未来30年，塑造社会变化的6个关键趋势
本文由信息与电子前沿（ID:caeit-e）授权转载，编译：计宏亮、赵楠
在未来30年新兴的科技趋势，将会在不断进行的社会政治、经济和环境变化的背景中呈现。在未来的决定中，六个关键趋（CROSS-CUTTING THEMES横切主题）势可能会塑造社会政治变化、技术，和安全之间的关系：
城市化
气候变化
资源约束
人口迁移
创新的全球化
全球中产阶级的崛起
1.城市化
截止2045年，大约70%的世界人口将居住在城市地区。这种增长大多数可能出现在发展中国家，尤其是在亚洲，随着中国和印度的经济增长吸引了城市附近更多居民的工作机会。城市化的发展趋势将扩大特大城市的数量——居民数量超过1000万的城市就叫做特大城市，从2016年的28个增长到 2030年的41个。如果城市化管理成功，数亿人可以借助于强劲的经济增长，摆脱贫困。另一方面，管理不善的增长可能导致城市不能提供足够的淡水、食品、电力、交通访问、以及环境卫生以便于维持一个健康的、富有成效的人口（全体居民）。快速迁移到城市，增加城市人口密度也可能加剧种族或宗教的紧张局势，特别是在不能提供足够的资源让人们安全使用的城市，尤其如此。
从技术的角度来看，城市化将在多个方面鼓励创新。成功的城市将发展创新的交通系统，使人员和货物更有效地移动，而且没有产生烟雾和其他形式的污染。科技发展将包括自动车辆和公共交通系统，可以改造现有城市的足迹（mass transit systems that can be retrofitted to existing urban footprints.）。为数以百万计的城市居民提供食物和淡水的需要将推动创新，如垂直农场和集水(如，可再利用废水回收（灰水回收）)。
城市也将推动在信息和通信技术方面的创新。城市中心将成为物联网的中央枢纽，因为数以百万计的传感器形成一个信息网络监控交通、空气和水质量、配电、公共安全、和城市生活的许多其他方面。发展中国家的许多城市将超越传统的固话电信，并推动无线和移动通信的创新。机器人可能会接任目前由人类工人承担的许多角色，如环卫工人。
2.气候变化
预计到2050年，全球平均地表温度将上升2.5至 5.4华氏度。到本世纪末海平面可能会上升5英尺，导致洪水增加。许多沿海地区将会被水淹没，改变世界各地的海岸线并对生活在沿海城市的数以百万计的人产生不利的影响。
温度的变化也会影响全球天气模式，在世界的许多地方导致更频繁和更严重的气候事件。沙漠化将加速，导致农业产量的下降。赤道地区的农业尤其受影响，可能导致在北非和中东地区食物短缺。截止2050年，吸收大气中大量的二氧化碳的海洋，将经历持续的酸化，高达70%。酸化将在整个海洋生态系统导致潜在的毁灭性的涟漪效应，引起全球鱼类和其他水产食品库存下降，并增加世界许多地区的粮食压力。与此同时，极地冰的融化将开放新的巨大的地区进行能源和矿产勘探。北极已经成为美国、俄罗斯和欧洲的战略机动的焦点，对极地资源的访问不断扩大可能会引发州际冲突。
大多数专家一致认为，我们不可能完全避免气候变化的负面影响，即使今天已经采取了激进行动以减少温室气体排放。因此，科学技术将会在适应气候变化中发挥重要作用。例如， 以短期气象数据和长期气候建模为基础进行的分析可以用来预测洪水灾害。这将使得政府规划者和紧急服务能积极应对，减轻对居民、建筑物和基础设施的威胁。农业技术，如垂直农场，可以通过更适应干旱和其他气候影响的耕作方法，使得城市在本地满足食物的需求。虽然全球气候已经有了一定量的变暖，清洁能源技术可以通过减少来自燃烧化石燃料的温室气体的排放，来降低未来气候变暖的严重程度。
3.资源约束
在接下来的30年里，全球对粮食、水、能源和物质资源的需求很可能继续大幅增加。全球淡水需求预计到2045年将增长55%，如果不采取措施来缓解水资源短缺， 约有39亿人口——世界人口的40%以上——可能面临水短缺的压力。粮食供应将会在人口增长和农业产量下降的压力下出现，由于气候变化和耕地管理不善(有些估计表明，多达25%的农田已经退化，这是因为过度使用化学肥料和作物管理措施差劲造成的)。而中国和其他工业化国家开始过渡到可再生能源，全球能源需求预计将到2045年翻一番，与此同时供应继续低于需求。
对数字经济至关重要的材料的全球储备，如铜和锂，随着需求的增加正逐步下降。据预测，在2030年将能从地球中提取出830亿吨的矿物、金属和生物质:比2010年提取的多55%。（55 percent more than in 2010.）控制大量资源储备的国家可能会获得对全球经济的巨大控制。例如，中国目前供应全球稀土金属需求的97%。中国政府已经紧缩稀土出口，抬高电子元件的价格和促进它自己国内的电子行业。
资源约束将成为全球研究和技术发展的强有力的推动力。集水和回收技术，如高效海水淡化和水蒸气耕作，将减少水短缺的压力。农业产出将受益于转基因作物、微喷灌技术和自治系统的新的发展。新的制造方法如3D和4D打印将减少浪费，并利用回收材料。进一步， 到2045年空间技术的进步很有可能打开小行星采矿和一个潜在的原材料巨大的新来源的门户。我们已经看到一个新兴的外星球采矿业的早期迹象：在2015年，华盛顿的太空行星资源矿业公司已经从国际空间站发射了一系列的探头的第一个，设计探头是为了侦察在近地空间的小行星和小行星带寻找水和贵重金属。
4.人口迁移
到2045年全球人口将达到95亿——当前世界人口74亿人的基础上增加了28%。人口增长是由于以下原因：死于传染病的人数下降、出生率上升和发展中国家的婴儿死亡率下降、改善环境卫生，提高医疗保健使用。到2050年，发展中国家的人口增长可能约占全球人口增长的97%，仅非洲就占全球人口增长的49%。随着人口的增长，也是逐渐老龄化的过程——在未来30年全球的年龄中值将从29.6增加到36.1，65岁以上的有14亿人。气候变化、社会动荡、全球经济格局的转变还将推动移民的增加。尽管从发展中国家向发达国家的迁移流动将会继续，随着本世纪中叶非洲和亚洲的经济继续增长，我们可能会看到发展中国家内部的迁移也在增加。
