熱映的電影《普羅米修斯》暢想了2049年人類為了追尋是誰創造了人類、自身從何而來等一系列終極問題，載著高科技巨額投資下建造的宇宙飛船普羅米修斯號離開地球，駛向了一個未知的與地球同樣有相似大氣層環境的外星球去追尋答案??人類在不斷向外太空探索的同時，同樣沒有停止過對于地球母親的進一步探索：新能源開發，氣象工程，地質研究，海上建筑，垂直農場等一系列技術里程碑，最終都只有一個目的：改善我們的生存環境，讓人類得以更持久地生活在這片熟悉而古老的星球大地上。
然而，正如“航天之父”齊奧爾科夫斯基曾說過：地球是人類的搖籃，但是人類不能永遠生活在搖籃里……
今天，未來生活進行時：暢想未來新興技術40年——百大趨勢性技術匯總行至第三章，探討三大技術門類：Energy新能源技術、Space太空技術、Geoengineeringdi地球工程技術，一切，都是為了未來人類生活更美好而準備著??此外，還會有一些對于這三期專題的一些補充和總結。
Infograhic Credits & Rights: Michell Zappa @envisioningtech.com
漢化、整理：London H @DamnDigital
美編：Wang Qi @DamnDigital
編輯：Vivian Peng @DamnDigital
原圖：
DamnDigital簡要漢化版：
Energy 新能源技術
Inductive chargers 感應充電技術
所謂的感應充電就是非接觸式充電，接插件內部設有一降壓整流電路、一電磁波發射電路，其中市電與降壓整流電路的兩輸入端相連，降壓整流電路的兩輸出端與電磁波發射電路的兩輸入端相連，電磁波發射電路的輸出端連接有一發射線圈，該發射線圈設置在所述充電插頭內，而發射線圈的外部包裹有一橡塑絕緣層。與現有技術相比，結構簡單、體積輕巧，將發射線圈設置在充電插頭內，在其外包裹橡塑絕緣層，使感應充電器與外部需充電設備之間不是直接的線接觸，不會存在電安全問題，使用更加安全可靠。
Tidal turbines 潮汐發電
潮汐發電與普通水利發電原理類似，通過出水庫，在漲潮時將海水儲存在水庫內，以勢能的形式保存，然后，在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉，帶動發電機發電。
Fuel cells 燃料電池
燃料電池（Fuel cell），是一種使用燃料進行化學反應產生電力的裝置，最早于1839年由英國的Grove所發明。最常見是以氫氧為燃料的質子交換膜燃料電池，由于燃料價格便宜，加上對人體無化學危險、對環境無害，發電后產生純水和熱，1960年代應用在美國軍方，后于1965年應用于美國雙子星座計劃雙子星座5號飛船。現在也有一些筆記型電腦開始研究使用燃料電池。但由于產生的電量太小，且無法瞬間提供大量電能，只能用于平穩供電上。
Bio-enhanced fuels 生物增強燃料
Bio-enhanced fuels，無法找到準確的定義敘述，維基百科中以BioFuel意為生物燃料，在此提供生物燃料的簡介供各位參考。
生物燃料(biofuel)泛指由生物質組成或萃取的固體、液體或氣體燃料。可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發利用的重要方向。所謂的生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質。它包括、動物和微生物。不同于石油、煤炭、核能等傳統燃料，這新興的燃料是可再生燃料。
