來(lái)源：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

    這份報(bào)告是美國(guó)公布的一份長(zhǎng)達(dá)35頁(yè)的《2016-2045年新興科技趨勢(shì)報(bào)告》。這是美國(guó)陸軍研究和技術(shù)部副助理部長(zhǎng)（DASAR&T）發(fā)布的關(guān)于科學(xué)和技術(shù)（S&T）新興趨勢(shì)的第三份年度報(bào)告。

    它是美國(guó)在過(guò)去幾年由政府機(jī)構(gòu)、咨詢(xún)機(jī)構(gòu)、智囊團(tuán)、科研機(jī)構(gòu)等發(fā)表的32份科技趨勢(shì)相關(guān)研究調(diào)查報(bào)告的基礎(chǔ)上提煉形成的。通過(guò)對(duì)近700項(xiàng)科技趨勢(shì)的綜合比對(duì)分析，從這一數(shù)據(jù)集中，確定了20個(gè)未來(lái)三十年將影響世界的核心科技趨勢(shì)。

    該報(bào)告有兩個(gè)主要目標(biāo)。首先，它旨在通知美國(guó)各地的領(lǐng)導(dǎo)人。陸軍和聯(lián)合、跨機(jī)構(gòu)和國(guó)際社會(huì)的利益相關(guān)者，關(guān)于可能影響未來(lái)作戰(zhàn)環(huán)境和塑造陸軍能力的科技趨勢(shì)。其次，確定未來(lái)30年可能影響陸軍能力和未來(lái)操作環(huán)境的科學(xué)技術(shù)的主要趨勢(shì)。

    在未來(lái)的30年里，技術(shù)將使我們能夠超越對(duì)人類(lèi)潛力的生物限制。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連接的可穿戴設(shè)備將把對(duì)上下文敏感的信息直接覆蓋到我們的感官上。外骨骼和腦接口修復(fù)術(shù)將使我們更強(qiáng)壯，恢復(fù)老年人和虛弱者的活動(dòng)能力。嵌入隱形眼鏡和永久植入物的傳感器和電腦可以讓我們聽(tīng)到墻后的竊竊私語(yǔ)，給我們自然的夜視覺(jué)，并讓我們沉浸在虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中。非營(yíng)養(yǎng)性藥物將擴(kuò)大我們的認(rèn)知能力，改變工作和教育。當(dāng)然，增強(qiáng)技術(shù)將是有代價(jià)的，那些負(fù)擔(dān)不起升級(jí)“人類(lèi)底盤(pán)”的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己無(wú)法在增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)中競(jìng)爭(zhēng)。網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)技術(shù)對(duì)于想要控制我們身心的黑客來(lái)說(shuō)，也將是一個(gè)有吸引力的目標(biāo)。而美國(guó)。軍隊(duì)將受益于擴(kuò)充士兵，部隊(duì)將面對(duì)同樣擴(kuò)充的對(duì)手，一場(chǎng)擴(kuò)充軍備競(jìng)賽可能會(huì)演變。

    移動(dòng)計(jì)算和云計(jì)算正在改變?nèi)藗兣c數(shù)據(jù)交互的方式。在美國(guó)，目前估計(jì)有30%的網(wǎng)絡(luò)瀏覽和40%的社交媒體使用都是在移動(dòng)設(shè)備上完成的。到2030年，全球75%的人口將擁有移動(dòng)連接，60%的人應(yīng)該擁有寬帶接入。移動(dòng)設(shè)備正變得越來(lái)越強(qiáng)大和功能豐富，有越來(lái)越多的嵌入式傳感器可以測(cè)量天氣、位置、環(huán)境光和聲音，以及生物識(shí)別技術(shù)。云計(jì)算與移動(dòng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)相結(jié)合，提供了幾乎無(wú)限的計(jì)算能力，可以無(wú)縫擴(kuò)展，而不需要在IT基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行大規(guī)模投資。在未來(lái)的30年里，基于云的移動(dòng)計(jì)算有潛力轉(zhuǎn)變從醫(yī)療保健到教育的一切。

    手機(jī)將監(jiān)測(cè)生命體征，并直接與診斷應(yīng)用程序通信，人們將使用移動(dòng)設(shè)備的在線教育門(mén)戶(hù)網(wǎng)站學(xué)習(xí)新技能，應(yīng)用程序?qū)⒃试S發(fā)展中國(guó)家的農(nóng)民連接實(shí)時(shí)天氣數(shù)據(jù)和工具，以?xún)?yōu)化他們的收成。與此同時(shí)，移動(dòng)計(jì)算和云計(jì)算將給網(wǎng)絡(luò)安全、可靠性和帶寬帶來(lái)巨大壓力，消費(fèi)者和企業(yè)都將不得不更適應(yīng)將數(shù)據(jù)移交給云計(jì)算。

