未来五年内，对世界最具影响力的新兴科技 | 社会科学报

工程噬菌体（designer phages）可以改变人类、动物和植物的健康状况。生物体的微生物群落称为微生物组，人类、动物和植物的微生物组对其健康起着重要作用。生活在人体的微生物数量与人体细胞数量相当，甚至可能超过人体细胞数量。

微生物组工程的最新进展将有利于人类福祉和农业生产量。该工程的关键是噬菌体-病毒（选择性感染特定类型细菌）。在感染后，噬菌体将其遗传信息注入细菌。使用合成生物学工具，可以重新编辑噬菌体的遗传信息，以便受感染的细菌执行生物工程遗传指令。通过生物工程噬菌体，科学家可以改变细菌的功能，使其产生治疗分子或对某种药物敏感。由于噬菌体通常只感染某种类型的细菌，因此可以靶向复杂微生物组内的个别细菌物种。

工程噬菌体显示出治疗微生物组相关疾病的潜力，如溶血性病毒症综合征（HUS），一种由某种大肠杆菌引起的罕见但严重的疾病，影响肾脏和凝血功能。噬菌体还被设计为饲料补充剂以促进牲畜的生长，治疗某些植物疾病并消杀食品供应链中的危险细菌，与世界卫生组织的“全健康”方法保持一致。

工程噬菌体显著的早期疗效吸引力大量风险投资，有助于推进工程噬菌体的临床测试，其潜在应用是多种多样的。Locus生物科学公司正在使用工程化噬菌体来对抗抗生素抗性细菌，Eligo生物科学公司正在寻求类似的方法来降低某些细菌的致病性。

改善心理健康的元宇宙

元宇宙共享虚拟空间可以改善心理健康。虚拟共享空间是人们可以进行专业和社交互动的数字环境。这些空间在未来通称为元宇宙，其中包括增强现实或虚拟现实（AR/VR）增强的虚拟共享空间。就像目前存在多个共享虚拟平台一样，未来可能会有多个元宇宙，区别仅在于目的和沉浸程度不同。

过多的社交媒体和屏幕时间降低心理幸福感，但当负责任地使用时，它们也可以增强幸福感。在共享虚拟空间中构建连接所花费的屏幕时间可能有助于对抗日益严重的心理健康危机，而不是造成它。之前便存在的心理健康危机由于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疗的条件成熟了。美国联邦资助远程心理健康服务，以应对心理健康供给数量不足造成的危机。在理想情况下，以精神卫生为中心的技术基础设施将支持精神卫生的所有方面：预防、诊断、治疗、教育和研究。

一些游戏平台已经被用于心理健康治疗，成熟的界面技术可以进一步增强远程参与者之间的社会和情感联系。无创神经技术甚至可以提供与用户情绪状态相协调的反馈。例如，Neurable神经元耳机使用电极来测量情绪，并可以相应地调整音乐。最终，元宇宙还将连接到治疗性神经技术，例如直接脑刺激以治疗顽固性抑郁症。

利用元宇宙来满足心理医疗保健需求可能是双赢的。不仅患者受益，而且将元宇宙置于实际应用中，可以推动这种先进的虚拟空间的显现。

柔性神经电子学

柔性神经电子学（flexible neural electronics）可以更好地实现工程电路与神经系统的接口。脑机接口已经隐隐可见，激发了人们对有一天用思想控制机器的力量和潜力的集体想象。在医学和神经科学领域，这一技术还有望改变人类健康状况，BMIs样系统已用于治疗癫痫患者和神经假体（用电极与神经系统接口的假肢）。

迄今为止，这项技术基于刚性电子器件，并受限于与脑组织中机械和几何上不匹配等问题。但是，柔性电子学和更具生物相容性的材料已经出现了突破，这意味着患者可以获得更少侵入性且更舒适的体验。预计到本年代末，这项技术的市场规模将从17.4亿美元增长至61.8亿美元。

目前医生使用的硬质材料会引起长期的疤痕并引起长期不适。它们不能弯曲或适应大脑运动，因此随着时间推移，会发生位置“漂移”，降低捕捉信号的准确性。而最近用柔软易弯曲的生物相容性材料开发的大脑接口电路，可以适应大脑以减少疤痕和传感器漂移，还可以配备足够的传感器来一次刺激数百万个脑细胞，大大超过硬探针的规模和时限。

