2022年是技术创新和数字化转型的变革之年，随着具有潜在颠覆性的新兴技术的创新和发展速度每年呈指数级增长，这一趋势将继续下去。那么问题来了，在2023年，我们需要学习和体验将会有哪些技术?
虽然有许多有影响力的技术主题，如物联网、5G、太空、基因组学、合成生物学、自动化、增强现实等，但有四个技术领域在未来一年值得密切关注，因为它们有潜力和短期内改变生活的能力，这四种技术包括：1)人工智能，2)计算技术，3)机器人，4)材料科学。
一、人工智能
经典人工智能概念3D背景
自从HAL2000计算机和制片人Stanley Kubrick 在史诗电影《2001太空漫游》中让我们看到了人工智能独立思考的能力(尽管很邪恶)以来，我们一直在热切地等待人工智能的出现。我们现在正处在人工智能出现的风口上，人工智能不再只出现在科幻电影中。组成人工智能的元素包括机器学习和自然语言处理，现在它们已经成为我们日常生活的一部分。如今，人工智能可以理解、诊断和解决问题——在某些情况下，无需专门编程。
人工智能的重点和挑战是显而易见的。人工智能系统试图在机器中复制人类的特征和计算能力，并超越人类的限制和速度，这已经发生了。模仿人脑的人造突触可能会指导下一代计算技术，组件可能不同，它可能是模拟或数字，它可能是基于晶体管，化学，生物，光子学或可能是量子组件。
具有人工智能的计算机主要用于自动化活动，包括内存模拟、语音识别、学习、规划和问题解决。人工智能技术可以通过对数据进行优先排序和采取行动来提供更有效的决策，特别是在拥有许多用户和变量的大型网络中。在不久的将来，人工智能将改变我们做生意、计划和设计的方式。你现在可以看到了，人工智能已经成为推动许多行业发生根本性变化的催化剂，如客户服务、营销、银行、医疗保健、商业会计、公共安全、零售、教育和公共交通。
显示在手机屏幕上的 OpenAI 徽标和显示在笔记本电脑屏幕上的二进制代码在这张插图照片于 2022 年 12 月 5 日在波兰克拉科夫拍摄
最近，一个名为OpenGPT的聊天框引起了人们对人工智能潜力及其类人相关性的关注，特别是在书面分析中表达自己时。另一个OpenAI应用程序DALL-E已经展示了根据基本指令创建图像的能力，这两种人工智能工具都是通过模仿人类的语音模式和语言并合成数据来实现的。
去年，谷歌的DeepMind人工智能部门制造了可以预测数百万种蛋白质结构的机器，这对科学和健康研究大有裨益。在一项新的突破中，DeepMind的研究人员创造了一个现在可以像人类一样写代码的人工智能。人工智能编写自己的代码，创建自己的语言，这一概念既有趣，也可能令人担忧。人工智能还没有完全的感知能力，但可能正在朝着有感知能力的方向发展，DeepMind构建的AI代码与普通人类程序员一样好。
人工智能的另一个非常令人兴奋的潜在突破领域是人机接口，这将扩展人类的大脑容量和记忆。科学已经在脑/机接口方面取得了巨大的进步，这可能包括神经形态芯片和大脑图谱。脑机接口是通过新兴的辅助设备形成的，这些设备具有可植入的传感器，可以记录大脑中的电信号，并使用这些信号来驱动外部设备。
人工记忆。海马体是记忆的主要部位之一。它在阿尔茨海默病、事故、CVA 或癫痫发作会导致无法记住新的事实。Chez L'Animal 目前正在研究使用电子船重现海马体的功能，植入受损区域水平，它们将模拟海马体进出的电信号，替代其功能，这种人造海马体可以恢复记忆功能。
大脑-计算机接口已经被证明甚至能够读取思想，这是通过一个叫做ECOG的电极板与大脑表面直接接触来测量电活动。Brian Brown(西奈山伊坎医学院教授)表示，通过ECOG技术瘫痪的人现在可以通过将他们的思想翻译成文本来与他人交流。
一份涉及学术界、研究机构和科学家合作的《科学前沿》杂志总结了人机界面的前景，他们总结道：“我们可以想象人机界面的未来。由神经纳米机器人调节的人类B/CI系统可以使个人即时访问云中可用的所有累积的人类知识，并显著提高人类的学习能力和智力。此外，它可能会将完全沉浸式虚拟现实和增强现实过渡到前所未有的水平，为用户提供更有意义的体验和更全面/更丰富的表达。这些增强功能可以帮助人类适应新兴的人工智能系统，作为人类增强技术，有助于缓解人类面临的新挑战。”