    在未來(lái)的30年里，醫(yī)學(xué)將迎來(lái)多項(xiàng)技術(shù)突破?；蚪M學(xué)將產(chǎn)生個(gè)性化醫(yī)學(xué)，包括針對(duì)癌癥、心血管疾病、阿爾茨海默氏癥和其他量身定制的疾病的治療。人工器官將從DNA樣本中種植用于移植，消除了救命移植的等待時(shí)間和器官排斥的風(fēng)險(xiǎn)。假肢將直接連接到神經(jīng)系統(tǒng)，并將結(jié)合基于生物的傳感器，提供接近正常的觸覺(jué)。機(jī)器人急救人員和組織保存技術(shù)，如控制低溫治療，將徹底改變創(chuàng)傷護(hù)理，并大大延長(zhǎng)受傷士兵的“黃金時(shí)間”。隨著科學(xué)家們開(kāi)啟了開(kāi)啟衰老的鑰匙，人們將活得更長(zhǎng)的時(shí)間，保持健康和活躍，直到今天我們所認(rèn)為的“老年”。與此同時(shí)，先進(jìn)醫(yī)療保健的成本將使許多國(guó)家衛(wèi)生保健系統(tǒng)面臨壓力，并引發(fā)在獲得救生治療方面日益加劇的不平等。即將到來(lái)的醫(yī)療革命還將使人們?cè)谖磥?lái)幾十年的時(shí)間里保持健康和生產(chǎn)力，擴(kuò)大老年工人和年輕工人之間的工作競(jìng)爭(zhēng)，并給社會(huì)保障網(wǎng)造成額外的壓力。耐藥細(xì)菌將成為世界許多地區(qū)的一個(gè)緊迫問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò)安全

    網(wǎng)絡(luò)防御很難說(shuō)是關(guān)于的新趨勢(shì)警告“網(wǎng)絡(luò)珍珠港”都是早在1991。然而，在未來(lái)30年的崛起物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越多的相互依存在連接的方面日常生活將帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)安全最前部而數(shù)字以及網(wǎng)絡(luò)攻擊的范圍是在增加，大多數(shù)都有針對(duì)個(gè)人消費(fèi)者或公司，個(gè)人攻擊造成的損害雖然廣泛，但很容易得到控制。隨著汽車(chē)、家用電器、發(fā)電廠、街燈和數(shù)百萬(wàn)個(gè)其他物體的聯(lián)網(wǎng)，一場(chǎng)真正具有毀滅性的網(wǎng)絡(luò)攻擊的可能性將會(huì)增加。國(guó)家、企業(yè)和個(gè)人將面臨挑戰(zhàn)，以確保他們的數(shù)據(jù)免受更隱蔽的攻擊——其中許多攻擊可能在數(shù)年內(nèi)都不被發(fā)現(xiàn)。最壞的情況是設(shè)想一種“電子末日”的形式，即互聯(lián)網(wǎng)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)力量在無(wú)情的網(wǎng)絡(luò)攻擊的重壓下崩潰。

    在未來(lái)30年里，全球的能源需求預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)35%。隨著水力壓裂法和定向鉆井等方法的發(fā)展，人們已經(jīng)開(kāi)辟了大量新的石油和天然氣儲(chǔ)量。這些技術(shù)顛覆了全球石油市場(chǎng)，并使美國(guó)成為世界上最大的化石燃料生產(chǎn)國(guó)之一。與此同時(shí)，太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的成本正接近與化石燃料持平。在過(guò)去的20年里，太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的電力成本已經(jīng)從每瓦容量的近8美元下降到這個(gè)數(shù)字的不到十分之一。核能雖然仍是公眾激烈辯論的主題，但仍在繼續(xù)增長(zhǎng)，新的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)有望提高安全性和更少的放射性廢料。雖然采用更清潔的能源將有助于應(yīng)對(duì)全球氣候變化，但在獲取電池、太陽(yáng)能電池和其他能源革命的關(guān)鍵產(chǎn)品中使用的稀有材料方面，將會(huì)出現(xiàn)新的摩擦?；剂系乃ヂ湟矌?lái)了整個(gè)中東和北非的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)不穩(wěn)定的重大風(fēng)險(xiǎn)，給美國(guó)及其盟友帶來(lái)了新的安全挑戰(zhàn)。

