在当今时代，新兴技术以前所未有的速度蒸蒸日上，深刻地改变着我们的生活、社会和全球格局。从AI的飞速崛起，到生物技术的重大突破，再到太空探索的不断推进，这些技术不仅为我们大家带来了无限的机遇，也带来了诸多挑战。斯坦福大学最新发布的这部191页《2025 年新兴技术评论：十项关键技术及其政策影响报告》，对AI、生物技术与合成生物学、密码学、激光、材料科学、神经科学、机器人学、半导体、太空、可持续能源技术这十大领域进行了深入剖析，探讨了它们的现状、发展的新趋势以及对政策制定的影响。了解这些新兴技术，对我们把握时代脉搏、适应未来发展至关重要。接下来，让我们一同走进这些技术的奇妙世界，探索它们的奥秘与潜力。
在每个时代，技术发现都既带来希望，也带来风险。然而，世界很少经历像如今这般快速且大规模的技术变革。从比人类头发丝细五万倍的纳米材料，到部署在太空中的商业卫星和其他私营部门技术，各项突破正在迅速重塑市场、社会和地理政治学格局。此外，美国的技术政策已不再像过去那样完全由政府主导。如今，发明家与投资者做出的决策往往会产生重大的政策影响，即便他们可能并未充分意识到这一点。人工智能（AI）算法中融入了关于期望和非期望结果的政策选择；几乎每一项新技术，从生物工程新药的研发到水下研究无人机的建造，都同时具有商业和军事应用价值。私营部门的投资在通过开发新能力、供应链和新需求，以及追求可能不符合国家长期利益的商业机会的过程中，既带来了国家优势，也带来了脆弱性。工程师和企业高管需要更好地理解政策领域，而政府领导人也需要更深入地了解工程和商业领域。否则，旨在防范社会危害的公共政策可能最终会加速危害的发生，而使创新与国家利益保持一致的努力，可能会因削弱美国的创新领导力以及随之而来的地理政治学优势，最终损害国家利益。在这个复杂的时代，唯一能确定的是，不确定性无处不在，而且风险极高：如今在董事会会议室、实验室和政府办公室做出的决策，很有可能会为美国乃至全世界在未来数年设定发展轨迹。如今，理解发现的格局，以及如何利用技术塑造更美好的未来，比以往任何一个时间里都更需要跨部门、跨领域和跨代际的合作。像斯坦福大学这样的高校，在这一努力中扮演着至关重要的角色。2023 年，我们推出了《斯坦福新兴技术评论》（SETR），这是斯坦福大学工程学院和胡佛研究所首次合作的成果。我们的目标十分宏伟：为公共和私营部门的决策者变革技术教育模式，以便美国能够抓住机遇、降低风险，并确保美国的创新生态系统持续蒸蒸日上。这是我们最新的一份报告，审视了十项关键新兴技术的现状及其影响。它利用了科学、工程、经济、国际关系和历史等领域顶尖教师的专业相关知识，以确定关键的技术发展，评估潜在影响，并突出政策制定者应该了解的内容。
人工智能（AI）指计算机具备执行某些与人类大脑相关功能的能力，这些功能包括感知、推理、学习、交互、处理问题，甚至发挥创造力。在过去一年，和AI相关的主要新闻热点，一是像 GPT - 4 这样的大型语言模型（LLM）的崛起，聊天机器人 ChatGPT 的某些版本便是基于此类模型；二是人工智能的重要性得到认可，两项诺贝尔物理学奖和化学奖授予了与AI相关的研究工作。
人工智能是一项基础性技术，正推动其他科学领域加速发展，如同电力和互联网一样，有潜力改变全世界的社会、经济和政治格局。
尽管在过去几年取得了快速进展，但即使是最先进的人工智能，仍存在许多不可预测、未被充分认识、难以修复、无法解释的故障模式，并且可能会引起意想不到的后果。
针对人工智能的强制性监督管理机制，即便仅仅是为了避免灾难性风险，也会面临AI研究人员和企业的强烈反对，而倡导自我监管的自愿性机制更有可能获得支持。
生物技术是利用细胞和生物分子过程来开发产品或服务。合成生物学是生物技术的一个分支，涉及使用工程工具来修改或创造生物功能，比如创造一种在爆炸物存在时能发光的细菌。合成生物学在创纪录的时间内研制出了新冠 mRNA 疫苗，尽管这依赖于此前数十年的研究。就像火箭使人类能够克服重力限制探索宇宙一样，合成生物学使人类能够克服物种遗传限制，开发新的生物体。
生物技术有望成为一种通用技术，借助它，生物工程师在 DNA 中编码的任何东西，都能在需要的时间和地点培育出来，本质上这使得通过生物过程在多个领域生产广泛的产品成为可能。
美国政府仍在努力把握这一生物机遇的规模，并且过度依赖私营部门投资来支持开启和维持进展所需的基础技术创新。
生物技术是中美之间最重要的技术竞争领域之一，中国在这方面投入了更多资源。由于美国国内缺乏同等力度的投入，在生物技术领域面临类似 “斯普特尼克时刻” 的战略意外风险。
