参考消息网1月29日报道经常有人问:美国衰落了吗？至少从科学的角度来说，很难说哪个国家或者哪个行业超过了美国。美国国家科学基金会近日发布的《2018年科学与工程指标报告》显示，自2008年金融危机以来，美国整体研发支出以每年1.4%的速度增长。从资金、论文、人才等方面。，美国的科技实力依然领先世界。了解美国科研的前沿领域和发展方向，有助于我们在新一轮科技革命中精准发力，弯道超车。
奥巴马政府时期，美国启动了脑计划、精准医疗、癌症登月、微生物学等重大国家计划。特朗普上台后强调“美国第一”，重视国家安全。重返月球计划就是这一理念的体现，而气候变化等环保领域的科研优先度降低。但从整体来看，由于美国三分之二的研究经费来自民间，所以实际上美国所有的研究领域还是有大量资金支持的，并且发展很快。以下四个领域有望对世界的未来产生重大甚至革命性的影响。
IBM 2017年11月发布的50量子位处理器部分原型
Deep 空 Gateway:美国载人航天的新起点
2017年12月，美国总统特朗普在白宫宣布了重返月球的计划，并强调:“Tai 空与许多其他应用密切相关，包括军事应用。我们是领导者，我们要保持领先地位，并大大巩固这种领先地位。”
登月，这个冷战时期美国在[/k0/]竞赛中领先苏联的象征，在美国人心中已经升华为国力的象征。几乎可以肯定，NASA在去年3月提出的月球轨道“深空关口(deep 空 gateway)的设想，将是美国重返月球的关键，也是再现美国所谓辉煌历史的新起点。
“Deep 空 Gateway”，顾名思义，就是在月球轨道上建造阿泰空港，作为通往月球表面和Deep 空目的地的门户。国际空站将于2024年退役，其继任者将是“deep 空 gateway”。与地球轨道相比，月球轨道的宇宙辐射水平更高，环境更接近deep 空，来自地球的后勤保障更困难，所以“deep 空 gateway”不是国际空站的简单复制。
目前，美国NASA 空已与俄罗斯NASA 空签署联合声明，同意合作建设“Deep 空 Gateway”。日本政府也确认参与这一项目，加拿大也表示了兴趣。欧洲航天局最近与NASA 空举办了一次相关的研讨会。在中日印竞相提出探月计划的背景下，“Deep 空 Gateway”有可能成为美国主导的又一个国际大科学项目。
“我想象许多不同的国际和商业合作伙伴将参与这个门户的建设，”NASA 空副主任William Gerstenmaier说。“它可以被移动以支持机器人或月球表面的伙伴任务，或者它可以进入月球的高轨道以支持到太阳系其他目的地的任务。”
按照NASA 空的计划，建设Tai 空港是其计划的第一阶段，第二阶段将是深度空交通系统的建设。如果一切顺利，2033年将执行载人火星任务。
基因治疗:加速从实验室走向临床
2018年1月，美国国家卫生研究院宣布，将在未来6年内斥资1.9亿美元资助“体细胞基因组编辑”研究项目，以消除这一“革命性”技术应用于人类患者治疗的障碍。
“CRISPR/Cas9等基因组编辑技术彻底改变了生物医学研究，”该医院院长弗朗西斯·柯林斯(Francis Collins)在一份声明中说。“体细胞基因组编辑计划的重点是大大加快这些技术的临床转化，以治疗尽可能多的遗传疾病。”
很多罕见病和一些常见病都是由人体DNA的改变引起的，可能是父母遗传，也可能是后天获得。在过去的十年中，基因组编辑领域取得了巨大的进展，使得精确改变活细胞中的DNA成为可能。
2017年底，国际科学界公认的权威刊物《美国科学》杂志评选出十大突破，其中三大突破分别是基因治疗、精准基因编辑和广谱抗癌药物，都或多或少与基因有关，反映出在基因上做文章是当下的热门话题。统计显示，全球已开展基因治疗临床试验约2400项。
