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傳感器的創新設計技術：日本EKO 光電傳感器 - MS-80 ,MS-80A  ,MS-80M 光電傳感器EKO的新一代傳感器打破了傳統的pyranometer架構的規則。創新專利設計靈感來自于新技術和先進的熱電堆傳感器，

日本EKO 光電傳感器 - MS-80 ,MS-80A  ,MS-80M光電傳感器EKO的新一代傳感器打破了傳統的pyranometer架構的規則。創新專利設計靈感來自于新技術和先進的熱電堆傳感器，實現了低零偏移行為和快速傳感器響應的突破。
日本EKO 光電傳感器 MS-80 ,MS-80A  ,MS-80M 描述：
EKO的新一代傳感器打破了傳統的pyranometer架構的規則。創新專利設計靈感來自于新技術和先進的熱電堆傳感器，實現了低零偏移行為和快速傳感器響應的突破。
具有單圓屋頂的緊湊式傳感器對抵消和集成所有增值功能具有免疫功能作為一個通風機，加熱器和不同的工業接口。ms - 80a是一個ms - 80，內置4 - 20ma變流器和ms - 80m在MODBUS變流器中與工業輸出標準兼容。由于超低溫依賴和特殊的非線性特性，變換器在任何環境條件下保證很好的傳感器性能。ms- 80 pyranome -在嚴格的質量檢查和性能評估之后，以一致的方式生產。對于每個傳感器，測量和驗證了方向響應和溫度依賴性通過傳感器的測量報告。EKO提供了一種獨特的校準標準按照ISO /IEC / 9847規定的國際標準。傳感器有5年保修5年建議重新校準間隔，不再需要更換干燥劑。
日本EKO 光電傳感器 MS-80 ,MS-80A  ,MS-80M 特征：
SO 9060
探測器響應最快
溫度系數最低
較小的偏移量A和B
工業傳感器輸出
5年保修
日本EKO 光電傳感器 MS-80 ,MS-80A  ,MS-80M參數：
型號 MS-80 MS-80A   MS-80M
輸出 mV 4-20mA   網絡通訊協議
ISO 9060分類 二級標準 二級標準 二級標準
響應時間(sec)95% < 0.5 < 1.5 < 1 零點誤差 -熱輻射(200W/m2) < 1 W/m2   < 1 W/m2 < 1 W/m2 零點誤差 -溫度變化(5公里/小時) +/- 1 W/m2   +/- 1 W/m2   +/- 1 W/m2   不穩定(變化/ 5年) +/- 0.5% +/- 0.5% +/- 0.5% 非線性(在1000 w / m2) +/- 0.2% +/- 0.2% +/- 0.2% 定向反應(在1000 w / m2) < 10 W/m2   < 10 W/m2   < 10 W/m2   光譜選擇性(0.35 - -1.5μm) +/- 3% +/- 3% +/- 3% 溫度響應(70°C波段) < 1% < 0.4% < 0.4% 傾斜反應(at 1000W/m2) +/- 0.2% +/- 0.2% +/- 0.2% 靈敏度(μV / W / m2) 大約10   1mA / 100 W/m2   - 阻抗(Ω) 大約45kΩ - - 工作溫度范圍(°C) 40 to +80   40 to +80   40 to +80   輻照度范圍(W/m2)   0 - 4000 0 - 4000 0 - 4000 電纜長度 10m 10m 10m 波長范圍（在海里） 285 to 3000 285 to 3000 285 to 3000

傳感器的創新設計技術：現代傳感器與檢測技術群體課程創新實驗平臺

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1、DICE-CX2型 現代傳感器與檢測技術群體課程創新實驗平臺圖片供參考，以實物為準。一、概述1 實驗平臺能滿足傳感器與檢測技術課程群的實驗需求，并且具有占用空間小、掛箱設計規范、互換性強，從基本實驗到構成完整系統在一臺實驗裝置上便可以全部實現。避免了不同課程需要不同實驗裝置、占用空間大、難以構成完整系統、不方便實施綜合性和設計型實驗的麻煩。2 能適應不同專業和不同層次的教學需要，可按不同需求選擇不同的配置，并可根據用戶的要求增添實驗掛箱。3 實驗裝置能完成傳感器與檢測技術相關課程實驗，通過實驗能掌握各種傳感器原理、信號處理電路及檢測方法。4 傳感器部分：包括壓力、壓電、應變、電容、霍爾、溫度、

2、光敏、氣敏（酒、C0）、電渦流、光纖位移、長光柵位移、差動變壓器、光電耦合等各種常見傳感器。5檢測部分：利用工業實際中廣泛采用的成熟電路完成對各種傳感器信號的拾取、轉換、 調理、采樣、存儲、解算、控制及顯示等處理電路，實驗裝置充分考慮抗干擾及可靠性技術的應 用，學生可以學以致用。6通過使用本實驗平臺，有利于廣大學生對書本知識的理解和深化，在完成傳感器與檢測 技術等一系列基本實驗后， 便能掌握傳感器與檢測技術課程群所要求的基本原理、 操作技能和動 手能力。 若再完成一個或幾個綜合型實驗， 則對系統有一個較為全面的認識， 形成基本的解決實 踐問題的知識體系。 如果能進一步完成設計型乃至創新型實驗，

3、 則將形成解決實踐問題的能力和 積累解決實踐問題的經驗，進而培養其創新精神和創新能力。二、特點1模塊化設計：采用標準的模塊化設計，增強系統的結構性和互換性。2總線標準：建立統一的內總線和接口約定，以實現最靈活的個性化配置、擴展和系統管 理。3可更換的核心系統：為適應不同廠家的處理器、不同種類的處理器，通過改變系統核心 卡來實現使用不同家族的單片機或者是不同種類的處理器（如 MCU 、DSP 、ARM） 等來組成系統。4快速連接線設計：提供三種連線方式 采用金質縮緊孔單線接線； 采用排線集中接線； 自動免連線模式接線。各模塊在設計時均融入三種連線方式于設計過程。5一機多用：采用實驗現場與實驗準備

4、室相結合的設計構思，在實驗裝置上僅配備最常用 的模塊， 在實驗裝置內放置次常用模塊， 在實驗準備室中放置其他模塊。 由此實現了該實驗裝置 能夠實現一機多用、便于擴展和綜合的目標。6接近工程實際：實驗裝置上采用多種工業型傳感器，既可以用來完成傳感器原理、結構 與調理電路的教學，也可以用解決工業工程和過程中的實際問題。7學以致用：構成實驗裝置中的智能儀器的各模塊，在其設計時充分體現實際系統的抗干 擾設計技術和可靠性設計技術， 其核心卡可作為實際智能儀器的核心單元。 實驗裝置中信號轉換 與信號調理電路采用工業和工程實際中所采用的成熟電路。實驗裝置中使用的各種數字信號處理方法，采用典型的也是未來實踐系

5、統首選的數字信號處理手段，具有很強的工程實用特征。8持續發展：結合單片機、嵌入式單片、FPGA CPLD 、 DSP 及 ARM 知識可以將檢測系統或智能儀器提高到更高的層次。9智能儀器儀表設計：結合工程實際給出了一個將常規儀器實現智能化的實例。I 0 虛擬儀器儀表設計：結合數據采集卡設計虛擬儀器儀表。II 研究與創新能力培養： 實驗裝置中選用的幾項綜合型實驗， 是典型的檢測儀表或工業應 用系統的微型化， 既能夠使學習者領略檢測技術的典型應用和掌握成熟可靠的檢測系統的設計技 術，又是培養和發揮學生創新能力、開展創新實驗的實驗平臺。l 2開放式設計：實驗裝置中的軟、硬件及系統均按照全開放的思想進

6、行設計，以便于學生開展研究型和創新型的實驗。1 3最小知識單元：為每個模塊均可拆分到該知識層次的最小知識單元。三、適用范圍實驗臺主要針對高校大學生課程設計、畢業設計和電子設計競賽的開發平臺，體現了靈活、 開放、創新、綜合、跨領域、跨專業的設計理念。其功能擴展模塊覆蓋了多個專業多門課程，適 合電子類、通信類、自動化類、計算機類、機電類、測控儀器類等專業的學生進行綜合、創新設 計。四、結構簡介 本裝置由控制屏，實驗桌、活動掛箱及擴展模塊、實驗箱組成。實驗臺美觀大方，尺寸可 選；活動掛箱包括 CPU 掛箱、接口掛箱、對象掛箱、 ARM 掛箱、 DSP 掛箱；其功能擴展模塊覆 蓋了多個專業多門課程，包

7、含 CPU 類、通用接口類、人機界面類、信號變換隔離類、通信類、 執行機構類、傳感器類共 40 多項。五、技術指標1輸入電源：單相三線 220V ±10 50Hz2. 工作環境：溫度 10C+40 C相對濕度85% (25 °C ) 海拔4000m3. 絕緣電阻：大于 3M Q4. 漏電保護：漏電動作電流不大于30mmA ，動作時間不大于 0. 1 秒5. 裝置容量： 200VA6. 外形足寸：1620mm x 750mm x 1600mm，以實物為準。六、裝置的配備及技術性能 本裝置主要由實驗控制屏和實驗桌兩部分組成。(一)實驗控制屏1 電源及保護體系(1) 直流穩壓電源

8、，每套功能配置如下： 士 5V / IA和士 15V / 1A各兩路，一路+24V / IA，均具有短路軟截止自動恢復保護功 能； O3OV / 1A連續可調電源一路，具有短路軟截止自動恢復保護功能，帶數顯電壓表 切換指示；(2) 實驗裝置設有漏電保護，控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源，對 人身安全起到一定的保護。2.儀器儀表(1) 信號發生器：Ik10kHz音頻信號；I30Hz低頻信號。(2) 數字式電壓表：量程 020v，分為200mv、2V、20V三檔，輸入阻抗大，精度高(3) 頻率轉速表：頻率測量范圍I  Hz ，轉速測量范圍 1-9999rpm( 4)高精度

9、溫度調節儀：多種輸入輸出規格，人工智能調節以及參數自整定功能，先進控 制算法，溫度控制精度士 0. 5C3傳感器由多種傳感器和信號調理模塊組成（1）轉動源部分：轉動源、霍爾傳感器、光電傳感器；應變片稱重傳感器；可更換的傳感 器：差動變壓器傳感器、電容傳感器、渦流傳感器、霍爾位移傳感器、磁電式傳感器、光纖位移 傳感器、濕敏傳感器、酒精傳感器。2）振動源部分：應變片振動臺、壓電電傳感器；3）氣體壓力傳感器部分：氣壓源、兩氣壓計、氣體壓力傳感器。4）熱敏電阻傳感器，熱電偶傳感器，PTl00 鉑電阻等。5）（選配模塊） 長光柵位移傳感器部分：長光柵位移傳感器；圓光柵角位移部分：光電 編碼器，配多功能智

10、能計數器、環境噪聲傳感器、光照傳感器、色標傳感器、紅外反射式傳感器3實驗掛箱及實驗模塊，掛件尺寸：468*330mm（ 1）控制器單元掛箱：配有 8051 單片機模塊、 C8051 嵌入式單片機模塊、其他 CPU 外圍 單元、譯碼模塊、和常用接口模塊。（ 2）信號轉換單元掛箱，掛件尺寸：234*330mm配有 8 位并行 AD 模塊、 12 位并行 AD 模塊、 8 位并行 DA 模塊、 12 位并行 DA 模塊、 I O 口擴展模塊、轉換模塊 （ 模塊 PCB 板尺寸： 176*90mm）（ 3）通信與打印機單元掛箱，掛件尺寸：234*330mm配有 RS232 RS485 通信模塊、 US

11、B 通信模塊， 網絡控制器模塊、 CAN 總線模塊 （模塊 PCB 板尺寸： 176*90mm ） 、打印機放在掛箱底板上（ 4）鍵盤與顯示單元掛箱，掛件尺寸：234*330mm配有顯示 （靜態顯示、動態顯示、液晶顯示） 模塊、 16*16 點陣顯示模塊、 4X4 鍵盤模塊 （模塊PCB 板尺寸： 176*90mm）（ 5）對象控制單元掛箱（一），掛件尺寸：234*330mm配備有開關量輸出模塊、開關量輸入模塊、光耦隔離模塊、繼電器模塊 （模塊 PCB 板尺寸： 176*90mm）（ 6 ）對象控制單元掛箱（二），掛件尺寸：234*330mm配備有 IC 卡讀寫模塊、 步進電機模塊、 直流小電

12、機模塊、 語音處理模塊、 交通燈模塊、 PWM 調制模塊 （模塊 PCB 板尺寸： 176*90mm）（ 7） ARM9 單元掛箱，掛件尺寸： 468*330mm 配有完成 ARM9 實驗的基本模塊 （ 核心板 ARM9）（ 8）信號與系統實驗掛箱 468*330mm（ 9 ）自控原理與計算機控制掛箱模塊（兩塊：一、468*330mm ；二、 234*330mm ）10）測控電路實驗掛箱模塊（兩塊：一、468*330mm ；二、 234*330mm ） 七、實驗掛箱具體硬件資源1控制器單元掛箱： 掛箱主要用于插接不同的 CPU 模塊。掛箱上包含了 CPU 模塊的接口 插座和基本實驗電路及系統擴