Multi-segmented smart grids 跨多層智能電網
Multi-segmented smart grids ，也即multi-tier Smart Grid，是一種具有系統結構與層次分布的智能電網系統，其基礎就是目前最熱門的智能電網技術。在此之前，我們來了解一下關于Smart Grid 智能電網。
智能電網（Smart Grid），就是電網的智能化，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。
推薦閱讀：《未來生活進行時：無線通信智能化——無“線”智能 溝通未來》
欣賞兩個關于智能電網的基礎宣傳視頻：
World Economic Forum ：Smart Grid Explained
Cisco智能電網
Photovoltaic glass 光伏玻璃
曾經一期的《未來生活進行時：讓自然、技術、人類生活更持續——未來生活“不插電”》 中，我們介紹過一種“有機光伏薄膜”產品，有機光伏薄膜是一層輕薄而透明的光電離子薄膜，只要有光源，薄膜就可以提供一定的電力能量。市場上有不少專門貼于手機顯示屏上的光電薄膜，就是采用了這種技術，薄薄一層薄膜可以在手機的顯示屏上，只要有光源，這層薄膜可以提供250毫瓦的電量給手機連續充電。
而光伏玻璃也具有同樣的機理，即使帶有光電離子的玻璃，能夠吸收太陽能光源，從而轉換成其他可用的電力能量，這種新型的材料已經推出市場，著名的玻璃制造商Corning等一系列廠商都有相應的技術和產品。
Piezo-electricity 壓電
壓電效應（英語：Piezoelectricity），是電介質材料中一種機械能與電能互換的現象。壓電效應有兩種，正壓電效應及逆壓電效應。壓電效應在聲音的產生和偵測，高電壓的生成，電頻生成，微量天平（英語：microbalance），和光學器件的超細聚焦有著重要的運用。
Biomechanical harvesting 生物機械能量收集
推薦閱讀：《未來生活進行時: 當人們在跑步時 他們能為能源貢獻些什么》
Nano-generators 納米發電機
納米發電機的原理：納米發電機是基于規則的氧化鋅納米線的納米發電機。(A)在氧化鋁襯底上生長的氧化鋅納米線的掃描電子顯微鏡圖像。(B)在導電的原子力顯微鏡針尖作用下，納米線利用壓電效應發電的示意圖。(C)當原子力顯微鏡探針掃過納米線陣列時，壓電電荷釋放的三維電壓/電流信號圖。
Artificial photosynthesis 人工光合作用技術
光合作用(Photosynthesis)指的是是植物、藻類利用葉綠素和某些細菌利用其細胞本身，在可見光的照射下，將二氧化碳和水（細菌為硫化氫和水）轉化為有機物，并釋放出氧氣（細菌釋放氫氣）的生化過程。人造光合作用就是人工模擬實現光合作用這一過程。
Enernet 能源網絡
Enernet是一個合成詞，即是Energy Internet 能源互聯網。
與信息互聯網（Internet）相仿，可以設想構建一種能源互聯網（Enternet），即以眾多分散的可再生能源發電裝置為“電網終端”，以大型發電裝置（如核電站、大型水利發電）為“電網服務器”，建立分布式公共電網，實現能源共享。在以可再生能源（太陽能、風能和水電站等）電網終端為中心的區域，就近發展電動車產業，與以遠離可再生能源發電終端的大城市為中心相比，一可以實現真正的零排放，二可以降低電能運輸損耗，更為經濟，三可以兼顧電網平衡和電動車產量二者的匹配，在電動車普及應用初期不失為一種可以嘗試的模式。
Thorium reactor 天然釷燃料
