据联合国预测，到2050年，全球人口将从现在的73亿增长至97亿。随着全球气候变暖、资源枯竭及能源短缺，97亿人口将给地球带来更大的压力。
人口膨胀还意味着更多的贫穷、犯罪和对食物的需求，科技面临的挑战也不断升级。针对这些问题，突破性科技给出了以下解决方案：
核聚变
如果人类能够将两个温度极高的原子碰撞并聚合成一个新的原子，对释放出的能量加以控制，世界电力问题将被一劳永逸地解决。然而，正如几年前布莱恩·考克斯教授指出的，人类在手机铃声上下的功夫都比在核聚变研究上下的功夫多。
有专家认为，法国的ITER（国际热核聚变实验堆——译者注）和美国的劳伦斯·利福摩尔国家实验室斥巨资模拟太阳核聚变的办法是行不通的，但小型企业和小规模的尝试或许可以。在这些公司中，最有名的是杰夫·贝佐斯投资的General Fusion。
小行星采矿
地球资源面临重重压力，重要金属有的呈现出稀缺状态，有的开采成本又过高。星星或许可以帮助我们解决这一问题，而这正是 Planetary Resources（一家卫星技术公司——译者注）所做的。在其浩大的计划中，第一步就是用ARKYD在近地范围内找出最具商业价值的小行星。
海洋家园
正如电梯的发明使垂直城市得以实现，水上生活会不会是城市化的下一进程呢？也许不得不如此了。有科学家预测，2050年，海平面将升高20-30公分，纽约、曼谷、广州和孟买这样的城市将更频繁地遭到洪水侵袭，部分岛屿甚至会被淹没，变得无法居住。漂浮的水上社区是否可行呢？
海洋家园研究所是一个非盈利组织。这一组织想要通过建立漂浮在水上的城市来作为超越现有常规城市的第一步。海洋家园研究所计划说服海洋沿岸国家政府建立海上自治社区，即“海洋家园”。
智能电网
据IEA（国际能源署）统计，全球能源消耗正以每年2%的速度增长着，到2050年时，能源消耗预计增加一倍。与智能电网相联的智能电表已经陆续在全球投入使用。未来，全自动智能电网将最终做到使发电与实时用电需求相结合。
电动汽车
如果英国的每个司机每天晚上要给自己的汽车充电——甚至白天可能也会需要充电的话——国家电网的压力将比现在大得多。
电动汽车发展的一大阻碍就是所谓的“里程焦虑”，其核心问题就在于电池技术急需革新。
未来食物
当今的中产阶级已经显示出对更多的肉食的需求。2050年，全球对肉类的需求将增加80%。如果人类不想在未来患上“蛋白缺乏症”，就必须改变饮食习惯。
几年前，世界上第一例试管肉诞生。科学家从奶牛身上提取肌肉细胞，在营养液中加以培养，便形成了一缕缕肉丝。制作试管肉花费了25万英镑。另一家公司考虑以生物打印“动物肌肉条”。同时，鉴于绿地的减少，城市农场技术也亟待发展。
石墨烯
石墨烯被誉为神奇材料，其用途包括实现超效能高速计算、制造可弯曲超薄装置、10倍延长电池寿命等。
近乎透明的石墨烯薄膜由碳石墨分子构成，仅有一个原子厚，被形容为“碳原子组成的铁丝网”。石墨烯的强度甚至可以用来造出太空电梯。
磁悬浮列车
有了超高速超导悬浮列车，谁还会想要子弹头列车呢？日本中央铁路公司计划用新磁悬浮列车将东京品川站至名古屋站的旅行时间缩减一半。
强大的超导电磁体可将车身托离车轨约10公分。由于没有摩擦力，列车的速度将大幅度提高。
这一系列被命名为L0，速度可达每小时310英里，从东京到名古屋只需40分钟（现在的新干线子弹头列车需要开90分钟），预计2027年投入使用，2045年将线路延长至大阪。
城市森林与空中花园
未来的城市景观怎可缺少被绿意点缀和覆盖的摩天大楼呢？
在密集的城市环境中生活的人们也需要绿植的包围。米兰的双子塔“垂直森林”正是这一愿望的真实范本。这两栋革命性的住宅楼中将嵌入11000盆绿植，5000丛灌木和超过700棵树。
“垂直森林”还不止在建筑中点缀绿植这么简单。浇灌这些植物的是再生水，建筑自身也会加入太阳能板来发电。
电力推进
NASA于2007年发射的飞往谷神星的“黎明号”探测器是第一个利用电驱动离子引擎的探测器。
它的氙离子驱动器将其速度提升至传统火箭的10倍。远距离太空飞行正需要这种太阳能电力推进。然而氙气极为稀有，因此研究的重心被转移到了其他推进剂上。电力推进不仅使火星探测变为可能，甚至可以在将来帮助我们移民太空。
（文章来源：Techradar；文章作者：Jamie Carter） 编译：未来论坛 商白
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