13、展電路， 可單獨完成大部分的基本實驗， 掛箱上有三個 （40P 、40P、 20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱連接。掛箱上的資源如下：（1）8155 接口模塊（9）I2C 存儲器模塊(2) 8255接口模塊(3) 8279鍵盤顯示接口模塊(4) 8253可編程定時器模塊(5) 硬件看門狗電路模塊(6) I2C EEROM 模塊(7) 8250 模塊(8) 8251 模塊(10) l2C時鐘模塊(11) 單次脈沖模塊(12) 93C46 串行 EEPROM 模塊(13) 紅外線收發模塊(14) DS18B20數字溫度傳感器模塊(15) 開關量輸入模塊(16) 關量輸出模塊控制器單元掛箱支持 C

14、PU模塊和譯碼模塊:模塊名稱功能指標51系列CPU模塊支持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM 組成數據總線、地址總線和控制總線Cygnal51CPU 模塊采用美國Cygnal公司的嵌入式單片機C8051F020芯片，含32KSRAM，組成數據總線、地址總線和控制總線譯碼模塊采用LATTICE 公司的ispLSI1016E完成整個系統的譯碼工作2.信號轉換單元掛箱：掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和控制器單元掛箱信號連接。 掛箱支持的模塊：模塊名稱功能指標8位并行AD模塊由AD0809模數轉換電路組成 8路8位AD。8位并行DA模塊由兩只DA083

15、2數模轉換電路組成 2路8位DA。12位并行AD模塊由AD574模數轉換電路組成 12位AD。12位并行DA模塊由TLV5613數模轉換電路組成 12位DA。I/O擴展模塊由兩塊74LS244芯片擴展成16路并行輸入電路。 由兩塊74LS273芯片擴展成16路并行輸岀電路。 用74LS164芯片組成串轉并輸岀電路。用74LS165芯片組成并轉串輸入電路。轉換模塊用LM311實現V/F電路和F/V電路用TLC549芯片組成串行 AD轉換電路。用TLC5615芯片組成串行 DA轉換電路。3 通信與打印機單元掛箱：掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接，打印機裝在

16、掛箱的底板上。掛箱支持的模塊：模塊名稱功能指標RS232/RS485/CAN 總線通由MAX232芯片組成 RS232通信電路，MAX485 芯片組成 RS485信模塊通信電路。由SJA1000芯片和TJA1050芯片組成 CAN總線電路。USB通信模塊由1581芯片組成USB2.0通信模塊網絡控制器模塊采用RTL8019AS芯片4顯示與鍵盤單元掛箱：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。掛箱支持的模塊：模塊名稱功能指標靜態顯示模塊由74LS164芯片驅動動態顯示模塊采用8位8段LED數碼管。液晶顯示模塊提供128*64點陣的液晶顯示屏CPLD模塊采用LA

17、TTICE公司1032芯片4*4行列式鍵盤公共鍵盤5、對象掛箱（一）：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。 掛箱支持的模塊：模塊名稱功能指標繼電器模塊由兩個5V繼電器、2個12V繼電器和2個24V繼電器組成。光耦隔離模塊由3個TLP521-4芯片組成12入12岀。LED顯示模塊用16個LED燈組成邏輯電平測試電路開關量模塊用16個按鍵組成高低電平輸岀電路6、對象掛箱（二）：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。 掛箱支持的模塊：模塊名稱功能指標IC卡讀寫模塊I2C總線實現IC卡的讀寫及識別直流電機帶驅動小直流電機，測

18、速部分由1個霍爾傳感器組成步進電機采用四相步進電機，帶驅動電路交通燈模塊采用16個LED燈和四位數碼管組成。語音處理模塊米用1730專用語音芯片組成PWM調制模塊由324運放芯片組成，用于小直流電機調速7、ARM9單元掛箱（1）CPU模塊：（三星S3C2410微處理器，ARM9內核，可穩定運行多種嵌入式實時操作系 統。）內存 SDRAM : 64M。Flash： 8M標準RS232接口 ：采用 MAX3232專用電平轉換芯片。以太網接口：采用專用的網絡芯片 DM9000 和帶有網絡變壓器的網絡接口，支持 100M 以 太網。聲卡： AC97 標準 UDA1341 、音頻輸入、雙聲道 mic 輸

19、出USB 從接口：采用 S3C2410 自帶的控制器。USB 從接口：采用 S3C2410 自帶的控制器。（2）面板包括資源（標準配置）直流電機、 步進電機、 LED 、8*8LED 點陣， 4 位 8 段數碼管， 鍵盤單元、 A/D 轉換單元 （板 載電位器電壓輸入）、 D/A 轉換單元、通用 SD 卡和 SMC 卡接口單元、 IIS 接口、 4.3 寸 TFT 真 彩液晶屏，分辨率 480*272 ，帶 4 線電阻式觸摸屏； JTAG 接口（ 20 針標準 ARM 仿真接口）， 3 個 RS232 串口，485 通信接口， CAN 通信接口（帶光電隔離） ，數字溫度傳感器 LM75 ，I2

20、C EEPROM 24C16 。（ 4 ）選配模塊單元：GPRS 模塊、 GSM 模塊（可以實現收發短信，打電話等功能）。DSP 擴展模塊FPGA 擴展模塊射頻卡擴展模塊ZIGBEE 擴展模塊指紋擴展模塊USB 攝像頭模塊ARM 實時仿真器8、DSP CPU 掛箱：采用TI公司的 TMS320VC5416芯片。（1） 、 主CPU（ DICE-5416EVM）模塊： 采用TI公司TMS320C5416DSP芯片，該模塊上的資 源有。4mbit flash 256k*16bit SRAM 2500 gate CPLD 5416模塊上留有 JTAG插口，用戶可 以通過仿真器和 CCS下載程序和進行

21、實驗；（2） 、 圖象、語音 AD/DA模塊：語音模塊采用TLC320AD50芯片，最高抽樣率為 22.05k， 圖象采用高速 AD（ TLC5510）和高速的 DA（ TLC5602）;同時 TLC5510和TLC5602又可做普通的 AD、 DA（3） 、 通訊模塊：本系統 可做串口、并口實驗，串口實驗：采用熱門器件（MAX3111ECW）I來完成跟計算機的異步通訊，其傳輸速率達230Kbps ;并口實驗：利用并口與DSP的HPI直接實現跟計算機數據傳輸，其傳輸速率達2Mbps；（4） 、溫度、電機控制模塊：電機控制模塊自帶一個閉環直流電機（12V）和一個步進電機（12V），利用電機控制模

22、塊可做直流電機和步進電機控制方面的實驗，溫度傳感采用流行 熱門器件一線集成溫度傳感器（DS18B20），測溫范圍為55C 100C 精度為9位、12位。（5） 、信號源模塊：本模塊提供兩路（1Hz-60KHz）信號源，且正弦波的頻率、幅度均可 調節 ，其中還提供兩路信號的混頻電路，為實時的濾波算法提供了混頻輸入信號；(6)、 鍵盤顯示模塊： 本模塊有： 1、 128*64 的圖形點陣液晶屏，利用 做各種圖形、實時波形顯示方面的實驗；2、八位數碼管； 3、八個指示燈；為實驗儀提供了基本的輸入、輸出設備。為二次開發提供了豐富的人機界面資源；(7)、二次開發模塊：可擴展雙 CPU 板(包括 2000

23、 系列板或 5000 系列板) 件無線電板， MP3 、以太網板等。(選配)八、基本實驗項目(一)傳感器實驗項目(1) 金屬箔式應變片一單臂電橋性能實驗(2) 金屬箔式應變片一半橋性能實驗(3) 金屬箔式應變片一全橋性能實驗(4) 直流全橋的應用一電子秤實驗(5) 交流全橋的應用一振動測量實驗(6) 擴散硅壓阻壓力傳感器差壓測量實驗(7) 差動變壓器的性能實驗(8) 激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗(9) 差動變壓器零點殘余電壓補償實驗(10) 差動變壓器的應用一一振動測量實驗(11) 電容式傳感器的位移特性實驗(12) 電容傳感器動態特性實驗(13) 直流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗(

24、14) 交流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗(15) 霍爾測速實驗(16) 霍爾式傳感器振動測量實驗選配模塊實驗：( 31)光柵尺測量實驗( 32)光電編碼器實驗( 33)環境噪聲測量實驗(二 )單片機實驗項目1、MCS-51單片機實驗項目：軟件部分實驗：1 清零程序田2 2 拆字程序3 拼字程序4 4數據區傳送子程序5數據排序實驗LCD顯示模塊可4 、八個按鍵輸入；ARM 板，軟(17) 磁電式轉速傳感器的測速實驗(18) 壓電式傳感器振動實驗(1 9)電渦流傳感器的位移特性實驗(20) 被測體材質、面積大小對電渦流傳感器的特 性影響實驗(21) 光纖傳感器的位移特性實驗(22) 光電轉速傳

25、感器的轉速測量實驗(23) PTl0 溫度控制實驗(24) 集成溫度傳感器 AD590 的溫度特性驗(25) 鉑電阻溫度特性實驗(26) K 型熱電偶測溫實驗(27) E 型熱電偶測溫實驗(28) 氣敏傳感器實驗(29) 濕敏傳感器實驗(30) 轉速控制實驗34) 光照強度測量實驗35) 紅外反射式傳感器物件計數實驗36) 色標傳感器顏色識別實驗6查找相同數據個數7無符號雙字節快速乘法子程序8多分支程序9多分支程序10 電腦時鐘實驗硬件部分實驗：I. P1 口亮燈實2 P1 口轉彎燈實驗3. P3.3 口輸入， P1 口輸出實驗4. 工業順序控制實驗5. 8255 A、B、C 口輸岀方波實驗6

26、. 8255 PA 口控制 PB 口7. 8255 控制交通燈8. 簡單 I/O 擴展實驗9. 并行 ADC 0809 轉換實驗10. 并行 DAC 0832 轉換實驗II. 8279鍵盤顯示實驗*12. 通用打印機實驗13. 微型打印機實驗14.I2C 儲存卡讀寫實驗15. 語音芯片 ISD173 控制實驗(錄音)16. 語音芯片 ISD1730 控制實驗(放音)17. 繼電器控制實驗18. 步進電機控制19.8253 方波實驗20. 小直流電機調速實驗21.16*16 LED 點陣顯示實驗22.128*64 LCD 液晶顯示實驗23.8250 可編程異步通訊接口實驗24.8251 可編程通

27、訊接口實驗25. 單片機 RS232/485 串行發送實驗26. 單片機 RS232/485 串行接收實驗2 嵌入式單片機(C8051)實驗(1) 數字 IO 口交叉開關設置實驗(2) UART 串能通訊實驗(3) 配置內部和外部振蕩器實驗(4) 片內模數轉換 (ADC) 實驗(5) I O 輸入、輸岀實驗(6) 片內數模轉換 (DAC) 實驗27. DS18B20 單總線溫度測量實驗28. 紅外線遙控收發實驗29. 串行 A/D TLC549 轉換實驗30. 串行 10 位 D/A TLC5615 轉換實驗31. PCF8563 I 2C日歷時鐘實驗32. MAX813看門狗實驗33. PW

28、M脈寬調制實驗34.74LS164 串并轉換35.74LS165 并串轉換36. LM331 V/F 轉換實驗37. AT24C02 I2C 總線存儲器讀寫實驗38. 串行存儲芯片 93C46讀寫實驗39. 電子音樂演奏實驗40. CAN總線通訊接口實驗41. 以太網 TCP/IP 協議接口實驗42. USB2.0 通訊接口實驗43. LM331 F/V 轉換實驗44. LM331 V/F 轉換實驗45. AD574 12 位并行模數轉換實驗46. TLV5613 12 位并行數模轉換實驗47.4*4 行列式鍵盤實驗48.8 位靜態顯示器實驗49.8 位動態顯示器實驗50. 光耦隔離模塊實驗5

29、1. 模擬十字路口交通燈實驗(7) 定時器實驗(8) SRAM 外部數據存儲器擴展實驗(9) 外部中斷實驗(10) SPI 串行 Flash 存儲器數據讀寫實驗(11) 計數器實驗3. DSP 實驗A 、驗證性實驗 (1)CCS 操作實驗( 2 )存儲器實驗( 3 )跑馬燈實驗(4) 數碼顯示實驗( 5 )硬件中斷實驗( 6 )定時器實驗( 7 )步進電機控制實驗(8) DSP同步串口與計算機的串口(RS232)通訊(9) DSP的HPI與計算機的并口( EPP)通訊( 10 )向量相加、減實驗( 11 )矩陣相乘(12) 浮點數到 Q15 、 Q15 到浮點數數據轉換( 13) FIR 濾波

