光谱成像在安全、国防、环境监测和农业等领域有着广泛的运用前景。传统的数码拍照只捕捉三种波长的光，从蓝色到绿色再到赤色，高光谱成像可以在数百个波长上产生图像。这些图像可以用来确定在任何被成像的场景中创造的物质，有点像远间隔的光谱学。高光谱成像能够供应比常规成像系统更详细的数据，目前仍处于起步阶段。高光谱机器视觉运用存在一些限定，关键成分是传输速率，受高光谱数据固有的大数据量的限定，本钱和信息处理方法也是高光谱成像的运用障碍，但是将最新的高光谱成像引擎技能和机器学习算法结合起来有望办理这些问题。
9. 语音识别（Speech Recognition）
第一个商业上成功的语音识别技能可以追溯到1990年，但随着打算能力和新算法的发展语音识别取得了惊人的进步。研究职员制造了一种用于自动语音识别的低功耗专用芯片，其功耗效率是手机多功能芯片的100倍。新的语音处理器支持立体声 AEC（声学反应肃清）和远场线性麦克风阵列，它专为支持语音的智能电视、条形音箱、机顶盒和数字媒体而设计。纵然在繁芜的声学环境中，也可以从全体房间准确捕获命令，以供基于云的语音识别系统进行处理。
语音识别和会话平台有望成为十大计策技能趋势之一，语音搜索将占到所有搜索中的50％。从长远看，这种转变使人们能够与周围的智能连接设备进行交互。随着人工智能和自然措辞处理技能变得越来越繁芜，纵然人们的语音命令中没有明确的解释，设备也将能够理解用户，然后预测其意图。
10. 群体智能（Swarm Intelligence）
群体智能是指各种工具的集体行为，每个工具都实行一些大略的功能，并在这个过程中与其他工具进行交互。基于这一原则设计的信息系统通过对其所有要素的自我组织操作，以分散的办法管理过程。群体智能类系统的发展前景与无人驾驶汽车、分布式能源电网、搜救机器人的运用有关。
11. 无人机（Warfare Drones）
目前无人机研究一贯专注于提高信息网络能力，使无人机更加精确。无人机必须靠自己导航，因此人们特殊关注它们的感知能力。从导航到武器支配，所有无人机都通过传感器数据构建内部舆图来运行，以许可其算法做出决策，在利用多波长激光从远处罚析物质的传感器领域取得了广泛进展。这些传感器专为无人机而开拓，可以可靠地检测爆炸物，供应关键任务数据。DARPA 开拓的原型无人机系统利用完备自主的无人机，可以在翱翔中过渡到中等高度的机翼翱翔，该系统具有比传统直升机更大航程的监视和打击能力。
无人机易于支配，已经成为一种新型武器。假设一支完备不受人掌握的自治军队作战，向全天下发出了没有人能改变的加密命令，为了应对这种威胁，反无人机技能已经多样化，比如名为猛禽的战斗机F-22和滋扰技能，也可能会涌现防御性无人机，这种无人机用来佃猎其他无人机。
12. 人工智能（Artificial Intelligence）
卷积神经网络一贯是深度学习的支柱，在打算机视觉中，涌现了一些设计创新（包括胶囊网络和欺骗网络），带来了新的前景和新的寻衅。未来几十年中，机器学习、打算机视觉、自然措辞处理和机器人技能方面的进步和创新将重塑全体科学和经济学领域。人工智能软件和硬件根本举动步伐的未来发展可能会导致无监督学习和一些初步形式的一样平常人工智能涌现。这就须要超级智能系统，不仅在专业运用领域，而且在广泛的领域和环境中能够自我进化和超越人类。
13. 全息图（Holograms）
全息图因此激光为光源，用全景摄影机将被摄体记录在高分辨率的全息胶片上构成的图，以干涉条纹形式存在。全息图是一种三维图像，它与传统的照片有很大的差异。光学全息图是物理学家丹尼斯•加博在1948年发明的。从技能上讲，全息图是波场的三维记录，全息图像可以根据不雅观看者的相对位置实现三维感知和变革，就彷佛所显示的物体是真实存在的一样。声全息技能起源于20世纪60年代，是光学全息技能的产物，它涉及到重修由于边界处的声音辐射而产生的声场。
最近的研究重点包括3D全息显示器、声学全息、可触摸全息图以及全息显微镜和打印机。声学全息图是在3D打印的超材料矩阵的帮助下产生的，以繁芜的办法扭曲单一路源的声波，将其转化为声音全息图，这种技能既省时又便宜。最近的进展显示，声学全息图可以显著改进超声成像和医疗选择。未来的3D全息显示器可以提高动态影像逼真度，不雅观众无需戴任何3D眼镜或VR式头枕，通过将柔性超薄薄膜嵌入到全体设备表面，智好手机和日常设备将能够弹出3D全息图，屏幕尺寸无关紧要。此外，若可触摸全息图能真正发挥浸染，我们将看到全息界面与设备进行交互的新办法，并在虚拟现实体验中添加全新的维度。
14. 类人机器人（Humanoids）
类人机器人是一种在形状和特色设计上与人类相似的机器。由于类人机器人被期望尽可能地与人类相似，以是许多项目都专注于直接模拟。灵巧性被视为一种分外类型的运动问题，近年来取得了一些进展，使机器人的四肢靠近人类。类人机器人在机器须要完成与人类相同的一样平常任务的情形下具有明显的上风。DARPA组织了一场机器人大寻衅，以理解类人机器人在灾害场景中的表现，测试包括开门、操作水龙头，乃至接听电话等。
类人机器人是一个长期方向与短期方向截然不同的研究领域。目前，类人动物的建造本钱较高，而且支配繁琐。但是，一旦类人机器人达到一定的性能水平，大众接管度就会发生根本性的变革。一个廉价、可靠、安全、低功耗的类人机器人将会迅速成为标准的机器人平台，成为从军事到娱乐乃至家庭内部的各种运用。
15. 神经科学（Neuroscience）
神经科学仍旧局限于根本研究，研究的终极目的是找动身明力和想象力是如何事情的。早期试图找到一种来衡量、预测和系统地影响想象力的方法，想象力被视为创造性思维的根本，是人类进步的核心。富有创造力的神经科学将使人们不仅能够进行感知，而且能够预测并系统地影响想象力。
想象研究所（宾夕法尼亚大学积极生理学中央的非营利机构）的神经科学家和生理学家通过量化一个人的想象力，供应了一种替代传统的以智商为导向的标准化测试方法。更长远的期望是，创造力的神经科学将使我们不仅能够丈量，而且能够预测和影响想象能力。
16. 精准农业（Precision Farming）
精准农业依赖GPS、卫星图像、掌握系统、传感器、机器人、变速技能、远程信息技能、软件等现有的最新信息和技能，在作物成长周期中（土壤整备、播种和收割）改进作物。在精准农业中，通过传感器和农场管理软件/硬件在现有网络/互联网根本举动步伐上检测和远程掌握。例如，农人现在可以利用一个基于云的无人驾驶拖沓机平台，该平台与拖沓机自动化套件整合，成为即插即用系统，可以自动操控谷物手推车拖沓机，并在收成时令为农人供应帮助。该系统联合收割机操作员在田间设置分段和卸载位置，调度速率，监控位置，并命令谷物运输车与联合收割机的速率和方向精确同步。
未来的农场可能不再须要人力种庄稼，自主机器人已经被用来实行播种、抚育农作物和收割之类的任务。这些机器人不受人为缺点的影响，能够适应现场条件，从而最大限度地提高产量，大幅减少韶光并提高效率。
17. 柔性机器人（Soft Robot）
柔性机器人是机器人的一个子领域，用模拟生物体的材料建造机器。柔性机器人在其他方面与生物相似，突出在运动温柔应环境变革的物理构造的能力。机器人被称为“柔性”，与那些刚性材料制造的机器人比较更突出它们的灵巧性温柔应性。已有研究小组开拓出了一种优柔的机器人，它的实行器类似肌肉，由硅橡胶制成，由气压驱动。科学家们已开拓出一种自动设计软实行器的方法，他们用硅橡胶材料来设计一个优柔的机器人，在单一压力源的驱动下，可以像食指一样波折，像拇指一样扭动。
长期来看，在医疗和个人机器人技能中，柔性机器人将实现与人类之间的安全且兼容的交互。在较小的规模上，微型柔性机器人有望在药物运送和手术等医疗运用中供应帮助。对付野外勘探和救灾，柔性机器人可以在繁芜地形中导航并穿透狭窄空间。柔性机器人将进一步帮助食品处理和农业等领域实现高度自动化，降落本钱。