随着所有技术的出现，它们可能会融合在一起工作，人工智能无疑是增强能力的主要催化剂之一，尤其是在计算方面。
二、认知计算技术
软件开发人员和计算机脚本的编程代码抽象技术背景
自20世纪60年代电子计算器发明以来，计算机世界见证了巨大的进步。在我们这个超连接的世界里，过去几年的信息处理尤其具有变革性。未来学家Ray Kurzweil说，人类将能够“将我们的智能范围扩大10亿倍”，“计算能力平均每两年翻一番”。最近在物理学和纳米技术上的突破，把我们带入了一个认知计算的现实，这是我们十年前无法想象的。
生物计算是一门先进的科学，它使用生物产品来执行传统上使用铜线和玻璃纤维等组件来完成的操作，这些研究中常用的生物成分包括氨基酸和DNA，计算功能可以通过操纵这些物质中发现的自然化学反应来实现。
在未来，生物计算机可能被存储在活细胞的DNA上，这项技术可以存储几乎无限量的数据，并允许生物计算机执行复杂的计算，超出我们目前的能力。
最近，以色列理工学院(Technion In Israel)的研究人员发明了一种生物计算机，它构建在细菌细胞内，能够监测环境中的不同物质。目前，计算机识别和报告有毒物质和其他物质。“我们在活细胞中建造了一种生物计算机。在这台计算机中，就像在普通计算机中一样，电路执行复杂的计算。”“只有在这里，这些电路是遗传的，而不是电子的，信息是由蛋白质而不是电子携带的。”
另据报道，美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员可能已经开发出可能存在于细胞内的长寿命生物计算机。他们使用核酸RNA来制造计算机。在解释经典计算和生物计算之间的区别时，NIST博士后研究员Samuel Schaffter表示:“区别在于，你写的不是1和0编码，而是A、T、C和G的字符串，这是组成DNA的四种化学碱基。”改进的设计可以把强大的生物计算机从试管带到细胞|
光子与光学计算：光子计算使用光脉冲而不是电晶体管来形成计算机处理的逻辑门。阿尔托大学的研究人员一直在开发基于光的光学逻辑门，以满足下一代计算的数据处理和传输需求。他们的新光学手性逻辑门可以运行超快的处理速度——比现有技术快大约一百万倍。当然，这是一个值得关注的计算领域，比现有技术快一百万倍:新的光学计算方法提供超快处理
化学计算：另一种非传统的计算机处理方法是化学计算，化学系统通过充当逻辑门来计算的能力存在于自然界中。“我们已经在使用化学计算机，因为我们的大脑和身体通过介质、神经调节剂、激素等的扩散进行交流，”布里斯托尔西英格兰大学国际非常规计算中心主任、计算机科学家 Andrew Adamatzky说。“我们是化学计算机，”他总结道。
量子计算：文明现在就在量子计算的脚下。量子计算将能够提供前所未有的计算速度和预测分析来解决问题，量子技术利用亚原子粒子的独特特征来处理数据输入，可能会彻底改变从网络安全到实时分析的一切。量子计算可以通过人工智能进行指导和增强，在5G或6G框架中运行，支持物联网，并催化材料科学、生物技术、基因组学和元宇宙。
量子计算概念
一份市场报告总结了量子技术的前景和霸权之争。量子计算机设计、容错算法和新的制造技术的进步正在将这种“圣杯”技术转化为现实的程序，在某些应用中有望超越传统计算。随着这些新的发展，公司提出的关键问题不是是否会有量子计算机，而是谁将建造它并从中受益。”
芝加哥大学分子工程与物理学Liew教授、阿贡国家实验室高级科学家、芝加哥量子交易所主任、能源部量子信息科学中心Q-NEXT主任David Awschalom表示：“在未来五年内，我们预计会出现用于安全通信的大都市级纠缠量子网络，这些网络也可以用来创建用于高级计算的小型量子机器集群。我们还相信量子传感器将被用于显著改善时钟、测绘和细胞内传感。”