30、器實驗( 14) IIR 濾波器實驗( 15 )黑白圖像采集實驗B、綜合性實驗：( 16 )液晶顯示實驗( 17)簡單數字存儲示波器實驗(18)同步串口( 16位AD、DA )實驗( 19) HPI 接口實驗( 20)自適應濾波器( DLMS )實驗( 21 )卷積( convole )算法實驗( 22)自相關算法( 23)互相關算法( 24)語音錄、放實驗( 25)實時 IIR 濾波器實驗( 26)圖像處理之圖像取反( 27)圖像處理之灰度閾值變換C 、設計性實驗( 28)直流伺服電機測速控制實驗( 29)溫度傳感器、液晶顯示實驗( 30) HPI 接口 BOOTLOAD 實驗( 31 )在

31、線 FLASH 燒寫及 16 或 8 位并行自舉( 32)快速傅立葉變換( FFT )算法實驗(33)信號采集、存儲、傳輸( PC機與DSP)實驗( 34)溫度、速度雙閉環控制電機( 35)鍵盤輸入液晶顯示實驗（ 36）語音 FIR 濾波（低通、高通、帶通、帶阻）實驗（ 37）實時 LMS 濾波器實驗（38） FFT 實驗D、創新性實驗（ 39）聲控電機實驗（40） 語音 G711 編碼、解碼實驗（ 41）語音 G723 編碼、解碼實驗（ 42）圖像處理之灰度窗口變換（ 43）圖像處理之對比度增強（44） YUV 彩色圖象處理之圖象取反實驗 4 ARM9 實驗項目 基礎實驗：（ 1）安裝 WI

32、NCE 并建立開發環境（2）建立并編譯 WIN CE 平臺（3）WINDOWS CE 的燒寫（ 4）定制 SDK 并建立 EVC 下的開發環境 （ 5 ）定制增強型內核（ 6 ）建立宿主機與實驗箱的連接 （7）繼電器實驗（ 8） 蜂鳴器實驗（ 9） DIP 實驗（10）IIC 總線溫度實驗（ 11） IIC 總線 EEPROM 實驗 （ 12） IIC 總線 DA 實驗（13）EXTKEY 中斷程序（ 14） GPIO LED 實驗（15） LED 點陣實驗（ 16） EVC 下的 HELLO WORLD 實驗（ 17） 液晶屏壞點測試程序（ 18） 錄音機測試程序（ 19） 簡單聊天室程序（

33、 CE 版）（ 20） 視頻點播 VOD 實驗 （21） CEPLAYER 播放器實驗（ 22） 串口通訊測試程序（對話框版） 擴展實驗：（ 23） 485 通訊程序 （24） GPS 實驗25)電機實驗26)射頻卡實驗27)攝像頭圖像采集實驗28)GPRS 實驗29)ZIGBEE 實驗30)指紋實驗31)CAN 總線通訊實驗5綜合類實驗（ 1）鍵盤、 LED 發光管實驗（2）行列式鍵盤、動態顯示實驗（ 3）單片機控制的 PWM 實現 DA 轉換（ 4）單片機控制 PWM 實現 F/V 轉換（ 5 ）測量電機轉速實驗（ 6）單片機控制電機轉速實驗 （D A）（ 7）單片機控制電機轉速實驗 （P

34、WM）（ 8 ）溫度采集實驗（ 9） IC 卡原理實驗（10）考勤機實驗（11）身份認證實驗（12）門禁系統設計（ 13）單片機實現 Pc 機鍵盤控制器實驗（ 14 ）用單片機實現高精度脈沖測頻（ 15）單片機實現的線性 VF 轉換實驗（ 16 ）基于微機控制通信的單片機通用數據采 集系統（ 17 ）基于以太網的遠程數據采集系統（ 18） IC 系統實驗（ 19） R8485 總線實驗（ 20 ）簡單多任務實時操作系統實驗（ 21）智能家居遠程控制模擬系統設計（ 22 ）單片機以太網實驗（ 23 ）遠程抄表系統（ 24 ）基于 USB 的數據采集卡設計（ 25 ）家庭智能報警系統6信號與系統部

35、分（1）基本運算單元實驗（ 2 ）階躍響應與沖激響應實驗（3）連續時間系統的模擬實驗（4）有源、無源濾波器實驗（ 5 ）抽樣定理與信號恢復實驗（ 6 ）二階網絡狀態軌跡的顯示實驗（ 7 ）一階電路的暫態響應實驗 7自控原理與計算機控制 （1）計算機控制技術實驗項目 （ 1） A/D，D/A 轉換 （2）采樣保持器 （ 3 ）數字濾波8）二階電路的暫態響應實驗9）二階電路傳輸特性實驗10）二階網絡函數的模擬實驗11）矩形脈沖信號的分解實驗12）矩形脈沖信號的合成實驗13）諧波幅度對波形合成的影響實驗14）面包板單元，可自行設計實驗電路6）最小拍無紋波系統實驗7）大林算法控制8）非線性控制9）解耦

36、控制10）綜合控制實驗4 ）積分分離式 PID 控制5）最小拍有紋波系統實驗（2）自動控制原理實驗項目1. 典型環節的模擬研究2. 典型系統瞬態響應和穩定性3. 系統校正4. 控制系統的頻率特性5. 典型非線性環節（3）控制系統實驗項目1. 直流電機閉環調速實驗2. 溫度閉環控制實驗3. 步進電機調速實驗6. 非線性系統（一）7. 非線性系統（二）8. 采樣系統分析9. 采樣控制系統的校正l0.狀態反饋（極點配置）8測控電路實驗 1差動放大器實驗； 2. 信號放大器實驗； 3. 信號運算電路實驗； 4. 電壓比較器實驗； 5. 電阻鏈分相細分實驗； 6. 幅度調制及解調實驗7. 調相電橋實驗；8. 脈寬調制電路實驗；9. 調頻及鑒頻實驗；11. 開關式相乘調制及解調實驗；12. 精密整流全檢波實驗；13. 開關式全波相敏檢波實驗。

傳感器的創新設計技術：精于芯簡于形，矽典微發布人體感應傳感器創新設計

2021 年 3 月 17 日，2021 慕尼黑上海光博展拉開帷幕，矽典微發布毫米波傳感器人體感應開發套件 XenD101 系列，最小尺寸僅為 1.8 x 1.5cm。參考方案融合了單芯片毫米波 SoC、天線和智能存在感應算法，支持大角度、遠距離探測，搭配矽典微創新的精準區間劃分和多級調參功能，滿足場景變化需求。有了XenD101 系列傳感器的助力，用戶可以通過簡單、即插即用的裝配方式，豐富產 品設計，縮短研發周期，快速推向市場。XenD101 系列，賦能更多智能應用設備在 AIoT 賽道持續發力。

XenD101 對比人民幣一毛錢的尺寸差異
在日漸豐富的 AIoT 應用場景中，互聯互通的創新前沿技術和更智能的硬件解決方案，帶給開發者們更多可發揮的空間。在智慧家居、智能照明、智能樓宇及安防監控等應用場景中，對于能夠持續檢測人體活動或存在的傳感器硬件需求尤其突出。極致的人體感應傳感器，也逐漸成為 AIoT 感知層硬件的新“門檻”之一。
精·簡 | XenD101 系列
時隔一年，矽典微帶來了更適合 AIoT 應用場景的毫米波傳感器開發套件XenD101 系列。該方案基于單芯片毫米波傳感器 SoC S3KM111L，利用 FMCW調頻連續波和創新的人體感應算法，兼容掛頂及掛壁的安裝方式，對設定的空間進行準確探測，感知人的存在，并和主控系統實時通信，使得物和人的聯接更智能、更人性化。

賦能 AIoT 感知層發展 拓展應用芯生態
ONE BOX 玩盒
聚焦感知層智能，矽典微更希望以創新的產品幫助用戶共同推動 AIoT 生態的發展。繼 2020 年發布 ONE Lab 計劃后，本次發布會上矽典微 CEO 徐鴻濤博士帶來新的驚喜——ONE BOX 玩盒，包含一套 6 片的 XenD101 參考方案嘗鮮樣品，讓開發者和行業用戶可通過更簡潔、即插即用的方式，體驗矽典微人體感應帶來的差異化的感知、識別新方式。取名”玩盒”意喻矽典微將 “高高在上“的無線射頻技術推向平民化和智能化，以小型化、低功耗、低成本的方案，讓更多有創意有想法的開發者和行業用戶，以易裝配、有趣味的方式，為萬物智聯的新紀元創造傳奇。

傳感器的創新設計技術：面向未來的100項顛覆性技術創新

原標題：面向未來的100項顛覆性技術創新

面向未來的100項顛覆性技術創新

在研發和創新相關政策規劃時，及時了解掌握能夠對全球科技和經濟發展具有重大影響的技術突破顯得尤為重要。歐盟委員會（EUROPEAN COMMISSION）發布《面向未來的100項重大創新突破》（100 Radical Innovation Breakthroughs for the future）報告，為所有關心科學、技術和創新決策的人們提供了戰略資源。該報告通過對最新科學技術文獻的大規模文本挖掘，結合專家的咨詢評論，篩選了100項可能對全球經濟產生重大影響的顛覆性技術，為歐盟未來研究與創新政策的可能優先事項提供參考。本文就其主要內容進行摘編。

一、人工智能和機器人（Artificial Intelligence and Robots）

1. 增強現實（Augmented Reality）

增強現實（AR）指將計算機生成的圖像（甚至聲音）疊加在我們對現實世界的感知上。從技術角度來看，AR是一個巨大的挑戰，因為用戶可以利用它從多角度理解三維環境。實現AR的基礎是虛擬投影與現實世界的集成。AR的專業應用是交互式手冊，為操作機器的人提供現場指導。最新的研究領域是人類醫學。醫生們在手術過程中使用AR技術，將大大減少在手術室的時間。已有研究證明，AR可以幫助截肢患者，通過向患者展示自己運動的虛擬實時模型來改進康復方案，使他們能夠自我糾正。

2. 室內自動耕作（Automated Indoor Farming）

在具有高放射性地區，人們總擔心傳統種植的產品可能含有放射性沉降物；在缺乏水資源和沙漠地區可能會給蔬菜種植帶來挑戰。因此，在室內進行工廠化養殖得到推廣。室內自動耕作在人工智能系統的指導下，機器可以執行傳統的農業任務，如育苗、再植和收獲，也包括畜牧業。從長遠來看，農業可能會完全自動化，首先在缺乏人力資源和極端條件的地區實現，然后推廣至全球。這可能對食品文化、可持續性、社會結構以及就業等領域產生顛覆性影響。

3. 區塊鏈（Blockchain）

區塊鏈是一種允許互不相識的人組織網絡來保存可信記錄的技術。區塊鏈也是比特幣等加密貨幣的核心技術。區塊鏈可能會通過建設去中心化網絡，為所有可能的交易提供一個中立和公平的結果。企業將區塊鏈技術視為提高自身業務可追溯性的機會。區塊鏈技術可以保存不可變記錄，沒有任何麻煩或感染的風險，網絡上的任何人都可以隨時對其進行驗證，可以用來增加工作的透明度。公共團體和企業認為區塊鏈是未來誠信經營的基礎設施。

4. 聊天機器人（Chatbots）

聊天機器人是一種通過書面文字或現場音頻與人進行實時對話的計算機程序。傳統上，聊天機器人遵循一組預定義的規則和腳本，查找特定的單詞并為預定義的問題提供預定義的答案，這種模式通常會導致用戶體驗不佳。較新的聊天機器人由人工智能技術提供動力，使得它們在用戶輸入方面更加靈活，并模糊了聊天機器人與Siri、Cortana或Google Assistant等虛擬助手之間的界限。

隨著聊天機器人在理解和響應用戶問題方面越來越好，它可能會不斷進化并成為主流。未來的聊天機器人可能會帶來豐富的會話用戶界面，使用戶可以自然地與計算機、智能手機和機器人等進行交互。

5. 計算創造力（Computational Creativity）

計算機能夠創造出原創性的藝術、創意和解決方案，它們看起來像在大型藝術博覽會上出現的作品一樣。制作這些作品的半自主人工智能系統由設計師支持，但通過沒有先入為主的限制和使用較高的處理能力來確定新的途徑、新的解決方案和新的想法。

人工智能在未來將扮演越來越重要的角色，除了完成機械任務外，還可以增強人類的探索和解決問題的能力。下一個前沿領域是使用復雜的機器學習技術設計全新的策略，這些策略迄今仍在挑戰人類的想象力。

6. 無人駕駛（Driverless）

無人駕駛技術廣泛應用的主要障礙之一是傳感器的相對成本和復雜性，因此需要花費大量的精力來尋找感知世界的新方法。從界面設計的角度來看，無人駕駛車輛出人意料的復雜，創造完全自主無人駕駛汽車的進程仍在繼續。然而，盡管有大量的跨國資源致力于開發這項技術，但其前景并不像許多人最初認為的那樣可觀。從長遠來看，無人駕駛成為常態社會將發生范式轉變，擁有私家車可能不再對很多人有吸引力，無論是陸運、空運還是海運，運輸都將成為一種商品。很難想象某個行業不會受到無人駕駛汽車的影響，因此政府應該保障立法與技術的和諧發展。

