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2040年科技進步大趨勢

張瑞昕/ 發布日期:2024/07/10/ 瀏覽次數:62

一、前言

近年顛覆性科技蓬勃發展,新創與服務產業衍生新的商業模式;在環境與產品永續議題逐漸為社會大眾所重視下,使用者對商品或服務的消費習慣改變,促進產業的競爭及互補。地緣政治衝突擴大並影響全球國際貿易,亦連帶造成各國商業、社會、經濟及文化的改變。美國Frost & Sullivan公司深入分析2040年的社會、科技、環境、經濟政策與商業模式。其中,科技進步之趨勢(圖)重點說明如下:

 

 

二、2040年科技進步趨勢

(一)    先進電腦運算與通訊
未來量子電腦成本降低,運作更穩定可靠,次世代超級電腦浮點運算能力亦將到達每秒1021的Zetta(皆)級算力;將其運用於個人基因解碼、材料科學、密碼學、人工智慧、氣候模型等領域,可有效加速巨量資料集分析處理,並發展出新的產品、服務與商業模式。然而,運算晶片的堆疊勢必伴隨能耗上升,未來運算系統也將朝向更節能與高效的面向進行研發。
通用人工智慧未來可望如同人類一般,在特定領域處理大量資料並執行重複工作。除應用在製造、金融、醫療與藝文領域外;政府管理部門亦可透過AI協助區域醫療、安全風險識別、災害應變調度與資源管理,提高社會運作效率與民眾生活品質。
透過腦機介面技術,使用者能由大腦直接下達指令控制機器並與環境互動,可望運用於治療癱瘓、憂鬱症或早期阿茲海默症等。應妥善保護腦機協作時產生大量的個人化隱私數據與行為資料,並留意資料使用之倫理道德。
未來多元感測器在製程上將更緊湊、縮小體積並盡可能融合更多模組。廣泛的布建多種感測器、收集資料進行感知融合分析,將可協助企業生產供應鏈的自動化追蹤與產量動態控制,或優化城市資源管理及自動駕駛用路環境。
網路軍備競賽促使各國爭相投入研發並部署用於監視、情報收集、軍事行動之先進網路技術。政府將更集中發展強而有力的防禦機制、維護網路安全基礎設施、培養民眾資安意識,並督促產業提高內部網路安全。需留意駭客利用零時差漏洞、進階持續性和針對性網路攻擊的隱私外洩威脅,將可能使民眾對政府信任下降,導致潛在社經影響。

(二)    次世代材料科技
結合3D列印技術與多元基材,發展出可程式化控制的4D列印技術,讓塑形紡織品、形狀記憶聚合物和液晶彈性體可依周圍環境或特定條件隨時間自行改變其形狀、尺寸、外觀或功能。未來可透過智慧系統控制及產品的自適應能力,將材料應用於航太、醫療藥物、汽車、建築與製造等產業。
研究人員利用生物性基材研發可自然分解的聚合物,除取代傳統塑膠以減少對環境造成的負面影響外,此類聚合物亦應用於醫學和生物技術領域,作為藥物載體、組織骨架或醫材。隨著社會環保意識抬頭,生物性聚合物將逐步取代傳統塑膠,其製造商未來也將在材料產業中佔有一席之地。

(三)    資產自主性
在AI的協助下,未來單一機器人透過標準化的資料格式和設計介面,將能從共同聯網的機器人社群中取得即時共享資料或通訊紀錄,進行自主訓練、優化工作流程,甚至跨領域學習。企業能以更低的訓練成本,讓機器人自行完成更高度客製化的複雜任務。
受益於先進的感知融合與自動化決策控制技術,自動駕駛科技實現車輛與無人機等載具的自主運行,將整體提高都市與偏鄉的交通運輸效率和用路安全。企業能透過自駕技術降低物流成本,提高運輸效率;共享無人接駁服務興起,取代民眾自行購車的消費習慣。

(四)    數位擴增實境體驗
透過虛擬實境(Virtual Reality)技術,以數位模擬方式刺激使用者視覺、聽覺、味覺、觸覺與嗅覺,打造全感官的沉浸式體驗,將可用於擬真的產品展示行銷、遠端協作與工作,亦可協助偏遠地區的教育與醫療服務。惟企業需確保使用者隱私,並遵守相關資料運用的倫理規範。
利用混合實境(Mixed Reality)技術,將可互動的虛擬物件與現實世界同時呈現,可更有效提高專業人員的溝通與協作效率。企業運用MR即時繪製產品3D模型與透視圖,提供開發團隊視覺化檢視與調整,縮短商品研發時程;消費者也能將MR用於智慧化生活聯網、教育、醫療診斷與輔助視障人士等。

(五)    生物科技的多元應用
研究人員透過生物合成與基因重組技術,以人工方式合成特定的DNA片段或基因並送入生物體中進行重組,在細胞層面上精準的編輯基因,以治療個人癌症、愛滋病毒及其他遺傳疾病、抵抗衰老並延長壽命;或使用在農業生產中改造作物基因,帶來抗病蟲害與高產量的巨大發展潛力。人造DNA的序列具資料儲存媒介潛力,亦可為資通訊技術帶來新的發展契機。惟技術的應用涉基因重組後代中複製惡性突變的潛在風險,須注意在使用上的責任、遺傳資料歸屬,及人類基因編輯所帶來的倫理與道德議題。
為因應全球糧食需求增加、減輕溫室氣體排放與減少環境污染議題,食品企業與新創公司已相繼開發如:植物蛋白、培植肉(Cultivated Meat)或昆蟲蛋白等新興蛋白質;另透過作物基因編輯、垂直農法、精準農業和再生農業等技術,發展新的糧食作物生產模式且提高產量。預期2040年多樣化的替代性蛋白質將較傳統產品更美味與便宜;而糧食生產效率將依消費者需求提高,並創造新的就業機會。

 

三、小結

2040年科技進步趨勢聚焦於先進電腦高速運算、材料科技、自動化、擴增實境與生物技術等領域。量子電腦及超級電腦的算力大幅提升,結合感知融合、通用人工智慧、腦機協作介面與混合實境等技術,為人們提高工作與協作效率、帶來更沉浸式的數位虛擬體驗,並重視資安與資料隱私。自動化機器人與無人載具透過雲端資料共享,大幅增強機器自主學習與完成複雜任務的能力。而透過4D變形材料與生物性聚合物開發,及基因合成與重組技術、替代性蛋白質與糧食生產等生物科技研發,可望對抗重大疾病與延長壽命,並促進社會永續發展。

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