技术将加剧和应对这些人口变化。医学的发展将有助于减少由于疾病、遗传疾病，与生活方式有关的疾病造成的死亡。医学的进步也会减少母婴死亡率，尤其是在发展中国家。寿命延长技术也将增加老年人人数，使其到70岁和80岁仍然富有生产力。同时，整个人口的增长将推动更多的分析和设计机器人帮助老年人的医疗保健需求。
迁移将创建额外的通信技术需求，因为移民想与在世界其他地方的朋友和家人保持联系。除了移动通信以外，虚拟和现实增强技术可以让移民“访问”他们的家园，与自己的文化保持联系。迁移也可以鼓励政府开发新的应用程序，用于分析跟踪迁徙流动——如果用于种族或民族剖析，可以产生意想不到的后果。
5.创新的全球化
全球化在过去已经进行了30年， 在我们步入本世纪中叶时，全球化并没有显示出放缓的迹象。总的来说，全球化已经为很多发展中国家扩大增加了经济机会，有助于大范围的生活水平的提高。另一方面，全球化增加了环境破坏，消除美国和其他发达国家的制造工作，并导致了各级工人剥削worker exploitation。
在未来30年中，全球化除了制造业外，也延伸到服务和创新领域。随着中国和印度兴起成为全球经济的主要参与者，我们应该预料到这些国家在研究和发展方面开始与美国竞争。例如，在过去的5年，中国研发投资占国内生产总值（GDP）的比例增长了34%，从2010年的1.48%增长到2015年的1.98%。相比之下， 同期美国研发支出保持不变，占国内生产总值（GDP）的2.8%左右。在没有任何干预事件的情况下，未来30年以预测的GDP增长为基础，中国可能会在2021年超过美国在研发方面的投资。
从技术的角度来看，创新的全球化将意味着美国对全球创新议程的影响力将消退。我们已经看到这种转变的早期信号:2013年，中国发布了629，612项专利权——比美国多200000多项。中国国家专利发展战略重视七个行业:生物技术、新能源、清洁能源汽车、节能、高端装备制造、宽带基础设施和高端半导体。鉴于中国大量投资于研究和发展，我们很可能会看到这些领域的创新激增，特别是在中国和美国的投资重叠的领域，如生物技术。在能源技术方面，中国可能会成为全球领袖，超越美国在这个关键技术领域的创新。
6.全球中产阶级的崛起
全球中产阶级成员预计将在未来15年内增加一倍以上，从18亿增加到近50亿。到2030年，世界人口的60%可能属于中产阶级，而且大多数中产阶级增长发生在亚洲。
全球中产阶级的增长，将伴随着全球教育和技术接入水平的显著增长——到2030年， 世界人口的大约90%将知道如何阅读，和50%将接入互联网。然而，教育和技术的质量和可用性仍不平衡，而发达国家到2040年代仍然超过发展中国家，保持显著的优势。
随着收入的上升，世界各地的人们将会有更多的可支配收入用于消费类电子产品和其他商品和服务的消费。这有可能在广泛的一类技术中引发重大创新。移动和云计算投资可以得到显著提高，随着越来越多的人能够买得起智能手机连接到高速无线互联网服务。随着互联网访问越来越普遍，社交技术可能会并行增加。对人类机能增进技术的需求也会增加，尤其是可穿戴式产品和药物增强等便宜的机能增进技术。作为身临其境的娱乐、互动式娱乐和分布式教育的传送工具，混合现实技术可能越来越普及。在物联网方面的投资可能增长，因为新兴的中产阶级投资于智能家居产品，而同时政府在数字化增强基础设施方面的投资加大。而这些和其他技术领域的增长率将取决于全球收入的增长幅度，很可能全球中产阶级的崛起将引发大范围的科学和技术的创新。
图片均来自于网络
报告来源：Emerging Science and Technology Trends:2016-2045 A Synthesis of Leading Forecast
一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看： |
创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧 |
热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 |
预见未来：预见2016 | 预见2020 | 预见2025 | 预见2030 | 预见2035 | 预见2045 | 预见2050 | |
前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 | 基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 |
先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器 | |
未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 |
领先国家：俄罗斯 | 英国 | 日本 | 以色列 | 印度 |
前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 俄先期研究基金会 | 军工百强 |
前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 |
专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 |
全文收录：2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录 |
其他主题系列陆续整理中，敬请期待…… |