7. 外骨骼（Exoskeleton）

外骨骼是一種體外的人造結構，為了補償或增強自然的身體能力而設計。它被放置在人的身體上，作為一個增強放大器，增強或恢復人的機械性能。外骨骼最成熟的應用是醫學領域，它們將幫助患者從癱瘓、多發性硬化癥、腦癱和其他使人衰弱的疾病中康復。外骨骼可能會逐漸被老年人廣泛使用。新的工業設備可能更接近骨骼，從而提升了人體意識和身體動作的整合度。但在不久的將來，可能只能看到提供有限援助/支持的輕型軍事外骨骼裝備。

8. 高光譜成像（Hyperspectral Imaging）

高光譜成像在安全、國防、環境監測和農業等領域有著廣泛的應用前景。傳統的數碼攝影只捕捉三種波長的光，從藍色到綠色再到紅色，高光譜成像可以在數百個波長上產生圖像。這些圖像可以用來確定在任何被成像的場景中發現的物質，有點像遠距離的光譜學。

高光譜成像能夠提供比常規成像系統更詳細的數據，目前仍處于起步階段。高光譜機器視覺應用存在一些限制，關鍵因素是傳輸速度，受高光譜數據固有的大數據量的限制，成本和信息處理方法也是高光譜成像的應用障礙，但是將最新的高光譜成像引擎技術和機器學習算法結合起來有望解決這些問題。

10. 群體智能（Swarm Intelligence）

群體智能是指各種對象的集體行為，每個對象都執行一些簡單的功能，并在這個過程中與其他對象進行交互。基于這一原則設計的信息系統通過對其所有要素的自我組織操作，以分散的方式管理過程。群體智能類系統的發展前景與無人駕駛汽車、分布式能源電網、搜救機器人的應用有關。

11. 無人機（Warfare Drones）

目前無人機研究一直專注于提高信息收集能力，使無人機更加精確。無人機必須靠自己導航，因此人們特別關注它們的感知能力。從導航到武器部署，所有無人機都通過傳感器數據構建內部地圖來運行，以允許其算法做出決策，在使用多波長激光從遠處分析物質的傳感器領域取得了廣泛進展。這些傳感器專為無人機而開發，可以可靠地檢測爆炸物，提供關鍵任務數據。DARPA 開發的原型無人機系統使用完全自主的無人機，可以在飛行中過渡到中等高度的機翼飛行，該系統具有比傳統直升機更大航程的監視和打擊能力。

無人機易于部署，已經成為一種新型武器。假設一支完全不受人控制的自治軍隊作戰，向全世界發出了沒有人能改變的加密命令，為了應對這種威脅，反無人機技術已經多樣化，比如名為猛禽的戰斗機F-22和干擾技術，也可能會出現防御性無人機，這種無人機用來狩獵其他無人機。

12. 人工智能（Artificial Intelligence）

卷積神經網絡一直是深度學習的支柱，在計算機視覺中，出現了一些設計創新（包括膠囊網絡和欺騙網絡），帶來了新的前景和新的挑戰。未來幾十年中，機器學習、計算機視覺、自然語言處理和機器人技術方面的進步和創新將重塑整個科學和經濟學領域。人工智能軟件和硬件基礎設施的未來發展可能會導致無監督學習和一些初步形式的一般人工智能出現。這就需要超級智能系統，不僅在專業應用領域，而且在廣泛的領域和環境中能夠自我進化和超越人類。

13. 全息圖（Holograms）

全息圖是以激光為光源，用全景照相機將被攝體記錄在高分辨率的全息膠片上構成的圖，以干涉條紋形式存在。全息圖是一種三維圖像，它與傳統的照片有很大的區別。光學全息圖是物理學家丹尼斯?加博在1948年發明的。從技術上講，全息圖是波場的三維記錄，全息圖像可以根據觀看者的相對位置實現三維感知和變化，就好像所顯示的物體是真實存在的一樣。聲全息技術起源于20世紀60年代，是光學全息技術的產物，它涉及到重建由于邊界處的聲音輻射而產生的聲場。

最近的研究重點包括3D全息顯示器、聲學全息、可觸摸全息圖以及全息顯微鏡和打印機。聲學全息圖是在3D打印的超材料矩陣的幫助下產生的，以復雜的方式扭曲單一來源的聲波，將其轉化為聲音全息圖，這種技術既省時又便宜。最近的進展顯示，聲學全息圖可以顯著改善超聲成像和醫療選擇。未來的3D全息顯示器可以提高動態影像逼真度，觀眾無需戴任何3D眼鏡或VR式頭枕，通過將柔性超薄薄膜嵌入到整個設備表面，智能手機和日常設備將能夠彈出3D全息圖，屏幕尺寸無關緊要。此外，若可觸摸全息圖能真正發揮作用，我們將看到全息界面與設備進行交互的新方式，并在虛擬現實體驗中添加全新的維度。

14. 類人機器人（Humanoids）

類人機器人是一種在外形和特征設計上與人類相似的機器。由于類人機器人被期望盡可能地與人類相似，所以許多項目都專注于直接模仿。靈活性被視為一種特殊類型的運動問題，近年來取得了一些進展，使機器人的四肢接近人類。類人機器人在機器需要完成與人類相同的一般任務的情況下具有明顯的優勢。DARPA組織了一場機器人大挑戰，以了解類人機器人在災難場景中的表現，測試包括開門、操作水龍頭，甚至接聽電話等。

類人機器人是一個長期方向與短期方向截然不同的研究領域。目前，類人動物的建造成本較高，而且部署繁瑣。但是，一旦類人機器人達到一定的性能水平，大眾接受度就會發生根本性的變化。一個廉價、可靠、安全、低功耗的類人機器人將會迅速成為標準的機器人平臺，成為從軍事到娛樂甚至家庭內部的各種應用。

15. 神經科學（Neuroscience）

神經科學仍然局限于基礎研究，研究的最終目的是找出創造力和想象力是如何工作的。早期試圖找到一種來衡量、預測和系統地影響想象力的方法，想象力被視為創造性思維的基礎，是人類進步的核心。富有創造力的神經科學將使人們不僅能夠進行感知，而且能夠預測并系統地影響想象力。

想象研究所（賓夕法尼亞大學積極心理學中心的非營利機構）的神經科學家和心理學家通過量化一個人的想象力，提供了一種替代傳統的以智商為導向的標準化測試方法。更長遠的期望是，創造力的神經科學將使我們不僅能夠測量，而且能夠預測和影響想象能力。

16. 精準農業（Precision Farming）

精準農業依靠GPS、衛星圖像、控制系統、傳感器、機器人、變速技術、遠程信息技術、軟件等現有的最新信息和技術，在作物生長周期中（土壤整備、播種和收割）改善作物。在精準農業中，通過傳感器和農場管理軟件/硬件在現有網絡/互聯網基礎設施上檢測和遠程控制。例如，農民現在可以使用一個基于云的無人駕駛拖拉機平臺，該平臺與拖拉機自動化套件整合，成為即插即用系統，可以自動操控谷物手推車拖拉機，并在收獲季節為農民提供幫助。該系統聯合收割機操作員在田間設置分段和卸載位置，調整速度，監控位置，并命令谷物運輸車與聯合收割機的速度和方向精確同步。

未來的農場可能不再需要人力種莊稼，自主機器人已經被用來執行播種、撫育農作物和收割之類的任務。這些機器人不受人為錯誤的影響，能夠適應現場條件，從而最大限度地提高產量，大幅減少時間并提高效率。

17. 柔性機器人（Soft Robot）

柔性機器人是機器人的一個子領域，用模仿生物體的材料建造機器。柔性機器人在其他方面與生物相似，突出在運動和適應環境變化的物理結構的能力。機器人被稱為“柔性”，與那些剛性材料制造的機器人相比更突出它們的靈活性和適應性。已有研究小組開發出了一種柔軟的機器人，它的執行器類似肌肉，由硅橡膠制成，由氣壓驅動。科學家們已開發出一種自動設計軟執行器的方法，他們用硅橡膠材料來設計一個柔軟的機器人，在單一壓力源的驅動下，可以像食指一樣彎曲，像拇指一樣扭動。

長期來看，在醫療和個人機器人技術中，柔性機器人將實現與人類之間的安全且兼容的交互。在較小的規模上，微型柔性機器人有望在藥物輸送和手術等醫療應用中提供幫助。對于野外勘探和救災，柔性機器人可以在復雜地形中導航并穿透狹窄空間。柔性機器人將進一步幫助食品處理和農業等領域實現高度自動化，降低成本。

超聲波手勢感知的基本原理類似于蝙蝠和海豚使用的回聲定位系統。聲納系統發出超聲波，這是一種無法聽到的信號，這些信號通過用戶的手、頭或身體反射，隨后被麥克風捕獲，并由時間-燈光算法編譯。最新的超聲波技術采用聲學微機電系統(MEMS)，例如現有智能手機中的麥克風和揚聲器，或包含壓電換能器的特殊用途超聲收發器。

19. 飛行汽車（Flying Car）

隨著汽車擁有量的增多，交通擁堵成為世界難題。因此，研發一輛小型、安全、低沖擊的個人飛行汽車一直是人們的夢想。如今，傳感器、電力存儲、電機和人工智能的迅速發展使飛行車接近現實。因此，智慧城市正在準備部署個人自動駕駛交通工具，希望能解決交通問題。

由于目前大多數運輸方式都集中在短程和中程運輸，因此城市將成為飛行汽車類產品的主要目標。如果飛行汽車可以成功使用，那么它們將開始影響城市基礎設施的發展。長遠看，整個城市可能會基于飛行車普遍使用的場景進行規劃調整。

二、人機交互和仿生（Human - Machine Interaction & Biomimetics）

20. 神經形態芯片（Neuromorphic Chip）

神經形態技術將是高性能計算的下一個發展階段，它能夠大幅提升數據處理能力和機器學習能力。神經形態芯片是將神經網絡的工作原理蝕刻到硅中，其能效可達傳統中央處理器的數百倍。神經形態芯片非常節能，適用于移動設備、車輛和工業設備。

21. 仿生學（醫學）（Bionics）

“仿生學”通常用于醫學領域，用來描述用機械代替或增強各種身體部位。人造、仿生器官和四肢不同于普通假肢，它們的設計盡可能接近被替換身體部分的原始功能。

目前該技術在外骨骼、上肢、內部器官均有運用，主要設計用于幫助受傷患者。如仿生外骨骼可以增強人類的自然運動系統，讓使用者跑得更容易/更快。

未來仿生學的目標是“將有機體與機器融合”。這種方法將產生生物和機械部件融合為“機器人”的混合系統。仿生器官將增強生物功能，使人們更快地奔跑、看得更遠、聽力更好、壽命更長，甚至可以更好地思考。

22. 腦功能映射（Brain Functional Mapping）

大腦不僅擁有數量驚人的神經元和連接，而且它是非同質的，估計有500個不同的部分，通過非常密集的網絡連接在一起。腦功能映射技術正在迅速發展，為治療神經疾病、理解認知和在人工環境中復制認知奠定了基礎。

神經元之間的通訊是基于神經元間的電活動。目前為了更好地繪制這些通信路徑，科學家們正在開發可記錄的電極，可以在各種條件下記錄這種電活動，用計算機來解讀收集到的信息。

長遠看，深入了解大腦在生理和病理情況下的功能將為確定疾病原因、治療干預和預防策略提供重要信息。此外，大腦解碼的進步有力地支持了腦機接口和大腦仿真技術的發展。

23. 腦機接口（Brain Machine Interface）

腦機接口是大腦與外部設備之間的直接通信途徑，它既可以從大腦中收集信息，又可以將信息輸入大腦，使其能夠與環境互動。增強和更復雜的是“雙向”腦機接口，它記錄大腦活動并將刺激傳遞到神經系統。腦機接口領域的研究目標之一是通過人機共生來提高執行復雜任務（例如駕駛戰斗機）的效率。腦信號刺激的研究進展可能會開啟腦與腦交流的新時代。中期來看，實現復雜思想的交換尚無可能，但腦與腦的交流可以使人們不斷地分享情感、情緒和思想狀態。

25. 智能紋身（Smart Tattoos）

智能紋身也被稱為紙皮膚、電子皮膚或電子紋身，它由可穿戴的表皮皮膚電極組成，能夠實時感知各種環境刺激（壓力、觸摸或接近)和生理數據(心率、呼吸、血液酒精和氧氣含量、肌肉活動、情緒）。它代表了一個一體化的感應平臺，將為無法獲得醫療服務地區的患者提供交互式遠程醫療和治療系統的支持。未來，柔性有機光學傳感器可以直接層壓在器官上，以監測手術期間和手術后的血氧水平。智能紋身還將幫助中風或腦損傷康復的患者改善肌肉控制或截肢者移動假肢。

