在不断发展的新兴技术领域中准确预测未来并非易事。变化太快，稀有的突破几乎可以在一夜之间成为主流。在Nextgov/FCW中撰写有关单位和技术的年度预测时，我们通常将预测限制于接下来的一年，这样可以留出一点余地，尽管仍然很难保持一致的准确性。在美国国家标准与技术研究院（NIST），那里的科学家和研究人员的任务是实际上创建或定义未来的许多方面。
在他们的主页上，他们展示了几个高层次的主题，比如人工智能、气候变化、健康与生物科学、网络安全、基础设施和量子计算，这些都是正在积极研究的领域。询问正在这些项目上的科学家他们对这些领域的未来的预测可能很有趣，而NIST官员最近确实这样做了。NIST邀请他们的几位博士后研究人员，这些人刚刚完成博士研究，并且最近才开始在上述领域之一工作，来谈谈他们对未来的看法。他们的回答既有趣又令人惊讶。
计算的钻石标准
特雷·迪卢斯（Trey Diulus），是NIST盖瑟斯堡先进电子学组物理测量实验室纳米设备和特征分析组的一位新任研究员，他认为我们计算设备中的硅将来会被钻石取代。迪卢斯解释说，目前构成大多数计算机的硅基板能够在高达215华氏度的温度下工作。然而，硅的效率在130度左右开始下降，这就是为什么计算机和电子设备需要诸如散热风扇和散热片之类的设备来同时提高其性能并帮助它们更持久。
在非常热的环境中，如车辆的发动机舱内，这个问题可能更大，很多发动机舱现在已经填满了计算机芯片。根据迪卢斯的说法，解决这个高温问题的一种方案可能是用由钻石制成的材料取代硅，钻石在更高的温度下没有问题。目前，用人工实验室制造的钻石制作计算机是可能的，但在钻石上印刷电路的过程既困难又昂贵，这是NIST正在研究和尝试简化的两个方面。
“我们的实验室目前正在研究使用大多数大学和研究设施可以获得的标准实验室设备来处理钻石的方法，而不是依赖于从公司购买昂贵的经过处理的钻石样本的现行标准，”迪卢斯说，“在这种情况下，我们的首要目标是为那些可能无法购买这些昂贵样本的实验室提供一种准备其自身样本的方法。”一旦这个问题解决，下一步就是设计由钻石制成的设备和计算机，迪卢斯预测这将来会发生。
“我最期待的是拥有可靠的电子设备，这些设备在硅制品会停止工作的高温下也不会损坏，”迪卢斯说。像人类一样思考的计算机
最新的生成式人工智能，如ChatGPT，已经展现了解决复杂问题的非凡能力，其中一些甚至表现出类人特性。但由于需要在复杂的电子框架内进行类似人类的思维过程，通过记忆和中央处理器等计算机组件来回传输数据，它们仍然有限。
然而，William Borders物理测量实验室纳米设备特征分析组中的另类计算研究小组的博士后研究员认为，新的计算机芯片将允许人工智能在芯片本身上处理所有事情，类似于人类脑中的处理方式。这将使未来的人工智能更高效，也更具人性。“我们的研究显示，您可以直接在芯片的内存上处理人工智能操作，而无需信息移动到其他位置，”
Borders说，“我们正在研究一种被称为磁隧道结的新型设备如何帮助展示新的计算方法的有效性，这些方法可以支持人工智能所需的条件，使计算机内存能够像神经网络一样操作数据。”除了使人工智能处理更加节能之外，在单个芯片上存在的人工智能也是理想的选择，尤其是在行星探索这种能源和空间在无人驾驶、机器人载具上有限的场景中。
人工抗体将保护人类免受疾病侵害
我们体内有一系列强大的防御机制，称为抗体，它们被设计用来定位和消灭入侵的病原体。它们表现出色，但有时可能被COVID-19或流感等某些入侵者压倒。但是，Melinda Kleczynski，与NIST数学分析与建模小组合作的博士后研究员预测，总有一天我们可能会设计出人工抗体，它可以注射到人体内，提供专门设计的额外保护层，以减轻各种疾病的影响。
“我的同事和我正在帮助生物医学领域理解抗体可能拥有的完整形状和运动范围，”Kleczynski说，“尽管你体内已经有抗体，但我们正在研究可以通过注射药物引入体内的一系列人工抗体，称为单克隆抗体。”Kleczynski和她的同事正在使用数学模型和模拟来同时测量抗体、评估它们或它们的人工对应物在治疗中的效果。“我很期待看到我们的研究如何促进对抗体结构变化的更好理解，”
Kleczynski说，“我们希望我们的研究能促进未来药物开发的安全和创新。”量子问题
在尖端科学方面，没有什么比量子计算更有潜力。但我们仍处于理解其工作原理的早期阶段。这可能就是为什么NIST博尔德先进微波光子学组的实验物理学家阿卡什·V·迪克西特博士没有针对量子领域的具体预测。
然而，随着量子计算机逐渐变得更强大并且越来越接近主流，他表示我们将很快看到量子计算机和技术在新领域中发挥作用，在这些领域中它可以真正发挥作用。“在不久的将来，我对量子技术将如何用于其最初未曾开发的领域感到兴奋，”迪克西特说，“例如，除构建量子计算机外，同样的量子技术还被用来搜索宇宙中的不可见‘暗’物质，测量引力波，并开发更好的空基相机以研究早期宇宙。”