“密码学” 一词源于希腊语，意为 “秘密书写”。在古代，密码学涉及使用密码和密文。如今，它依靠复杂的数学模型来保护数据，防止数据被不当更改或访问。密码学通常是无形的，但它对大多数互联网活动至关重要，如消息传递、电子商务和银行业务。近年来，一种名为区块链的密码技术被用于多种应用场景，它将交易记录在计算云的分布式账本中，若对记录进行追溯性更改就会被察觉，该技术可用于时间戳记、确保信息源自、身份管理、供应链管理以及密码货币等方面。
自 1960 年发明以来，激光技术的一直在改进使光能够以以前很难来想象的方式控和利用。如今，激光技术应用广泛，可以被视为一种使能技术，即其存在和特性让其他原本不可行和 / 或成本过高的应用成为可能。研究人员和企业正在开发涵盖更广泛光波波长的新型激光器，这将使这些设备更加实用。
材料科学研究材料的结构和性能，从肉眼可见的特征到微观特性，以及如何通过工程手段改变其性能。该领域的研究成果催生了性能更好的半导体、集成传感器和模拟器以加速愈合的 “智能绷带”、更易回收的塑料以及更节能的太阳能电池。材料科学也是增材制造（通常称为 3D 打印）发展的关键。
材料科学是一项基础性技术，是机器人、太空、能源和合成生物学等许多其他领域进步的基础。
材料科学将利用人工智能这一有前景的工具，预测具有新特性的新材料，并为已知材料找到新用途。
材料科学未来的发展需要新的资金机制，以便更有效地从创新过渡到实际应用，同时还需要更加多的计算能力。
神经科学研究人类大脑和神经系统，包括其结构、功能、健康与患病状态，以及从胚胎发育到晚年退化的生命周期。大脑或许是人体中最不被了解却又最重要的器官。神经科学的三个主要研究子领域是神经工程（如脑机接口）、神经健康（如大脑退化与衰老）和神经发现（如成瘾科学）。
公众对神经科学的兴趣远超于目前科学对大脑的实际认知，这导致在公共领域出现了许多言过其实的说法，宣称革命性的进展近在咫尺。
人类遗传学和实验神经科学的进步，以及计算技术和神经科学理论的发展，在多个领域取得了一些进展，包括对成瘾和神经退行性疾病的理解与治疗，以及设计用于恢复视力的脑机接口。
美国的领导地位对于确立和维护神经科学领域关于伦理和人体实验的全球规范至关重要，但随着战略规划的减少和该领域外国投资的增加，美国的这一领导地位正在削弱。
机器人技术是一个综合性领域，它依托多项技术的进步，而非单一学科。“什么是机器人？” 这样的一个问题比看上去更难回答。研究人员目前初步达成的共识是，机器人是一种实体，它具备感知自身及周围世界的方式，还可以对周围世界产生实际影响。机器人已在众多领域以各种方式得到应用，包括流水线制造、太空探索、无人驾驶车辆、远程手术、军事侦察和灾难救援等。
未来，机器人可能有助于改善美国的制造业基础、降低供应链脆弱性、提供老年护理服务、促进食品生产、缓解住房短缺问题、提高能源可持续性，以及执行几乎任何的需要实体存在的任务。
人工智能的进步有极大潜力推动机器人技术显著发展，但同时也引发了一定要解决的伦理问题，包括用于训练机器人的数据隐私问题、可能会引起机器人造成人身伤害的数据偏差，以及其他安全问题。
要充分发挥机器人的潜力，需要联邦政府和私营部门大力推动，以在全国范围内促进机器人的应用和研究。
半导体，即芯片，是至关重要且无处不在的组件，从冰箱、玩具到智能手机、汽车、电脑和战斗机等一切产品都要用到它。芯片生产包括两个截然不同的步骤：（1）设计，这需要有才华的工程师设计包含数百万个组件的复杂集成电路；（2）制造，即在被称为 “晶圆厂” 的大型特制工厂中生产芯片。由于晶圆厂需要高度专业化的设备和设施，其建设成本可能高达数十亿美元。美国公司在半导体设计方面仍占据主导地位，但美国的半导体制造能力已一下子就下降，致使该国严重依赖外国芯片，尤其是来自台湾地区的芯片。2022 年的《芯片与科学法案》（Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors，CHIPS）旨在帮助美国半导体产业在制造领域重新站稳脚跟，但即便顺利，取得成效也需要数年甚至数十年时间。
对人工智能和机器学习日渐增长的需求，正推动芯片制造领域的创新，这对于提升计算能力和实现能源高效管理至关重要。
内存技术和高带宽互连（包括光子链路）的进步，对于满足现代应用一直增长的数据需求至关重要。
即便量子计算取得进展，美国仍需在整个技术体系中进行全面创新，以持续提升信息技术的能力。