26. 人工突觸/大腦（Artificial Synapse/Brain）

法國國家科學研究中心研究人員設計了一種所謂的“記憶電阻器”，一種直接在計算機芯片上實現的人工突觸（Artificial Synapse）。這種突觸能夠自主學習，還能夠對該器件進行建模，這對于開發更復雜的電路至關重要。未來，這些技術將成為設計計算機機器的一個重要組成部分。在模擬生物神經網絡的情況下尤其如此，要利用大腦的力量或模仿大腦的結構還需要進一步探索研究。模擬生物神經網絡可以提升效率，對于具有大量連接的超級計算機而言，將會獲得更強大的計算能力。

三、電子與計算機（Electronics & Computing）

27. 柔性電子（Flexible Electronics）

柔性電子是可彎曲或可伸縮的電子電路，晶體管、顯示器、電池、傳感器等組件具有這些特性。靈活性不僅可以實現更復雜的設計，而且還可以實現新的應用，如可穿戴設備、電子紋身或基于電子電路直接3D打印的潛在低成本解決方案。核心技術是薄膜電子學，柔性電子器件被應用于顯示器制造、傳感器、能量儲能/轉換、醫療保健、環境監測、人機交互等領域。

研究人員已經開發出一種靈活的壓力傳感器，即使雙彎也能保持精確。醫療和生物工程應用將受益于真正靈活/可伸展的傳感器，這將徹底改變大腦植入物。能讓我們的大腦和電腦之間實現無縫的交流。

柔性電子是動態的，有多種應用場景。研究人員認為該技術將帶給人們智能織物、可拉伸的屏幕、可彎曲的智能手機、可以拉伸到更大尺寸的超薄平板電腦、可佩戴在手腕上的健康傳感器，或者將壁紙墻變成巨大的屏幕。

28. 納米發光二極管（Nano - LEDs）

發光二極管(LED)是一種雙引線半導體光源器件，具有將電轉換為光的能力，與傳統的鎢絲燈泡相比，LED燈的主要特點是不產生熱量。此外，LED只需要普通燈泡點亮所需能量的一小部分，而不含有毒金屬(例如汞，用于熒光燈燈泡)。

LED顯示器通過液晶顯示器作為像素來顯示圖像。基于納米棒的多功能LED既能發光又能探測光，且比標準LED的刷新速度快三倍。以納米棒為基礎的發光二極管可以對激光筆做出反應。

納米半導體在生物學、計算機、醫學以及照明等領域應用。納米LED使用少量的能量可以產生更寬的光波長范圍，為顯示器提供更溫暖、更鮮艷的色彩。從長遠來看，既能發光又能檢測光的新型LED陣列可以幫助用戶通過非接觸式手勢控制智能設備，并使用環境光為這些設備充電。

29. 碳納米管（Carbon Nanotubes）

碳納米管是一種直徑為納米級的碳基管狀材料。這些管狀碳分子的特殊性使其在納米技術、電子、光學和其他材料科學中具有價值。

硅一直是這些領域的首選材料，但它的主導地位在未來可能會受到新化合物的挑戰，許多研究人員已經將這種希望寄托在碳納米管上。除了用于筆記本電腦和智能手機更快、更高效的芯片外，纖巧但功能強大的處理器還可以支持新型技術，比如可彎曲的電腦和可注射的微芯片，或者可以針對人體癌癥的納米機器等。

30. 計算內存（Computing Memory）

“內存計算（Memory Computing）”或“計算內存（Computing Memory）”是一個新的概念，它利用存儲設備的物理特性來存儲和處理信息。這與當前馮諾依曼系統和設備中發生的情況不同，例如標準的臺式計算機、筆記本電腦甚至手機，它們在內存和計算單元之間來回穿梭數據，從而使它們變得更慢，能效更低。

目前IBM的科學家演示了“一種無監督的機器學習算法，它運行在一百萬個相變存儲器(PCM)設備上，成功地在未知數據流中發現了時間相關性。與最先進的經典計算機相比，這種技術有望在速度和能源效率方面提高200倍。

內存驅動計算是無限靈活且可擴展的架構，可以比傳統系統消耗更少的能量來更快地完成計算任務。隨著數據量的飛速增長，其重要性不斷提高，將為大型可組合基礎架構的數據處理提供解決方案。

31. 石墨烯晶體管（Graphene Transistors）

石墨烯被稱為新的納米材料，導電性能好、化學性能穩定，是世界上最堅固的材料。它由碳原子組成，這些碳原子被密集地堆積在二維六邊形的圖案中。基于石墨烯晶體管的電路可以解決硅晶體管的處理速度限制。它們將使用微處理器的時鐘速度提高了數千倍，同時需要的功率是硅基計算機的百分之一。

石墨烯晶體管和芯片使計算機變得更小、更快。這些多用途的材料為超薄配件和智能生物醫學傳感器等技術帶來了廣闊前景。

32. 高精度時鐘（High - precision Clock）

在許多應用場景中，時間的要求精度較高，如4D-成像需要高精度的時鐘，以提供亞原子區域的結構圖像。光學時鐘或原子鐘有望在時間測量和標準化方面提供更高的精度。這使其適用于多種應用場景，并且可節省大量能源。量子邏輯時鐘具有廣闊的前景，而新的原子鐘將需要突破更多的基礎研究。

33. 納米線（Nanowires）

納米線的尺寸以納米為單位。它們也可以被描述為寬度在幾十納米或更小、長度沒有限制的納米結構。納米線的可重復性和可調節性以及表面特性為納米醫學提供了一種新穎的方法。由于制造它們的材料種類繁多以及它們所顯示的迷人特性，納米線最近成為納米電子學、光電子學以及分子尺度的化學和生物傳感的重要基石。納米線可以與微通道集成，提供從宏觀到納米的路徑，使研究人員能夠檢測和分析目標分子，如DNA、RNA和蛋白質。納米線的直徑非常小，可用于探針尖端。此外，基于納米線可以制造出一種柔性納米電子支架，該支架有望創造出可檢測化學和電學變化的傳感皮膚。納米線也可能對建筑和汽車行業產生重大影響。

34. 光電子學（Optoelectronics）

光電子學是光子學的一個分支，致力于把電子學和光結合起來傳輸數據。光電子學的進一步研究將為開發許多不同的光電子器件開辟道路。5D光數據存儲過程包括改變熔融石英的光學特性，使用超快（飛秒）激光寫入技術創建3D納米級信息記錄。這些記錄（“納米光柵”）由三層納米點組成，每個點存儲一位信息。存儲支架是一個經過改進的玻璃盤，對氣候條件更持久，化學穩定性更好。額外的容量允許存儲多達360TB的數據，大約是50Gb藍光光盤容量的7000倍，熱穩定性高達1000%uB0C，并且在室溫下的壽命幾乎是無限的。5D數據存儲將很快成為擁有大量歷史檔案的機構的寶貴資產，并有望在未來五年內被行業合作伙伴商業化。預計目前主要用于高端軍事裝備的光量子芯片將在幾年內應用于數據中心。集成光量子研究的進展會革新光量子技術，同時保持與現有半導體芯片技術的兼容性。

35. 量子計算機（Quantum Computers）

量子計算機(QC)基于量子位元（稱為量子位元）工作，量子位元可以表示為0、1或由量子力學調節的這兩個態的任何量子疊加態。盡管有多家公司聲稱生產量子計算機和量子編譯器，但目前的技術沒有為量子計算機的制造提供成熟的解決方案，而第一個原型機只能在特定問題上操作。

目前，研究工作致力于解決特定問題的量子硬件的創建。盡管如此，要實現能夠運行所有現有代碼的通用量子計算機，仍需要進行更多的研究。為了使量子計算機更加有效、穩定和便宜，必須進行大量的研究工作，并解決與量子相干和低溫工作有關的問題。

36. 量子密碼學（Quantum Cryptography）

無論服務于個人通信、電子商務或網上銀行交易，通過互聯網交換的機密信息都必須受到保護，防止通過加密、使用稱為密鑰的數字密碼進行黑客攻擊。量子密鑰分配位于量子密碼學的核心，它使用量子粒子（電子、光子）安全地建立雙方之間的共享密鑰。量子密鑰分配系統利用了量子力學中的一個基本原理：觀察量子粒子會自動改變其特性。因此，總是有可能檢測量子粒子是否已經被觀察到，表明安全漏洞。如果發生這種情況，密鑰將被丟棄，另一個密鑰將被發送，直到雙方確定沒有其他人觀察到密鑰為止。

2017年9月，科學家們實現了一個技術里程碑，他們演示了在北京和維也納之間舉行的世界上第一次使用量子加密的洲際視頻會議。由于技術原因，此前量子通信僅限于幾百公里，但2016年發射的中國衛星“墨子”號打破了這個限制。上海和與其相距2000公里以外的區域之間都配備了光纖通信設備，與地面500公里以上的軌道進行通信，這項基礎設施是世界上第一個天地量子網絡。中國量子技術處于全球領先，目標在2030年建立全球量子網絡。未來盡管對量子技術的應用仍然受到限制，但量子密鑰很可能會用于保護極其敏感和關鍵的數據。

37. 自旋電子學（Spintronics）

自旋電子學是一個新的研究領域，研究電子自旋對導電的影響。傳統的電子設備基于在電路周圍分流電子，自旋電流是電流的自旋電子學等效物，與電流不同的是，自旋可以在靜止電子之間轉移，它們可以在沒有實際移動的電子的情況下流動，自旋電子學包括“研究電子（更一般地說是核）自旋在固態物理中所起的作用”。

電子自旋可用于電、光、聲音、震動和熱的能量之間的轉換。這種在不同能量形式之間切換的能力可以適用于各種各樣的設備，自旋電子學的一個潛在應用是允許聲音向一個方向流動而不是相反方向流動的音頻設備。

四、生物交叉學科（Biohybrids）

38. 生物降解的傳感器（Biodegradable Sensors）

生物降解電子器件是一種壽命有限的電子元件，可通過水解或生化發生反應。這種裝置可作為醫療植入物，用于臨時體內傳感、藥物輸送、組織工程、微流體等，通過生物或化學過程自然降解的材料通常用于食品和藥品包裝。可降解電子產品可以使設備更智能，例如溫度或化學監測。

目前，電子產品的預期壽命可能只有幾個月，廢棄電子產品對生態產生的影響令人擔憂，使用生物降解或有機電子材料可以解決該問題。這種材料為可完全生物降解、生物相容性/生物可代謝性的電子產品開辟道路，這些設備可能會在其生命周期結束時溶解，一方面這將抑制電子垃圾的產生，另一方面使醫療植入物的開發成為可能。

39. 芯片實驗室（Lab-On-A-Chip）

芯片實驗室將化學分析等實驗室功能集成在一個微小尺寸的設備中。快速膿毒癥檢測目前是芯片實驗室一個非常重要的應用。由于診斷不及時會導致患者得膿毒癥，每一分鐘對抗生素治療都很重要。目前正在開發芯片實驗室系統分析患者血液樣本，以檢測可能導致膿毒癥的微生物，并減少抗生素的不當使用。芯片實驗室技術有望通過更好、更快速的診斷改善醫療水平，特別是在醫療基礎設施落后的地區。同時，該技術可以使患者在監測自身健康方面發揮更積極的作用。

41. 生物電子學（Bioelectronics）

生物電子學是利用生物材料或生物體系結構來設計和制造信息處理機械和相關設備的技術。這一領域利用生物燃料電池、仿生學和用于信息處理、信息存儲、電子元件和執行器的生物材料。該研究領域的重要方向是生物材料和小型電子設備之間的互補性和相互作用。

研究人員開發受生物啟發的材料和硬件架構，以用于新型傳感器、執行器和信息處理系統。該領域的其他用途包括原子尺度的分子制造、生物器官與電子設備之間更好的連接，這可能推動人類在假肢、人機集成、仿生學等領域的進展。也將為健康建模、監測和細胞發育研究開辟新的前景。

合成DNA作為一種存儲介質，比大多數當代尖端替代品要緊湊數百萬倍。另一方面，活體存儲系統不僅可以用來存儲數據，還可以用來記錄人類細胞、組織或工程器官中的事件和過程。

42. 生物信息學（Bioinformatics）

目前生物信息學的主要進展在生物雜交領域，生物雜交通常指人工成分和至少一個生物成分的組合。這類技術可以應用于從健康到納米技術、機器人甚至消費品（如新鮮農產品）等大量領域。生物雜交技術也將在未來的機器人中得到應用，它使得機器人動作更加精確，這將使機器人能夠得到廣泛的應用。同時，通過將該技術與生物學相結合，可以復制組織或器官，從而幫助人們更好地了解人類生理學或設計新藥物及藥物遞送方法。

43. 植物通訊（Plant Communication）

植物通訊是指植物和其他生物之間的交流，不管是同一種還是不同類型的植物、土壤和昆蟲，還是更復雜的生物。目前有研究團隊正在探索將植物作為傳感器的方法。對植物通訊的深入研究可能會有潛在的應用前景。

