1. 瘫痪患者的福音

预计实现时间：10至15年内

　　图为附有电极的大脑读取芯片。

　　电极可刺激脊髓。

近年来，用人脑控制机器的实验屡见不鲜。如今科学家希望更进一步，为瘫痪患者带来福音。研究人员计划将脑部读取设备与安装在身体上的电刺激装置直接相连，打造“神经旁路”，使大脑得以控制躯体的行动，赋予瘫痪病人重新行走的权利。

美国凯斯西储大学研究团队在一名高位截瘫患者脑部植入了两枚信息记录装置。该装置由硅制成，大小还不足一张邮票，表面布满上百根头发丝粗细的金属探测丝，可以“听到”神经元发出的指令。此外，该研究团队还将超过16枚纤细的电极植入该患者的手部与双臂肌肉中，构成完整的“神经旁路”。

在该系统的帮助下，这名患者可以缓缓抬起胳膊，控制双手开合，甚至还能举起水杯。科学家希望将该技术运用于多种感官。除治疗瘫痪之外，失明、失忆等病症或许也能从中受益。

2. 自动驾驶卡车

预计实现时间：5至10年内

　　驾驶员可按下方向盘右边的红色按钮，中断自动驾驶模式。

　　奥托公司称至少在十年内无意让自动驾驶卡车完全取代人类司机。

已有多家公司对自动驾驶卡车展开了测试。虽然仍有许多技术问题尚未解决，但支持者称自动驾驶安全性更高、成本更低廉。与自动驾驶汽车相比，自动驾驶卡车可产生更大的经济效益，但技术挑战也更棘手。此外，由于此类卡车将影响人们就业，也引发了诸多争议。

美国的奥托公司（Otto）正在着手研发自动驾驶卡车。其技术核心在于卡车安装的激光雷达系统，利用激光获取周边环境的详细信息。卡车装有一台由液体冷却的、吐司盒大小的定制微型超级计算机，可快速处理大量信息，并以此控制卡车各部件的行动。此外，车上还配有中断自动驾驶模式按钮。

3. 面部支付技术

预计实现时间：已实现

　　公司员工可通过扫描面部进入企业大楼。

近年来，计算机面部识别技术取得了明显进步。中国一家名叫“旷视”（Face++）的初创企业估值达数十亿美元。包括支付宝、滴滴在内的数个APP平台都已采用了旷视的面部识别支付系统。

面部识别技术在安保领域具备巨大潜力。公安机关可利用该技术识别公共场所录像中的犯罪嫌疑人。

除旷视之外，中国还有多家公司正着手研发面部识别技术，百度就是其中之一。利用一套由百度研发的系统，乘客只需扫描面部，即可取出订购的火车票。

4. 实用量子计算机

预计实现时间：4至5年内

荷兰代尔夫特理工大学的量子计算机技术处于世界领先地位，或许几年内就能将该技术发展到实用阶段，使编码技术、材料科学、医药研究和人工智能等领域取得突破性进展。

科学家对量子计算机的钻研从未停歇，但多年来始终停留在理论阶段。但2016年，多项理论设想终于变为现实。谷歌、IBM、因特尔、微软等公司也纷纷慷慨解囊，为技术研发提供资金支持。

代尔夫特理工大学研究团队指出，目前量子计算机遭遇的最大挑战在于，量子比特（量子信息的基本单元）需同时实现量子重叠和量子纠缠，而它们极易受噪音、震动和电场等因素影响、出现误差。而该研究团队借助2012年刚刚发现的“准粒子”（quasiparticles），有效提高了量子计算机的稳定性。

5. 360度全方位摄像技术

预计实现时间：已实现

目前市面上的大多数业余全景相机都虚有其表，效果平平。但最先进的360度相机则能充分展现镜头前景象，使观看者宛若身临其境。这一技术在医疗教学、体育运动、灾难救援等领域拥有光明的发展前景。甚至还能对虚拟现实行业有所助益。

360度全方位相机离不开智能手机的兴起和其它技术的进步。例如，360度相机耗能更大、产热更多，但智能手机使用的高效芯片可以出色解决这一问题。

大多数360度相机都未配备显示屏和取景器，但相机制造商研发了相关APP，方便使用者选景并浏览所拍照片。

6. 热能太阳能电池

预计实现时间：10至15年内

传统的太阳能电池板往往体型笨重、成本高昂、效率较低。但麻省理工学院的科学家们研发了一种新型太阳能设备，可大大提升太阳能转换效率。该设备原理是，先将阳光转化为热能，再将热能转化为可被太阳能电池利用光谱范围内的光线。这样一来，太阳能电池便可吸收更多能量，效率大大提升。

