现在，越来越多的新技术被研究、被发现，有些可能你已经见过，有些你甚至闻所未闻，比如，让我们进入无痛注射和无痛检验时代的“微针”，在外观和行为上与真实人体器官相似度极高的虚拟器官，以及可以自主检测我们生理和心理疾病的应用程序，而其中一些的应用程序甚至可以直接治疗相关疾病......

这些技术，有些还在试验阶段，而有些已经开始应用于我们的生活了。现在就让我们一起来看看最近研究发现了哪十项新技术，它们对于我们以后的生活又会有怎样的影响？

01 能无痛注射的微针

肉眼几乎不可见的“微针”有望让我们进入一个无痛注射和无痛血检的新时代。无论是与注射器还是贴片连接，微针都能避免与神经末梢接触，从而避免产生痛觉。它可以穿透皮肤表层的死细胞，到达由活细胞和间质液组成的表皮。但是微针大多不能到达或只能勉强接触到真皮层。

经过多次更新换代，一种新型可降解的高分子微针面世，这种微针在治疗角质化皮肤病的过程中，可通过产生表皮微孔通道，达到增加药物渗透率、提高药物疗效的效果。

许多微针注射器以及微针贴片已经被应用于疫苗注射，还有更多的被用于糖尿病、癌症以及神经性疼痛疗法的临床试验。因为微针注射器或者微针贴片会将药物直接注射进表皮或真皮中，所以它们能够比常见的依靠皮肤扩散的透皮贴剂更有效地递送药物。

现在，人们可以通过在家抽取样本，邮寄到实验室或是直接在家进行分析的方式使用微针产品。这种方法可以帮助我们更好地实现个性化医疗。同时，微针还可用于在医疗服务匮乏的地区进行诊断检测和治疗。随着研究人员设计出将其用于皮肤以外器官的方法，微针技术也会产生更多新的用途。

02 虚拟病人加速医学研发

计算机模拟人体实验在越来越多领域被运用，尤其是在医学方面，不仅可以降低初步评估时间和金钱成本，还能够大大减少志愿者的数量。“计算机模拟医学”的优势在于，在虚拟人体器官或人体系统上测试药物和疗法的有效性，能够更准确地预测真实人体对疾病治疗的反应。

虚拟器官的建模过程首先需要得到真实人体器官的非侵入性、高分辨率成像图，当研究者从中获得人体解剖学数据后，再将数据输入复杂的数学模型中，就能完成对该人体器官功能的模拟。随后，强大的计算机得以生成在外观和行为上与真实人体器官相似度极高的虚拟器官。现在，FDA正在使用计算机模拟代替真实人体，来评估新的乳房摄影术系统。

此外，在某些特定疾病的诊断或疗法设计上，计算机模拟医学也可以发挥风险干预措施的作用。例如，由FDA批准的基于云服务的HeartFlow分析，使临床医生可以根据患者心脏的CT图像来判断病人是否患有冠状动脉疾病。在特定患者的虚拟数字模型上开展实验，还可以帮助医生针对不同患者的不同情况进行个性化精准治疗。

近年来，FDA和欧洲监管机构已经批准了基于计算机诊断的一些商业用途，但是要满足监管标准的要求仍需要花费大量的时间和金钱。当然，计算机模拟医学必须为疾病患者、临床医生和医疗机构提供成本更低的巨大价值，才能更广泛和快速地进入应用阶段。

03 空间计算提升人机交互

现在手机无需利用鼠标，可以利用新的传感技术，包括AI技术，这些都在使得人们能够更多地感受周围世界，这也是人机交互的一部分。

“空间计算”（spatial computing）是物理世界和数字世界不断融合的下一步。它可以做到虚拟现实和增强现实技术所能做到的一切：让传感器和马达实现互动，将通过云连接的设备数字化，以数字化方式代表现实世界。不仅如此，为了确保人在物理世界或者数字世界中运动和交互时，“协调器”能够有效地导航和追踪，它还需要将这些功能与高保真的空间映射关系相结合。很快，空间计算将会使人机交互和机器间的交互效率提高到崭新的水平，其中的应用场景包括工业、运输、医疗保健和家庭生活场景等等。

与虚拟现实和增强现实一样，空间计算建立在“数字孪生”之上。有了空间计算以后，能实现数字孪生的不仅有物体，还可以是人和位置。算法可以把数字地图和其他信息集成在一起，创建一个可观察、可量化和可操纵的数字世界，当然这样的操作也能同时触及现实世界。