釷燃料，指能制造可以能取代鈾-235的核燃料鈾-233的釷-232。釷資源中產量最多的礦物為獨居石（monazite），一般釷含量為1～15％。首先將獨居石以硫酸或氫氧化鈉溶解，加以過濾、沉淀，再以硝酸溶解，最后以有機溶劑萃取出來成硝酸釷，但因在礦石中常與某些具極大捕獲截面的稀土元素如Gd、Sm、Eu、Dy等并存，故需加以精煉，主要使用有機溶劑萃取法，接著使用離子交換法，以制成核子純度級的釷。
隨著核電的發展，核燃料需求量的增大，尋找其它可利用的核燃料是十分必要的。釷一直被認為是一種潛在的核能資源，各國在釷資源核能利用方面開展了大量研究開發工作。
Traveling wave reactor 行波反應堆 行波堆
不同于現有商業化的堆，通過對抑制堆芯燃料的分布和運行，核燃料可以從一端負級啟動點燃，裂變產生的多余中子將周圍不能裂變的U-238轉化成Np-239，當達到一定濃度之后，形成裂變反應，同時開始焚燒在原位生成的燃料，形成行波。行波以增殖波先行焚燒后增殖，一次性裝料可以連續運行數十年甚至上百年。
為維持運行，堆芯燃料部分保持常規的大小質量，通過核工程師們熟知的方式利用核能：通過蒸汽發生器將核反應產生的熱量帶出堆芯，轉換為蒸汽的動能進而推動汽輪機做功，產生電能。除最初的啟動源需要濃縮鈾，其他所有燃燒都可以來自天然的材料。因此不需要分離濃縮。
形象的說，行波堆像蠟燭，用火柴點燃后逐漸燒盡，并可以點燃其他蠟燭。
Space-based solar power 空間太陽能發電
Space-based solar power (SBSP)是一種在宇宙空間收集太陽能并運用在地球上的一種概念。這方面的研究始于1970年。
Space 太空技術
人類都有一個太空夢！
Commercial spaceflight 商用太空飛行
Sub-orbital spaceflight 亞軌道太空飛行 亞軌道飛行
亞軌道飛行是相較于軌道飛行來說的。亞軌道又被稱為彈道軌道，這主要是由于它通常用于運輸彈道導彈的緣故。通常認為，亞軌道飛行是在距地球35到300公里高空進行飛行。在亞軌道飛行仍然會受到地球引力的牽引，但在一定時間內（高于卡門線，失去空氣阻力的時）可以體驗到失重的感覺。300公里以上的飛行就被認為是軌道飛行，而國際空間站的運行軌道在400公里左右。
Space tourism 太空旅行
太空旅游是基于人們遨游太空的理想，到太空去旅游，給人提供一種前所未有的體驗，最新奇和最為刺激人的是可以觀賞太空旖旎的風光，同時還可以享受失重的味道。而這兩種體驗只有太空中才能享受到，可以說，此景只有天上有。太空游項目始于2001年4月30日。第一位太空游客為美國商人丹尼斯蒂托，第二位太空游客為南非富翁馬克-沙特爾沃思，第三位太空游客為美國人格雷戈里·奧爾森。專家表示，未來的太空旅游將呈大眾化、項目多樣化、多家公司競爭、完善安全法規四大趨勢。
Lunar outpost 月球前哨基地（NASA）月球基地
月球基地，是指人類在月球上建立的生活與工作區域。 在月球上建立基地，主要有以下目的：更好地開展天文觀測等科學活動；在月球上建立空間發電站供地球使用；開發月球各種礦物資源；為人類向更遠的目標探索提供一個落腳點；為飛向更遠的行星的飛船提供建造材料甚至提供推進劑；為更遠的將來人類向月球移民打前站。向月球發射一艘宇宙飛船，代價已經十分高昂，建造月球基地將花費更大的成本。因此，到目前為止，月球基地還處在一般性探討階段。
Mars mission 火星探索計劃
（編者語：雖然沒有，但是很好笑是計劃這個詞是GOOGLE敏感詞）
?