18. 非打仗手势识别（Touchless Gesture Recognition）
非打仗式手势识别构成了一个自然用户界面，极大地改变了人类与日常技能互动的办法。从手势的识别和解析中可以网络到大量速率、动作、感情反应方面的数据，这些数据可转化为对利用者的精准理解。
超声波手势感知的基本事理类似于蝙蝠和海豚利用的反应定位系统。声纳系统发出超声波，这是一种无法听到的旗子暗记，这些旗子暗记通过用户的手、头或身体反射，随后被麦克风捕获，并由韶光-灯光算法编译。最新的超声波技能采取声学微机电系统(MEMS)，例如现有智好手机中的麦克风和扬声器，或包含压电换能器的分外用场超声收发器。
非打仗式手势识别构成了一个自然用户界面(NUI)，改变了我们与日常技能的交互办法，它所须要的只是我们自然移动和悬停的手和手指向附近的设备发出命令，如电话、打算机、可穿着设备、游戏和VR掌握台、娱乐系统、机器人和家用电器。非打仗界面也可以增强专业设备，如医疗或军事设备。它还将彻底改变依赖深度消费者参与的领域，如媒体、通信、零售、娱乐。
19. 翱翔汽车（Flying Car）
随着汽车拥有量的增多，交通拥堵成为天下难题。因此，研发一辆小型、安全、低冲击的个人翱翔汽车一贯是人们的梦想。如今，传感器、电力存储、电机和人工智能的迅速发展使翱翔车靠近现实。因此，聪慧城市正在准备支配个人自动驾驶交通工具，希望能办理交通问题。
由于目前大多数运输办法都集中在短程和中程运输，因此城市将成为翱翔汽车类产品的紧张目标。如果翱翔汽车可以成功利用，那么它们将开始影响城市根本举动步伐的发展。长远看，全体城市可能会基于翱翔车普遍利用的场景进行方案调度。
20. 神经形态芯片（Neuromorphic Chip）
神经形态技能将是高性能打算的下一个发展阶段，它能够大幅提升数据处理能力和机器学习能力。神经形态芯片是将神经网络的事情事理蚀刻到硅中，其能效可达传统中心处理器的数百倍。神经形态芯片非常节能，适用于移动设备、车辆和工业设备。
2018年英特尔宣告了一种神经形态芯片，运用该芯片的设备可以识别网络摄像头捕捉到的图片中的物体，这为该领域整合了许多新特色，如层次连接、树突状隔间、突触延迟，以及最主要的可编程突触学习规则。
神经形态芯片的发展可以促进人工智能系统的发展，这些系统具有特定的用场，如物体识别、语音和手势识别、情绪剖析、康健剖析和机器人运动。通过合理的功耗掌握，它们可以成为从玩具到仿人机器人等多样化交互设备的关键组件。
21. 仿生学（医学）（Bionics）
“仿生学”常日用于医学领域，用来描述用机器代替或增强各种身体部位。人造、仿生器官和四肢不同于普通假肢，它们的设计尽可能靠近被更换身体部分的原始功能。
目前该技能在外骨骼、上肢、内部器官均有利用，紧张设计用于帮助受伤患者。如仿生外骨骼可以增强人类的自然运动系统，让利用者跑得更随意马虎/更快。
未来仿生学的目标是“将有机体与机器领悟”。这种方法将产生生物和机器部件领悟为“机器人”的稠浊系统。仿生器官将增强生物功能，使人们更快地奔跑、看得更远、听力更好、寿命更长，乃至可以更好地思考。
22. 脑功能映射（Brain Functional Mapping）
大脑不仅拥有数量惊人的神经元和连接，而且它是非同质的，估计有500个不同的部分，通过非常密集的网络连接在一起。脑功能映射技能正在迅速发展，为治疗神经疾病、理解认知和在人工环境中复制认知奠定了根本。
神经元之间的通讯是基于神经元间的电活动。目前为了更好地绘制这些通信路径，科学家们正在开拓可记录的电极，可以在各种条件下记录这种电活动，用打算机来解读网络到的信息。
长远看，深入理解大脑在生理和病理情形下的功能将为确定疾病缘故原由、治疗干预和预防策略供应主要信息。此外，大脑解码的进步有力地支持了脑机接口和大脑仿真技能的发展。
23. 脑机接口（Brain Machine Interface）
脑机接口是大脑与外部设备之间的直接通信路子，它既可以从大脑中网络信息，又可以将信息输入大脑，使其能够与环境互动。增强和更繁芜的是“双向”脑机接口，它记录大脑活动并将刺激通报到神经系统。脑机接口领域的研究目标之一是通过人机共生来提高实行繁芜任务（例如驾驶战斗机）的效率。脑旗子暗记刺激的研究进展可能会开启脑与脑互换的新时期。中期来看，实现繁芜思想的交流尚无可能，但脑与脑的互换可以使人们不断地分享情绪、感情和思想状态。
24. 感情识别（Emotion Recognition）
感情识别（Emotion Recognition）一贯以来都是通过对人脸图像（或视频）运用前辈的图像处理算法来检测感情。感情识别的紧张方向仍旧是“阅读”面部表情。有研究职员开拓出一种利用AI算法的芯片，能通过实时剖析人脸图像识别八种感情。情绪剖析也是继面部表情之后的一种新的技能打破，将机器人学习算法运用于书面文本可以检测我们表达的积极或悲观态度等。目前，智好手机可以见告你你的感想熏染，并供应相应的内容、通信或运用程序建议。智能设备是我们当前的现实，但“共情设备”可能是未来。
感情识别可以完备改变营销职员设计广告的办法，无需依赖个人的直觉或主不雅观想法，针对不同的目标群体对每个想法进行科学而严格的测试。感情识别通过捕获微表情并检测出细微的感情变革有益于司法部门司法。在医疗保健中，它可以用于帮助监视和诊断感情障碍疾病患者。
25. 智能纹身（Smart Tattoos）
智能纹身也被称为纸皮肤、电子皮肤或电子纹身，它由可穿着的表皮皮肤电极组成，能够实时感知各种环境刺激（压力、触摸或靠近)和生理数据(心率、呼吸、血液酒精和氧气含量、肌肉活动、感情）。它代表了一个一体化的感应平台，将为无法得到医疗做事地区的患者供应交互式远程医疗和治疗系统的支持。未来，柔性有机光学传感器可以直接层压在器官上，以监测手术期间和手术后的血氧水平。智能纹身还将帮助中风或脑损伤康复的患者改进肌肉掌握或截肢者移动假肢。
26. 人工突触/大脑（Artificial Synapse/Brain）
法国国家科学研究中央研究职员设计了一种所谓的“影象电阻器”，一种直接在打算机芯片上实现的人工突触（Artificial Synapse）。这种突触能够自主学习，还能够对该器件进行建模，这对付开拓更繁芜的电路至关主要。未来，这些技能将成为设计打算机机器的一个主要组成部分。在仿照生物神经网络的情形下尤其如此，要利用大脑的力量或模拟大脑的构造还须要进一步探索研究。仿照生物神经网络可以提升效率，对付具有大量连接的超级打算机而言，将会得到更强大的打算能力。
27. 柔性电子（Flexible Electronics）
柔性电子是可波折或可伸缩的电子电路，晶体管、显示器、电池、传感器等组件具有这些特性。灵巧性不仅可以实现更繁芜的设计，而且还可以实现新的运用，如可穿着设备、电子纹身或基于电子电路直接3D打印的潜在低本钱办理方案。核心技能是薄膜电子学，柔性电子器件被运用于显示器制造、传感器、能量储能/转换、医疗保健、环境监测、人机交互等领域。
研究职员已经开拓出一种灵巧的压力传感器，纵然双弯也能保持精确。医疗和生物工程运用将受益于真正灵巧/可伸展的传感器，这将彻底改变大脑植入物。能让我们的大脑和电脑之间实现无缝的互换。
柔性电子是动态的，有多种运用处景。研究职员认为该技能将带给人们智能织物、可拉伸的屏幕、可波折的智好手机、可以拉伸到更大尺寸的超薄平板电脑、可佩戴在手腕上的康健传感器，或者将壁纸墙变成巨大的屏幕。
28. 纳米发光二极管（Nano - LEDs）
发光二极管(LED)是一种双引线半导体光源器件，具有将电转换为光的能力，与传统的钨丝灯泡比较，LED灯的紧张特点是不产生热量。此外，LED只须要普通灯泡点亮所需能量的一小部分，而不含有毒金属(例如汞，用于荧光灯灯泡)。
LED显示器通过液晶显示器作为像向来显示图像。基于纳米棒的多功能LED既能发光又能探测光，且比标准LED的刷新速率快三倍。以纳米棒为根本的发光二极管可以对激光笔做出反应。