当用于神经科学研究时，灵活的脑机接口可以加深对痴呆症和自闭症等神经系统疾病的理解。在临床上，易弯曲的脑机接口可以更好地控制神经遗传学。美国食品和药物管理局（FDA）批准易弯曲BMIs应用的临床试验，这项技术将迅速成为现实。心脏起搏器等其他可植入设备将有望采用类似材料。

展望未来，材料制造和软电路印刷技术进步可以进一步提升柔性BMIs技术，最终实现真正的人-AI接口。与许多新兴技术一样，在广泛实施这些接口之前必须考虑全面的道德问题。潜在的健康收益必须与公众的接受与信任平衡。此外，鉴于其敏感性，必须建立短期、中期和长期使用脑源数据的隐私和道德指南。

人工智能辅助医疗

人工智能辅助医疗（AI-facilitated healthcare）可以提高医疗系统效率。将人工智能、机器学习和数据分析数据集应用于现有医疗设施将显著改善病人的治疗状况。CloudMD的子公司Medical Confidence利用此类技术优化患者治疗需求与设施可用性，从而大幅缩短治疗等待时间，从数月缩短到仅数周。加拿大正在广泛采用基于AI的优化获得护理通道方法，并可能在其他地方推广应用。

由于缺乏基础设施和人才来为大量人口提供医疗服务，基于人工智能的医疗保健对发展中国家的影响可能更深远。协助识别、监测和治疗新的或当前的医疗状况的智能工具，是撬动人工智能和机器学习来提高目前医疗不足地区的医疗能力的第一步，如基于人工智能系统来促进读取放射数据。

除了保护数据隐私和收集产生偏见所需的高质量数据外，实施人工智能促进医疗方案面临的挑战还包括促进公众接受和普遍采用这种技术，相关的全球应用法律框架已经出现。基于人工智能的医疗解决方案将在未来三到五年内变得越来越普及，为人类健康带来巨大利益，特别是对于医疗服务短缺的人群。

柔性电池

柔性电池（flexible batteries）为医疗保健和电子纺织品可穿戴产品提供动力，从可以卷起来的电脑屏幕到智能服装，未来的电子产品将越来越灵活，可穿戴设备、柔性电子设备和可弯曲显示器的快速发展，需要与其敏捷性相配的电源。柔性电池的弯曲、扭曲和拉伸能力使其成为可穿戴设备的理想选择。

目前有几种可充电的柔性电池，包括放置在导电聚合物集流体上的锂电子、锌-碳系统等。柔性电池的电极可以涂复甚至印刷在柔性基板上，包括石墨烯、碳纤维或其织物等碳基材料，并由添加剂增强其导电性和柔韧性。

柔性电池逐渐应用于越来越多的领域，包括可穿戴医疗设备和生物医疗传感器、柔性显示器和智能手表等。由柔性电池供电与健康相关的应用可以无线传输数据到医疗服务提供者，使其方便地远程监测病人。此外，将柔性电池集成到夹克、衬衫或其他服装等织物中，可以为新兴的纺织电子设备供电，其功能覆盖从内置加热系统到健康监测。

柔性电池市场中未来几年将迅速扩张。据预测，从2022年到2027年，全球柔性电池市场将增长2.4047亿美元，复合年增长率可达22.79%。其主要增长驱动力是可穿戴设备的需求不断增加，以及电子产品小型化和灵活性的发展趋势。许多公司正在积极开发和商业化柔性电池技术，包括苹果、诺基亚、三星SDI和LG化学等。

柔性电池领域仍有创新空间。伴随着技术进步和相关应用的进展，与所有电池一样，柔性电池正面临着回收与安全处置问题。柔性电池技术及其上下游行业的革命性进步预计将会持续多年。

文章为社会科学报“思想工坊”融媒体原创出品，原载于社会科学报第1874期第8版，未经允许禁止转载，文中内容仅代表作者观点，不代表本报立场。

本期责编：宋献琪

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