液体活检、隔空取水、人工树叶…这是世界经济论坛评选的十大新兴技术-巨人网络通讯

液体活检、隔空取水、人工树叶…这是世界经济论坛评选的十大新兴技术

　摘要：液体活检癌症诊疗方法，从空气中提取饮用水技术，能将二氧化碳转化为燃料的“人工树叶”等一系列突破性技术入选世界经济论坛评出的“2017年度全球十大新兴技术榜单”。

世界经济论坛在本届夏季达沃斯论坛期间发布了"2017年度全球十大新兴技术榜单(Top 10 Emerging Technologies 2017)"，其中包孕液体活检，，从空气中提取饮用水技术，能将二氧化碳转化为燃料的“人工树叶”等一系列突破性技术入选。

该榜单由世界经济论坛与《科学美国人》杂志的专家委员会联合评选。他们把“能否在解决全球重大挑战中发挥作用”视为评选的首要尺度，入选的新型技术在改善生活质量、促进产业转型和掩护地球环境等方面，都具有巨大潜力。

在评估了入选技术的成熟程度后，评选委员也将在未来的3至5年内助其推广，以下是入选榜单的十大新兴技术：

1. 液体活检

随着对肿瘤研究的深入，科学家发现在癌症的诊断和治疗过程中组织活检技术有必然的局限性。首先，组织活检的滞后性。其次，肿瘤具有异质性，对于癌细胞已经发生转移的患者而言，仅取某个部位的肿瘤组织，并不能反映患者的整体情况，但对所有的肿瘤组织都取样检测又不切实际。

此外，部分患者不适合做组织活检，受到手术的扰动之后，有些肿瘤有加速转移的风险，这倒霉于患者的治疗。

液体活检可以通过血液或者尿液等对癌症等疾病做出诊断。目前液体活检的主要检测物包孕检测血液中游离的循环肿瘤细胞（CTCs），循环肿瘤DNA（ctDNA）碎片，循环RNA（Circulating RNA）和外泌体（携带有细胞来源相关的多种蛋白质，脂类，DNA，RNA等）。其中，ctDNA，RNA和外泌体是肿瘤细胞自身分泌或死亡时释放的物质。

液体活检技术性价比高，通过非侵入性取样，不但可大幅降低癌症诊断与护理难度，还能提前癌症的诊断时间，有效延长患者保留期。《麻省理工大学科技评论》将该技术评选为“2015年十大突破技术”。

2. 从空气中提取饮用水

运用无需接入电网的太阳能技术生产清洁水，其实不是一种初创技术。但要实现“隔空取水”，必需有高湿度的空气与足够的电力。

好比以色列的内盖夫沙漠，年平均空气相对湿度为64％，这就意味着在每立方米的空气中含有11.5毫升的水。如果可以实现从空气中汲取水分并加以收集，无疑能够有效地缓解淡水的短缺。然而这一过程通常需要在较高的空气湿度下完成，并陪同着大量能耗，这在成本上是得不偿失的。

抱负的汲水系统应该在尽可能低的能量损耗以及较低的空气湿度时仍旧可以完成水汽吸收与释放过程，并利用太阳能、风能等自然资源作为供能基础，这些特点对于应对那些日照时间长、气候干燥地区的缺水状况具有重要的实际意义。

太阳能“饮水机”及其工作原理。图片来源：MIT / Science

近日，美国麻省理工学院Evelyn Wang教授和加州大学伯克利分校Omar Yaghi教授等人将一种多孔的金属有机骨架（MOF）负载于薄层铜板上，并置于太阳能吸收单元与冷凝板之间，所得的装置仅靠太阳能就可从空气中取水。在空气湿度很低时，这种神奇的太阳能“饮水机”仍能正常工作。

实验证明，无须提供额外的能量，在自然阳光下毎公斤MOF每天能从湿度为20%的空气中汲取约2.8升水。这一研究成果颁发于顶尖科学期刊《科学》上。

3. 人工智能图像识别技术

深度学习使机器练就了“好眼力”。在一张图像面前，人工智能的不雅观察分析能力正在超越医生等人类专家的解读，该技术也被应用在无人驾驶、变乱后的保险评估及监控水平面等领域。

4. 人工树叶

这一技术可将二氧化碳转化为液体燃料等其他物质。

科学家们始终想模仿光合作用原理制成人工树叶，作为未来的燃料电池。但过去使用的铂催化剂太过昂贵，成本成了科研应用的障碍。

哈佛大学能源科学教授丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）及其同事设计了一种能将太阳光、二氧化碳和水转化为液体燃料的系统。在使用纯二氧化碳的条件下，该系统的转化效率可达到10%，即能够捕捉十分之一的太阳能并将其转化为燃料，远高于自然界植物的光合作用的效率（1%），这很可能会成为人工光合作用取代化石燃料进程的里程碑。

搭载该系统的硅太阳能电池看上去就像一片叶子，两侧有差别的催化剂，本来放置铂催化剂的地方被镍钼锌化合物替代。当人工树叶被水覆盖，并放置在阳光下时，将模仿光合作用，自动将水分解为氧气和氢气。