纳米半导体在生物学、打算机、医学以及照明等领域运用。纳米LED利用少量的能量可以产生更宽的光波长范围，为显示器供应更温暖、更鲜艳的色彩。从长远来看，既能发光又能检测光的新型LED阵列可以帮助用户通过非打仗式手势掌握智能设备，并利用环境光为这些设备充电。
29. 碳纳米管（Carbon Nanotubes）
碳纳米管是一种直径为纳米级的碳基管状材料。这些管状碳分子的分外性使其在纳米技能、电子、光学和其他材料科学中具有代价。
硅一贯是这些领域的首选材料，但它的主导地位在未来可能会受到新化合物的寻衅，许多研究职员已经将这种希望寄托在碳纳米管上。除了用于条记本电脑和智好手机更快、更高效的芯片外，纤巧但功能强大的处理器还可以支持新型技能，比如可波折的电脑和可注射的微芯片，或者可以针对人体癌症的纳米机器等。
30. 打算内存（Computing Memory）
“内存打算（Memory Computing）”或“打算内存（Computing Memory）”是一个新的观点，它利用存储设备的物理特性来存储和处理信息。这与当前冯诺依曼系统和设备中发生的情形不同，例如标准的台式打算机、条记本电脑乃至手机，它们在内存和打算单元之间来回穿梭数据，从而使它们变得更慢，能效更低。
目前IBM的科学家演示了“一种无监督的机器学习算法，它运行在一百万个相变存储器(PCM)设备上，成功地在未知数据流中创造了韶光干系性。与最前辈的经典打算机比较，这种技能有望在速率和能源效率方面提高200倍。
内存驱动打算是无限灵巧且可扩展的架构，可以比传统系统花费更少的能量来更快地完成打算任务。随着数据量的飞速增长，其主要性不断提高，将为大型可组合根本架构的数据处理供应办理方案。
31. 石墨烯晶体管（Graphene Transistors）
石墨烯被称为新的纳米材料，导电性能好、化学性能稳定，是天下上最坚固的材料。它由碳原子组成，这些碳原子被密集地堆积在二维六边形的图案中。基于石墨烯晶体管的电路可以办理硅晶体管的处理速率限定。它们将利用微处理器的时钟速率提高了数千倍，同时须要的功率是硅基打算机的百分之一。
石墨烯晶体管和芯片使打算机变得更小、更快。这些多用场的材料为超薄配件和智能生物医学传感器等技能带来了广阔前景。
32. 高精度时钟（High - precision Clock）
在许多运用处景中，韶光的哀求精度较高，如4D-成像须要高精度的时钟，以供应亚原子区域的构造图像。光学时钟或原子钟有望在韶光丈量和标准化方面供应更高的精度。这使实在用于多种运用处景，并且可节省大量能源。量子逻辑时钟具有广阔的前景，而新的原子钟将须冲要破更多的根本研究。
33. 纳米线（Nanowires）
纳米线的尺寸以纳米为单位。它们也可以被描述为宽度在几十纳米或更小、长度没有限定的纳米构造。纳米线的可重复性和可调节性以及表面特性为纳米医学供应了一种新颖的方法。由于制造它们的材料种类繁多以及它们所显示的迷人特性，纳米线最近成为纳米电子学、光电子学以及分子尺度的化学和生物传感的主要基石。纳米线可以与微通道集成，供应从宏不雅观到纳米的路径，使研究职员能够检测和剖析目标分子，如DNA、RNA和蛋白质。纳米线的直径非常小，可用于探针尖端。此外，基于纳米线可以制造出一种柔性纳米电子支架，该支架有望创造出可检测化学和电学变革的传感皮肤。纳米线也可能对建筑和汽车行业产生重大影响。
34. 光电子学（Optoelectronics）
光电子学是光子学的一个分支，致力于把电子学和光结合起来传输数据。光电子学的进一步研究将为开拓许多不同的光电子器件开辟道路。5D光数据存储过程包括改变熔融石英的光学特性，利用超快（飞秒）激光写入技能创建3D纳米级信息记录。这些记录（“纳米光栅”）由三层纳米点组成，每个点存储一位信息。存储支架是一个经由改进的玻璃盘，对景象条件更持久，化学稳定性更好。额外的容量许可存储多达360TB的数据，大约是50Gb蓝光光盘容量的7000倍，热稳定性高达1000°C，并且在室温下的寿命险些是无限的。5D数据存储将很快成为拥有大量历史档案的机构的宝贵资产，并有望在未来五年内被行业互助伙伴商业化。估量目前紧张用于高端军事装备的光量子芯片将在几年内运用于数据中央。集成光量子研究的进展会改造光量子技能，同时保持与现有半导体芯片技能的兼容性。
35. 量子打算机（Quantum Computers）
量子打算机(QC)基于量子位元（称为量子位元）事情，量子位元可以表示为0、1或由量子力学调节的这两个态的任何量子叠加态。只管有多家公司声称生产量子打算机和量子编译器，但目前的技能没有为量子打算机的制造供应成熟的办理方案，而第一个原型机只能在特定问题上操作。
目前，研究事情致力于办理特定问题的量子硬件的创建。只管如此，要实现能够运行所有现有代码的通用量子打算机，仍须要进行更多的研究。为了使量子打算机更加有效、稳定和便宜，必须进行大量的研究事情，并办理与量子相关和低温事情有关的问题。
36. 量子密码学（Quantum Cryptography）
无论做事于个人通信、电子商务或网上银行交易，通过互联网交流的机密信息都必须受到保护，防止通过加密、利用称为密钥的数字密码进行黑客攻击。量子密钥分配位于量子密码学的核心，它利用量子粒子（电子、光子）安全地建立双方之间的共享密钥。量子密钥分配系统利用了量子力学中的一个基本事理：不雅观察量子粒子会自动改变其特性。因此，总是有可能检丈量子粒子是否已经被不雅观察到，表明安全漏洞。如果发生这种情形，密钥将被丢弃，另一个密钥将被发送，直到双方确定没有其他人不雅观察到密钥为止。
2017年9月，科学家们实现了一个技能里程碑，他们演示了在北京和维也纳之间举行的天下上第一次利用量子加密的洲际视频会议。由于技能缘故原由，此前量子通信仅限于几百公里，但2016年发射的中国卫星“墨子”号冲破了这个限定。上海和与其相距2000公里以外的区域之间都配备了光纤通信设备，与地面500公里以上的轨道进行通信，这项根本举动步伐是天下上第一个天地量子网络。中国量子技能处于环球领先，目标在2030年建立环球量子网络。未来只管对量子技能的运用仍旧受到限定，但量子密钥很可能会用于保护极其敏感和关键的数据。
37. 自旋电子学（Spintronics）
自旋电子学是一个新的研究领域，研究电子自旋对导电的影响。传统的电子设备基于在电路周围分流电子，自旋电流是电流的自旋电子学等效物，与电流不同的是，自旋可以在静止电子之间转移，它们可以在没有实际移动的电子的情形下流动，自旋电子学包括“研究电子（更一样平常地说是核）自旋在固态物理中所起的浸染”。
电子自旋可用于电、光、声音、震撼和热的能量之间的转换。这种在不同能量形式之间切换的能力可以适用于各种各样的设备，自旋电子学的一个潜在运用是许可声音向一个方向流动而不是相反方向流动的音频设备。
38. 生物降解的传感器（Biodegradable Sensors）
生物降解电子器件是一种寿命有限的电子元件，可通过水解或生化发生反应。这种装置可作为医疗植入物，用于临时体内传感、药物运送、组织工程、微流体等，通过生物或化学过程自然降解的材料常日用于食品和药品包装。可降解电子产品可以使设备更智能，例如温度或化学监测。
目前，电子产品的预期寿命可能只有几个月，废弃电子产品对生态产生的影响令人担忧，利用生物降解或有机电子材料可以办理该问题。这种材料为可完备生物降解、生物相容性/生物可代谢性的电子产品开辟道路，这些设备可能会在其生命周期结束时溶解，一方面这将抑制电子垃圾的产生，另一方面使医疗植入物的开拓成为可能。
39. 芯片实验室（Lab-On-A-Chip）
芯片实验室将化学剖析等实验室功能集成在一个眇小尺寸的设备中。快速脓毒症检测目前是芯片实验室一个非常主要的运用。由于诊断不及时会导致患者得脓毒症，每一分钟对抗生素治疗都很主要。目前正在开拓芯片实验室系统剖析患者血液样本，以检测可能导致脓毒症的微生物，并减少抗生素的不当利用。芯片实验室技能有望通过更好、更快速的诊断改进医疗水平，特殊是在医疗根本举动步伐掉队的地区。同时，该技能可以使患者在监测自身康健方面发挥更积极的浸染。