    到2045年，世界上65-70%的人口——大約64億人——將居住在城市中。隨著城市人口的增加，擁有1000萬(wàn)或以上居民的特大城市的數(shù)量將會(huì)增加，從2016年的28個(gè)增加到2030年的41個(gè)。大規(guī)模向城市遷移將給城市交通系統(tǒng)、食品和水供應(yīng)、電力和能源基礎(chǔ)設(shè)施、衛(wèi)生設(shè)施和公共安全帶來(lái)重大壓力。信息和通信(ICT)技術(shù)將支持“智能城市”的發(fā)展，后者利用數(shù)據(jù)和自動(dòng)化，使城市中心更高效和可持續(xù)。分布式傳感器系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)水和電力的使用情況，并通過(guò)智能電網(wǎng)自動(dòng)平衡分配。網(wǎng)絡(luò)交通系統(tǒng)和自動(dòng)交通工具的選擇將緩解交通擁堵。新的材料和設(shè)計(jì)技術(shù)將被用于建造智能建筑，以最大限度地提高加熱、冷卻和照明的效率。屋頂太陽(yáng)能電池板、微型風(fēng)力渦輪機(jī)、熱能和其他可再生能源將提供清潔、分布式的發(fā)電。與此同時(shí)，那些無(wú)力投資這些技術(shù)的城市(或缺乏政治意愿)可能會(huì)變成擁擠、骯臟、危險(xiǎn)的不穩(wěn)定和沖突的引爆點(diǎn)。

    據(jù)保守估計(jì)，到2045年，將有超過(guò)1000億臺(tái)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上。這將包括移動(dòng)和可穿戴設(shè)備、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)傳感器、安全攝像頭、汽車(chē)、服裝和其他技術(shù)。所有這些設(shè)備都將產(chǎn)生和分享大量的信息，這將徹底改變我們的工作和生活方式。人們將利用通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)生的信息，做出更明智的決策，并更深入地了解自己的生活和周?chē)氖澜?。與此同時(shí)，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還將自動(dòng)化許多目前需要人工勞動(dòng)的監(jiān)測(cè)、管理和修復(fù)任務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)、分析學(xué)和人工智能的交叉點(diǎn)將創(chuàng)建一個(gè)智能機(jī)器的全球網(wǎng)絡(luò)，在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行大量的關(guān)鍵業(yè)務(wù)。而物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)改善很多方面。在經(jīng)濟(jì)效率、公共安全和個(gè)人生產(chǎn)力方面，它也將加劇人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全和隱私的擔(dān)憂(yōu)。犯罪組織、kb分子和敵對(duì)的民族國(guó)家將使用物聯(lián)網(wǎng)作為攻擊美國(guó)及其盟友的新載體。通過(guò)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)也將使各國(guó)政府能夠?qū)θ丝谶M(jìn)行大規(guī)模監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致數(shù)字自由和安全之間持續(xù)的緊張關(guān)系。

    在未來(lái)30年，食物和淡水的不足將成為世界許多地區(qū)的危機(jī)點(diǎn)。目前大約25%的農(nóng)田已經(jīng)因過(guò)度耕作、干旱和空氣/水污染而退化。根據(jù)樂(lè)觀的預(yù)測(cè)，主食谷物的價(jià)格可能在未來(lái)幾十年里上漲30%——如果氣候變化、需求模式和資源管理的失敗繼續(xù)遵循當(dāng)前的發(fā)展軌跡，100%的增長(zhǎng)是不可能的。到2045年，39億人，超過(guò)世界人口的40%，將面臨水資源壓力。技術(shù)為糧食和水危機(jī)提供了許多潛在的解決方案。海水淡化、微量灌溉、水回收、雨水收集和其他技術(shù)可以緩解淡水供應(yīng)的壓力。轉(zhuǎn)基因作物和自動(dòng)化可以提高作物產(chǎn)量，并允許農(nóng)民從更少的土地上生產(chǎn)更多的營(yíng)養(yǎng)。長(zhǎng)期以來(lái)，在發(fā)達(dá)國(guó)家被認(rèn)為是理所當(dāng)然的食物和水，將成為創(chuàng)新的主要焦點(diǎn)，并可能成為沖突的主要引爆點(diǎn)。