未来，在新的传感和多媒体技术的共同支持下，机器将可以通过感知和数据处理技术来理解我们，来理解周围的环境，实现更自然、更智能的人机交互。

04 让二氧化碳变成可用材料

我们在制造许多化学产品时，都需要消耗化石燃料，这个过程会造成大量二氧化碳排放，导致气候变化。现在有一种利用阳光将废弃二氧化碳转化为化学产品的新方法，它有可能通过以下两方面减少二氧化碳的排放：将不需要的气体作为生产原材料，将阳光而不是化石燃料作为生产所需的能源。

近年来，研究人员开发了能打破二氧化碳中碳氧双键的光催化剂。这是创建“太阳能”精炼厂的关键一步，这种精炼厂可利用废气生产有用的化合物，包括可用作合成药品、洗涤剂、化肥和纺织品的原料的各种分子。光催化剂通常是半导体，需要高能紫外线才能产生参与转化二氧化碳的电子。然而，紫外线不仅稀缺（仅占阳光的5%），而且对健康有害。现在，一些经过改造的催化剂只需要可见光就能生产出广泛使用的化学物质，例如甲醇、甲醛和甲酸。这些化学原料在粘合剂、泡沫剂、胶合板、橱柜、地板和消毒剂的生产中起着重要的作用。

一些新兴企业正在研究另一种将二氧化碳转化为有用物质的方法，即施加电能以驱动化学反应。如果电力来自化石燃料燃烧，那么使用电力为反应供电，显然不如使用阳光对环境友好，而依靠光伏发电可能能够克服这种缺点。

将来，化学工业将能够把废弃的二氧化碳转化为有价值的产品，朝着真正无浪费的循环经济迈进一步，并帮助实现负排放的目标。

05 提供医疗服务的应用程序

目前，已经有一些应用程序可以自主检测我们的生理和心理疾病了，其中一些甚至可以直接治疗相关疾病。以上这些正处于研发过程中，或者正在被人们使用的软件，都被称为“数字医疗”（digital medicines）。

数字医疗程序可以通过移动设备记录用户的信息，包括声音、位置、面部表情、运动、睡眠和打字的节奏等。用人工智能技术分析这些信息后，就能预测可能出现的病情或症状的发展状况。例如，一些智能手表包含特殊的传感器，可以自动检测并提醒用户是否出现心房纤颤。此外，研发人员还在研发其他的方案，包括用于筛查呼吸障碍、抑郁症、帕金森病、阿尔茨海默病、自闭症和其他病症的工具。

辅助检测工具还可以采用其他的形式，比如可以被人体吞服的带有传感器的“药丸”。这类工具被称为“生物微电子设备”。有一些公司正在开发这类设备，应用的范围包括检测癌症DNA、肠道微生物释放的气体、胃出血量、体温和脉氧水平等等。

当然，整个社会必须以十分谨慎的态度推动数字医疗的发展，必须确保这些工具经过严格的安全性及有效性测试，必须要保护个人隐私，必须能顺利融入医生的工作流程。

06 廉价的抗蛇毒血清

抗蛇毒血清是一种救命药，但它的生产成本昂贵、耗时，而且必须由训练有素的临床医生进行管理。然而一种新的低成本抗蛇毒血清可以在现场立即自行使用。传统的抗蛇毒血清生产方法是先从圈养的蛇的毒牙中“榨取”毒液，然后将少量毒液注射到马等动物体内。这些生物的反应是产生中和毒液的抗体，之后工作人员从它们的血液中提取出这些抗体并净化，最终用于抗蛇毒血清。

制作步骤往往是一个相当漫长的过程，并且提取毒液的工人还要冒被蛇咬伤的风险。此外，还需在医院或诊所进行静脉注射抗蛇毒血清。

不幸的是，很大比例的蛇咬伤发生在偏远的农业环境中，在医疗设施可能稀少且相距遥远的发展中国家。并且，被特定类型的蛇咬伤通常需要特定的抗蛇毒血清。

由哥本哈根大学的Brian Lohse副教授领导的科学家团队转而研究一种容易产生的肽。这种特殊的毒素会跟一种致命的毒素结合并中和，后者则拥有约75%的毒蛇毒液中的“活性成分”。目前的体外实验已经证明它对眼镜蛇毒液快速处理有效，但它有可能对许多其他类型的毒液也有效。

07 最新微型月球车

据国外媒体报道，月球崎岖表面分布着被称为坑洞的陡壁洞穴，这些地质结构也被称为“天窗”，可能与延伸远处的地下熔岩管相通，这些熔岩管是数十亿年前月球地质活跃期形成的。