40. 分子识别（Molecular Recognition）
分子识别可以看作是对分子间相互浸染的研究。从医学角度来看，分子识别决定了一个化合物是否具有临床性子。基于分子识别的生物传感运用的纳米材料对临床条件特殊主要，个中识别身分可以是酶、DNA、RNA、催化抗体、适体和标记的生物分子。
目前分子识别技能在便携式设备诊断、电反应诊断、药物筛查方面都有不同程度的利用。从长期看，分子识别是构建生命过程的基石之一。作为一个发展中的领域，它将改造医学。
41. 生物电子学（Bioelectronics）
生物电子学是利用生物质料或生物体系构造来设计和制造信息处理机器和干系设备的技能。这一领域利用生物燃料电池、仿生学和用于信息处理、信息存储、电子元件和实行器的生物质料。该研究领域的主要方向是生物质料和小型电子设备之间的互补性和相互浸染。
研究职员开拓受生物启示的材料和硬件架构，以用于新型传感器、实行器和信息处理系统。该领域的其他用场包括原子尺度的分子制造、生物器官与电子设备之间更好的连接，这可能推动人类在假肢、人机集成、仿生学等领域的进展。也将为康健建模、监测和细胞发育研究开辟新的前景。
合成DNA作为一种存储介质，频年夜多数当代尖端替代品要紧凑数百万倍。另一方面，活体存储系统不仅可以用来存储数据，还可以用来记录人类细胞、组织或工程器官中的事宜和过程。
42. 生物信息学（Bioinformatics）
生物信息学是一个新的研究领域，它结合了生物学、数学和打算机科学等多个学科的方法、技能和数据。它的目标是开拓新的工具来绘制和剖析生物有机体的数据。生物信息学的用场包括识别候选基因和核苷酸，目的是更好地理解疾病的遗传根本、独特的适应性、空想的特性，或种群之间的差异。
目前生物信息学的紧张进展在生物杂交领域，生物杂交常日指人工身分和至少一个生物身分的组合。这类技能可以运用于从康健到纳米技能、机器人乃至消费品（如新鲜农产品）等大量领域。生物杂交技能也将在未来的机器人中得到运用，它使得机器人动作更加精确，这将使机器人能够得到广泛的运用。同时，通过将该技能与生物学相结合，可以复制组织或器官，从而帮助人们更好地理解人类生理学或设计新药物及药物递送方法。
43. 植物通讯（Plant Communication）
植物通讯是指植物和其他生物之间的互换，不管是同一种还是不同类型的植物、土壤和昆虫，还是更繁芜的生物。目前有研究团队正在探索将植物作为传感器的方法。对植物通讯的深入研究可能会有潜在的运用前景。
44. 基因编辑（Gene editing）
基因编辑也被称为“基因组工程”，它是DNA被插入、删除、修正或更换到生物体的基因组中的工具。常日的编辑方法是通过工程核酸酶（分子剪刀）在基因组中的靶点产生断裂双链。这些断裂双链通过非同源端接口或同源重组进行修复，结果是靶向突变。
目前基因编辑在基因工程领域产生了一场革命，虽然以细菌为根本，但它险些适用于所有活细胞和生物体，它为防治艾滋病、癌症和遗传性疾病供应了新的可能性，也为育栽种物和动物供应了新的可能性。
基因编辑将进入许多不同的运用领域，个中大多数前景仍旧无法预想。在构想新用场时须要很多创造力，并且须要考虑很多道德和法规问题。
45. 基因治疗（Gene Therapy）
基因治疗的重点是基因突变，基因突变使其产生非常蛋白质。除了变异，基因治疗的基本事理是，毛病基因被治疗基因（也称为功能基因）取代或灭活，这种基因通过病毒或“裸DNA”进入人体。
基因治疗成为可行的技能能力正在扩大，但基因治疗的成熟度和大规模采取的繁芜性仍待不雅观察，此外政策和各种伦理困境的办理也很主要。
46. 抗生素药敏试验（Antibiotic Susceptibility Testing）
抗生素耐药性是环球人类康健面临的最严重的风险之一，这就意味着要面对多方面寻衅，包括：传染预防、新抗生素的开拓以及对抗传染的替代方法、限定过度利用和确保有效性治疗。在未来，一旦确定了传染的缘故原由，年夜夫将可以在现场决定是否采取适当的抗生素治疗，以及哪种抗生素最有效。
47. 生物打印（Bioprinting）
生物打印是3D打印的一种分外运用，它利用聚合物或基因工程的生物质料生产组织和器官，个中一些组织和器官可植入人体。生物打印的优点是材料的个体适应性较好并且具有较少的副浸染，包括植入物排斥反应。
目前一种3D打印系统已经被提出，它可以将活细胞打印成人体尺度的骨骼、肌肉和耳朵组织。由于这样打印出来的物品利用了聚己内酯的生物相容性合成聚合物，以是其构造稳定。
未来，首批3D打印的人体器官将无排斥地移植，既知足了等待器官患者的巨大需求，也知足了那些想更换其有故障器官患者的巨大需求。从长远来看，“人体芯片”模型可能会天生用于植入的各种类型组织，以利用患者自身体内的细胞修复受损的器官。
48. 基因表达的掌握（Control of Gene Expression）
基因表达是一个基因的核苷酸序列被用来辅导蛋白质合成和产生各种细胞构造的过程。通过理解如何掌握基因表达，科学家们希望破解每个基因在人类和动物发育中的浸染。
早期研究通过创造胎儿对疾病的易感性，并以某种办法操纵细胞，使未来的有机体组织康健，以推动赞助生殖和再生医学领域进步。
基因组的不稳定性和基因改变对疾病的发展有推动浸染，加速与年事有关的病理，并促进组织变性和器官衰竭。通过研究人体对基因表达的掌握，可以预见人的朽迈程度和速率。在胚胎发育和多功能干细胞生物学阶段掌握基因表达可能会彻底改变赞助生殖和再生医学。
49. 药物运送（Drug Delivery）
药物运送是指给人或动物施用治疗剂或药物复合物，以达到治疗效果的一种治疗方法。药物通报技能的进步常日是为了提高药物的功效和接管程度，同时减少其副浸染。纳米材料和新材料正在彻底改变这个领域。
提升药物运送能力将导致药物更快达到其目标，副浸染会越来越少，并在必要时停用或重新激活。通过把药物嵌入精确类型的设备中，它们还将为患者和治疗师供应信息。这样的治疗方案通过减少患者在医院花费的韶光，从而大大降落了治疗本钱。
50. 表不雅观遗传技能（Epigenetic Change Technologies）
表不雅观遗传技能指的是基因功能的可遗传变革，而这些改变并不须要DNA序列的改变。只管实验表明一些表不雅观遗传变革是可逆的，但“表不雅观遗传”一词已经包括在不改变DNA序列的情形下改变基因活性的过程，并导致可通报给子细胞的润色。
目前有一些证据表明，许多疾病和各种康健指标都与表不雅观遗传机制有关，包括多种癌症、认知功能障碍、呼吸系统、心血管、生殖、自身免疫和神经行为疾病。
充分理解表不雅观遗传机制将有助于开拓新的诊断方法、生物标志物和治疗方法。从长远来看，表不雅观遗传技能的运用可能会对人类产生不可改变的、持久的影响。它会影响人类的生活办法和食品、农业等其他领域，特殊是对康健的影响最大。
51. 基因疫苗（Genomic Vaccines）
基因疫苗是由DNA或RNA合成的非蛋白疫苗，可促进人体免疫力提升，预防传染性疾病扩散。它是在基因治疗(genetic therapy)技能的根本上发展而来的。
DNA疫苗的前景非常稳定，便于大量生产且易于运输。当基因组疫苗成为常态时，由于持续韶光长，涵盖了广泛的病原体，并且很随意马虎适应后者的突变新形式，因此须要的免疫次数更少。
52. 微生物组（Microbiome）
微生物无处不在，它们形成的微生物群对人类康健既有好处也有坏处。受从前打仗微生物和饮食等成分的影响，人与人之间的微生物组构成有很大的差异。此外人体的不同部位有不同的微生物群。虽然已经知道肠道细菌的组成对某些基因的活性有影响，但这究竟是如何发生的仍有待证明。一项新的研究揭示了一种潜在的方法，即“好的”肠道细菌可以掌握人类的基因活性，并可能有助于预防结直肠癌。
