一項(xiàng)正在快速發(fā)展的基因工程技術(shù)，可以永久性地改變一個(gè)種群甚至整個(gè)物種的性狀。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)基因驅(qū)動(dòng)使得含有某種遺傳因子的子代數(shù)量升高，從而加速該基因在物種中的傳播。基因驅(qū)動(dòng)可以自然發(fā)生，也可以通過(guò)基因工程人為控制，它在眾多方面對(duì)人類有益：阻止昆蟲傳播瘧疾和其他傳染病、修改害蟲的基因以提高糧食產(chǎn)量、賦予珊瑚抵抗環(huán)境壓力的能力、防止入侵物種破壞生態(tài)系統(tǒng)。

盡管前景光明，基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)還是引起了人們的擔(dān)憂：經(jīng)過(guò)人為改造的基因會(huì)無(wú)意中擴(kuò)散到其他野外的物種中，并干擾其生長(zhǎng)嗎？將現(xiàn)有的物種從生態(tài)系統(tǒng)中消除有什么風(fēng)險(xiǎn)？非法組織會(huì)不會(huì)將基因驅(qū)動(dòng)用作武器來(lái)破壞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)？

為了避免出現(xiàn)這種極端情況，有研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一個(gè)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)：必須通過(guò)傳遞一種特殊的物質(zhì)才能打開(kāi)，使基因驅(qū)動(dòng)起作用。與此同時(shí)，許多科學(xué)家團(tuán)體正致力于擬定條款，來(lái)指導(dǎo)基因驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)在各階段的進(jìn)展。2016年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院審查了基因驅(qū)動(dòng)的研究并對(duì)相關(guān)研究提出了建議。2018年，一個(gè)大型的國(guó)際工作小組為從實(shí)驗(yàn)室研究到野外試驗(yàn)的研究操作制定了流程。該組織提出了將基因驅(qū)動(dòng)用在非洲控制瘧疾的建議，這樣將使公眾健康前所未有地受益。

9，等離子激元材料

2007年，加州理工學(xué)院的哈里·A·阿特沃特（Harry A. Atwater）在《科學(xué)美國(guó)人》上撰文預(yù)測(cè)：“等離激元光子學(xué)” 最終會(huì)通向一系列應(yīng)用，從高靈敏度的生物探測(cè)器到隱形覆蓋物。之后的十年里，各種等離子體技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，另有一些技術(shù)正由實(shí)驗(yàn)室向市場(chǎng)過(guò)渡。

這些技術(shù)都依賴于對(duì)電磁場(chǎng)和金屬（通常是金或銀）中自由電子之間相互作用的控制，自由電子決定了材料的導(dǎo)電性和光學(xué)性能。當(dāng)有光照射金屬時(shí)，金屬表面的自由電子產(chǎn)生共振，形成表面等離激元。如果金屬材料體積較大，自由電子反射照射到它們的光后，材料可以發(fā)光；但如果金屬只是直徑幾納米的顆粒，它的自由電子就被限制在一個(gè)很小的空間里，電子的振動(dòng)頻率因而受到了限制。電子特定的振蕩頻率將取決于金屬納米顆粒的大小。

在等離激元材料領(lǐng)域，研究最透徹的應(yīng)用之一，是用于檢測(cè)化學(xué)和生物試劑的傳感器；其他應(yīng)用還包括可監(jiān)測(cè)電池活動(dòng)的電池內(nèi)部傳感器、能區(qū)分病毒和細(xì)菌感染的設(shè)備等。此外，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，研究者正在臨床試驗(yàn)中測(cè)試光敏納米顆粒在癌癥治療中的應(yīng)用。根據(jù)市場(chǎng)研究公司Future Market Insights的分析預(yù)測(cè)，等離激元傳感器的應(yīng)用在北美的市值，將會(huì)從2017年的近2.5億美元上漲到2027年的近4.7億美元。

10，為量子計(jì)算機(jī)而生的算法

量子計(jì)算機(jī)特有的疊加、糾纏特性，使其在解決特定問(wèn)題時(shí)比任何傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更高效。然而，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的條件卻是眾所周知的挑剔。例如，量子退相干過(guò)程會(huì)破壞其功能。研究人員已經(jīng)證實(shí)，通過(guò)量子糾錯(cuò)，可以使具有數(shù)千量子比特的量子計(jì)算機(jī)受到嚴(yán)格控制，維持在量子態(tài)。但是到目前為止，實(shí)驗(yàn)室中的量子計(jì)算機(jī)都只是包含數(shù)十個(gè)量子比特、尚未進(jìn)行糾錯(cuò)的嘈雜中型量子（NISQ）計(jì)算機(jī)。

然而，隨著專門為NISQ計(jì)算機(jī)編寫算法的研究興起，量子計(jì)算領(lǐng)域可能將迎來(lái)突破。

在研究人員看來(lái)，NISQ算法在模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域具有廣闊前景。許多研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出在NISQ設(shè)備（以及未來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)后的量子計(jì)算機(jī)）上模擬分子和材料的算法。這些算法可以提高從能源到健康科學(xué)領(lǐng)域新材料的設(shè)計(jì)效率。

開(kāi)發(fā)人員還在評(píng)估量子計(jì)算機(jī)是否會(huì)在機(jī)器學(xué)習(xí)方面更勝一籌。針對(duì)NISQ設(shè)備的算法集正快速增長(zhǎng)，對(duì)其測(cè)試表明，量子計(jì)算機(jī)確實(shí)可以加快機(jī)器學(xué)習(xí)，例如將信息按類別分類、將類似的項(xiàng)目或特征歸類，以及從現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)樣本生成新的樣本。