在不久的将来，本报告中提到的一种新兴技术将能使您以虚拟的形式传送至远处，真实感受到其他网络旅行者的握手和拥抱。另外一些即将成为司空见惯的场景有：与人类交往的类人（或类动物）机器；能在数秒内定位食物中毒爆发源的系统；用于小型摄像机等设备的微型镜头；利用植物废料制成的坚固、生物可降解的塑料；基于DNA的数据存储系统，能可靠地存储海量信息……
《科学美国人》（Scientific American）杂志与世界经济论坛共同召集了一个由顶尖技术专家组成的国际指导小组，参与本年度“十大新兴技术”的紧张评选。向全球其他专家征集提名后，指导小组根据若干标准评估了数十项提案。这些标准包括：提名技术是否有为社会和经济提供巨大效益的潜力；能否改变现行的行为运作方式；是否吸引诸多实验室、公司或投资者的兴趣，即便仍处于早期开发阶段；是否有可能是在未来几年内取得重大进展。指导小组收集大量信息，在四次虚拟会议上逐步完善出最终名单。
人类文明建立在塑料上。世界经济论坛的多个方面数据显示，仅2014年，塑料的工业生产量就达3.11亿吨，预计到2050年，这一数字将为原来的三倍。然而，只有不到15%的塑料得到回收，其余大部分被焚烧、填埋或丢弃。微生物不可降解的塑料，能在环境中存在几百年。海洋中堆积的塑料碎片也会导致很多问题，比如野生动物因误食而死亡、释放有毒化学物等等。人体还可以通过食用受污染的鱼类摄入塑料。
生物可降解塑料可缓解这样一些问题，有助于实现“循环”塑料经济，即塑料从生物质中来，再经降解回到生物质中去。与利用石油化学工业制成的传统塑料类似，生物可降解塑料由聚合物（长链分子）组成，在流态下可塑成各种形态。然而，目前大多数利用玉米、甘蔗或废油脂制成的生物可降解塑料，通常无法达到传统塑料的机械强度和视觉特性。最近，利用纤维素或木质素（植物中的干物质）制成的塑料取得重大突破，有望克服这些缺点。纤维素和木质素可从芦竹、不宜种植粮食的偏远地区的作物、废木料、农副产品等无另外的用途的非粮作物中获取，有利于保护环境。
纤维素是地球上最丰富的有机聚合物，也是植物细胞壁的主要成分；木质素填充在细胞壁空隙中，提高强度和刚度。为利用这些物质来制造塑料，须先将它们分解成单体。研究人员最近找到符合这两类物质的分解方法。木质素的单体由芳香环组成，这种化学结构为一些传统塑料提供理想的机械强度等特性，因此，针对木质素的研究特别的重要。虽然木质素不溶于大多数溶剂，但研究人员发现某些环保型离子液体（主要由离子组成）可选择性地将木质素从木料或木本植物中分离出来。基因工程酶可效仿真菌和细菌中的酶，将溶解的木质素分解为单体。
一些公司正在此基础上拓展延伸。比如，伦敦帝国学院子公司Chrysalix Technologies开发出一种利用低成本离子液体从原料中分离纤维素和木质素的工艺；芬兰生物技术公司MetGen Oy生产出多种基因工程酶，可将不同来源的木质素切割成各类应用所需的成分；Mobius（旧称Grow Bioplastics）正在开发基于木质素的塑料颗粒，可用于生物可降解花盆、农业塑膜等产品。
要使新塑料得到普遍应用，还须克服多重障碍。一是成本；二是减少生产所需的土地和水资源，即使木质素均来自废料，仍需水将其转化为塑料。与其他任何挑战一样，解决方案将包含一揽子措施，从规章制度的建立健全到社会使用习惯的自愿改变到塑料的后续处置等等。虽然前路困难重重，但新的生物可降解塑料制造方法，完美诠释了更环保的溶剂和更有效的生物催化剂在推动一个重要行业内形成循环经济时所起的作用。
在工业和医学领域，机器人常用于制造、分解和检查作业；协助外科手术、在药店分发处方药等等。但它们和“社交”机器人——一种专为与人交往、建立情感联系的机器人——都无法像美国科幻情景喜剧《杰森一家》的女佣罗西，或像其他科幻小说里受人喜爱的机器人那样行动。虽然如此，但预计在未来几年里，社交机器人将更先进、更普遍。机器人领域似乎已经迎来一个转折点，机器人相比以往具有最强大的交互能力，可被分配去执行最有用的任务。