    量子計(jì)算利用亞原子粒子的特性，如疊加和糾纏，來(lái)編碼和操作數(shù)據(jù)。雖然這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)作為一種理論可能性被討論了幾十年，但最近橫跨學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和政府的研究努力實(shí)驗(yàn)室正開(kāi)始展示可能在未來(lái)5-15年有實(shí)際應(yīng)用的量子系統(tǒng)。量子計(jì)算可能是一種關(guān)鍵技術(shù)，它可以徹底改變多個(gè)其他技術(shù)領(lǐng)域，如氣候建模、藥物研究和材料科學(xué)。然而，對(duì)量子計(jì)算的興趣與它如何改變密碼學(xué)有關(guān)。量子計(jì)算機(jī)可以破解目前所有的加密方法，而量子密碼學(xué)可以提供第一個(gè)真正牢不可破的編碼技術(shù)。最近的研究已經(jīng)開(kāi)始克服許多限制了實(shí)際量子計(jì)算機(jī)發(fā)展的技術(shù)問(wèn)題。雖然量子計(jì)算的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用可能直到20世紀(jì)40年代中期才會(huì)出現(xiàn)，但政府和行業(yè)的大量投資的涌入表明，量子計(jì)算可能正在接近一個(gè)臨界點(diǎn)。

    目前，大約有65%的美國(guó)成年人使用社交媒體，這高于2005年的7%。社交媒體無(wú)疑已經(jīng)改變了人們的在線連接方式，但在未來(lái)的30年里，社交技術(shù)將成為授權(quán)個(gè)人塑造自己形象的引擎微文化。許多傳統(tǒng)的權(quán)力結(jié)構(gòu)將被推翻，因?yàn)槿藗冃纬闪嘶诨ヂ?lián)網(wǎng)的社區(qū)，由技術(shù)中介的社會(huì)契約來(lái)定義。各國(guó)政府將會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有大眾媒體的過(guò)濾，人們就會(huì)直接分享目擊者對(duì)fb和壓迫的描述，因此越來(lái)越難控制政治敘事。雖然企業(yè)將學(xué)習(xí)通過(guò)社交渠道與消費(fèi)者接觸的新技術(shù)，但這些消費(fèi)者也將利用社交平臺(tái)來(lái)減少?gòu)V告噪音，并讓企業(yè)對(duì)自己的產(chǎn)品和行為負(fù)責(zé)。眾包和內(nèi)容流媒體將進(jìn)一步使內(nèi)容創(chuàng)作大眾化，并模糊媒體創(chuàng)造者和消費(fèi)者之間的界限。比特幣和其他加密貨幣可能導(dǎo)致基于社會(huì)共識(shí)而不是政府控制的貨幣和貿(mào)易的定義。對(duì)美國(guó)來(lái)說(shuō)。軍隊(duì)、社會(huì)賦權(quán)將從根本上改變年輕人對(duì)服兵役的看法。例如，那些首先將自己定義為……的成員的人網(wǎng)絡(luò)社區(qū)可能不太容易被對(duì)愛(ài)國(guó)主義和公共服務(wù)的呼吁所吸引。社交媒體分享也將使軍隊(duì)在未來(lái)的沖突中贏得敘事的戰(zhàn)斗更具挑戰(zhàn)性。

    在過(guò)去的60年里，計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字設(shè)備已經(jīng)徹底地改變了生活，以至于人們幾乎不可能記住這些技術(shù)是相對(duì)較新的。第一臺(tái)個(gè)人電腦直到1975年才售出，而且只能作為客戶(hù)必須自己組裝和編程的套件出售。然而，僅僅40年后，68%的美國(guó)人擁有的智能手機(jī)的處理能力比1969年送宇航員上月球時(shí)還要強(qiáng)。3未來(lái)30年可能會(huì)繼續(xù)提高計(jì)算能力和更廣泛的數(shù)字資源可用性。移動(dòng)計(jì)算和云計(jì)算將提供幾乎無(wú)限的內(nèi)存和處理速度。虛擬化和軟件定義的系統(tǒng)將允許政府和企業(yè)快速適應(yīng)IT基礎(chǔ)設(shè)施，而不需要昂貴和浪費(fèi)的硬件升級(jí)。數(shù)字產(chǎn)品將融入到更廣泛的日常用品中，從服裝到建筑材料。與此同時(shí)，技術(shù)正在出現(xiàn)，這將改變我們與設(shè)備的交互方式。語(yǔ)音接口在智能手機(jī)中已經(jīng)很常見(jiàn)，并將繼續(xù)改進(jìn)。手勢(shì)界面將使我們能夠通過(guò)非語(yǔ)言行為與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流。最終，腦機(jī)接口將允許我們控制設(shè)備通過(guò)思考，使數(shù)字系統(tǒng)成為我們身體的自然延伸，作為我們自己的四肢。所有這些發(fā)展都將為軍隊(duì)帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。例如，嵌入式數(shù)字系統(tǒng)將使士兵彼此連接，并支持維持、火力協(xié)調(diào)和智能分析。另一方面，先進(jìn)計(jì)算能力的激增將增加嚴(yán)重網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

    虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(VR和AR)已經(jīng)在消費(fèi)電子行業(yè)產(chǎn)生了很大的熱情。Facebook今年將推出一個(gè)由OculusVR開(kāi)發(fā)的VR頭盔市場(chǎng)，并于2014年收購(gòu)了該系統(tǒng)。包括三星、索尼和HTC在內(nèi)的其他主要電子公司今年都在發(fā)布虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，這標(biāo)志著虛擬現(xiàn)實(shí)作為主流娛樂(lè)技術(shù)的一次重大突破。應(yīng)用程序正在娛樂(lè)領(lǐng)域之外出現(xiàn)。例如，家居裝修連鎖店Lowes正在開(kāi)發(fā)全息房間——一個(gè)3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)房間，允許購(gòu)物者設(shè)計(jì)一個(gè)生活區(qū)，然后走進(jìn)這個(gè)空間的虛擬模型，以更好地感受它的外觀。而虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的歷史夸大的期望將改變媒體在1990年代的超高分辨率顯示，低成本的位置和位置跟蹤，和高清晰度視頻內(nèi)容奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)“混合現(xiàn)實(shí)”技術(shù)合并現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字信息。在未來(lái)的30年里，這些技術(shù)應(yīng)該會(huì)變得更加普遍。AR顯示器將提供實(shí)時(shí)的、上下文感知的數(shù)據(jù)覆蓋，而VR將深入啟用沉浸式體驗(yàn)集成視覺(jué)，聲音，氣味和觸摸。為U.S.軍隊(duì)、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)都有應(yīng)用程序從培訓(xùn)戰(zhàn)斗行動(dòng)。

    目前的數(shù)據(jù)顯示，到2050年，全球地表溫度將上升2.5至5.4華氏度。即使今天采取了戲劇性的措施來(lái)減少溫室氣體的排放，氣候慣性也保證了一些氣候變暖將是不可避免的。因此，海平面可能會(huì)上升，威脅到沿海城市；作物產(chǎn)量可能會(huì)下降，導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家部分地區(qū)出現(xiàn)饑荒；干旱可能會(huì)威脅到數(shù)百萬(wàn)缺乏淡水的人，而洪水可能會(huì)威脅到他們對(duì)家庭、企業(yè)和公共基礎(chǔ)設(shè)施造成數(shù)十億美元的損失。在未來(lái)30年里，這些風(fēng)險(xiǎn)將推動(dòng)對(duì)技術(shù)解決方案的投資，以緩解氣候變化的潛在影響。在短期內(nèi)，氣候變化技術(shù)將包括洪水災(zāi)害測(cè)繪系統(tǒng)和抗旱轉(zhuǎn)基因作物。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可能會(huì)出現(xiàn)更多雄心勃勃的技術(shù)，比如碳封存方法這可以將二氧化碳和甲烷等溫室氣體排出大氣中，并將它們安全地儲(chǔ)存在地下。如果氣候變化似乎遵循4-5度或更多的變暖情況，那么可能會(huì)對(duì)地球氣候產(chǎn)生不可能減輕的不穩(wěn)定影響。在這種情況下，對(duì)地球工程的認(rèn)真努力可能成為避免災(zāi)難性氣候變化的唯一解決方案。例如，科學(xué)家們估計(jì)，在大氣中播種硫磺或氧化鋁顆粒，以減少撞擊地球的太陽(yáng)輻射量。這些干預(yù)措施仍然是高度理論性的，而且風(fēng)險(xiǎn)可能非常大。