微生物组已成为医学研究职员的紧张兴趣。理解微生物组的多样性并创造新的模式可以更好地理解疾病的发生缘故原由，以及为什么在某些情形下治疗效果要好于其他情形。大数据和新的打算工具将使微生物组的宏基因组剖析成为可能。
53. 再生医学（Regenerative Medicine）
再生医学是一个新兴的医学领域，它致力于找到修复或更换因疾病、先天性问题或创伤而受损的细胞、组织乃至全体器官的方法。通过组织工程、干细胞的细胞疗法，以及人工培养的组织或器官来实现。
再生医学将专注于为细胞分解、细胞培养和组织工程开拓更可靠、更便宜的方法。在未来，人类将在无需外部支持基质的情形下产生组织和器官。
54. 重编程的人类细胞（Reprogrammed Human Cells）
重编程的人类细胞常日指免疫系统的基因重新编程的白细胞或勾引型多能干细胞，其外不雅观类似于胚胎干细胞。最近有研究证明，可生物降解的纳米颗粒可通过对免疫细胞进行遗传编程，在小鼠模型中识别、打消或减缓白血病的进展，并使得免疫细胞仍在体内。勾引多能干细胞是一种可以直接从成体细胞中产生的多能干细胞。就像胚胎中自然产生的干细胞一样，它们可以成为任何其他类型的细胞，可以发育为皮肤、神经、肌肉或险些任何其他细胞类型。
55. 靶向细胞去世亡路子（Targeting Cell Death Pathways）
癌症是全天下人类去世亡的紧张缘故原由之一。2012年，新发癌症病例1400万例，癌症干系去世亡820万例，估量在未来20年内，这些数字将翻一番。与目前的治疗方法比较，靶向触发不同类型细胞去世亡的关键调控分子可能是一种更有效、毒性更小、更不随意马虎产生耐药性的癌症治疗方法。
识别新的细胞去世亡机制并考试测验协同激活和掌握多种细胞去世亡路子是一种新兴对抗癌症的方法，预示着癌症治疗有效性的重大飞跃。同时它有望减轻或办理困扰该领域的某些毒性和耐药性问题。
56．2D材料（2D Materials）
2D材料由原子级薄层材料组成。目前的研究紧张集中在由不同的2D材料层所构成异质结性子，以及它们在光伏、半导体、集光器件和后硅电子等领域的运用。通过理解2D材料异质构造，发挥半导体构造的能力，为纳米电路和可穿着设备的开拓铺平了道路。2D磁体可以办理最令人难以置信的科学问题，开启超薄型打算机的时期，此外2D材料在传感和数据存储方面也具有潜在的运用前景。
57．食品3D打印（3D Printing of Food）
3D打印的食品商业化成为主流，目前看来，它真正的潜力可能在于美食领域，专业人士可以通过3D打印发明新的食品，并进行实验；在医疗环境中，帮助有进食困难的人。
未来，食品3D打印和质料可以按时生产，直策应用。险些所有菜肴都可以“打印”，而不是烹饪。短缺的身分可以在须要的位置和韶光以基本粉末的形式打印出来，质量和口味每次都保持不变，没有偏差。食品3D打印大大简化了食品的制作过程，同时也能帮助人们制作出更加营养、康健而且有趣的食品。
58．玻璃3D打印（3D Printing of Glass）
玻璃的独特性能通过快速原型制造玻璃物体的前景一贯引人瞩目。玻璃3D打印的最新进展为快速制作玻璃零件供应理解决方案，该技能利用的是熔融玻璃，一旦打印完成，险些不须要后期处理。
玻璃是一种必不可少的高性能材料，独特的功能使其运用于生物技能、光学、光子学和数据传输等领域。玻璃3D打印的进步为实验室级设备的制造铺平了道路，也为内部生产带来了便利，它使得技能职员可以得到更靠近于成品的成果。艺术表现也可以通过繁芜几何构造的实验而达到新的境界。
59．大型物体的3D打印（3D Printing of Large Objects）
无论产品设计大小，3D打印技能的最大上风之一便是制造商能够掌握物体物理形态的每一个方面——物体的形状可以通过分外的软件进行优化。在不久的将来，不仅小型设备，大型物体或超大型物体的紧张部件都将可以进行3D打印。大型物体可以通过分外的设计软件进行优化，以使材料和功能适应环境的哀求。
60． 4D打印（4D Printing）
4D打印技能是指由3D技能打印出来的构造能够在外界勉励下发生形状或者构造的改变，直接将材料与构造的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型，实现了产品设计、制造和装置的一体化领悟。4D印刷品如果暴露在刺激物（加热、光照、水、磁场）下，会随着韶光的推移自我变换形状或性能变换。
4D打印的形状影象聚合物将极大地影响康健行业。4D打印还可用于组织工程、自组装生物质料、纳米粒子的设计以及用于化疗的纳米机器人。在能源工业中，将来会在太阳能电池板上利用形状影象材料，用于检测阳光并相应田主动旋转的传感器的制造。
61．水凝胶（Hydrogels）
水凝胶是具有高接管性（包含90%以上的水）的天然或合成聚合物。由于它们的含水量较高 ，表现出“与自然组织相称的柔韧性”，水凝胶常日作为分子和细胞物种的载体，能够总结细胞/组织发育过程中的动态旗子暗记。由于其仿生性，水凝胶是生物医学运用的紧张材料，如药物运送和干细胞治疗。一样平常来说，制造水凝胶须要一系列前体材料之间的化学反应和相互浸染。
水凝胶在医学领域具有广阔的前景。不久的将来，水凝胶将为急救事情供应根本支持，使患者能够达到自我修复。随着技能的进一步发展，治愈性软体机器人将可以打仗生物体的细胞，并在微不雅观和亚微不雅观水平上进行手术。
62．超材料（Metamaterials）
超材料是由多个单独的纳米元素组成的人造组件。澳大利亚研究职员在纳米材料中创造了新特性，为制造热光伏电池开辟了新的前景，热光伏电池可以在阴郁中网络热量并将其转化为电能。该团队利用金纳米构造和氟化镁创造了一种超材料，可以在精确的方向上辐射热量，并在特定的光谱范围内发出辐射。不久的将来，超材料将用于制造超轻卫星天线、传感器和光伏电池。在掌握本钱的情形下，超轻型天线可以连接到卫星，并使其绕过有线确当地互联网根本举动步伐。热光伏电池可以从红外辐命中获取能量，不须要阳光直射，可以补充乃至取代太阳能电池，成为主要的可再生能源。超材料的高可配置性将用于制造抗损伤材料，例如超材料制造的衣服会感知可能的破坏并调度织物表面以保护穿着者。
63．自愈材料（Self-healing Materials）
自愈材料通过对微损伤反应的修复/愈合机制来检测退化。一样平常来说，这些材料是人工制造的，可以被认为是“智能构造”，它们根据其综合“传感”能力来适应各种环境。这种技能可以运用于任何领域，例如海上风力涡轮机，或者翱翔中的飞机和卫星。
随着技能的不断发展，自愈材料只要加水就可以修理破损的牛仔裤。当智好手表、条记本电脑和手机受到人为毁坏时，它会自动修复显示屏上的裂痕。这些设备的电池还将具有更长的利用寿命，这归功于它们的自我修复特性。
64．生物塑料（Bioplastic）
生物塑料指以淀粉等天然物质为根本在微生物浸染下天生的塑料。它具有可再生性特性，因此十分环保。这些包括玉米、大米、马铃薯、棕榈纤维、木薯、小麦纤维、木质纤维素和甘蔗渣。根据其化学身分和生物基身分的百分比，生物塑料可能是可生物降解的。生物塑料用于食品和饮料包装、医疗保健、纺织、农业、汽车或电子平分歧行业。生物塑料的紧张优点是它们留下的能源足迹更小，产生的污染也更少。欧盟自助项目正在研究一种可生物降解的尿布、一种可生物降解的生物活性美容面膜，以及一种纳米构造的生物相容性无纺布。塞维利亚大学和韦尔瓦大学的研究职员利用大豆蛋白开拓了生物塑料，这种生物塑料可生物降解且环保，可接管自身重量40倍的水。该研究团队修正了大豆的分子构造，从而改变了接管特性，使其保留的水分比平时多三倍。通过将蛋白质的固体浓缩物注入模具，他们创造了试管，并运用于园艺。由王新龙领导的一组研究职员开拓了由可降解生物塑料制成的电子元件。开拓的电子产品是由一种叫做聚乳酸 (PLA) 的玉米淀粉衍生的生物塑料制成的，通过将金属有机骨架纳米粒子与这种生物塑料稠浊，他们成功地开拓出机器、电气和阻燃特性的材料，可用于电子产品。