和大多数机器人一样，社交机器人利用人工智能（AI）对摄像头等传感器采集到的信息做多元化的分析，进而做出行动的决策。通过研究感知的形成方式、社会智力和情商的组成结构、人类推断他人想法和感受的途径等问题，机器人能表现得像人一样。AI的发展使设计师能将这些心理学和神经科学知识转化为算法，让机器人能够识别声音、人脸和情感；理解对话和手势；对复杂的语言和非语言信号做出恰当反应；眼神交流；对话交谈；从反馈、奖励和批评中学习适应人们的需求。
因此，社交机器人所扮演的角色越来越丰富。比如，软银机器人（SoftBank Robotics）开发的一款47英寸高人形机器人Pepper可识别人脸和人类基本情绪，利用“胸部”的触摸屏进行交互。全球约有15,000台Pepper在酒店入住登记、机场客服、商场导购、快餐结账等领域提供服务。Temi USA的Temi、赛格威机器人（Segway Robotics）的路萌（Loomo）则属于下一代私人助理——类似移动版Amazon Echo和Google Home，拥有更多新功能。比如，路萌不仅是一位伴侣，还是一台可以充当交通工具的平衡车。
对于帮助全球日渐增长的老年人口，社交机器人有其独特的吸引力。日本国家高级工业科学与技术研究院开发的PARO治疗机器人，看起来像一只可爱的海豹，旨在刺激和减轻护理机构中阿尔茨海默症等患者的压力：摇摇它的头，它会说出自己的名字，以示回应；它还会哭着撒娇要抚摸。Catalia Health的Mabu是患者——尤其是老年人群——的健康助手，会提醒他们散步、服药，还能给家人打电话。玩具社交机器人也逐渐受到消费者的青睐。以前有些公司尝试过将社交与玩具相结合，比如孩之宝的淘气宝贝（Baby Alive）和索尼的AIBO机器狗，但收效甚微。最近两者的局面都在好转，AIBO机器狗的最新版本有先进的语音和手势识别功能，用户都能够教它做一些小游戏，它还能基于以往的互动发展出新的交互行为。
2018年，全球消费级机器人的销售额估计达56亿美元，预计到2025年底，市场将增长到190亿美元，年销售量将超过6,500万台。考虑到Jibo、Anki等多家资金充裕的消费级机器人公司都以失败告终，目前这一增长趋势出人意料。一批新型机器人已经准备好取代老旧的型号，这中间还包括Blue Frog Robotics的BUDDY，它是一款拥有大眼睛的移动电子设备，不仅能作私人助理、提供家庭自动化和安防，还能与用户做游戏。
虽然手机、电脑等电子科技类产品慢慢的变小，但它们的光学元件却难以继续缩小。玻璃镜头的各组件通常要堆叠才能准确聚焦光线，但使用传统的玻璃切割和曲面技术制造微型透镜十分艰难。最近，研究人员已弄清一种更小更轻的透镜——超透镜（metalenses）——背后的物理机制。这种透镜能使显微镜等实验仪器，以及照相机、头戴式虚拟现实设备、物联网光学传感器等消费产品体型更小，使光纤功能更强。
超透镜有一张厚度小于一微米的平整表面，其上覆有一系列纳米级凸柱或凹孔等结构。当入射光照射到这些纳米结构时，偏振、光强、相位和传播方向等光学性质会发生明显的变化。研究人员通过精确布置这种纳米级结构，确保光线射出时具有预期的特性。更重要的是，超透镜非常薄，多片相互堆叠时不会明显地增加厚度。研究人员已展示出由超透镜堆叠制成的光谱仪和旋光仪等光学设备。
研究人员在去年的一个重大突破中解决了色差问题。色差指白光通过传统透镜时，不同波长的光线会以不同角度偏转，由此产生不同的焦距。为解决这一问题，研究人需要按一种极其精密的方式校准超透镜。如今，单片超透镜已能将白光的全波段光线聚焦在同一点。除了发明“消色差”超透镜，科学家针对引起图像失真和模糊的彗差和像散等像差现象，开发出相应的修正超透镜。