太空技术涵盖为在距地球大气层约 60 英里及更远的地方开展或支持相关活动而研发的任何技术。单次太空任务是一个 “系统之系统”，包括从航天器本身到推进系统、数据存储与处理、电力生成与分配、确保组件处于运行和生存极限范围内的热控系统，以及地面站等所有方面。过去，太空领域主要是政府间谍卫星和探索任务的专属领域，但近年来，商业卫星的数量和性能都有了显著提升。如今，约有一万颗正在运行的卫星环绕地球，其中许多卫星体积不超过一条面包大小。有些卫星以星座形式运行，一天内可多次重访同一地点，提供的图像分辨率极高，甚至能识别道路上行驶的不同车型。
由私人创新和投资驱动的新兴 “新太空” 经济，正在改变太空发射、航天器、通信以及太空领域的主要参与者格局，此前该领域一直由超级大国政府主导。
太空是一种有限的全球性资源。由于卫星数量、太空碎片飞速增加以及地理政治学太空竞争加剧，需要新技术和新的国际政策框架来预防和管控太空国际冲突，并确保对这一全球公共资源进行负责任的管理。
一场在月球建立人类永久存在的竞赛正在进行，人们严重担忧，尽管《外层空间条约》禁止此类行为，但率先登上月球的国家可能占据优势地位，阻止其他几个国家在月球建立自己的基地。
由私人创新和投资驱动的新兴 “新太空” 经济，正在改变太空发射、航天器、通信以及太空领域的主要参与者格局，此前该领域一直由超级大国政府主导。
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一场在月球建立人类永久存在的竞赛正在进行，人们严重担忧，尽管《外层空间条约》禁止此类行为，但率先登上月球的国家可能占据优势地位，阻止其他几个国家在月球建立自己的基地。
“金发姑娘难题”：发展过快或过慢。创新出现得过于迅速，可能会破坏围绕众多国家、组织和个人利益形成的现状。同时，这种过快的创新更有可能导致意想不到的后果，且对安全、安保、伦理和地理政治学等问题考虑不足。而创新发展过慢，则会增加一个国家失去技术、经济和国家安全优势的可能性，这些优势往往属于某个领域的先行者。
全球获取新技术的趋势慢慢地加强。即使是源自美国的创新，也不太可能长期完全由美国相关方掌控。
不同技术之间的协同效应显著且日益增强。一个技术领域的进步常常会推动其他技术领域的发展。
从研究到应用的路径往往并非线性。许多人认为，技术突破源于一步一步的线性推进，即基础研究催生应用研究，进而发展到开发与原型制作阶段，最终形成可推向市场的产品。然而，创新往往并非如此简单。许多科学进展虽增进了认知，但从未进入市场。许多可市场化的产品是以非线性方式出现的，各阶段之间经过了多轮反馈。还有些产品只有在几种不同技术达到一定成熟度时才会问世。
即使是顶尖研究人员，也难以预测变化的速度。技术发展往往是时断时续的，一直处在渐进式成果积累阶段，随后忽然出现突破。
非技术因素常常决定新技术的成败。新技术的采用不仅取决于科学概念验证和工程可行性，还取决于经济可行性和社会可接受性。
美国政府不再是技术创新的主要推动者或研发资金的主要提供者。从历史上看，技术进步（包括半导体、互联网和喷气发动机等领域）由美国政府资助并积极推动。如今，私营部门的研发投资发挥着更大作用，这引发了一些重要问题，即如何确保美国国家利益得到妥善考量，以及作为未来创新重要基础的基础科学能够保持强劲发展。
创意和人才在科学发现中起着核心作用，且无法随意创造。它们要么需要在国内培养，要么从国外引进。如今，这两种产生创意和人才的途径都面临着严峻且不断加剧的挑战。
政策对知识前沿的科学或技术存在偏向，这种偏向往往高估了此类进步带来的益处，至少在短期内如此。许多具有变革潜力的技术未必处于技术前沿，而对前沿技术的偏向存在忽视旧技术的风险，实际上这些旧技术能以新颖且有一定的影响力的方式得到应用。
良好的公共政策会预见到对任何给定技术的观点存在广泛差异。当决策组织中的每个人对技术都持有相似观点时，就会产生分析盲点，可能会引起群体思维，或在信念上出现不合理的趋同，从而低估与创新相关的风险。
美国大学在创新生态系统中发挥着关键作用，但这一作用正面临慢慢的变大的风险。尽管美国政府经常提及新兴技术领域公私合作的重要性，但大学也发挥着关键且常被低估的作用。大学是唯一以从事高风险研究为使命的机构，这类研究可能在很久内（甚至永远）都不可能会产生商业回报。然而，这种对高风险研究的专注已在广泛领域产生了高收益回报。
维持美国的创新需要政府长期的研发投入。制定明确战略并保持持续优先投入的投资至关重要，而不是像近年来常见的那样，研发资金每年大幅波动。
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