Space elevator 太空電梯
空間電梯，由於頂部直達外太空，所以又名天梯，是一種低成本將有效載荷從地球或其它星球的表面運輸到空間的解決方案。
這個方案旨在建造一部稱作空間電梯的運輸工具。空間電梯由幾個部分組成：
平衡錘：平衡錘是一個比較重的物體，放置于同步軌道上方。
纜繩：纜繩是一條十分長且結實的繩子，上粗下細，用于連接地面與平衡錘。
貨艙：貨艙用于裝載貨物，它可以順著纜繩在空間和地面之間上下移動。
地面基站：地面基站用于將纜繩固定在地面上，并為貨艙的移動提供能源，能量通過激光傳送到貨艙。
Solar sail 太陽帆
利用太陽光的光壓進行宇宙航行的一種航天器。由于這種推力很小，所以不能為航天器從地面起飛，但在沒有空氣阻力存在的太空，這種小小的推力仍然能為有足夠帆面面積的太陽帆提供 10e－5～ 10e－3g左右的加速度。如先用火箭把太陽帆送入低軌道，則憑借太陽光壓的加速，它可以從低軌道升到高軌道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，太陽帆理論上最高速度是光速的2%，也就是6000km/s。飛離地球，飛離太陽系。如果帆面直徑為300米，可把0．5噸質量的航天器在200多天內送到火星；如果直徑大到2000米，可使5噸質量的航天器飛出太陽系。
GEOENGINEERING 地球工程
Weather engineering 氣候工程
氣候工程是一個新概念。任何一門科學只有與工程結合，才能為人類創造更大的效益，才達到成熟的程度。如化學有化工，生物學有生物工程。氣候學也是這樣。氣候工程是以控制和利用氣候資源和防御氣候災害為目的的各項工程措施的總稱。它將是氣候學在理論與實踐中開拓前進的一個重要發展領域。
Vertical farming 垂直農場
推薦閱讀：《未來生活進行時: 科技創想 未來生活 健康新“食”尚》
垂直農場(Vertical Farm)的概念最早是由美國的一位科學家Dickson Despommier提出的（Official Website），他的理念是在西雅圖這樣的大都市中心區域的摩天高樓中種植各種果蔬植物，所有果樹植物以樓層為區域分隔而種植，并且，強調僅靠著自然環境的陽光、空氣及水為續存條件，從而整一幢大樓便是一個單位的生態有機建筑量體。
垂直農場的另一個核心概念，是垂直結構的設計，目的就是將原本傳統平面土地的栽植空間三維化，更有效的利用土地資源，讓有限的及昂貴的市中心土地能發揮最大功效。利用72英畝的土地完成一個既可滿足居住的生活機能，又可達到食物、能源、水資源自給自足的垂直農場。
這一創意一經提出，廣受科研界，環境保護學界，設計學界，創新農業科學界，以及建筑，空間設計，生態學界的廣泛關注和熱烈響應。各個國家都紛紛有征服，組織，個人投身于垂直農業的系統項目中來。
所有作為垂直農場的大廈樓層都需要經過科學的規劃和系統的種植管理，下圖為其中的一例：
Sea-steading 海上住宅建設 海上家園
推薦閱讀：《未來生活進行時: 未來生活水世界——尋找失落的“亞特蘭蒂斯”》
Desalination 海水淡化工程
海水淡化即利用海水脫鹽生產淡水。是實現水資源利用的開源增量技術，可以增加淡水總量，且不受時空和氣候影響，水質好、價格漸趨合理，可以保障沿海居民飲用水和工業鍋爐補水等穩定供水。 從海水中取得淡水的過程謂海水淡化。 現在所用的海水淡化方法有海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法，目前應用反滲透膜的反滲透法以其設備簡單、易于維護和設備模塊化的優點迅速占領市場，逐步取代蒸餾法成為應用最廣泛的方法。
然而，目前所有這些方法都無法為人類大量提供海水凈化的淡水。根本起不到任何實質的普及性價值。將海水變為淡水是個歷史悠久的課題。雖然早在1954年人們就修建了大規模的海水淡化廠，但是直到目前為止，最常見的海水脫鹽方式依然是半透膜反滲透或者多級閃蒸。前者利用薄膜讓水分子通過而阻止其他雜質，后者則通過多次壓力降低讓水迅速以蒸汽的形式逸出。這兩種方式的成本都比較高，而且并不適合制造成便攜式的淡化裝置。現在麻省理工學院和韓國的研究者們制造出一種可以用于淡化海水的芯片，為海水淡化提供了一種新思路。
詳情請閱讀：能將海水凈化為淡水的芯片
Carbon sequestration 二氧化碳捕獲和封存技術 碳封存