除了缩减尺寸，超透镜还应降低光学元件的成本，因为超透镜可用半导体工业使用过的设备做制造。这一特点有望使微型光线传感器的光学与电子元件并置组装，前景十分乐观。
然而，目前在厘米级芯片上精确放置纳米级元件还很困难，因此成本仍然很高。其他不足也要解决。截至目前，超透镜的光线传输效率尚不及传统透镜，而这一点对于全彩成像等应用来说很重要。此外，超透镜的面积太小，无法捕获大量光线，意味着现在的超透镜还不适合拍摄高质量照片。
尽管如此，在未来几年里，超透镜可能会进入尺寸更小、制造更容易的传感器、诊断工具（如内窥镜成像设备）和光纤领域。这些潜在的应用已足够吸引政府机构和三星、谷歌等公司投入支持。已至少有一家初创公司Metalenz预计在未来几年里将超透镜推向市场。
几十年前，科学家发现一类特殊的蛋白质——“内在无序蛋白质”（IDPs），能导致从癌症到神经退行性疾病的各种疾病。IDPs看上去与细胞中更常见的刚性结构蛋白质不同，它们的形态会发生改变，像是由结构一直在变化的组分构成。这种松散的结构使IDPs能在关键时刻（比如细胞对压力的响应时）聚拢各类分子。而那些不具此类结构的蛋白质拥有的结合分子数量往往更少。IDPs异常工作时，疾病便会接踵而至。
然而，医学研究人员还无法研发出消灭或调节失效IDPs的治疗方法。事实上，许多失效情况已被认为无药可靶向治疗。因为目前正在使用的大多数药物需要结构稳定的靶点，而IDPs保持稳定的时间不够长。科学家已证明c-Myc、p53、K-RAS等致癌无序蛋白的状态难以确定，但情况开始发生明显的变化了。
科学家将生物物理学、计算能力和对IDPs工作方式的深入认识交叉结合，去鉴别能抑制无序蛋白质的化合物，其中有些已成为候选药物。2017年，法国和西班牙的研究人员证明IDP的可变“模糊”界面可被瞄准命中。他们表明，FDA批准的药物三氟拉嗪（用来医治精神病和焦虑症）能结合并抑制与胰腺癌有关的无序蛋白质NUPR1。为评估数千种候选药物的治疗能力而进行的大规模筛选测试表明，有几种药物能抑制c-Myc，而其中部分正向临床发展。还有别的分子物质被证实能对β-淀粉样蛋白等IDPs起作用，这些蛋白与阿尔茨海默症等疾病有关。
对IDPs的作用认识不断加深，特别是随着IDPs在细胞的重要部位——无膜细胞器——上所起的作用慢慢的变清楚。这些无膜细胞器通常被称为液滴或凝聚物，它们在特定时间将蛋白质和RNA等重要细胞分子紧密结合在一起，同时排斥其他分子。这种结合使某些反应更容易发生；排斥则阻止多种反应发生。科学家设计出名为Corelets和CasDrop的新型分子操控工具，这些强大的工具使研究人员能控制液滴的形成方式。通过利用这些工具，研究人员发现，IDPs可能在液滴的形成、运转、分解上起辅助作用。
这是一项重大发现，因为在液滴形成和分解的过程中，IDPs与各种结合分子相互作用，有时还会维持一段时间的新形态。寻找能与该形态匹配的药物比寻找能与IDPs其他形态匹配的化合物要容易得多。世界各地的研究人员都在致力于揭示这些与液滴有关的机理。
工业界也在IDPs的治疗能力上押注。生物科学技术公司IDP Pharma正在研发能治疗多发性骨髓瘤和小细胞肺癌的蛋白质抑制剂。NovAliX子公司Graffinity Pharmaceuticals已发现一些小分子物质能够靶准τ蛋白——一种参与阿尔茨海默症病理过程的无序蛋白质。Cantabio Pharmaceuticals正在寻找能使参与神经变性的IDPs稳定的小分子物质。新晋公司Dewpoint Therapeutics对一个想法展开了探索：由于液滴及其无序组分能将分子聚集在一起增强反应，或许它们能作为药物靶点。在未来的三到五年内，这些曾被认为是“无药可靶向”的蛋白质，很可能将慢慢的变成为药物开发的焦点。