在美国，2017年一下子批准了三种基因治疗，其中两种用于治疗癌症，一种用于治疗遗传病，拉开了基因治疗市场升温的序幕。美国美国食品药品监督管理局主任斯科特·戈特利布评论说，基因治疗正处于一个“转折点”。“我相信基因治疗将成为治疗甚至治愈许多严重疑难疾病的支柱”。
基因组编辑方法为纠正或改变DNA提供了精确的手术刀，有望用于治疗遗传性疾病，尤其是包括血友病、地中海贫血、镰状细胞性贫血、杜兴氏肌营养不良和慢性肉芽肿病在内的单基因遗传性疾病。基因组编辑还可以与免疫疗法结合治疗癌症。此外，人们还可以在异种移植中看到有效消灭HIV和潜在异种病毒的希望。
量子计算:科技巨头争夺“量子霸权”
5量子位，17量子位，50量子位...近年来，量子计算领域正在上演一场激烈的竞争。其中一个悬念是谁能率先突破50量子位的“量子霸权”标志，主角是英特尔、IBM、谷歌等美国巨头。
量子计算最神奇的是它在计算能力上的颠覆性突破。它利用量子独特的“叠加态”实现并行计算，成倍提高速度。量子计算机一旦达到50量子位的水平，就可以一步完成2的50次方运算，达到目前超级计算机的计算能力，实现所谓的“量子霸权”。“量子霸权”是指量子计算机的计算能力超过传统计算机，相对于传统计算机实现“霸权”。有人认为50个量子比特的量子计算机就可以实现“量子霸权”。
与传统计算机使用1和0存储信息和计算不同，量子计算使用量子位。由于奇特的量子叠加态，一个量子比特既可以是0也可以是1，也可以同时是0和1，因此量子计算机的存储和计算能力大大提高。
在过去的一年半时间里，IBM推出了5和16量子位处理器，然后在去年11月发布了50量子位处理器的原型。英特尔也在2015年迅速进入这一领域。去年10月，它发布了一款17量子位处理器。今年1月，它宣布成功设计、制造并交付了49量子位测试芯片。
量子计算的另一个领导者谷歌在2015年率先制造了9量子位机器。2017年，据透露，它还开发了20量子位的芯片。业界预计，该公司也将很快推出49量子位系统。
德克萨斯大学奥斯汀分校量子信息中心主任斯科特·阿伦森告诉记者，这些科技巨头的水平大致相当，在未来一年左右的时间里，可能会有一家公司赢得“量子霸权”之战。"显然，建造量子计算机现在是一项世界性的竞赛."阿伦森说。
阿伦森认为，即使未来实现了“量子霸权”，量子计算实用化可能还需要一段时间。“我们目前最好的猜测是，它可能至少需要100到200个量子位来解决‘实际’问题，比任何经典计算机都要快得多”。
动力电池:三方合作解决技术难题
有一种流行的说法是，中国正在赢得电动汽车的“军备竞赛”。不过，说到电动汽车，至少现在人们首先想到的是美国的特斯拉。
目前，电动汽车的普及正遭遇动力电池的瓶颈。“如果电动汽车要拥有与传统燃油汽车相当的全天候性能和‘加油’便利性，就必须降低电池的成本，提高电池的能量密度和功率，并确保它们在低温环境下更好地工作。”美国驱动计划于2017年9月发布的电化学储能技术组路线图上写着。
DRIVE program，全称是美国汽车能效和汽车能源可持续RD和创新计划，由美国能源部、汽车制造商和行业组织共同发起。它的目标是到2020年将动力电池的成本降低到每千瓦时100美元，同时续航能力提高到480公里，充电时间减少到15分钟以内。
最有前景的驱动路线图是锂电池。相信至少在未来十年，电动汽车动力电池市场仍将以锂电池为主。路线图提出了锂电池发展的三个阶段，即改进现有锂电池，使用硅基合金材料作为负极，使用金属锂作为负极。
2016年成立的电池500联盟希望通过开发新的高能量密度材料来实现这一目标。联盟有11个成员机构，包括太平洋西北国家实验室等4个国家实验室，斯坦福大学、特斯拉、IBM等5所研究型大学。斯坦福大学的崔屹教授和太平洋西北国家实验室的刘军是该联盟的联合主任。崔屹预测:“硅碳结合阳极材料将首先出现在市场上，然后硅的比例会越来越高，能量密度也会越来越高。整个行业的发展需要10年左右，10年之内，硅阳极锂电池将是主流发展方向。”