“如果人类可以进入月球洞穴，这里将成为月球表面免受辐射、极端温度和微陨石危害的避难所。”，美国卡梅隆大学机器人研究所教授威廉·惠塔克（William Whittaker）说：“微型探测车能够对月球坑洞进行勘测，获取坑壁、坑底、洞穴的图像，之后形成坑洞模型。”

自动快速探测是一项关键技术，因为小型太阳能探测车不能携带地面远程操控的无线电装置进行监控或者引导。从月球登陆器发送的原始坑洞模型图像传输至地面后将进一步改善图像质量，惠塔克称，最终的结果将是一个高清晰度、3D图像质量的坑洞模型。

惠塔克补充指出，通过平衡图像质量和探测车在坑洞旁遇到的风险，可以确定坑洞的俯视位置。在探测车每次俯瞰观测时，将在多个平坦/倾斜组合视度下获取图像，从而观察坑洞底部和四壁的状况。

08 可穿戴的电子传感器

哈佛大学的研究人员开发出了一种超灵敏、弹性极强、可嵌入到纺织品和柔性机器人系统中的应变传感器，由其组装的智能织物可在大部分情况下保持原状。举例来说，由这种智能织物制成的衣物，不仅可以让人们把计算机“穿”在身上，而且在无数次清洗、拉扯后依旧能够正常使用。

在织物电子技术中，最核心的组成部分就是织物电子器件。“织物电子器件是指具有产生、传输、调制和测量电子功能的纤维或纤维集合体（纱线和织物等）。”香港理工大学智能可穿戴研究中心陶肖明教授说，织物电子器件有两类，一类用具有电子功能的材料直接生成纤维、纱线或织物，另一类用微电子器件如芯片结合于纤维中再形成多功能织物。织物电子器件具有柔性、大面积、三维变形、轻盈、透气、穿着舒适等优势。

除了材料需要在实现电气性能的同时满足特定的机械和化学性能要求外，织物电子的发展还面临着诸多挑战，例如，设计环节中包括在织物和纤维层次上构造传感、计算器件或集成电路，目前尚无成熟的设计自动化与分析工具；另外，电子织物对制造环境要求苛刻，目前还缺乏技术标准、测试方法和制造设备等。

09 量子通话手机

量子安全通话服务可以理解为“安全通话+量子密钥”的服务；其中，安全通话与普通通话的区别在于，通过对通话语音进行加密后再传送，从而实现通话内容的防泄漏功能。

可进行量子安全通话的手机在功能上与传统安全手机类似。其不同点在于结合了用量子信息技术制备的量子密钥。

量子密钥与手机安全通话结合的具体方式是：提前将量子密钥预充注至安全SIM卡中，通过安全SIM卡对拨打安全通话时的语音数据加密，从而防止语音传送的内容泄漏。这其中的“安全SIM卡”，结合了普通SIM卡和安全芯片的功能。既可提供运营商入网的鉴权等普通SIM卡功能，又可提供安全芯片的相关功能。做到为手机提供安全能力的同时，又不额外多占用手机卡槽。

用户自己的普通手机通过使用安全SIM卡即可享受量子安全通话服务，也就是说，量子安全通话服务并不需要用户专用定制手机。

10 全基因组合成技术

全基因组合成是正在蓬勃发展的合成生物学的又一次延伸。研究人员可以使用软件设计基因序列，合成后再导入微生物体内。也就是说，研究人员可以对微生物编程，实现某些特定的功能，比如让细菌合成某种新型药物。

设计包含数百万个核苷酸的基因组（比如细菌和酵母菌的基因组）已经变得越来越容易。合成这样大小的基因组能把微生物变成工厂，这座工厂不仅能够生产药物，还能生产其他产品。比如，它们可以被设计为持续生产某些化学物质、燃料和新型建筑材料的工厂。而生产原材料也只是非食物类的生物质，甚至是被看作废气的二氧化碳。

很多科学家还希望能够合成更大的基因组，比如来自植物、动物和人类的基因组。要实现这一点，我们还需要加大对设计软件、合成设备和组装设备的投入。如果资金充足，在近10年内就有可能实现合成包含数十亿个核苷酸的基因组。

对此，科学家已经设想出了很多值得期待的应用场景，比如设计能抵抗病原体的植物，极其安全的人类细胞系（可以不受病毒、癌症和辐射的影响，因此可以用于开发细胞疗法）。在未来，随着技术的发展，科学家一定会掌握合成人类自身基因组的能力，这或许可以让医生治疗几乎所有的遗传疾病。