为养活世界上一直增长的人口，农民需要提高作物产量，多施肥是一种方法。但传统肥料的利用效率低且常常危害环境。所幸的是，生态效益更好的控释肥料已经上市，而且越来越智能。
农民施肥的方式通常有两种。一是在农田里喷洒氨、尿素等物质，与水反应后会产生养分氮；二是播撒钾碱颗粒等矿物质，与水反应后会产生磷。但这些养分只有小部分被作物吸收，而大部分氮以温室气体的形式进入大气，磷最终进入河流，常常引发藻类等生物过度生长。相比之下，控释肥料能大幅度提高作物的养分吸收水平，从而施用更少的肥料获得更高的产出。
其中，有一类缓释肥料，由含有氮、磷等养分的微型胶囊组成，已上市一段时间。胶囊外壳不仅能减缓水渗入结合内容物的速率，还能减缓最终产物溢出胶囊的速率，使养分逐渐流出，而不是快速释放，导致作物无法有效吸收而造成浪费。更新的肥料包含一些物质，能延缓尿素等原料转化为养分，从而进一步减缓养分的释放速率。
最近，通过先进材料和制造技术，“控释”能力更好的肥料被开发出来。这种肥料能够准确的通过土壤温度、酸度或湿度的变化，调节胶囊外壳，做到按需调整养分的释放速率。通过将不一样的胶囊进行组合，能定制出针对特定作物或生长条件的肥料。以色列海法集团（Haifa Group）和以色列化工集团（ICL）特种肥业务板块等公司，能提供更精准的控肥。比如，海法集团可将养分释放速率与温度单独结合起来，随着温度的升高，作物生长速率能与养分释放速率同步增加。
尽管控释技术能提高肥料的利用效率，但并不能完全消除使用肥料的所有缺点。比如，这一些产品仍含有氨、尿素和钾碱；生产这些原料耗能巨大，会产生温室气体，加剧气候平均状态随时间的变化。然而，使用环保型氮源并结合微生物提高作物的氮磷吸收效率，能够缓解这种负面影响。虽然尚无证据说明胶囊外壳的材料会对环境能够造成影响，但每当大量引入某种新物质时，都一定要做好风险监测。
控释肥料作为精准耕作这种可持续农业的一部分，通过结合数据分析、AI和各种传感器系统来确定作物在某时要多少肥料和水分，并利用无人车将养分定量运送至指定地点，来提高作物产量，最大限度减少养分的过度释放。不过，这种精准系统的安装成本很高，所以只有大规模耕作才使用。相较之下，先进的控释肥料更便宜，有望成为帮助农民可持续增产的一线 计算机技术：临场感互动，让一切距离不再成为团聚阻碍
Skype和Facetime等视频通话应用使一度面向商务领域的技术也能被普通消费者享受，大型多人在线游戏彻底改变了人们在网络上的交互方式，未来的临场感互动也和它们一样，将改变人们在商业等领域的虚拟交互方式。比如，医疗服务提供者将能面对面地给患者看病，如同身处同一房间；朋友和家人将能分享他们的经历，如同舒适地待在同一房间里或一同在游览新城市，即便他们实际上并不在一起。
多领域取得进步，合力推动这一愿景成为现实。增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术已具备强大性能，且价格实惠公道，可大面积推广。电信公司正致力于推出5G网络，能够低时延、高速地处理先进传感器产生的大量数据。研究人员正在完善有关技术，包括机器人替身的触觉传感器技术，使人们与远程环境进行物理交互，感受到机器人所感受的一切。临场感互动带来的全感官沉浸所能接受的时延比视频通话要小得多，有时甚至需要5G网络，但预测性AI算法能消除用户对时间差的感知。
尽管临场感互动正在大量涌现，但还需三到五年时间来等待所有技术就位，掀起一场变革。比如，微软等公司已在投资相关技术，预计到2025年，这些技术将支撑起一个价值数十亿美元的产业。XPRIZE基金会已发起总奖金1,000万美元的ANA Avatar XPRIZE竞赛（由全日空航空公司赞助），旨在刺激相关技术的发展，主题是“实时远程传输人类感知行为位置，构建更紧密互联的世界”。预计技术成熟时，临场感互动将有望像智能手机的普及一样，极大地改变人们的日常生活和工作方式。