塑料行业正致力于开拓利用自然界中创造的天然质料光降盆生物塑料的新方法。生物塑料在许多不同领域都有很高的需求，这种材料将有很多新的运用前景。
65．碳捕获与封存（Carbon Capture and Sequestration）
碳是地球上生命的主要元素。人类活动产生的二氧化碳是导致景象变革的紧张温室气体之一，管理二氧化碳是我们这个时期最大的社会、经济和政治寻衅之一。为了避免碳流失落到大气中，碳被网络起来储存，并在高二氧化碳排放源处进行处理，例如各种工业和碳基发电厂的烟囱。空气捕集技能可以从环境中的任何地方去除空气中的碳，二氧化碳通过接管和膜气体分离技能从空气或烟气等分离出来。捕获的二氧化碳或提取的碳可以以矿物形式储存，由于它与金属氧化物会发生放热反应。在其他情形下，可以通过管道运送到其他地方利用，例如注入老油田开采石油。
空气捕获与碳存储相结合可以实现双重功能。碳捕集与利用减轻了碳存储所带来的一些问题和本钱，一旦减缓景象变革的本钱增高，碳捕集技能就可能吸引来自汽车和飞机等分散碳源关注。但是这些技能也非常昂贵，存在一定风险，而且实际效果尚不清楚。
66．海水淡化（Desalination）
海水淡化是从水中撤除各种盐的过程。传统上是通过蒸馏、电解和过滤实现的。由于技能本钱较高、能耗高，目前它们只能将水分解，或者使其达到沸点或者冷凝，通过化学物质过滤来洗濯污染的膜，实现海水淡化。新的实验表明，通过利用各种形式的石墨烯（一个原子厚的等间距碳原子层）可以实现海水淡化。氧化石墨烯膜，其孔径大小可以精确掌握，可以将普通盐分从水中筛出，使其可以安全饮用。
精密过滤技能的发展对环球经济、生态系统产生巨大影响，对发达国家和新兴市场的社会层面产生巨大影响。精密过滤技能将通过提高废水工业过滤的能源效率来降落本钱，使工业参与者更乐意降落其企业的生态影响。
67．地球工程与景象工程（Geoengineering and Climate Engineering）
地球工程关注的是全体景不雅观的变革，比如人工湖、中国的三峡大坝工程。其余比较范例的例子是改变河床、利用山建造人工岛和日本的关西机场等。景象工程紧张包括两种类型，肃清温室气体和管理太阳辐射。最近，减少温室气体排放和社会承受景象变革能力的问题备受关注。未来在环球范围内须要对地球工程和气候工程进行管理和监管。
68．超级高铁（Hyperloop）
超级高铁是目前正在开拓的运输系统，一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具，具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点。它将利用加压吊舱载客，也可以在真空钢管中运载货色。吊舱由一个电动直线电机通过一个隧道或管道（低压环境）逐步加速。吊舱通过磁悬浮快速上升到轨道上方，由于空气阻力低，实现超高速滑行。
超级高铁可以帮助缓解交通压力，不受交通事件和蔼象成分的影响，带来稳定、可靠的通勤体验。
69．塑胶食虫（Plastic - Eating Bugs）
聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）是环球最常见的制造产品之一，也是不可生物降解的，随着这些塑料垃圾堆积在我们周围，已经造成严重的环境问题。由于将PET转化成油是一个繁芜的过程，科学家们开始探求能够代谢或消化这些物质的方法，将其转化为可生物降解的产品。日本研究职员通过剖析从土壤和废水中网络的以PET塑料残骸为食的细菌，创造了这个物种并将其命名为Ideonella sakaiensis。这种细菌彷佛只吃PET，并且仅利用两种酶，就能将其分解。
最近研究创造，塑胶食虫可以快速降解塑料垃圾，乃至可能变成天然肥料来喂养土壤，大大减少城市污染。
70．分解二氧化碳（Splitting Carbon Dioxide）
二氧化碳是一种废气，一种积聚在大气中的温室气体，直接导致环球景象变革。目前正在利用不同的碳捕获和储存方法来降落大气中的二氧化碳含量，从而降落其影响。目前须要做的不是储存，而是通过分离直策应用二氧化碳，以及从储存地点分离二氧化碳。
科学家正在探求将二氧化碳分解和转化为燃料的方法。详细而言，他们正在研发新型廉价催化剂材料。同时，将这项技能与可再生能源装置相结合，能够减少大气中的二氧化碳含量，还能将太阳能直接存储为液体燃料。
71．备灾技能（Technologies for Disaster Preparedness）
随着自然磨难的数量不断增加，许多沿海城市的水灾风险也显著上升，因此自然灾害带来的环境危急值得关注，预测灾害技能也是研究的方向。诸如地震、海啸、火山爆发、泥石流等自然磨难的预防是非常主要的。此外，应急系统、接济机器人、接济系统和公民信息系统须要不断完善。一方面是情景预防，另一方面是技能的打破。
备灾的关键方面是社会复原力，即暴露在危险中的社会能及时有效地抵御、接管、适应和规复的能力。须要在不断变革的环境中采取不同的方法，而不是修复系统的先前状态。技能本身对社会复原力的贡献微乎其微，紧张取决于社会构造的能力。处理繁芜性和不愿定性的能力成为新的寻衅，意味着为未来任何突发情形做好准备。
72．水下生活（Underwater Living）
人类在水下生活的想法被认为是人类未来的一个潜在的主要部分，是作为地球表面由于人口过多或由于灾害而无法居住的一种替代方案。自20世纪60年代初以来，各国已经设计、建造水下栖息区。法国海洋建筑师 Jacques Rougerie 设计的水上探索平台 “Seaorbiter” 正在逐渐成型，这是天下上第一个垂直海洋船舶。英国设计师菲尔·波利（Phil Pauley）发布了一个关于海底举动步伐的设计方案，该方案名为“次生物圈2号”（Sub-Biosphere 2），这座海底举动步伐拥有8个栖息区。朱尔斯的海底小屋 jules undersea lodge 海底小屋位于美国佛罗里达州基拉戈岛，于1986年建成，是美国最早的水下酒店。
由于陆地上的住房空间稀缺，因此越来越多的沿海陆地被开拓用于居住。估量第一批海底栖息地将位于海岸附近，为越来越多的人供应生活条件，并在景象变革导致海平面上升时利用。
73．废水养分回收（Wastewater Nutrient Recovery）
废水养分回收是从废水流中回收氮和磷等营养物质，并将其转化为用于生态和农业用场的环保肥料。养分回收是废水处理领域的一个突出发展方向。生物技能、再利用和再循环技能带来了各种经济、环境和社会效益，有助于降落本钱、节约能源、保护环境和改进客户做事。人们正在考试测验开拓更多的技能来从废水中回收不同的资源，资源越稀缺，回收投资越大。大规模利用废水作为资源将是真正的打破。
74．小行星采矿（Asteroid Mining）
小行星采矿（Asteroid Mining）是从环绕太阳运行的相对较小且密度较大的天体（即小行星）中提取有代价的物质的过程。随着地球矿产资源的枯竭，一些主要材料将越来越难以在地球上开采，小行星将供应主要材料的储备。有些是值得运回地球的，例如：金、铱、银、锇、钯、铂、铼、铑、钌或钨等。其他的可以用于太空培植，例如：铁、钴、锰、钼、镍、铝或钛等。一家加利福尼亚公司展示用于小行星探测的小型低本钱航天器。该操持是为该飞船配备网络有关小行星组成和“挖掘能力”数据的仪器。印度正操持在月球南侧启动对核材料的探索。
75．生物发光（Bioluminescence）
生物发光（Bioluminescence）是指生物体发光或生物体提取物在实验室中发光的征象。生物发光须要一种叫做荧光素和氧的分子，它们相互反应时会产生光。生物发光在一些昆虫、真菌、细菌和海洋动物中被创造。研究职员目前正在考试测验将生物发光技能运用于生物学、医学和惠临盆中，他们正试图将生物发光转移到细菌、植物或哺乳动物平分歧生物上，以更好地理解不同生理过程，并开拓新的成像和研究技能。同时，科研职员正在开拓新的光源，以减少当前环球能源花费。
