碳封存

僅僅減少溫室氣體排放還不足以阻止全球氣溫的急劇上升。我們還需要從大氣中去除大量的二氧化碳，但這不僅代價(jià)非常昂貴，而且會(huì)給我們帶來(lái)如何處理這些二氧化碳的棘手問(wèn)題。越來(lái)越多的初創(chuàng)公司正在探索將二氧化碳循環(huán)利用到產(chǎn)品中的方法，其中包括合成燃料、聚合物、碳纖維和混凝土。這些方法都是有可能奏效，但我們真正需要的是一種廉價(jià)的方式來(lái)永久儲(chǔ)存我們可能不得不從大氣中提取的數(shù)十億噸二氧化碳。

電網(wǎng)儲(chǔ)能

風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源正變得越來(lái)越便宜，使用范圍也越來(lái)越廣，但它們產(chǎn)生電力的前提是必須有太陽(yáng)或風(fēng)。這就限制了這些能源可以提供多少電力，以及我們能夠多快地?cái)[脫煤炭和天然氣等穩(wěn)定能源。在可再生能源發(fā)電出現(xiàn)問(wèn)題的日子里，建造足夠的電池來(lái)支持整個(gè)電網(wǎng)的成本將是天文數(shù)字。各種各樣的科學(xué)家和創(chuàng)業(yè)公司正在努力開發(fā)更便宜的柵格規(guī)模的存儲(chǔ)方式包括流動(dòng)電池或熔鹽罐，這種存儲(chǔ)方式可以持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。無(wú)論哪種方式，我們都迫切需要一種更便宜、更有效的方式來(lái)儲(chǔ)存大量電力。

通用流感疫苗

流行性流感雖然罕見但致命。1918年H1N1流感盛行造成至少5000萬(wàn)人死亡。最近，在1957- 58年和1968年的盛行流感中，大約有100萬(wàn)人因此喪命，而2009年H1N1流感的復(fù)發(fā)導(dǎo)致大約50萬(wàn)人死亡。最近的死亡人數(shù)較低，部分原因是這些病毒的毒株較溫和。下一次我們可能就沒(méi)那么幸運(yùn)了——這種病毒的一種特別強(qiáng)大的毒株復(fù)制得太快，任何特制的疫苗都無(wú)法有效對(duì)抗它。一種通用的流感疫苗不僅能保護(hù)人們不受危害相對(duì)較小的變異毒株的影響，而且還能預(yù)防百年一遇的災(zāi)難性疫情，這是一項(xiàng)至關(guān)重要的公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)。

老年癡呆癥的治療

超過(guò)十分之一的65歲以上的美國(guó)人患有老年癡呆癥;85歲以上的老年人中的比例為三分之一。隨著人們壽命的延長(zhǎng)，美國(guó)和世界各地的老年癡呆癥數(shù)量可能會(huì)急劇上升。阿爾茨海默氏癥仍然知之甚少：只有在死后才有可能得出確鑿的診斷，即便如此，醫(yī)生們?nèi)栽跔?zhēng)論阿爾茨海默氏癥和其他形式的癡呆癥之間的區(qū)別。然而，神經(jīng)科學(xué)和遺傳學(xué)的進(jìn)展正開始帶來(lái)更多的曙光。這種理解為我們可能減緩甚至停止這種疾病的破壞性影響的方法提供了線索。

海洋清理

數(shù)以億計(jì)的塑料微粒——被稱為“微塑料”——現(xiàn)在漂浮在世界各大海洋中。大多數(shù)和微塑料來(lái)自于隨著時(shí)間推移而腐爛的塑料袋或秸稈。這些微塑料正在毒害鳥類、魚類和人類。研究人員擔(dān)心，這對(duì)人類健康和環(huán)境的影響將是深遠(yuǎn)的，可能需要幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間來(lái)清理幾十年來(lái)積累的數(shù)億噸塑料。由于污染物分散范圍光，很難清理，雖然有原型方法來(lái)處理大量的海洋垃圾，但沒(méi)有辦法解決海岸、海洋和水道的問(wèn)題。