五、生物醫學（Biomedicine）

44. 基因編輯（Gene editing）

基因編輯也被稱為“基因組工程”，它是DNA被插入、刪除、修改或替換到生物體的基因組中的工具。通常的編輯方法是通過工程核酸酶（分子剪刀）在基因組中的靶點產生斷裂雙鏈。這些斷裂雙鏈通過非同源端接口或同源重組進行修復，結果是靶向突變。

目前基因編輯在基因工程領域產生了一場革命，雖然以細菌為基礎，但它幾乎適用于所有活細胞和生物體，它為防治艾滋病、癌癥和遺傳性疾病提供了新的可能性，也為育種植物和動物提供了新的可能性。

基因編輯將進入許多不同的應用領域，其中大多數前景仍然無法預想。在構想新用途時需要很多創造力，并且需要考慮很多道德和法規問題。

45. 基因治療（Gene Therapy）

基因治療的重點是基因突變，基因突變使其產生異常蛋白質。除了變異，基因治療的基本原理是，缺陷基因被治療基因（也稱為功能基因）取代或滅活，這種基因通過病毒或“裸DNA”進入人體。

基因治療成為可行的技術能力正在擴大，但基因治療的成熟度和大規模采用的復雜性仍待觀察，此外政策和各種倫理困境的解決也很重要。

46. 抗生素藥敏試驗（Antibiotic Susceptibility Testing）

抗生素耐藥性是全球人類健康面臨的最嚴重的風險之一，這就意味著要面對多方面挑戰，包括：感染預防、新抗生素的開發以及對抗感染的替代方法、限制過度使用和確保有效性治療。在未來，一旦確定了感染的原因，醫生將可以在現場決定是否采用適當的抗生素治療，以及哪種抗生素最有效。

47. 生物打印（Bioprinting）

生物打印是3D打印的一種特殊應用，它使用聚合物或基因工程的生物材料生產組織和器官，其中一些組織和器官可植入人體。生物打印的優點是材料的個體適應性較好并且具有較少的副作用，包括植入物排斥反應。

目前一種3D打印系統已經被提出，它可以將活細胞打印成人體尺度的骨骼、肌肉和耳朵組織。由于這樣打印出來的物品使用了聚己內酯的生物相容性合成聚合物，所以其結構穩定。

未來，首批3D打印的人體器官將無排斥地移植，既滿足了等待器官患者的巨大需求，也滿足了那些想替換其有故障器官患者的巨大需求。從長遠來看，“人體芯片”模型可能會生成用于植入的各種類型組織，以利用患者自身體內的細胞修復受損的器官。

48. 基因表達的控制（Control of Gene expression）

基因表達是一個基因的核苷酸序列被用來指導蛋白質合成和產生各種細胞結構的過程。通過了解如何控制基因表達，科學家們希望破解每個基因在人類和動物發育中的作用。

早期研究通過發現胎兒對疾病的易感性，并以某種方式操縱細胞，使未來的有機體組織健康，以推動輔助生殖和再生醫學領域進步。

基因組的不穩定性和基因改變對疾病的發展有推動作用，加速與年齡有關的病理，并促進組織變性和器官衰竭。通過研究人體對基因表達的控制，可以預見人的衰老程度和速度。在胚胎發育和多功能干細胞生物學階段控制基因表達可能會徹底改變輔助生殖和再生醫學。

49. 藥物輸送（Drug Delivery）

藥物輸送是指給人或動物施用治療劑或藥物復合物，以達到治療效果的一種治療方法。藥物傳遞技術的進步通常是為了提高藥物的功效和吸收程度，同時減少其副作用。納米材料和新材料正在徹底改變這個領域。

提升藥物輸送能力將導致藥物更快達到其目標，副作用會越來越少，并在必要時停用或重新激活。通過把藥物嵌入正確類型的設備中，它們還將為患者和治療師提供信息。這樣的治療方案通過減少患者在醫院花費的時間，從而大大降低了治療成本。

50. 表觀遺傳技術（Epigenetic Change Technologies）

表觀遺傳技術指的是基因功能的可遺傳變化，而這些改變并不需要DNA序列的改變。盡管實驗表明一些表觀遺傳變化是可逆的，但“表觀遺傳”一詞已經包括在不改變DNA序列的情況下改變基因活性的過程，并導致可傳遞給子細胞的修飾。

目前有一些證據表明，許多疾病和各種健康指標都與表觀遺傳機制有關，包括多種癌癥、認知功能障礙、呼吸系統、心血管、生殖、自身免疫和神經行為疾病。

充分了解表觀遺傳機制將有助于開發新的診斷方法、生物標志物和治療方法。從長遠來看，表觀遺傳技術的應用可能會對人類產生不可改變的、持久的影響。它會影響人類的生活方式和食品、農業等其他領域，特別是對健康的影響最大。

51. 基因疫苗（Genomic Vaccines）

基因疫苗是由DNA或RNA合成的非蛋白疫苗，可促進人體免疫力提升，預防傳染性疾病擴散。它是在基因治療(genetic therapy)技術的基礎上發展而來的。

DNA疫苗的前景非常穩定，便于大量生產且易于運輸。當基因組疫苗成為常態時，由于持續時間長，涵蓋了廣泛的病原體，并且很容易適應后者的突變新形式，因此需要的免疫次數更少。

52. 微生物組（Microbiome）

微生物無處不在，它們形成的微生物群對人類健康既有好處也有壞處。受早年接觸微生物和飲食等因素的影響，人與人之間的微生物組構成有很大的差異。此外人體的不同部位有不同的微生物群。雖然已經知道腸道細菌的組成對某些基因的活性有影響，但這究竟是如何發生的仍有待證實。一項新的研究揭示了一種潛在的方法，即“好的”腸道細菌可以控制人類的基因活性，并可能有助于預防結直腸癌。

微生物組已成為醫學研究人員的主要興趣。了解微生物組的多樣性并發現新的模式可以更好地了解疾病的發生原因，以及為什么在某些情況下治療效果要好于其他情況。大數據和新的計算工具將使微生物組的宏基因組分析成為可能。

53. 再生醫學（Regenerative Medicine）

再生醫學是一個新興的醫學領域，它致力于找到修復或替換因疾病、先天性問題或創傷而受損的細胞、組織甚至整個器官的方法。通過組織工程、干細胞的細胞療法，以及人工培養的組織或器官來實現。

再生醫學將專注于為細胞分化、細胞培養和組織工程開發更可靠、更便宜的方法。在未來，人類將在無需外部支持基質的情況下產生組織和器官。

54. 重編程的人類細胞（Reprogrammed Human Cells）

55. 靶向細胞死亡途徑（Targeting Cell Death Pathways）

癌癥是全世界人類死亡的主要原因之一。2012年，新發癌癥病例1400萬例，癌癥相關死亡820萬例，預計在未來20年內，這些數字將翻一番。與目前的治療方法相比，靶向觸發不同類型細胞死亡的關鍵調控分子可能是一種更有效、毒性更小、更不容易產生耐藥性的癌癥治療方法。

六、印刷與材料（Printing & Materials）

56．2D材料（2D Materials）

2D材料由原子級薄層材料組成。目前的研究主要集中在由不同的2D材料層所構成異質結性質，以及它們在光伏、半導體、集光器件和后硅電子等領域的應用。通過了解2D材料異質結構，發揮半導體結構的能力，為納米電路和可穿戴設備的開發鋪平了道路。2D磁體可以解決最令人難以置信的科學問題，開啟超薄型計算機的時代，此外2D材料在傳感和數據存儲方面也具有潛在的應用前景。

57．食物3D打印（3D Printing of Food）

3D打印的食物商業化成為主流，目前看來，它真正的潛力可能在于美食領域，專業人士可以通過3D打印發明新的食物，并進行實驗；在醫療環境中，幫助有進食困難的人。

未來，食物3D打印和原料可以按時生產，直接使用。幾乎所有菜肴都可以“打印”，而不是烹飪。缺少的成分可以在需要的位置和時間以基本粉末的形式打印出來，質量和口味每次都保持不變，沒有偏差。食物3D打印大大簡化了食物的制作過程，同時也能幫助人們制作出更加營養、健康而且有趣的食品。

58．玻璃3D打印（3D Printing of Glass）

玻璃的獨特性能通過快速原型制造玻璃物體的前景一直引人注目。玻璃3D打印的最新進展為快速制作玻璃零件提供了解決方案，該技術使用的是熔融玻璃，一旦打印完成，幾乎不需要后期處理。

玻璃是一種必不可少的高性能材料，獨特的功能使其應用于生物技術、光學、光子學和數據傳輸等領域。玻璃3D打印的進步為實驗室級設備的制造鋪平了道路，也為內部生產帶來了便利，它使得技術人員可以獲得更接近于成品的成果。藝術表現也可以通過復雜幾何結構的實驗而達到新的境界。

59．大型物體的3D打印（3D Printing of Large Objects）

無論產品設計大小，3D打印技術的最大優勢之一就是制造商能夠控制物體物理形態的每一個方面——物體的形狀可以通過特殊的軟件進行優化。在不久的將來，不僅小型設備，大型物體或超大型物體的主要部件都將可以進行3D打印。大型物體可以通過特殊的設計軟件進行優化，以使材料和功能適應環境的要求。

60． 4D打印（4D Printing）

4D打印技術是指由3D技術打印出來的結構能夠在外界激勵下發生形狀或者結構的改變，直接將材料與結構的變形設計內置到物料當中，簡化了從設計理念到實物的造物過程，讓物體能自動組裝構型，實現了產品設計、制造和裝配的一體化融合。4D印刷品如果暴露在刺激物（加熱、光照、水、磁場）下，會隨著時間的推移自我變換形狀或性能變換。

4D打印的形狀記憶聚合物將極大地影響健康行業。4D打印還可用于組織工程、自組裝生物材料、納米粒子的設計以及用于化療的納米機器人。在能源工業中，將來會在太陽能電池板上使用形狀記憶材料，用于檢測陽光并相應地自動旋轉的傳感器的制造。

61．水凝膠（Hydrogels）

水凝膠是具有高吸收性（包含90%以上的水）的天然或合成聚合物。由于它們的含水量較高 ，表現出“與自然組織相當的柔韌性”，水凝膠通常作為分子和細胞物種的載體，能夠總結細胞/組織發育過程中的動態信號。由于其仿生性，水凝膠是生物醫學應用的主要材料，如藥物輸送和干細胞治療。一般來說，制造水凝膠需要一系列前體材料之間的化學反應和相互作用。

水凝膠在醫學領域具有廣闊的前景。不久的將來，水凝膠將為急救工作提供基礎支持，使患者能夠達到自我修復。隨著技術的進一步發展，治愈性軟體機器人將可以接觸生物體的細胞，并在微觀和亞微觀水平上進行手術。

62．超材料（metamaterials）

超材料是由多個單獨的納米元素組成的人造組件。澳大利亞研究人員在納米材料中發現了新特性，為制造熱光伏電池開辟了新的前景，熱光伏電池可以在黑暗中收集熱量并將其轉化為電能。該團隊利用金納米結構和氟化鎂創造了一種超材料，可以在精確的方向上輻射熱量，并在特定的光譜范圍內發出輻射。不久的將來，超材料將用于制造超輕衛星天線、傳感器和光伏電池。在控制成本的情況下，超輕型天線可以連接到衛星，并使其繞過有線的本地互聯網基礎設施。熱光伏電池可以從紅外輻射中獲取能量，不需要陽光直射，可以補充甚至取代太陽能電池，成為重要的可再生能源。超材料的高可配置性將用于制造抗損傷材料，例如超材料制造的衣服會感知可能的損壞并調整織物表面以保護穿著者。

63．自愈材料（Self-healing Materials）

自愈材料通過對微損傷反應的修復/愈合機制來檢測退化。一般來說，這些材料是人工制造的，可以被認為是“智能結構”，它們根據其綜合“傳感”能力來適應各種環境。這種技術可以應用于任何領域，例如海上風力渦輪機，或者飛行中的飛機和衛星。

隨著技術的不斷發展，自愈材料只要加水就可以修理破損的牛仔褲。當智能手表、筆記本電腦和手機受到人為破壞時，它會自動修復顯示屏上的裂縫。這些設備的電池還將具有更長的使用壽命，這歸功于它們的自我修復特性。

七、突破資源邊界的技術（Breaking Resource Boundaries）

64．生物塑料（Bioplastic）

生物塑料指以淀粉等天然物質為基礎在微生物作用下生成的塑料。它具有可再生性特性，因此十分環保。這些包括玉米、大米、馬鈴薯、棕櫚纖維、木薯、小麥纖維、木質纖維素和甘蔗渣。根據其化學成分和生物基成分的百分比，生物塑料可能是可生物降解的。生物塑料用于食品和飲料包裝、醫療保健、紡織、農業、汽車或電子等不同行業。生物塑料的主要優點是它們留下的能源足跡更小，產生的污染也更少。歐盟自助項目正在研究一種可生物降解的尿布、一種可生物降解的生物活性美容面膜，以及一種納米結構的生物相容性無紡布。塞維利亞大學和韋爾瓦大學的研究人員利用大豆蛋白開發了生物塑料，這種生物塑料可生物降解且環保，可吸收自身重量40倍的水。該研究團隊修改了大豆的分子結構，從而改變了吸收特性，使其保留的水分比平時多三倍。通過將蛋白質的固體濃縮物注入模具，他們創造了試管，并應用于園藝。由王新龍領導的一組研究人員開發了由可降解生物塑料制成的電子元件。開發的電子產品是由一種叫做聚乳酸 (PLA) 的玉米淀粉衍生的生物塑料制成的，通過將金屬有機骨架納米粒子與這種生物塑料混合，他們成功地開發出機械、電氣和阻燃特性的材料，可用于電子產品。

