碳封存
仅仅减少温室气体排放还不足以阻止全球气温的急剧上升。我们还需要从大气中去除大量的二氧化碳，但这不仅代价非常昂贵，而且会给我们带来如何处理这些二氧化碳的棘手问题。越来越多的初创公司正在探索将二氧化碳循环利用到产品中的方法，其中包括合成燃料、聚合物、碳纤维和混凝土。这些方法都是有可能奏效，但我们真正需要的是一种廉价的方式来永久储存我们可能不得不从大气中提取的数十亿吨二氧化碳。
电网储能
风能和太阳能等可再生能源正变得越来越便宜，使用范围也越来越广，但它们产生电力的前提是必须有太阳或风。这就限制了这些能源可以提供多少电力，以及我们能够多快地摆脱煤炭和天然气等稳定能源。在可再生能源发电出现问题的日子里，建造足够的电池来支持整个电网的成本将是天文数字。各种各样的科学家和创业公司正在努力开发更便宜的栅格规模的存储方式包括流动电池或熔盐罐，这种存储方式可以持续更长的时间。无论哪种方式，我们都迫切需要一种更便宜、更有效的方式来储存大量电力。
通用流感疫苗
流行性流感虽然罕见但致命。1918年H1N1流感盛行造成至少5000万人死亡。最近，在1957- 58年和1968年的盛行流感中，大约有100万人因此丧命，而2009年H1N1流感的复发导致大约50万人死亡。最近的死亡人数较低，部分原因是这些病毒的毒株较温和。下一次我们可能就没那么幸运了——这种病毒的一种特别强大的毒株复制得太快，任何特制的疫苗都无法有效对抗它。一种通用的流感疫苗不仅能保护人们不受危害相对较小的变异毒株的影响，而且还能预防百年一遇的灾难性疫情，这是一项至关重要的公共卫生挑战。
老年痴呆症的治疗
超过十分之一的65岁以上的美国人患有老年痴呆症;85岁以上的老年人中的比例为三分之一。随着人们寿命的延长，美国和世界各地的老年痴呆症数量可能会急剧上升。阿尔茨海默氏症仍然知之甚少：只有在死后才有可能得出确凿的诊断，即便如此，医生们仍在争论阿尔茨海默氏症和其他形式的痴呆症之间的区别。然而，神经科学和遗传学的进展正开始带来更多的曙光。这种理解为我们可能减缓甚至停止这种疾病的破坏性影响的方法提供了线索。
海洋清理
数以亿计的塑料微粒——被称为“微塑料”——现在漂浮在世界各大海洋中。大多数和微塑料来自于随着时间推移而腐烂的塑料袋或秸秆。这些微塑料正在毒害鸟类、鱼类和人类。研究人员担心，这对人类健康和环境的影响将是深远的，可能需要几个世纪的时间来清理几十年来积累的数亿吨塑料。由于污染物分散范围光，很难清理，虽然有原型方法来处理大量的海洋垃圾，但没有办法解决海岸、海洋和水道的问题。
节能的海水淡化
地球上的盐水大约是淡水的50倍。随着世界人口的增长和气候变化加剧干旱，对淡水的需求将变得更加迫切。以色列已经建成了世界上最大的反渗透海水淡化设施，现在大部分家庭用水都来自于海水，但这种方法过于耗能，在世界范围内不可行。新型的膜可能会有帮助;电化学技术也有助于使半咸水用于灌溉。就气候变化适应技术而言，从海洋中获取饮用水应该是重中之重。
安全的无人驾驶汽车
自动驾驶汽车已经在公共道路上测试了数百万英里。在凤凰城郊区等地，快递和出租车服务试点项目正在进行。但总的来说，无人驾驶汽车还没有做好颠覆交通领域的准备。他们在处理混乱的交通方面存在困难，而且在像雪和雾这样的天气条件下也表现不佳。如果它们能够安全可靠地生产，它们可能会允许对交通进行大规模的重新设计。交通堵塞可能会被消除，城市可能会被改造，因为停车场会让位于新的开发项目。最重要的是，自动驾驶汽车如果得到广泛应用，预计将消除每年125万人死于交通事故的大部分。
通用人工智能
去年秋天，波士顿动力公司(Boston Dynamics)设计的Atlas的一段视频风靡互联网。视频显示机器人像突击队一样跳上台阶。就在两年前，AlphaGo打败了世界上最优秀的围棋选手。Atlas不会下围棋(它是有实体的，但不聪明)，AlphaGo不会跑(它拥有智能，但不是实体的)。那么如果你把AlphaGo的大脑植入Atlas的体内会发生什么呢?许多研究人员表示，真正的通用人工智能可能取决于将内部计算过程与现实世界中真实事物联系起来的能力，而人工智能将通过学习与现实世界互动的方式获得这种能力，就像人和动物一样。
地震预测
2010年海地地震和2004年印度洋海啸造成超过10万人死亡。2004年印度洋海啸是有记录以来最强烈的地震之一。我们可以提前数天甚至数周预测飓风，但地震的来袭仍然让人措手不及。在中期有信心地预测地震将使规划者能够找出持久的解决办法。至少提前几个小时发出警告，可以让人们撤离不安全的地区，挽救数百万人的生命。
大脑解码
对于神经科学家来说，我们的大脑仍然是个谜。我们所思考和记忆的一切，以及我们所有的运动，都必须以某种方式编码在我们大脑的数十亿个神经元中。那是什么代码呢?在理解我们大脑储存和交流思想的方式方面，还有许多未知和困惑。破解这一密码可能会在治疗精神分裂症和自闭症等精神疾病方面带来突破。它可能使我们能够改善直接从我们的大脑到电脑，甚至到其他人的直接交流的界面——这是一个对因受伤或退化性疾病而瘫痪的人来说改变生活的巨大进展。
