1.碳封存

从全球范围来看，单纯地减少温室气体的排放并不足以抑制气温的急剧上升，还应去除大气中留存的大量二氧化碳。这不仅需要巨额的资金投入，更棘手的问题是如何有效地处理这部分二氧化碳。目前，越来越多的初创公司开始探索回收大气中的二氧化碳并将其用于产品制造当中，例如合成燃料、聚合物、碳纤维和混凝土等等。这种回收方式对于全球环境保护具有非常重大的意义，但我们应该继续思考的是，如何用一种更加经济的方式来永久封存大气中留存的数十亿吨二氧化碳。

2.电网储能

现如今，风能和太阳能等可再生能源的成本越来越低，使用范围也越来越广，但这类能源本身存在着一定的局限性，尤其是在阴天或者无风的天气情况下，它们便无法产生效用。这限制了风 能或太阳能所能供应的电力，也使人类更加依赖于煤炭和天然气这类稳定能源。由于可再生能源的局限性，我们必须在电网中建造足够多的电池来保证电力的稳定性，而这产生的花费将是一个天文数字。目前，各个领域的科学家和科创公司都在致力于开发更加经济、稳定、持久的电网储能方式，如液流电池或熔盐罐。简而言之，我们迫切地需要一种成本更低、效率更高的电力储存方式。

3.通用性流感疫苗

全球范围内的流感传播虽不多见，但一旦发生就有致命的风险。1918年，H1N1流感的大规模传播导致超过5000万人死亡。在1957~1958年和1968年爆发的全球性流行病中，大约有100人死亡，而在2009年H1N1流感再次爆发时，有将近50万人死亡。随着时代发展，流行病导致的死亡人数缓慢减少，其中一部分原因是病毒的烈性有所降低。但我们无法保证这种“幸运”会一直持续下去，因为某些生命力顽强的病毒能够迅速繁殖、变种来对抗特定的疫苗。人类真正需要的疫苗不仅是能够抵御变种病毒的“定制款”，而是能够抵御百年一遇的灾难性流感的通用型疫苗，这对于全人类来说都是一项至关重要的公共卫生挑战。

4.老年痴呆症的治疗

据统计，在65岁以上的美国人中，老年痴呆症患者的比例超过了十分之一；而在85岁以上的美国人中，这一比例达到了三份之一。随着人类寿命的延长，世界各地老年痴呆症患者数量可能会呈现爆发式增长。目前，我们对于阿尔茨海默症仍然知之甚少，有些患者甚至在死后才能得到确诊。好的方面是，目前神经科学和遗传学的相关研究方兴未艾，这也为老年痴呆症的治疗带来了更多希望。

5.海洋清理

现在，数十亿微小的塑料（即所谓的“微塑料”）正漂浮在世界各地的海洋中，导致海洋环境的迅速恶化。大部分微塑料来源于破碎的塑料袋或吸管，它们严重危害着鸟类和鱼类的生存环境。研究人员担心，这种污染对于人类健康的影响将是极为深远的，清理数十年来累计的数亿吨塑料垃圾可能需要几个世纪的时间，微塑料污染的分散性更增加了清理的难度。尽管目前已经有处理大规模海洋垃圾的方法，但对于分散在海洋各处的微塑料清理还没有有效的解决方案。

6.节能海水淡化

地球上的海水总量大约是淡水总量的50倍。随着世界人口的增长以及气候干旱的加剧，人类对于淡水的需求不断增加。以色列建造了世界上最大的反渗透海水淡化设施，大部分家庭用水都来自于海洋，但这种方法过于耗能，无法在全球范围内实施。新型膜和电化学技术可以淡化海水用于灌溉，但就目前气候变化的速度来看，淡化海水用于日常饮用应成为更加紧迫的任务。

7.安全的无人驾驶汽车

自动驾驶汽车目前已在公路上进行了数百万英里的测试。美国凤凰城即将在郊区试行无人驾驶汽车用于快递及出租车服务的试点计划。但是，无人驾驶汽车依然没有达到大范围使用的标准，因为它们无法应对混乱的交通情况和极端天气（如雨雪或大雾）。如果无人驾驶汽车能够做到真正的安全可靠，那么大范围的应用也就指日可待。无人驾驶汽车有望减轻交通堵塞的情况，停车场的布局也将有新的变化。更重要的是，如果实现无人驾驶的广泛部署，每年死于交通事故的人数可能会大大降低。

8.机器人的应用

去年秋天，一段关于Atlas机器人的视频席卷全球。Atlas是波士顿动力公司设计的高级智能机器人，在视频中，Atlas像士兵一样行走和跳跃。两年前，AlphaGo曾击败了世界上最好的围棋棋手。Atlas与AlphaGo是完全不同类型的机器人，Atlas不会下围棋（Atlas是仿人型机器人，但不是智能机器人），而AlphaGo无法行走和奔跑（AlphaGo是智能型机器人，但缺乏真正意义上的“身体”）。那么，如果将AlphaGo的思想放在Atlas的身体里会发生什么呢？许多研究人员表示，真正的人工智能指的是将内部计算过程与物理世界中的真实事物联系起来的能力，而机器人可以通过学习人与动物在物理世界中的互动过程来获得这种能力。

9.地震预测

2010年，海地地震造成了超过10万人死亡。2004年，严重的地震引发了印度洋海啸，在印度尼西亚、斯里兰卡、印度等地造成近25万人死亡。我们可以提前数周预测飓风的来临，但地震的准确预测依旧无法实现。对于地震的提前预测能够使人们有充分的时间作出有效的应对方案，哪怕提前几个小时的警告也可以让人们及时疏散到安全的地区，甚至挽救数百万人的生命。

10.大脑解码

人类的大脑构造对于神经学家来说仍然是个未解之谜。我们思考和记忆的一切，以及我们所有的动作，都以某种方式编码在大脑的数十亿个神经元中。那么，大脑是如何进行编码的？我们在理解大脑的存储和表达方式上仍然存在着许多未知和困惑。破解大脑的编码方式对于治疗精神分裂症等精神疾病有重要意义，我们甚至可以将大脑与计算机或者其他人的大脑链接在一起，这能够有效帮助那些因受伤或疾病而瘫痪的患者。