76．能量网络（Energy Harvesting）
能量网络是一种利用能量网络器从其周围环境中获取能量的技能。只管网络能量不大，由于这种小能源所产生的电力频年夜型设备要少得多，例如太阳能电池板运用于大型热源的热电装置，但捕捉到的能量足以知足大多数无线、遥感、人体植入、射频识别、可穿着设备的运用。捕捉环境能源的技能包括：设计用于从振动和变形中提取能量的机器装置；从温度变革中提取能量的热装置；从光、无线电波和其他形式的辐命中获取能量的辐射能装置；以及利用生化反应的电化学装置。
有研究职员已经证明从活体动物的心脏中获取生物力学能量并将其用于无线电数据传输的可行性。美国陆军研究实验室的科学家开拓了一种纳米电镀铝基粉末，该粉末与水结合产生化学反应，产生氢气，而氢气又可用于为燃料电池供电。这种合成材料自发地将水分解成氢。在测试过程中，他们还不雅观察到，当利用尿液作为水源时，化学反应发生的速率是用水的两倍。
高效的能量网络技能可担保各种系统最少的掩护，并为周围环境可用的物质供应动力。
77．网络甲烷水合物（Harvesting Methane Hydrate）
甲烷水合物是水分子与甲烷于低温高压形成类似冰状的物质，只在地下沉积物中自然存在。对付依赖入口天然气、煤炭和石油来知足大部分能源需求的国家而言，甲烷水合物矿床是未来有出息的能源来源。
大多数天然气水合物沉积物都位于海面以下，只能通过钻井平台和深海钻井船才能到达。由于甲烷是不稳定的且易燃，甲烷泄露到空气中，会造成更多的温室效应，是风险技能之一，目前还不具备可用的技能来大规模网络这种能量。
78．氢燃料（Hydrogen Fuel）
氢的重力能量密度大约是化石燃料的三倍，非常适宜于内燃机。氢气在大气中以放热的办法燃烧，开释出水、过氧化氢和少量氮氧化物。氢作为燃料在氢燃料电池（一种电化学电池）中，氢气与氧气发生反应产生电子流，这些电子流可以作为电流网络到外部电路中。因此，氢燃料电池是碳基燃料的替代能源，对环境没有影响。
目前，有国际研究小组利用掺入二氧化钛光催化剂的光敏蛋白质从水中制取氢气。当光催化剂溶解在水中并在阳光下与铂稠浊时，氢就会开释出来。研究小组还在白光下不雅观察到了非常高的氢气产量，创造用微波炉激活大量的碳氢化合物时，它们会迅速开释出大量的氢。
伯克利实验室的研究职员用石墨烯片嵌入了镁纳米晶体。镁纳米晶体不受氧气、湿气和污染物的影响，同时让氢分子通过。这些石墨烯包裹的镁晶体充当氢的“海绵”，为接管和储存氢气供应了安全的办法。
79．海洋和潮汐能技能（Marine and Tidal Power Technologies）
海洋为人类供应了大量的可再生能源。最前辈的潮汐流和海洋面临着相称大的障碍。在不同的前瞻性调查中，海洋能源可以大规模网络能源，值得我们关注。
欧盟采纳了一系列政策举措，以确保海洋能源技能在短期内具有本钱竞争力。为了网络大量的能量，开采波浪能彷佛是最有效的方法。从长远来看，新的发电机技能所网络的能源量也会增加。
80．微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells）
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。微生物燃料电池就像任何标准燃料电池一样，由一个质子交流膜隔开的阳极室和阴极室组成。细菌成长繁殖形成密集的细胞聚拢体（生物膜），粘附在微生物燃料电池的阳极上。细菌作为活性生物催化剂替代了昂贵的过渡金属催化剂，通过氧化有机底物产生二氧化碳、质子和电子。质子通过微生物燃料电池传导到阴极室，电子通过外部电路从阳极流向阴极，从而产生电能。
细菌在空气、土壤、植物、藻类、动物和灰尘中无处不在，也存在于城市、制造业和农业废弃物中。废弃物可以通过微生物燃料电池转化为清洁能源。由于微生物燃料电池的效率低、本钱高，微生物燃料电池技能仍处于发展阶段。
微生物燃料电池的最大上风是它可以通过处理废弃物和清洁能源减少对环境的污染。该技能仍旧面临障碍，大规模的研究事情是一定的。
81．熔盐反应堆（Molten Salt Reactors）
熔盐反应堆是采取溶有易裂变材料且处于熔融状态下的熔盐作为核燃料的反应堆，它因此非常热的氯化物或氟化物形式存在的熔盐稠浊物。液态熔盐既可以作为产生热量的燃料，也可以作为将热量运送到发电机的冷却剂。理论上这使得汽水分离再热器的设计比采取固体燃料和水冷却剂的常规核反应堆更大略、更安全。
熔盐反应堆在上世纪50年代和60年代在美国橡树岭国家实验室研发，但到了70年代，由于一些非技能成分的缘故原由被中止。随着材料及零部件技能发展，液态氟化钍反应堆研发复苏，环球包括法国、美国、印度及中国正在开展液态氟化钍反应堆研发设计，尤其是在日本核电事件后，各方的关注热度上升。
熔盐反应堆的支持者称实在质上是安全、可持续和高效的。与传统反应堆不同的是，固态燃料棒的熔化会导致不受掌握的裂变，并产生灾害性的影响，熔盐反应堆是按设计熔化的。此外，研究表明，钍基熔盐反应堆技能可以对放射性废物进行热燃烧，从而缓解核储请安题。
中国斥资220亿元公民币在甘肃武威建造两座熔盐核反应堆原型，这些反应堆被设计成熔盐反应堆技能的试验台，目前正在测试中。利用钍作为紧张燃料具有经济意义，中国拥有天下上最大的钍元素储量。
在寻求清洁、高效的能源过程中，熔盐反应堆面临可再生能源和聚变反应堆等新兴技能的竞争。
82．智能窗（Smart Windows）
智能窗可利用太阳能能源转化为电能，并在玻璃板之间调节进入室内的能量从而使室内温度保持在得当的范围，既改进了生活质量，又降落了能耗。智能窗是一种由玻璃或其他透明材料和调光材料所组成的调光智能器件，在一定的物理条件下（如光照、电场、温度），这种器件发生着色或褪色反应，改变自身的颜色状态，从而有选择性地接管或反射外界的热辐射和阻挡内部热扩散，达到调节光强度和室内温度，从而实现节能的目的。
目前某些大型办公楼和其他具有玻璃外墙的大型建筑可以利用太阳光获取能量，这将减轻建筑物的能源用度和企业的碳足迹。智能窗一旦开始大规模生产，对“智能家居”设计至关主要。
83．热电涂料（Thermoelectric Paint）
热电是通过将温差转换成电压，反之亦然，然而，热电材料必须运用于作为热源的物体上，达到发电的效果。热点涂料常日被用于平坦表面物体上，传统的热电设计在这些情形下效率较低。目前，柔性热电材料在可穿着设备等产品上表现出很好的效果，也产生了额外的设计/效率限定，而液体或粘胶材料对付所有类型物体表面都是空想的。
热电涂料可以利用任何热源发电，还可以保护内部空间免受外部热量的辐射，从而减少了额外的冷却需求。热电涂料未来可用于建筑物或车辆表面，从而节省大量的能源。
84．水分解（Water Splitting）
水分解（Water Splitting）是将水的化学身分分解成氢和氧的组成元素的过程。这一转化过程对清洁能源具有主要意义。水分解可以为氢的广泛利用开辟道路，氢气既是零排放燃料，又可以大规模地有效储存，水分解技能将改进对可再生能源的获取。目前，实现水分解的方法虽然有很多种，但技能繁芜，效率不高，履行本钱非常昂贵。
水分解技能可能改变人们看待能源生产和消费的办法。利用太阳能电池板或风力涡轮机的电力，能够轻松地生产氢气，将大大减少人类活动的碳足迹。此外，氢气可大量储存，能够显著提高现有技能的效率。
85．机载风力发电机（Airborne Wind Turbine）
追求更清洁、更便宜的能源以跟上当今社会的消费率的竞争中，利用风能等无穷无尽的资源彷佛是一个新的方向。与传统的地面涡轮机比较，机载风能系统常日要小得多，利用的材料也更少，而且它们更随意马虎移动并支配到伶仃的定居点或遭受自然磨难的偏远地区。与传统的风力发电比较，生产空中风能的本钱要高得多，纵然干系试验取获胜利，也可能须要五年或更永劫光才能将第一个功能系统商业化。