塑料行業正致力于開發利用自然界中發現的天然原料來生產生物塑料的新方法。生物塑料在許多不同領域都有很高的需求，這種材料將有很多新的應用前景。

65．碳捕獲與封存（Carbon Capture and Sequestration）

碳是地球上生命的重要元素。人類活動產生的二氧化碳是導致氣候變化的主要溫室氣體之一，管理二氧化碳是我們這個時代最大的社會、經濟和政治挑戰之一。為了避免碳流失到大氣中，碳被收集起來儲存，并在高二氧化碳排放源處進行處理，例如各種工業和碳基發電廠的煙囪。空氣捕集技術可以從環境中的任何地方去除空氣中的碳，二氧化碳通過吸收和膜氣體分離技術從空氣或煙氣中分離出來。捕獲的二氧化碳或提取的碳可以以礦物形式儲存，因為它與金屬氧化物會發生放熱反應。在其他情況下，可以通過管道輸送到其他地方使用，例如注入老油田開采石油。

空氣捕獲與碳存儲相結合可以實現雙重功能。碳捕集與利用減輕了碳存儲所帶來的一些問題和成本，一旦減緩氣候變化的成本增高，碳捕集技術就可能吸引來自汽車和飛機等分散碳源關注。但是這些技術也非常昂貴，存在一定風險，而且實際效果尚不清楚。

66．海水淡化（Desalination）

海水淡化是從水中除去各種鹽的過程。傳統上是通過蒸餾、電解和過濾實現的。由于技術成本較高、能耗高，目前它們只能將水分解，或者使其達到沸點或者冷凝，通過化學物質過濾來清洗污染的膜，實現海水淡化。新的實驗表明，通過使用各種形式的石墨烯（一個原子厚的等間距碳原子層）可以實現海水淡化。氧化石墨烯膜，其孔徑大小可以精確控制，可以將普通鹽分從水中篩出，使其可以安全飲用。

精密過濾技術的發展對全球經濟、生態系統產生巨大影響，對發達國家和新興市場的社會層面產生巨大影響。精密過濾技術將通過提高廢水工業過濾的能源效率來降低成本，使工業參與者更愿意降低其企業的生態影響。

67．地球工程與氣候工程（Geoengineering and Climate Engineering）

地球工程關注的是整個景觀的變化，比如人工湖、中國的三峽大壩工程。另外比較典型的例子是改變河床、利用山建造人工島和日本的關西機場等。氣候工程主要包括兩種類型，消除溫室氣體和管理太陽輻射。最近，減少溫室氣體排放和社會承受氣候變化能力的問題備受關注。未來在全球范圍內需要對地球工程和氣候工程進行治理和監管。

68．超級高鐵（Hyperloop）

超級高鐵是目前正在開發的運輸系統，一種以“真空鋼管運輸”為理論核心的交通工具，具有超高速、高安全、低能耗、噪聲小、污染小等特點。它將使用加壓吊艙載客，也可以在真空鋼管中運載貨物。吊艙由一個電動直線電機通過一個隧道或管道（低壓環境）逐步加速。吊艙通過磁懸浮快速上升到軌道上方，由于空氣阻力低，實現超高速滑行。

超級高鐵可以幫助緩解交通壓力，不受交通事故和天氣因素的影響，帶來穩定、可靠的通勤體驗。

69．塑膠食蟲（Plastic - Eating Bugs）

聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）是全球最常見的制造產品之一，也是不可生物降解的，隨著這些塑料垃圾堆積在我們周圍，已經造成嚴重的環境問題。由于將PET轉化成油是一個復雜的過程，科學家們開始尋找能夠代謝或消化這些物質的方法，將其轉化為可生物降解的產品。日本研究人員通過分析從土壤和廢水中收集的以PET塑料殘骸為食的細菌，發現了這個物種并將其命名為Ideonella sakaiensis。這種細菌似乎只吃PET，并且僅利用兩種酶，就能將其分解。

最近研究發現，塑膠食蟲可以快速降解塑料垃圾，甚至可能變成天然肥料來喂養土壤，大大減少城市污染。

70．分解二氧化碳（Splitting Carbon Dioxide）

二氧化碳是一種廢氣，一種積聚在大氣中的溫室氣體，直接導致全球氣候變化。目前正在使用不同的碳捕獲和儲存方法來降低大氣中的二氧化碳含量，從而降低其影響。目前需要做的不是儲存，而是通過分離直接使用二氧化碳，以及從儲存地點分離二氧化碳。

科學家正在尋找將二氧化碳分解和轉化為燃料的方法。具體而言，他們正在研發新型廉價催化劑材料。同時，將這項技術與可再生能源裝置相結合，能夠減少大氣中的二氧化碳含量，還能將太陽能直接存儲為液體燃料。

71．備災技術（Technologies for Disaster Preparedness）

隨著自然災害的數量不斷增加，許多沿海城市的水災風險也顯著上升，因此自然災難帶來的環境危機值得關注，預測災難技術也是研究的方向。諸如地震、海嘯、火山爆發、泥石流等自然災害的預防是非常重要的。此外，應急系統、救援機器人、救援系統和公民信息系統需要不斷完善。一方面是情景預防，另一方面是技術的突破。

備災的關鍵方面是社會復原力，即暴露在危險中的社會能及時有效地抵御、吸收、適應和恢復的能力。需要在不斷變化的環境中采用不同的方法，而不是修復系統的先前狀態。技術本身對社會復原力的貢獻微乎其微，主要取決于社會結構的能力。處理復雜性和不確定性的能力成為新的挑戰，意味著為未來任何突發情況做好準備。

72．水下生活（Underwater Living）

人類在水下生活的想法被認為是人類未來的一個潛在的重要部分，是作為地球表面因為人口過多或因為災難而無法居住的一種替代方案。自20世紀60年代初以來，各國已經設計、建造水下棲息區。法國海洋建筑師 Jacques Rougerie 設計的水上探索平臺 “Seaorbiter” 正在漸漸成型，這是世界上第一個垂直海洋船舶。英國設計師菲爾·波利（Phil Pauley）發布了一個關于海底設施的設計方案，該方案名為“次生物圈2號”（Sub-Biosphere 2），這座海底設施擁有8個棲息區。朱爾斯的海底小屋 jules undersea lodge 海底小屋位于美國佛羅里達州基拉戈島，于1986年建成，是美國最早的水下酒店。

由于陸地上的住房空間稀缺，因此越來越多的沿海陸地被開發用于居住。預計第一批海底棲息地將位于海岸附近，為越來越多的人提供生活條件，并在氣候變化導致海平面上升時使用。

73．廢水養分回收（Wastewater Nutrient Recovery）

廢水養分回收是從廢水流中回收氮和磷等營養物質，并將其轉化為用于生態和農業用途的環保肥料。養分回收是廢水處理領域的一個突出發展方向。生物技術、再利用和再循環技術帶來了各種經濟、環境和社會效益，有助于降低成本、節約能源、保護環境和改善客戶服務。人們正在嘗試開發更多的技術來從廢水中回收不同的資源，資源越稀缺，回收投資越大。大規模利用廢水作為資源將是真正的突破。

74．小行星采礦（Asteroid Mining）

小行星采礦（Asteroid Mining）是從圍繞太陽運行的相對較小且密度較大的天體（即小行星）中提取有價值的物質的過程。隨著地球礦產資源的枯竭，一些重要材料將越來越難以在地球上開采，小行星將提供重要材料的儲備。有些是值得運回地球的，例如：金、銥、銀、鋨、鈀、鉑、錸、銠、釕或鎢等。其他的可以用于太空建設，例如：鐵、鈷、錳、鉬、鎳、鋁或鈦等。一家加利福尼亞公司展示用于小行星探測的小型低成本航天器。該計劃是為該飛船配備收集有關小行星組成和“挖掘能力”數據的儀器。印度正計劃在月球南側啟動對核材料的探索。

八、能源（Energy）

75．生物發光（Bioluminescence）

生物發光（Bioluminescence）是指生物體發光或生物體提取物在實驗室中發光的現象。生物發光需要一種叫做熒光素和氧的分子，它們相互反應時會產生光。生物發光在一些昆蟲、真菌、細菌和海洋動物中被發現。研究人員目前正在嘗試將生物發光技術應用于生物學、醫學和光生產中，他們正試圖將生物發光轉移到細菌、植物或哺乳動物等不同生物上，以更好地了解不同生理過程，并開發新的成像和研究技術。同時，科研人員正在開發新的光源，以減少當前全球能源消耗。

76．能量收集（Energy Harvesting）

有研究人員已經證明從活體動物的心臟中獲取生物力學能量并將其用于無線電數據傳輸的可行性。美國陸軍研究實驗室的科學家開發了一種納米電鍍鋁基粉末，該粉末與水結合產生化學反應，產生氫氣，而氫氣又可用于為燃料電池供電。這種合成材料自發地將水分解成氫。在測試過程中，他們還觀察到，當使用尿液作為水源時，化學反應發生的速度是用水的兩倍。

高效的能量收集技術可保證各種系統最少的維護，并為周圍環境可用的物質提供動力。

77．收集甲烷水合物（Harvesting Methane Hydrate）

甲烷水合物是水分子與甲烷于低溫高壓形成類似冰狀的物質，只在地下沉積物中自然存在。對于依賴進口天然氣、煤炭和石油來滿足大部分能源需求的國家而言，甲烷水合物礦床是未來有前途的能源來源。

大多數天然氣水合物沉積物都位于海面以下，只能通過鉆井平臺和深海鉆井船才能到達。由于甲烷是不穩定的且易燃，甲烷泄漏到空氣中，會造成更多的溫室效應，是風險技術之一，目前還不具備可用的技術來大規模收集這種能量。

78．氫燃料（Hydrogen Fuel）

氫的重力能量密度大約是化石燃料的三倍，非常適合于內燃機。氫氣在大氣中以放熱的方式燃燒，釋放出水、過氧化氫和少量氮氧化物。氫作為燃料在氫燃料電池（一種電化學電池）中，氫氣與氧氣發生反應產生電子流，這些電子流可以作為電流收集到外部電路中。因此，氫燃料電池是碳基燃料的替代能源，對環境沒有影響。

目前，有國際研究小組利用摻入二氧化鈦光催化劑的光敏蛋白質從水中制取氫氣。當光催化劑溶解在水中并在陽光下與鉑混合時，氫就會釋放出來。研究小組還在白光下觀察到了非常高的氫氣產量，發現用微波爐激活大量的碳氫化合物時，它們會迅速釋放出大量的氫。

伯克利實驗室的研究人員用石墨烯片嵌入了鎂納米晶體。鎂納米晶體不受氧氣、濕氣和污染物的影響，同時讓氫分子通過。這些石墨烯包裹的鎂晶體充當氫的“海綿”，為吸收和儲存氫氣提供了安全的方式。

79．海洋和潮汐能技術（Marine and Tidal Power Technologies）

海洋為人類提供了大量的可再生能源。最先進的潮汐流和海洋面臨著相當大的障礙。在不同的前瞻性調查中，海洋能源可以大規模收集能源，值得我們關注。

歐盟采取了一系列政策舉措，以確保海洋能源技術在短期內具有成本競爭力。為了收集大量的能量，開采波浪能似乎是最有效的方法。從長遠來看，新的發電機技術所收集的能源量也會增加。

80．微生物燃料電池（Microbial Fuel Cells）

微生物燃料電池是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。微生物燃料電池就像任何標準燃料電池一樣，由一個質子交換膜隔開的陽極室和陰極室組成。細菌生長繁殖形成密集的細胞聚集體（生物膜），粘附在微生物燃料電池的陽極上。細菌作為活性生物催化劑替代了昂貴的過渡金屬催化劑，通過氧化有機底物產生二氧化碳、質子和電子。質子通過微生物燃料電池傳導到陰極室，電子通過外部電路從陽極流向陰極，從而產生電能。

細菌在空氣、土壤、植物、藻類、動物和灰塵中無處不在，也存在于城市、制造業和農業廢棄物中。廢棄物可以通過微生物燃料電池轉化為清潔能源。由于微生物燃料電池的效率低、成本高，微生物燃料電池技術仍處于發展階段。

微生物燃料電池的最大優勢是它可以通過處理廢棄物和清潔能源減少對環境的污染。該技術仍然面臨障礙，大規模的研究工作是必然的。

81．熔鹽反應堆（Molten Salt Reactors）

熔鹽反應堆是采用溶有易裂變材料且處于熔融狀態下的熔鹽作為核燃料的反應堆，它是以非常熱的氯化物或氟化物形式存在的熔鹽混合物。液態熔鹽既可以作為產生熱量的燃料，也可以作為將熱量輸送到發電機的冷卻劑。理論上這使得汽水分離再熱器的設計比采用固體燃料和水冷卻劑的常規核反應堆更簡單、更安全。