節(jié)能的海水淡化

地球上的鹽水大約是淡水的50倍。隨著世界人口的增長(zhǎng)和氣候變化加劇干旱，對(duì)淡水的需求將變得更加迫切。以色列已經(jīng)建成了世界上最大的反滲透海水淡化設(shè)施，現(xiàn)在大部分家庭用水都來(lái)自于海水，但這種方法過(guò)于耗能，在世界范圍內(nèi)不可行。新型的膜可能會(huì)有幫助;電化學(xué)技術(shù)也有助于使半咸水用于灌溉。就氣候變化適應(yīng)技術(shù)而言，從海洋中獲取飲用水應(yīng)該是重中之重。

安全的無(wú)人駕駛汽車

自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)在公共道路上測(cè)試了數(shù)百萬(wàn)英里。在鳳凰城郊區(qū)等地，快遞和出租車服務(wù)試點(diǎn)項(xiàng)目正在進(jìn)行。但總的來(lái)說(shuō)，無(wú)人駕駛汽車還沒(méi)有做好顛覆交通領(lǐng)域的準(zhǔn)備。他們?cè)谔幚砘靵y的交通方面存在困難，而且在像雪和霧這樣的天氣條件下也表現(xiàn)不佳。如果它們能夠安全可靠地生產(chǎn)，它們可能會(huì)允許對(duì)交通進(jìn)行大規(guī)模的重新設(shè)計(jì)。交通堵塞可能會(huì)被消除，城市可能會(huì)被改造，因?yàn)橥＼噲?chǎng)會(huì)讓位于新的開發(fā)項(xiàng)目。最重要的是，自動(dòng)駕駛汽車如果得到廣泛應(yīng)用，預(yù)計(jì)將消除每年125萬(wàn)人死于交通事故的大部分。

通用人工智能

去年秋天，波士頓動(dòng)力公司(Boston Dynamics)設(shè)計(jì)的Atlas的一段視頻風(fēng)靡互聯(lián)網(wǎng)。視頻顯示機(jī)器人像突擊隊(duì)一樣跳上臺(tái)階。就在兩年前，AlphaGo打敗了世界上最優(yōu)秀的圍棋選手。Atlas不會(huì)下圍棋(它是有實(shí)體的，但不聰明)，AlphaGo不會(huì)跑(它擁有智能，但不是實(shí)體的)。那么如果你把AlphaGo的大腦植入Atlas的體內(nèi)會(huì)發(fā)生什么呢?許多研究人員表示，真正的通用人工智能可能取決于將內(nèi)部計(jì)算過(guò)程與現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)事物聯(lián)系起來(lái)的能力，而人工智能將通過(guò)學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)世界互動(dòng)的方式獲得這種能力，就像人和動(dòng)物一樣。

地震預(yù)測(cè)

2010年海地地震和2004年印度洋海嘯造成超過(guò)10萬(wàn)人死亡。2004年印度洋海嘯是有記錄以來(lái)最強(qiáng)烈的地震之一。我們可以提前數(shù)天甚至數(shù)周預(yù)測(cè)颶風(fēng)，但地震的來(lái)襲仍然讓人措手不及。在中期有信心地預(yù)測(cè)地震將使規(guī)劃者能夠找出持久的解決辦法。至少提前幾個(gè)小時(shí)發(fā)出警告，可以讓人們撤離不安全的地區(qū)，挽救數(shù)百萬(wàn)人的生命。

大腦解碼

對(duì)于神經(jīng)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，我們的大腦仍然是個(gè)謎。我們所思考和記憶的一切，以及我們所有的運(yùn)動(dòng)，都必須以某種方式編碼在我們大腦的數(shù)十億個(gè)神經(jīng)元中。那是什么代碼呢?在理解我們大腦儲(chǔ)存和交流思想的方式方面，還有許多未知和困惑。破解這一密碼可能會(huì)在治療精神分裂癥和自閉癥等精神疾病方面帶來(lái)突破。它可能使我們能夠改善直接從我們的大腦到電腦，甚至到其他人的直接交流的界面——這是一個(gè)對(duì)因受傷或退化性疾病而癱瘓的人來(lái)說(shuō)改變生活的巨大進(jìn)展。