未來五年內，對世界最具影響力的新興科技 | 社會科學報

工程噬菌體（designer phages）可以改變人類、動物和植物的健康狀況。生物體的微生物群落稱為微生物組，人類、動物和植物的微生物組對其健康起著重要作用。生活在人體的微生物數量與人體細胞數量相當，甚至可能超過人體細胞數量。

微生物組工程的最新進展將有利於人類福祉和農業生產量。該工程的關鍵是噬菌體-病毒（選擇性感染特定類型細菌）。在感染後，噬菌體將其遺傳信息注入細菌。使用合成生物學工具，可以重新編輯噬菌體的遺傳信息，以便受感染的細菌執行生物工程遺傳指令。通過生物工程噬菌體，科學家可以改變細菌的功能，使其產生治療分子或對某種藥物敏感。由於噬菌體通常只感染某種類型的細菌，因此可以靶向複雜微生物組內的個別細菌物種。

工程噬菌體顯示出治療微生物組相關疾病的潛力，如溶血性病毒症綜合徵（HUS），一種由某種大腸桿菌引起的罕見但嚴重的疾病，影響腎臟和凝血功能。噬菌體還被設計為飼料補充劑以促進牲畜的生長，治療某些植物疾病並消殺食品供應鏈中的危險細菌，與世界衛生組織的「全健康」方法保持一致。

工程噬菌體顯著的早期療效吸引力大量風險投資，有助於推進工程噬菌體的臨床測試，其潛在應用是多種多樣的。Locus生物科學公司正在使用工程化噬菌體來對抗抗生素抗性細菌，Eligo生物科學公司正在尋求類似的方法來降低某些細菌的致病性。

改善心理健康的元宇宙

元宇宙共享虛擬空間可以改善心理健康。虛擬共享空間是人們可以進行專業和社交互動的數字環境。這些空間在未來通稱為元宇宙，其中包括增強現實或虛擬現實（AR/VR）增強的虛擬共享空間。就像目前存在多個共享虛擬平台一樣，未來可能會有多個元宇宙，區別僅在於目的和沉浸程度不同。

過多的社交媒體和螢幕時間降低心理幸福感，但當負責任地使用時，它們也可以增強幸福感。在共享虛擬空間中構建連接所花費的螢幕時間可能有助於對抗日益嚴重的心理健康危機，而不是造成它。之前便存在的心理健康危機由於新冠疫情大流行提升到前所未有的水平，使得元宇宙支持的心理健康治療的條件成熟了。美國聯邦資助遠程心理健康服務，以應對心理健康供給數量不足造成的危機。在理想情況下，以精神衛生為中心的技術基礎設施將支持精神衛生的所有方面：預防、診斷、治療、教育和研究。

一些遊戲平台已經被用於心理健康治療，成熟的介面技術可以進一步增強遠程參與者之間的社會和情感聯繫。無創神經技術甚至可以提供與用戶情緒狀態相協調的反饋。例如，Neurable神經元耳機使用電極來測量情緒，並可以相應地調整音樂。最終，元宇宙還將連接到治療性神經技術，例如直接腦刺激以治療頑固性抑鬱症。

利用元宇宙來滿足心理醫療保健需求可能是雙贏的。不僅患者受益，而且將元宇宙置於實際應用中，可以推動這種先進的虛擬空間的顯現。

柔性神經電子學

柔性神經電子學（flexible neural electronics）可以更好地實現工程電路與神經系統的接口。腦機接口已經隱隱可見，激發了人們對有一天用思想控制機器的力量和潛力的集體想像。在醫學和神經科學領域，這一技術還有望改變人類健康狀況，BMIs樣系統已用於治療癲癇患者和神經假體（用電極與神經系統接口的假肢）。

迄今為止，這項技術基於剛性電子器件，並受限於與腦組織中機械和幾何上不匹配等問題。但是，柔性電子學和更具生物相容性的材料已經出現了突破，這意味著患者可以獲得更少侵入性且更舒適的體驗。預計到本年代末，這項技術的市場規模將從17.4億美元增長至61.8億美元。