所謂碳封存（Carbon Sequestration）是指將捕獲、壓縮后的CO2運輸到指定地點進行長期封存的過程，即以捕獲碳并安全存儲的方式來取代直接向大氣中排放CO2。根據碳封存地點和方式的不同，可將碳封存方式分為地質封存、海洋封存、碳酸鹽礦石固存以及工業利用固存等。目前，法國、德國與英國等歐盟大國正就這一技術開展小型試驗，但碳封存技術還有待進一步完善。
Climate engineering 氣象工程
Climate Engineering是近年來國外學者提出的一項系統性研究工程計劃，最初是旨在應對全球變暖而提出的用技術改善大氣層和氣候環境的系統性生態工程計劃，該項計劃包含了近十余種不同專業領域的專業性研究，是一個復雜的跨學科系統工程。
推薦閱讀：
Arcologies 生態建筑
所謂生態建筑，就是將建筑看成一個生態系統，本質就是能將數量巨大的人口整合居住在一個超級建筑中，通過組織（設計）建筑內外空間中的各種物態因素，使物質、能源在建筑生態系統內部有秩序地循環轉換，獲得一種高效、低耗、無廢、無污、生態平衡的建筑環境，例如星球大戰中的死星，黑客帝國里的“錫安”和蟻哥正傳里的蟻丘。現實中的案例有：德國的“三升房”、奧爾良的“諾亞”等。
關于本專題的一些補充：
今年年中，來自倫敦的技術戰略研究專家Michell Zappa將長時間以來所整理的所有目前我們市面上能看到的各個領域的新興技術，包含業已實現并付諸應用的重要技術，以及處于研究階段的攻堅技術都進行了整理，清晰地設計成交互式信息圖。這張信息圖將所有目前所有重要的新興技術整理規整為11大門類：ARTIFICIAL INTELLIGENCE人工智能、INTERNET互聯網、INTERFACES交互界面技術、SENSORS傳感器技術、UBICOMP普適計算、ROBOTICS機器人技術、BIOTECH生物科技、MATERIALS新材料技術、ENERGY能源技術、SPACE宇宙空間技術、GEOENGINEERING地球工程技術，共包含了112項重要新興技術。
順便需要補充的是，圖中所有技術排列所對應的年份，指代的是該技術成為普遍應用的時間點，每一類新型技術大類下的技術都是相應迭代發展的，其實此圖除了年份，技術類型兩大維系之類還有一條維系，是量級參考系（Quantitative Forecast），其下包含該年份對應的全球互聯網網民數量（Online Population）,相互聯接的應用設備（Connected Devices）、以及全球人口數（World Pupulation）。
另外這些技術門類不是包含了所有相關領域下的一切技術，制作者是根據調查和統計研究，對于最有機會獲得大范圍普遍應用和發展趨勢相關性作為指標，綜合技術發展速率和規律做的這一參考。
我們一共分為上、中、下三篇進行了整理和簡單的介紹，在此期間，編者收到了來自不少讀者的郵件，向我們提出了一些疑問，與編者進行了各種各樣的探討，其中很多是關于文中涉及的各中技術含義的討論。在此，編者不得不承認，我們在整理過程中確實有很多前期資料準備不充分的問題，不少技術門類顯然只用維基百科、百度百科的介紹是完全不足以說清楚的。要在幾篇文章里把所有這些112項新技術搞清楚顯然是無法做到也不合理的。
其實，做這篇專題，不僅僅是向原圖制作者Michelle致敬，對于編者自己來說，更像是一次溫故知新的過程。顯然，正如大家看到的，在介紹很多技術的同時，編者都會帶上過去的未來生活時專題文章鏈接作為推薦閱讀。很多過去我們在專題中探討過的內容，會在這一專題中，前后串聯起來，一切顯得前所未有的清晰和有了條理。
其中許多重要的新技術是我們第一次看到的，我們會在今后的未來生活進行時專題內，一一對各種技術的內容以及應用現狀，應用探索和未來的普適性價值進行分享和探索。希望，今后一路，都有大家的同行，一起討論和學習進步。
暢想未來新興技術40年——百大趨勢性技術匯總（上）
暢想未來新興技術40年——百大趨勢性技術匯總（中）
轉載請在文章開頭和結尾顯眼處標注：作者、出處和鏈接。不按規范轉載侵權必究。
未經授權嚴禁轉載，授權事宜請聯系作者本人，侵權必究。
本文禁止轉載，侵權必究。
授權事宜請至數英微信公眾號(ID: digitaling) 后臺授權，侵權必究。
評論
評論
推薦評論
暫無評論哦，快來評論一下吧！
全部評論（0條）