进入2023年，我们将继续处于量子发现的时代。然而，我们无疑正走在通往新量子时代的道路上。量子计算仍处于初级阶段，但我们可能会比我们想象的更早到达那里。在未来，经典、生物、化学和量子计算将与人工智能相结合，这将改变我们目前所知道的计算范式。
三、机器人
工业技术概念，工厂自动化，智能工厂。
机器人技术通常被视为新兴技术的代表，尤其是随着类人机器能力的增长，它们吸引了我们的注意力。几十年来，它们也被用于自动化制造、农业、仓库功能、医院、安全等大多数常规可编程功能。现在，在机器学习、机器视觉、人工智能和先进传感器的帮助下，机器人技术在许多垂直行业已经发生了变革。
“通过将机器视觉与学习能力相结合，机器人专家正在开辟一系列新的可能性，如基于视觉的无人机、机器人收割、机器人回收分类以及仓库挑选和放置。我们终于到了转折点：这些应用程序变得足够好，可以在传统机器人永远无法成功的半结构化环境中提供真正的价值。”
人形机器人版的终结者也在技术范围内。康奈尔大学的工程师们发明了一种机器人，它能够检测出自己受损的时间和地点，然后在现场自行修复，终结者式机器人被刺伤后还能活下来
人类在多大程度上被机器人助手取代，或者变成人机，这是一个有趣的哲学问题。凯尼恩学院(Kenyon college)的微生物学家Joan Slonczewski指出，人类不断地重新定义智能，并将这些任务转移给机器。Slonczewski问道：“我们会不会进化到不存在，逐渐被机器取代？”
机器人技术在极端环境下的太空和海洋探索中具有巨大潜力。事实上，美国宇航局位于南部的喷气推进实验室开发了一种名为“冷操作月球可部署臂”(COLDArm)的机械臂，其设计可以承受零下280华氏度的温度，并可以用于未来探索月球和行星的任务。机器人技术将使人类能够探索和前往以前没有人敢去的地方。
四、先进材料科学与3D打印
细胞和生物链、分子和抽象概念，3D渲染。
先进材料的应用是由人工智能和高级分析实现的新世界的一部分。与人工智能一样，它也适用于与其他新兴技术协同工作的融合。现在正在开发的新材料可以更坚固、更轻、处理极端环境，并且通常可以以更高的效率工作，它们包括(在其他类别中)电子材料、生物材料、复合材料、聚合物和纳米技术。
材料科学领域令人振奋的研究和发展正在创造出更坚固、更耐用、更轻、甚至“自愈”和自组装的材料。使用更坚固、适应性强、自我智能和看似永恒的材料设计和制造桥梁、道路和建筑等基础设施的能力，将给建筑和交通行业带来革命性的变化。
3D打印：3D打印指的是通过计算机辅助设计程序逐层生成三维物体。为了能够打印物体，计算机将其划分为平面层，然后逐个打印。通过使用塑料、陶瓷、金属和石墨烯等高级柔韧材料进行印刷，已经在医学义肢和可穿戴传感器方面取得了突破。
3D打印的最大优D势是可以定制、快速生产和高性价比。3D打印的可能性似乎是无限的，3D打印已经在引领未来的制造业。3D打印技术的创新正在应用于打印电子产品、传感器和电路，“印刷电子产品”或电子芯片是通过在薄表面上印刷其特征来制造的。使用半导体和导电油墨和材料，3D打印机现在可以打印晶体管、传感器、电路、电池和显示器。
生物打印：3D打印和材料科学最重要的应用之一是生物打印的潜力。生物打印机类似于3D打印机，但使用生物材料，如活细胞来创造复杂的结构，如血管或皮肤组织。研究人员在实验室里已经生物打印出了人类的肾脏、膀胱和肺，以及其他身体部位。最近，威克森林再生医学研究所的一个研究团队成功地创造了迄今为止生物打印领域最大的突破之一：一台能够生成功能性替代组织的3D打印机。
由于全球范围内可用于挽救生命的移植的人体器官短缺，生物打印为创建一个安全而无尽的医疗用途和患者保健管道提供了很大的希望。
这4个技术领域的社会、科学和经济影响将在明年和可预见的未来得到收获。这里只是简略地介绍了它们的一些潜在应用，这些可能是一个非常有前途的，可能是破坏性的，可能是一个疯狂的旅程，在追求实现第四工业时代的新技术。
---煤油灯科技victorlamp.com翻译整理---