熔鹽反應堆在上世紀50年代和60年代在美國橡樹嶺國家實驗室研發，但到了70年代，由于一些非技術因素的原因被中止。隨著材料及零部件技術發展，液態氟化釷反應堆研發復蘇，全球包括法國、美國、印度及中國正在開展液態氟化釷反應堆研發設計，尤其是在日本核電事故后，各方的關注熱度上升。

熔鹽反應堆的支持者稱其本質上是安全、可持續和高效的。與傳統反應堆不同的是，固態燃料棒的熔化會導致不受控制的裂變，并產生災難性的影響，熔鹽反應堆是按設計熔化的。此外，研究表明，釷基熔鹽反應堆技術可以對放射性廢物進行熱燃燒，從而緩解核儲存問題。

中國斥資220億元人民幣在甘肅武威建造兩座熔鹽核反應堆原型，這些反應堆被設計成熔鹽反應堆技術的試驗臺，目前正在測試中。使用釷作為主要燃料具有經濟意義，中國擁有世界上最大的釷元素儲量。

在尋求清潔、高效的能源過程中，熔鹽反應堆面臨可再生能源和聚變反應堆等新興技術的競爭。

82．智能窗（Smart Windows）

智能窗可利用太陽能能源轉化為電能，并在玻璃板之間調節進入室內的能量從而使室內溫度保持在合適的范圍，既改善了生活質量，又降低了能耗。智能窗是一種由玻璃或其他透明材料和調光材料所組成的調光智能器件，在一定的物理條件下（如光照、電場、溫度），這種器件發生著色或褪色反應，改變自身的顏色狀態，從而有選擇性地吸收或反射外界的熱輻射和阻止內部熱擴散，達到調節光強度和室內溫度，從而實現節能的目的。

目前某些大型辦公樓和其他具有玻璃外墻的大型建筑可以利用太陽光獲取能量，這將減輕建筑物的能源費用和企業的碳足跡。智能窗一旦開始大規模生產，對“智能家居”設計至關重要。

83．熱電涂料（Thermoelectric Paint）

熱電是通過將溫差轉換成電壓，反之亦然，然而，熱電材料必須應用于作為熱源的物體上，達到發電的效果。熱點涂料通常被用于平坦表面物體上，傳統的熱電設計在這些情況下效率較低。目前，柔性熱電材料在可穿戴設備等產品上表現出很好的效果，也產生了額外的設計/效率限制，而液體或粘膠材料對于所有類型物體表面都是理想的。

熱電涂料可以利用任何熱源發電，還可以保護內部空間免受外部熱量的輻射，從而減少了額外的冷卻需求。熱電涂料未來可用于建筑物或車輛表面，從而節省大量的能源。

84．水分解（Water Splitting）

水分解（Water Splitting）是將水的化學成分分解成氫和氧的組成元素的過程。這一轉化過程對清潔能源具有重要意義。水分解可以為氫的廣泛使用開辟道路，氫氣既是零排放燃料，又可以大規模地有效儲存，水分解技術將改善對可再生能源的獲取。目前，實現水分解的方法雖然有很多種，但技術復雜，效率不高，實施成本非常昂貴。

水分解技術可能改變人們看待能源生產和消費的方式。利用太陽能電池板或風力渦輪機的電力，能夠輕松地生產氫氣，將大大減少人類活動的碳足跡。此外，氫氣可大量儲存，能夠顯著提高現有技術的效率。

85．機載風力發電機（Airborne Wind Turbine）

追求更清潔、更便宜的能源以跟上當今社會的消費率的競爭中，利用風能等無窮無盡的資源似乎是一個新的方向。與傳統的地面渦輪機相比，機載風能系統通常要小得多，使用的材料也更少，而且它們更容易移動并部署到孤立的定居點或遭受自然災害的偏遠地區。與傳統的風力發電相比，生產空中風能的成本要高得多，即使相關試驗取得成功，也可能需要五年或更長時間才能將第一個功能系統商業化。

86．鋁基能源（Aluminium-based Energy）

作為現有技術的補充和可能的替代品，目前大多數研究將鋁用于發電和儲能。鋁是地殼中含量最豐富的金屬，鋁材料輕而有韌性，能源工業將從鋰材料轉向鋁，在生產可充電電池等存儲系統方面具有明顯的優勢。除了在建造輕型結構方面的重要作用外，未來鋁還可用于開發新的、更高效的光伏電池或熱系統。

鋁電池是鋰離子電池的替代品競爭中的強力候選者，在了解鋁與各種化合物相互作用的電化學性質方面將會繼續取得科學進展。

87．人工光合作用（Artificial Photosynthesis）

人工光合作用是模擬光合作用的自然過程，將陽光、水和二氧化碳轉化為碳水化合物和氧氣的化學過程。在燃料消耗和二氧化碳含量產生的背景下，既能降低二氧化碳含量又能發電的人工光合作用是該領域研究的重點。人工光合作用成本較低，大大減少對化石燃料的使用和需求。

九、社會領域的重大創新突破（Radical Social Innovation Breakthroughs）

88．協同創新空間（Collaborative Innovation Spaces）

用于傳遞知識和創新的新形式正在興起，通常是一群熟練的技術人員聚集在一起，稱為“創客空間”“黑客空間”或“創新實驗室”，大家可以在其中交流和共享。協同創新空間可以在任何地方出現，包括學校、圖書館和社區中心等，不同的地點提供不同的資源，從3D打印機到合成生物學。在過去的十年中，創客空間在全球范圍內廣受歡迎，用戶報告的數字顯示近1400個活躍空間，是2006年的14倍。在東京，創客文化與該市3D打印和數字制造服務的興起相互交織。在美國，特別是圖書館通過轉變為創客空間來加強其作為社區中心的作用。

89．游戲化趨勢（Gamification）

游戲化是在非游戲背景下應用游戲設計元素和游戲原則來提高用戶參與度、組織力、學習、眾包、招聘和評估等。越來越多的年輕人玩虛擬游戲并因此習慣于接受這種訓練，越來越多的公司啟動了游戲化項目。學習型游戲在企業中得到了應用，并且他們越來越多地投資于學習型游戲。在線學習也部分采用基于游戲的學習形式。可汗學院（Khan Academy），是由孟加拉裔美國人薩爾曼·可汗創立的一家教育性非營利組織，主旨在于利用網絡影片進行免費授課，現有關于數學、歷史、金融、物理、化學、生物、天文學等科目的內容，教學影片超過2000段，機構的使命是加快各年齡學生的學習速度。目前，在美國已經有一個使用游戲促進健康的特定聯盟。成人和兒童的體育活動率已經急劇下降，游戲公司支持全國性的體育教育活動，這一浪潮始于WII Fit游戲，通過使用智能手表、手環或手機來監測健康數據。

90．共享經濟（Access/Commons-based Economy）

互聯網的興起從根本上降低了合作成本。在線社交網絡的使用極大地促進了共享信息和數字產品的意愿，音樂和書籍等越來越多商品的數字化擴大了共享的可能性范圍。

共享是互惠互利的社會行為，有助于擴大享受共享資源好處的圈子。互聯網使新型共享實踐成為可能。大多數人認為，這種協調各種動機的價值創造形式特別適合解決復雜的社會問題。

91．讀寫文化：多元化的信息控制者（Read/Write Culture: diversifying information gatekeepers）

人們通過社交媒體，不僅能夠分享，而且能夠操縱、轉換和生成視頻博客和在線直播等數字內容。哲學家勞倫斯·萊辛（Lawrence Lessing）稱之為“讀/寫文化”，而不是“只讀文化”，即信息或產品由“專業”來源提供給被動的消費者。

公眾話語越來越具有矛盾的信息特征，“真相”越來越受到爭議，對信息的信任正在侵蝕。在互聯網上，故事以不斷創新的方式被無休止地復制、更改、重新混合、回收和重新組合。由于知識產權的斗爭，音樂產業受到嚴重破壞，媒體、娛樂和教育等其他產業正在發生迅速變化。

92．重塑教育（Reinventing Education）

獲取新知識的結構在機構層面發生了變化。提供培訓和學習新平臺和方法的參與者數量呈指數增長，它不再局限于正規教育機構。從事教育活動的參與者的多樣性在不斷增加，為人們在生活中不同時刻進行培訓和再培訓提供了許多新的機會。越來越多的技術和軟件公司正在為實踐培訓創建平臺。

93．自我量化（Body 2.0 and the Quantified Self）

自我量化是鼓勵用戶通過收集日常生活的各個方面的數據來更好地了解自己。早期的概念是人本主義計算（Humanistic Computing），可以追溯到上世紀70年代，那時就已經有通過穿戴式傳感器（Wearable sensors）以人的行為、生理信息為對象的研究。量化自我意味著通過可穿戴設備、智能手機應用程序或獨立的傳感器，對人體進行永久性監測，并對個人的身體功能進行近乎醫療的監測。

94．無車城市（Car-free City）

目前，至少有7個汽車依賴度高的大城市開始實行無車化。越來越多的城市開始在某些街區淘汰汽車，例如成都、哥本哈根、漢堡、赫爾辛基、馬德里、米蘭和巴黎，無車城市主要依靠公共交通、步行或騎自行車在市區內運輸。無車城市極大地減少了對石油的依賴、空氣污染、溫室氣體排放、汽車撞車、噪音污染和交通擁堵。國內外越來越多的城市開始淘汰汽車。許多國家和城市甚至制定了新的法律來加速這一趨勢。

95．新的記者網絡（New Journalist Networks）

記者在特定目標上共同努力，以揭示新聞真相并為各種全球性的事件尋找證據，他們在全球范圍內與報紙記者或自由職業者合作。新的記者網絡節省資源，采用新的方式傳播新聞和尋找證據。

96．本地食物圈（Local Food Circles）

糧食圈關注的是促進安全、區域種植的食品消費，這將鼓勵可持續農業，并幫助農民、發展農村地區。意味著我們必須徹底改變我們參與種植和消費食物的方式。

全球工業化食品系統引起了人們對食品安全、健康以及社會和生態可持續性的關注。在美國和歐洲，區域性支持的農業計劃正在蓬勃發展，糧食消費者可以直接與農民建立聯系，并在農貿市場上購買產品。

97．擁有和共享健康數據（Owning and Sharing Health Data）

大型數據庫已經由不同的機構、公司、組織托管，其數據具有不同的聚合規模。在瑞士，新的數據所有權模式是以合作的形式組織起來的。個人健康數據越來越有價值，在保障數據安全的前提下，可以用于研究，并且個人可以從提供數據中直接受益。

98．替代貨幣（Alternative Currencies）

替代貨幣可以是數字（通常稱為加密貨幣）或非數字貨幣。隨著信用卡和加密貨幣的使用不斷增長，世界范圍內越來越多的無現金交易用于支付任何種類的服務或產品。金融交易是通過交易雙方之間的信息轉移（通常是貨幣的電子表示）進行的，而不需要實物紙幣或硬幣形式的貨幣。交易的計算可以用加密貨幣進行。歐洲和其他一些國家正在討論是否放棄現金交易。

99．基本收入（Basic Income）

保障最低收入（Guaranteed minimum income）或“基本收入”是一種社會福利制度，以保障公民或家庭能夠有足夠的生活收入。基本收入是指政府向全體公民提供相同的收入，以滿足人民的基本生活條件。有了基本收入，人們就可以投入在科學、醫療、教育等領域中。在芬蘭，無論就業如何，公民都可以獲得基本收入，這項為期兩年的計劃將為2000名年齡在25至58歲之間的失業公民提供每月560歐元（581.48美元）的基本收入。

100．生命緩存（Life Caching）

生命緩存意味著收集、存儲和展示一個人的整個生活細節供私人使用，或供朋友、家人甚至整個世界披閱。數以百萬計的人們正在數字化索引他們的思想、喜怒哀樂、圖片、視頻剪輯；他們中的大多數人以新的方式上網，公開他們日常生活中的虛擬緩存，生命緩存的目的主要是保存記憶。

免責聲明：本文轉自創新研究，原作者江曉波、黃詩愉。文章內容系原作者個人觀點，本公眾號轉載僅為分享、傳達不同觀點，如有任何異議，歡迎聯系我們！

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轉自丨創新研究

作者丨江曉波、黃詩愉

編輯丨鄭實

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國際技術經濟研究所（IITE）成立于1985年11月，是隸屬于國務院發展研究中心的非營利性研究機構，主要職能是研究我國經濟、科技社會發展中的重大政策性、戰略性、前瞻性問題，跟蹤和分析世界科技、經濟發展態勢，為中央和有關部委提供決策咨詢服務。“全球技術地圖”為國際技術經濟研究所官方微信賬號，致力于向公眾傳遞前沿技術資訊和科技創新洞見。

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