86．铝基能源（Aluminium-based Energy）
作为现有技能的补充和可能的替代品，目前大多数研究将铝用于发电和储能。铝是地壳中含量最丰富的金属，铝材料轻而有韧性，能源工业将从锂材料转向铝，在生产可充电电池等存储系统方面具有明显的上风。除了在建造轻型构造方面的主要浸染外，未来铝还可用于开拓新的、更高效的光伏电池或热系统。
铝电池是锂离子电池的替代品竞争中的强力候选者，在理解铝与各种化合物相互浸染的电化学性子方面将会连续取得科学进展。
87．人工光合浸染（Artificial Photosynthesis）
人工光合浸染是仿照光合浸染的自然过程，将阳光、水和二氧化碳转化为碳水化合物和氧气的化学过程。在燃料花费和二氧化碳含量产生的背景下，既能降落二氧化碳含量又能发电的人工光合浸染是该领域研究的重点。人工光合浸染本钱较低，大大减少对化石燃料的利用和需求。
88．协同创新空间（Collaborative Innovation Spaces）
用于通报知识和创新的新形式正在兴起，常日是一群闇练的技能职员聚拢在一起，称为“创客空间”“黑客空间”或“创新实验室”，大家可以在个中互换和共享。协同创新空间可以在任何地方涌现，包括学校、图书馆和社区中央等，不同的地点供应不同的资源，从3D打印机到合成生物学。在过去的十年中，创客空间在环球范围内广受欢迎，用户报告的数字显示近1400个生动空间，是2006年的14倍。在东京，创客文化与该市3D打印和数字制造做事的兴起相互交织。在美国，特殊是图书馆通过转变为创客空间来加强其作为社区中央的浸染。
89．游戏化趋势（Gamification）
游戏化是在非游戏背景下运用游戏设计元素和游戏原则来提高用户参与度、组织力、学习、众包、招聘和评估等。越来越多的年轻人玩虚拟游戏并因此习气于接管这种演习，越来越多的公司启动了游戏化项目。学习型游戏在企业中得到了运用，并且他们越来越多地投资于学习型游戏。在线学习也部分采取基于游戏的学习形式。可汗学院（Khan Academy），是由孟加拉裔美国人萨尔曼·可汗创立的一家教诲性非营利组织，主旨在于利用网络影片进行免费授课，现有关于数学、历史、金融、物理、化学、生物、天文学等科目的内容，传授教化影片超过2000段，机构的义务是加快各年事学生的学习速率。目前，在美国已经有一个利用游戏促进康健的特定同盟。成人和儿童的体育活动率已经急剧低落，游戏公司支持全国性的体育教诲活动，这一浪潮始于WII Fit游戏，通过利用智好手表、手环或手机来监测康健数据。
90．共享经济（Access/Commons-Based Economy）
互联网的兴起从根本上降落了互助本钱。在线社交网络的利用极大地促进了共享信息和数字产品的意愿，音乐和书本等越来越多商品的数字化扩大了共享的可能性范围。
共享是互惠互利的社会行为，有助于扩大享受共享资源好处的圈子。互联网使新型共享实践成为可能。大多数人认为，这种折衷各种动机的代价创造形式特殊适宜办理繁芜的社会问题。
91．读写文化：多元化的信息掌握者（Read/Write Culture: diversifying information gatekeepers）
人们通过社交媒体，不仅能够分享，而且能够操纵、转换和天生视频博客和在线直播等数字内容。哲学家劳伦斯·莱辛（Lawrence Lessing）称之为“读/写文化”，而不是“只读文化”，即信息或产品由“专业”来源供应给被动的消费者。
"大众话语越来越具有抵牾的信息特色，“原形”越来越受到争议，对信息的信赖正在侵蚀。在互联网上，故事以不断创新的办法被无休止地复制、变动、重新稠浊、回收和重新组合。由于知识产权的斗争，音乐家当受到严重毁坏，媒体、娱乐和教诲等其他家当正在发生迅速变革。
92．重塑教诲（Reinventing Education）
获取新知识的构造在机构层面发生了变革。供应培训和学习新平台和方法的参与者数量呈指数增长，它不再局限于正规教诲机构。从事教诲活动的参与者的多样性在不断增加，为人们在生活中不同时候进行培训和再培训供应了许多新的机会。越来越多的技能和软件公司正在为实践培训创建平台。
93．自我量化（Body 2.0 and the Quantified Self）
自我量化是鼓励用户通过网络日常生活的各个方面的数据来更好地理解自己。早期的观点是人本主义打算（Humanistic Computing），可以追溯到上世纪70年代，那时就已经有通过穿着式传感器（Wearable sensors）以人的行为、生理信息为工具的研究。量化自我意味着通过可穿着设备、智好手机运用程序或独立的传感器，对人体进行永久性监测，并对个人的身体功能进行近乎医疗的监测。
94．无车城市（Car-free City）
目前，至少有7个汽车依赖度高的大城市开始实施无车化。越来越多的城市开始在某些街区淘汰汽车，例如成都、哥本哈根、汉堡、赫尔辛基、马德里、米兰和巴黎，无车城市紧张依赖公共交通、步辇儿或骑自行车在市区内运输。无车城市极大地减少了对石油的依赖、空气污染、温室气体排放、汽车撞车、噪音污染和交通拥堵。国内外越来越多的城市开始淘汰汽车。许多国家和城市乃至制订了新的法律来加速这一趋势。
95．新的网络（New Journalist Networks）
在特定目标上共同努力，以揭示新闻原形并为各种环球性的事宜探求证据，他们在环球范围内与报纸或自由职业者互助。新的网络节省资源，采取新的办法传播新闻和探求证据。
96．本地食品圈（Local Food Circles）
粮食圈关注的是促进安全、区域栽种的食品消费，这将鼓励可持续农业，并帮助农人、发展屯子地区。意味着我们必须彻底改变我们参与栽种和消费食品的办法。
环球工业化食品系统引起了人们对食品安全、康健以及社会和生态可持续性的关注。在美国和欧洲，区域性支持的农业操持正在发达发展，粮食消费者可以直接与农人建立联系，并在农贸市场上购买产品。
97．拥有和共享康健数据（Owning and Sharing Health Data）
大型数据库已经由不同的机构、公司、组织托管，其数据具有不同的聚合规模。在瑞士，新的数据所有权模式因此互助的形式组织起来的。个人康健数据越来越有代价，在保障数据安全的条件下，可以用于研究，并且个人可以从供应数据中直接管益。
98．替代货币（Alternative Currencies）
替代货币可以是数字（常日称为加密货币）或非数字货币。随着信用卡和加密货币的利用不断增长，天下范围内越来越多的无现金交易用于支付任何种类的做事或产品。金融交易是通过交易双方之间的信息转移（常日是货币的电子表示）进行的，而不须要实物纸币或硬币形式的货币。交易的打算可以用加密货币进行。欧洲和其他一些国家正在谈论是否放弃现金交易。
99．基本收入（Basic Income）
保障最低收入（Guaranteed minimum income）或“基本收入”是一种社会福利制度，以保障公民或家庭能够有足够的生活收入。基本收入是指政府向全体公民供应相同的收入，以知足公民的基本生活条件。有了基本收入，人们就可以投入在科学、医疗、教诲等领域中。在芬兰，无论就业如何，公民都可以得到基本收入，这项为期两年的操持将为2000名年事在25至58岁之间的失落业公民供应每月560欧元（581.48美元）的基本收入。
100．生命缓存（Life Caching）
生命缓存意味着网络、存储和展示一个人的全体生活细节供私人利用，或供朋友、家人乃至全体天下披阅。数以百万计的人们正在数字化索引他们的思想、喜怒哀乐、图片、视频剪辑；他们中的大多数人以新的办法上网，公开他们日常生活中的虚拟缓存，生命缓存的目的紧张是保存影象。
试想一下，如果这些都实现了。未来我们的生活是一种什么样子的[思考]
很期待