    在過(guò)去的十年里，材料科學(xué)取得了令人印象深刻的進(jìn)步，比如自愈和自清潔的智能材料；可以恢復(fù)原始形狀的記憶金屬；壓電陶瓷，可以用來(lái)從壓力中獲取能量；以及具有顯著結(jié)構(gòu)和電學(xué)特性的納米材料。納米材料在廣泛的應(yīng)用中具有巨大的潛力。在納米尺度(小于100納米)，普通材料具有獨(dú)特的性能。例如，石墨烯是一種由單個(gè)碳原子形成的晶格，它比鋼強(qiáng)100倍，能有效地傳導(dǎo)熱量和電力，而且?guī)缀跏峭该鞯?。納米材料在發(fā)動(dòng)機(jī)和其他機(jī)器的超光滑涂層、飛機(jī)和汽車(chē)的堅(jiān)固復(fù)合材料、輕型防彈衣和高效光電方面都有應(yīng)用。除了工業(yè)應(yīng)用之外，制藥公司正在開(kāi)發(fā)治療性納米顆粒，有一天可以提供針對(duì)癌癥的靶向藥物治療，大大減少副作用，同時(shí)提高治療結(jié)果。在接下來(lái)的30年里，納米材料和其他材料新型材料，如金屬泡沫和陶瓷復(fù)合材料，將會(huì)在服裝、建筑材料、車(chē)輛、道路和橋梁，以及無(wú)數(shù)其他物品中找到。美國(guó)陸軍將能夠利用先進(jìn)的材料來(lái)生產(chǎn)更輕、更堅(jiān)固的的電池和可再生能源系統(tǒng)。

    航天工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)自20世紀(jì)60年代太空競(jìng)賽以來(lái)從未見(jiàn)過(guò)的創(chuàng)新和進(jìn)步時(shí)期。機(jī)器人技術(shù)、先進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)、輕質(zhì)材料、增材制造和微型化等新技術(shù)，都極大地降低了將人和材料送入太空的成本，并為太空探索開(kāi)辟了新的可能性。太空市場(chǎng)的新進(jìn)入者，包括SpaceX公司、阿麗亞娜空間公司和藍(lán)色起源公司，正在顛覆停滯不前的商業(yè)發(fā)射部門(mén)，并推動(dòng)諸如可重復(fù)使用的運(yùn)載火箭等創(chuàng)新。在未來(lái)的30年里，研究和開(kāi)發(fā)將使人類(lèi)能夠重返月球，并可能導(dǎo)致更多戲劇性的探索，包括人類(lèi)探索火星和開(kāi)始全新的天基工業(yè)，如小行星采礦。雖然對(duì)太空的探索和潛在的殖民化長(zhǎng)期以來(lái)一直吸引著我們的想象力，但對(duì)太空基礎(chǔ)設(shè)施的日益依賴(lài)可能會(huì)導(dǎo)致地球上出現(xiàn)新的摩擦。隨著越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始依賴(lài)太空資產(chǎn)，對(duì)太空的控制可能成為一個(gè)重要的閃點(diǎn)。太空的軍事化并不是不可能的，而反衛(wèi)星戰(zhàn)爭(zhēng)可能會(huì)對(duì)美國(guó)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。陸軍嚴(yán)重依賴(lài)衛(wèi)星來(lái)安全全球通信、情報(bào)收集和協(xié)調(diào)聯(lián)合機(jī)動(dòng)。

    幾千年來(lái)，人類(lèi)通過(guò)選擇性育種和雜交，早在孟德?tīng)柎_定遺傳的基本定律或艾弗里-麥克勞德-麥卡蒂實(shí)驗(yàn)確定之前，就操縱了動(dòng)植物的遺傳密碼。然而，隨著我們對(duì)遺傳學(xué)的理解的加深，通過(guò)從頭開(kāi)始構(gòu)建新的DNA序列來(lái)設(shè)計(jì)定制的生物體正成為可能。轉(zhuǎn)基因作物代表了這項(xiàng)技術(shù)的先鋒，但我們正處于一場(chǎng)更廣泛的革命的邊緣，這場(chǎng)革命將把生命本身變成可以像計(jì)算機(jī)代碼一樣編寫(xiě)和重寫(xiě)的信息?？茖W(xué)家們已經(jīng)在設(shè)計(jì)能夠分泌生物燃料的藻類(lèi)，并利用DNA編碼數(shù)千千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。在未來(lái)的30年里，合成生物學(xué)將產(chǎn)生工程生物體，它們可以檢測(cè)毒素，從工業(yè)廢物中創(chuàng)造生物燃料，并通過(guò)與人類(lèi)宿主的共生關(guān)系提供藥物。與此同時(shí)，合成生物學(xué)代表著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，包括工程生物武器和可能破壞自然生態(tài)系統(tǒng)的入侵合成生物。