前沿观察改变世界的100项技术

第一章　热门趋势之一　Web 3.0 与元宇宙 1

Web 3.0——区块链让新一代互联网成为现实 2

DeFi（去中心化金融）——Web 3.0 时代全新的分散式金融服务 7

DAO（去中心化自治组织）——Web 3.0 时代全新的去中心化自治组织形态 9

元宇宙——融合现实影像的网上虚拟空间 12

体积捕捉视频——用三维影像再现真实的人物与动作 13

虚拟制片——轻松合成真实的拍摄对象与虚拟背景 17

悬浮式空中触控屏——悬浮显示影像　非接触式输入 19

五感传感器——检测人类五感 22

触觉反馈技术——通过振动等方式再现触感 23

第二章　热门趋势之二　软体机器人与绿色转型（GX） 27

软体机器人——轻盈且安全　柔中显力量 28

生物混合机器人——心肌细胞、听觉等生命系统与机电系统的融合 31

仿生鸟飞行器——性能优越，可模仿鸟类飞行或着陆 32

第六根指头的躯体化——用手臂肌肉驱动小指外侧的人工指 34

代替视觉的新感觉装置——通过骨传导震动传达与前方物体的距离信息 38

碳循环系统——用绿氢和二氧化碳合成甲烷 40

零碳城市——地方政府与城市的实际碳排放量降为零 45

DAC（直接空气捕集）技术——直接捕集大气中二氧化碳，全球竞相建设“空中吸碳”工厂 47

绿氢——用可再生能源发电，通过电解水制取氢气 48

人工光合作用——用二氧化碳和水制氢、烃，生产效率 不断提高 51

绿色混凝土——吸收、固定二氧化碳，助力碳中和 54

人造肉——用动物细胞培养肉，挑战三维打印培养肉组织 56

第三章　2030 年最值得期待的技术 65

第四章　汽车与火箭 73

完全自动驾驶——无须驾驶员，由自动驾驶系统指挥车辆运行 74

无人驾驶MaaS——无人驾驶的出行服务 77

车载AI 半导体——用于驾驶辅助系统等领域 79

在电动汽车上安装变速箱——在高效区域驱动电机，延长续航距离 81

1.5 GPa 级冷冲压材料——通过低成本的冷冲压方法将超高强钢用于车身骨架部件 83

小型电机总成——身形紧凑的小型电机以超高速旋转 85

行人安全气囊——使行人在车祸时免受头部冲击的“车外”安全气囊 87

驾驶员大脑功能下降预测装置——预测驾驶员异常情况， 减少交通事故 90

充电公路——利用道路与路灯为行驶中的车辆供电 92

AI 驾校——利用AI 技术评价人的驾驶技能 95

空中汽车——可以像汽车一样方便驾驶的电动飞机 97

太空运输——通过小型火箭向太空运送物资 101

太空垃圾清除技术——小型卫星用磁力捕获火箭残骸等太空垃圾 102

低轨道卫星系统——建立非地面系统的卫星通信网络 104

天地往返航天器——实现近地轨道上“自动驾驶”旅行 105

第五章　建筑与土木工程 109

数字孪生防灾——运用3D 技术重现城市与设施　预测灾害发生 110

城市智能中枢系统——支撑智慧城市的数字基础 112

IoT 住宅——自动掌握居住成员的健康状况及能源利用情况 114

虚拟设计——利用AI 与IoT 技术设计虚拟空间，改善办公环境 116

大型面板结构法——用整合了保温层、窗框的大型一体化面板建造住宅 119

装配式木制住宅——在工厂制造木制住宅结构，提供低价标准化平房住宅 122

建筑翻新——修补结构再次利用，减少二氧化碳排放 125

环境DNA 分析——长期监测珍稀物种生存状况，切实采取保护措施 128

重型机械自动化——无人重型机械建造大型建筑物 129

远程操作式人形重型机械——在工程车内远程操控有两条“手臂”的人形重型机械 134

3D 打印建筑——用3D 打印机建造仓库和厕所 136

第六章　检查与诊断技术 141

法医学领域物联网气味传感器——通过分析气味来验证死因、判断是否存在虐待行为 142

排尿预测传感器——下腹部安装传感器，监测膀胱内尿液量 144

耳机型脑电波测量仪——刺激听觉，兼具辅助麻醉的效果 146

血糖测量智能手表——无须针刺也可测量血糖 147

糖尿病监控仪——远程计算胰岛素注射量 148

皮脂RNA 疾病诊断——拭取皮肤油脂便可早期诊断帕金森病 150

认知障碍辅助诊断软件——分析脑部图像，早期诊断认知障碍 151

心脏触诊椅——使用声学传感器诊断内脏、心率及血管的状态 153

光子计数CT——实现高精密、低辐射的扫描 155

AR 健身——用AR 技术辅助健身 158