目前醫生使用的硬質材料會引起長期的疤痕並引起長期不適。它們不能彎曲或適應大腦運動，因此隨著時間推移，會發生位置「漂移」，降低捕捉信號的準確性。而最近用柔軟易彎曲的生物相容性材料開發的大腦接口電路，可以適應大腦以減少疤痕和傳感器漂移，還可以配備足夠的傳感器來一次刺激數百萬個腦細胞，大大超過硬探針的規模和時限。

當用於神經科學研究時，靈活的腦機接口可以加深對痴呆症和自閉症等神經系統疾病的理解。在臨床上，易彎曲的腦機接口可以更好地控制神經遺傳學。美國食品和藥物管理局（FDA）批准易彎曲BMIs應用的臨床試驗，這項技術將迅速成為現實。心臟起搏器等其他可植入設備將有望採用類似材料。

展望未來，材料製造和軟電路印刷技術進步可以進一步提升柔性BMIs技術，最終實現真正的人-AI接口。與許多新興技術一樣，在廣泛實施這些接口之前必須考慮全面的道德問題。潛在的健康收益必須與公眾的接受與信任平衡。此外，鑒於其敏感性，必須建立短期、中期和長期使用腦源數據的隱私和道德指南。

人工智慧輔助醫療

人工智慧輔助醫療（AI-facilitated healthcare）可以提高醫療系統效率。將人工智慧、機器學習和數據分析數據集應用於現有醫療設施將顯著改善病人的治療狀況。CloudMD的子公司Medical Confidence利用此類技術優化患者治療需求與設施可用性，從而大幅縮短治療等待時間，從數月縮短到僅數周。加拿大正在廣泛採用基於AI的優化獲得護理通道方法，並可能在其他地方推廣應用。

由於缺乏基礎設施和人才來為大量人口提供醫療服務，基於人工智慧的醫療保健對發展中國家的影響可能更深遠。協助識別、監測和治療新的或當前的醫療狀況的智能工具，是撬動人工智慧和機器學習來提高目前醫療不足地區的醫療能力的第一步，如基於人工智慧系統來促進讀取放射數據。

除了保護數據隱私和收集產生偏見所需的高質量數據外，實施人工智慧促進醫療方案面臨的挑戰還包括促進公眾接受和普遍採用這種技術，相關的全球應用法律框架已經出現。基於人工智慧的醫療解決方案將在未來三到五年內變得越來越普及，為人類健康帶來巨大利益，特別是對於醫療服務短缺的人群。

柔性電池

柔性電池（flexible batteries）為醫療保健和電子紡織品可穿戴產品提供動力，從可以捲起來的電腦螢幕到智能服裝，未來的電子產品將越來越靈活，可穿戴設備、柔性電子設備和可彎曲顯示器的快速發展，需要與其敏捷性相配的電源。柔性電池的彎曲、扭曲和拉伸能力使其成為可穿戴設備的理想選擇。

目前有幾種可充電的柔性電池，包括放置在導電聚合物集流體上的鋰電子、鋅-碳系統等。柔性電池的電極可以塗復甚至印刷在柔性基板上，包括石墨烯、碳纖維或其織物等碳基材料，並由添加劑增強其導電性和柔韌性。

柔性電池逐漸應用于越來越多的領域，包括可穿戴醫療設備和生物醫療傳感器、柔性顯示器和智能手錶等。由柔性電池供電與健康相關的應用可以無線傳輸數據到醫療服務提供者，使其方便地遠程監測病人。此外，將柔性電池集成到夾克、襯衫或其他服裝等織物中，可以為新興的紡織電子設備供電，其功能覆蓋從內置加熱系統到健康監測。

柔性電池市場中未來幾年將迅速擴張。據預測，從2022年到2027年，全球柔性電池市場將增長2.4047億美元，復合年增長率可達22.79%。其主要增長驅動力是可穿戴設備的需求不斷增加，以及電子產品小型化和靈活性的發展趨勢。許多公司正在積極開發和商業化柔性電池技術，包括蘋果、諾基亞、三星SDI和LG化學等。

柔性電池領域仍有創新空間。伴隨著技術進步和相關應用的進展，與所有電池一樣，柔性電池正面臨著回收與安全處置問題。柔性電池技術及其上下遊行業的革命性進步預計將會持續多年。

文章為社會科學報「思想工坊」融媒體原創出品，原載於社會科學報第1874期第8版，未經允許禁止轉載，文中內容僅代表作者觀點，不代表本報立場。

本期責編：宋獻琪

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