代表性技術：軟件定義一切、自然用戶界面、腦機接口

實際應用：聊天機器人、Neuroverse腦波監測、軟件定義網絡

先進材料

　　在過去的10年里，材料科學的突破給我們帶來了許多種先進的材料。從可以自我恢復和自我清理的智能材料，到可以恢復原本形狀的記憶金屬，到可以利用壓力發電的壓電陶瓷材料，到擁有驚人的結構和電力性能的納米材料，這些都是材料科學家的成功。尤其是納米材料，它有著廣泛的應用價值。

　　在納米尺度（少于100納米），普通的材料比如碳，將會呈現出獨特的性能。石墨烯，一種由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體，強度是鋼的100倍，能夠高效的傳導熱和電，并且幾乎透明。

　　納米材料有著無數種應用，比如作為引擎或其他機械表面的低摩擦力鍍膜，作為高強度合成材料來建造汽車和飛機，輕便的防彈背心，以及高效的光伏材料。

　　在工業應用之外，制藥企業也正在研究作為靶向分子的醫療納米粒子用于治療癌癥。在未來的30年里，納米材料以及新型材料，比如泡沫金屬以及陶瓷復合材料將會被用在從衣服，到建材，到車輛，到公路以及橋梁中，無處不在。

太空科技

　　太空行業正在進入一個從上個世紀60年代后就從未出現過的發展階段。新的科技，比如機器人，先進的推進系統，輕便的材料，增加制造，以及元件小型化正在減少把人和物送入太空的價格，而這則會開啟太空探險的新機會。

　　SpaceX，Arianespace，Blue Origin等太空行業的新人已經帶來了例如可回收火箭等顛覆式創新。

　　在未來的30年里，科技的研發將會帶領人類將重返月球。在此之外，更加偉大的探險，比如人類登錄火星也是，以及新型基于太空的行業，比如在開采小行星中的礦物也都有可能出現。

　　雖然探索甚至殖民太空是現代人來長久的夢想，但是對太空設施的需求很有可能加大地球上的沖突。隨著更多的國家開始依賴天基設備，對太空的控制將有可能成為一個全新的爆發點。天基武器不再是不可能，而反衛星也將成為未來戰爭的一部分。

合成生物科技

　　早在孟德爾發現遺傳的基礎規律，以及埃弗里-麥克勞德-麥卡蒂實驗證明DNA是遺傳物質之前，人類已經進行了幾千年的通過選擇性育種以及雜交來操縱植物和動物的遺傳基因了。

　　隨著我們對遺傳學認知的加深，我們已經可以通過搭建新的DNA來實現無中生有，創造出新的生物。基因改造農作物則是此項科技的先鋒。但是在此同時，我們正站在一場生物革命的突破口。當我們跨入生物科技的新時代時，生命將會成為信息，如同電腦程序的代碼一樣，可以被改寫的信息。

　　科學家正在開發一種可以分泌生物柴油的海藻，這種海藻的DNA中則被編寫了數千GB的數據。在未來的30年里，合成生物科技將制造出可以探測到毒素，從工業廢料中制造生物柴油，以及通過共棲來給人類寄主提供藥物的生物。但是，合成生物也會帶來生物武器和難以控制的入侵物種等巨大的危險。

代表性技術：建模與仿真、標準化DNA、DNA合成與測序

實際應用：編輯胚胎細胞、遺傳編程、工業級合成生物學

增材制造

　　增材制造（3D打印）已經在工業界作為制造限量設計原型的技術而被使用超過30年了。但是，在近十年里，3D打印技術獲得了驚人的發展。如今，隨著3D打印機價格的下降以及大量開源工具和付費模型的出現，世界上已經出現了一個龐大的“創客”群體，無時不刻的在突破這項技術的極限。

　　在2040年，3D打印技術將改變世界。新一代的3D打印機將可以融合多種材料，電子元件，電池以及其他原件。人們將會利用3D打印技術制造工具，電子產品，備用零件，醫療設備等各種產品，并按照自己個人需求來實現真正的“私人訂制”。

　　軍隊的后勤將變得更簡單，因為裝備和補給可以在當地直接打印。物體將會變成信息，而網絡盜版將會代替現實偷竊。而恐怖分子以及犯罪集團將會使用難以追查的原材料來打印武器，探測器，以及其他裝備，給社會安定造成極大的隱患。

代表性技術：速度、尺寸、可靠性增強，全新合成材料、生物打印

實際應用：多材料3D打印、3D打印人行天橋、外科生物墨水

醫學

　　在未來的30年里，各種科學技術上的突破將改變醫學。通過基因組學，我們將會得到真正的私人藥物。在未來，癌癥，心肺疾病，阿茲海默癥，以及其他目前看似無救的疾病將會由針對患者個人基因的藥物來治療。

　　人類將可以通過DNA培養出來移植所需的器官，從而滅絕等待配型以及排斥反應等很可能致命的情況。生物假肢將會被直接連接到神經系統上，從而提供與真實觸感極其相似的感官。

　　機器急救人員以及例如控制性降溫的肢體存活技術將會大幅度延長救援的“黃金時間”。科學家們將找到衰老的原因，從而增加人類的壽命，涌現出一大群非常健康并有活力的“老人”。

　　另一方面，發達的醫療設施的價格將會給各國的醫療系統帶來更大的壓力。窮人與富人之間的救命資源的競爭則會加劇。抗藥性極高的超級細菌也會給世界各地的人們帶來極大的危險。也會出現極大地不均。而且隨著人類壽命的增加，年輕人與老人之間對于工作以及資源

代表性技術：定制化醫療、再生醫學、生物醫學工程

實際應用：耐藥細菌、ElectRx、干細胞療法

能源

　　在未來的30年里，全球能源需求預計會增長35%，我們則正在面臨著一場能源革命。新的采油技術，比如水力壓裂以及定向鉆為人類添加了大量可開發的油田和氣田。而這直接顛覆了世界石油市場，使美國從世界上最大的石油進口國變成了最大的石油生產國。