第七章　治疗技术 161

光免疫疗法药物——用感光物质破坏癌细胞 162

中分子药物研发——用口服药物瞄准细胞中的目标 164

线粒体功能改善药——治疗线粒体功能异常引发的多种疾病 165

嵌合抗原受体T 细胞免疫疗法——直接注入基因，破坏癌细胞 168

核酸靶向药物——作用于转化为蛋白质之前的核酸，适用于各种疾病的治疗 169

数字疗法（DTx）——利用手机应用程序等信息技术进行疾病的预防、诊断和治疗 171

MR 医疗——使用混合现实（MR）技术，3D 远程确认患者情况 173

医院CRM——根据患者情况智能办理出入院 174

医疗机器人——辅助手术、治疗、配药及复健 176

护理机器人——配备AI 技术的人形机器人开始投入使用 177

肠道换气法——把液体注入肛门，从肠道向全身输送氧气 178

第八章　工作方式与商务场景 183

材料信息学——利用AI 技术助力材料开发 184

使用影像远程检查——远程连接作业现场与检查员 186

虚拟办公室——在虚拟空间举行会议，全身虚拟化身出席现实会议 188

人才分析——利用AI 录用和配置人才 189

人类数字孪生——用IT 技术复制人类，预测人类消费行为 190

线上教育——随时随地接受教育和开展研修 191

烹饪机器人——针对人手不足而开发出来的自动化烹饪机器人 192

无人机配送——无须员工即可配送商品 194

陶瓷3D 打印——新型陶瓷材料，塑造精致的三维结构 195

嵌入式金融——非金融公司在企业服务中嵌入金融功能 197

无现金支付——无须现金即可支付 200

低代码开发——帮助企业自行研发信息系统 201

面向虚拟主播的动作捕捉设备——高度还原手指动作 203

第九章　IT 技术 207

量子计算机——同时处理大量运算，应用研究不断发展 208

量子纠错——抑制或纠正量子比特的错误 211

抗量子密码——量子计算机也无法破解的密码 214

自适应批量搜索——快速解决各种组合优化问题 215

IaC（基础架构即代码）——通过编程管理系统基础设施 218

CSPM（云安全态势管理）——自动确认云端设置规则防止因人为失误而泄露信息 219

SOAR（安全编排自动化与响应）——自动检测并应对网络安全事件 221

GP-SE（全球平台安全元件）——智能手机可作为身份证明 223

物联网时代的认证密码——在小型终端上运行，以低运算量保证密码强度 224

AI 生成推文——用GPT-3 生成行文自然的假推文 226

DNN 切分——用机器学习高精度识别分布外数据 228

显著图——确认图像重点区域，提高处理效率 229

文件阅读AI 解决方案——通过与AI 对话获取正确答案 231

第十章　能源与电子工程学 233

新一代核反应堆——减少二氧化碳重新评估高速反应堆和微型反应堆 234

钠离子电池——取之不尽的资源，致力于提高能量密度 235

新一代功率半导体——能够减少功率损失的新一代元件 237

自旋半导体——利用自旋技术的新一代存储器“MRAM” 备受瞩目 238

钙钛矿太阳能电池——低成本制造，可弯曲 240

元宇宙

——融合现实影像的网上虚拟空间

技术成熟度中2030年期待值29.2

元宇宙是基于互联网的虚拟空间。发展元宇宙，与现实世界融合必不可少。因此，制作面向元宇宙三维空间的沉浸式高现场感媒体，即“沉浸式媒体(Immersive Media)”的影像技术备受关注。目前世界各国的摄影棚都在制作沉浸式影像，其中有许多面向普通用户的内容。另外，沉浸式媒体的国际标准也在陆续出台。

关于能否在网络上构建虚拟空间这一话题，此前曾多次引发热议。不过，当前元宇宙中有一此新的理念值得我们关注。首先，随着技术发展，虚拟世界与现实世界的界限逐渐淡化，一此具有现实价值的物体可以被带讲虚拟空间。例如，可以将实际的街道构建为虚拟空间中的数字变生街道，并通过智能手机进行访问。其次，新冠疫情使得线上会议广为普及视频交流与合作办公成为常规操作。由此，普通人使用元宇宙的门槛骤纱降低(图1-7)。

……

本书以观察的视角, 为读者客观呈现了由日经BP的杂志、网站主编, 综合研究所所长等50人选出的100项有望改变世界的技术, 包括当下热门的虚拟现实与元宇宙技术 ; 不断发展的软体机器人技术 ; 备受关注的碳中和技术 ; 与人民健康息息相关的检查、诊断与治疗技术 ; 热度不减的量子技术、无人驾驶技术等。