该方法目前还存在一定问题，如只能在真空中使用、成本过高等。但随着其效率不断提升，该装置将更加物有所值。

此外，研究人员还在探索另一种太阳能热光电转换方法。由于热能比电能更易储存，若产生的热能过多，便可储存起来，留待阴雨天气转化为电能。若研究人员能发明合适的热能储存设备，再进一步提升能量转换效率，该系统便可为我们源源不断地带来清洁、廉价的能源。

7. 第二代基因疗法

预计实现时间：已实现

数十年来，科研人员从未放弃过对基因疗法的孜孜追寻。他们计划用经过改造的病毒将健康基因送至病人体内，替换引发病变的基因。但研究之路备受挫折。如今，科学家终于解决了基因疗法面临的“拦路虎”，为严重复合型免疫缺乏症（简称SCID）和其它基因疾病患者带来了康复的希望。

早期基因疗法之所以反复失败，是因为基因的输送机制不够合理。在部分实验中，病毒将携带的基因输送给了错误的基因组，导致患者罹患癌症或器官衰竭，最终死亡。

如今，研究人员找到了一些输送基因效率更高的病毒，有效解决了上述问题。但该技术仍面临几大挑战。在治疗SCID等疾病时，涉及基因较少，科学家能够精准“用药”；但在对付阿尔茨海默症等成因不明的疾病时，该技术仍稍显欠缺。

8. 人体细胞图册

预计实现时间：5年内

 

生物学家正准备开展一项超级计划：利用现代基因学与生物学技术，对人体内的数百万个细胞进行精准测定和详细分析，绘制人体“细胞图册”。这将为生物学家提供更加精细复杂的生物学模型，加速新型药物研发。

人体细胞多达37.2万亿。为给它们归类，世界各国科学家将赋予每个细胞特定的“分子签名”，并给每种细胞设定“邮政编码”。

此前研究显示，人体内约含有300种不同细胞，但真正的数字远不止于此。为开展正确归类，科学家运用了三种技术。其一为分子微流体技术；其二是采用高效测序仪器，识别单个细胞中的活性基因；其三是先进的标示与染色技术，可根据细胞的基因活动，准确定位该细胞处于人体中哪一器官或组织。

9. 物联网“僵尸网络”

预计实现时间：已实现

图为2016年美国一次大型“僵尸网络”攻击事件的影响范围。

早在2000年，黑客们就开始侵入连接了互联网的计算机，从中央系统对这些计算机进行大规模控制，形成了所谓的“僵尸网络”。如今，能够联网的电子设备越来越普及，更是为黑客提供了可乘之机。

唯一的防御措施是，只在联网设备上运行安全软件，这将从根本上杜绝僵尸网络的出现。但物联网设备在设计之初并未考虑安全因素。

利用“僵尸网络”，黑客可干扰互联网广告盈利模式，为广告商提供错误信息；或是窃取物联网用户的账号信息，转手给犯罪组织。但该技术最常被用来使某些网站无法打开，政治组织常用这种手段让自己不喜欢的网站“禁言”。

10. 增强学习

预计实现时间：一至两年内

　　增强学习技术帮助AlphaGo成功击败了顶尖围棋玩家李世乭。

年前名声大噪的AlphaGo采用的便是增强学习技术。除用来改善自动驾驶技术之外，增强学习还可帮助机器人快速学习新知识，大大促进人工智能发展。

增强学习概念源于自然界。一个多世纪以前，一名心理学家做了一个实验。他将几只猫放入盒子中，压下控制杆即可逃出。在偶然压下控制杆之后，猫咪们逐渐将这一行为与“逃出笼子”联系在了一起，逃出笼子的速度也越来越快。

增强学习技术的研发一度障碍重重，成果甚微。但去年AlphaGo成功击败顶尖围棋玩家李世乭，标志着该技术取得了重大进步。

增强学习已在众多领域中得到运用，如改进自动驾驶技术等。但该技术同样面临许多挑战，如需要大量数据才能起效、需经历多次练习才能成功等。