据世界卫生组织统计，每年约有6亿人食物中毒，其中42万人死亡。疫情爆发时，调查人员可花费数天到数周的时间追踪其源头。与此同时，生病的人数会上升，大量未受污染的食物可能与受污染的食物被一同丢弃。寻找疫情源头可能会是一项长期工作，因从农场到餐桌，食物会经历一系列复杂过程，而过程记录档案通常仅保存在本地系统中，彼此间互不相通。
区块链是一种去中心化计帐系统，各条目按顺序记录在若干个相同的“账本”中，并分散储存在若干地点的计算机上。这种冗余设计可避免账本的任意篡改，从而建立一个高度可信的交易记录。一个为饮食业开发的区块链云平台——IBM Food Trust——已被主要食品销售商采用。（本文作者之一Meyerson隶属于IBM公司）
Food Trust通过将种植商、分销商和零售商整合到同一区块链，建立了一个可信的食品供应链端到端路径档案。在应用该技术的测试中，沃尔玛在数秒内成功追踪到一个“被污染”的商品来源；相比之下，使用传统的书面和数字混合档案，要花费数天时间。有了这种能力，零售商和餐馆几乎可在第一时间移除流通中受污染的商品，只需销毁同一来源的库存（比如某个生菜种植商），无需浪费全国所有相关商品的库存。沃尔玛、家乐福、山姆会员店、Albertsons Companies、Smithfield Foods、BeefChain、Wakefern Food（ShopRite母公司）和Topco Associates（一个团购机构）等众多食品商业巨头都加入了IBM Food Trust。其他机构也已引入区块链技术来提高可追溯性。
为实现食品中毒的初期预防，许多研究机构和公司正在开发小型传感器，用于检测托盘、箱子或独立包装中的食品安全质量和安全。比如，Timestrip UK和Vitsab International分别独立开发出传感标签，如果产品暴露在高于推荐温度的环境中，标签会变色。Insignia Technologies销售的传感器，在打开包装后缓慢变色，还会提示丢弃食物的时间。（如果食品没有保存在适当的温度下，颜色会变得更快。）同时，可显示腐败过程的气态副产物的传感器也被开发出来。除了预防中毒，通过显示食品是否安全可食用，这样的传感器还能减少食品浪费。
西屋电气公司和法马通公司等制造商正在加速研发所谓的耐事故燃料，这类燃料耐热能力强，很难发生过热现象，即使过热，也只产生少量或不产生氢。一些型号镀上锆层来减少反应的发生。其他型号则用不一样的材料替换锆和二氧化铀。只需小幅调整现有反应堆，便可兼容这类新设计。因此，新燃料可在21世纪20年代逐步得到应用，但前提是必须顺利完成慢慢的开始的堆内完全测试，还要说服监管者。此外，这些新燃料可帮助核电站更高效地运行，使核能更具成本竞争力——这对于制造商和电力公司来说是一个重要的动机，因为天然气、太阳能和风能成本更低。
美国由于缺乏对永久性深层地质核废料处置库的政治承诺，核工业的发展长期以来都受到阻碍。这一情况可能有所改变。十多位美国立法者最近突然地提出一些措施，要重新再启动内达华州尤卡山核废料处置库的许可，该处置库自1987年以来一直被鼓吹为处于美国国内领先的地位。与此同时，阿拉斯加州参议员Lisa Murkowski也将支持美国爱达荷州国家实验室开发的微型模块化反应堆。（Rosatom也在制造小型反应堆。）一些西方国家已与俄勒冈州的NuScale Power就其十余个模块化反应堆达成初步协议。改进燃料和发展小型反应堆可能是核能重生的重要组成部分。
据软件公司Domo统计，2018年，谷歌的搜索量高达388万人次/分钟，YouTube视频观看量达433万个/分钟，电子邮件发送量达159,362,760封/分钟，Twitter发文推送量达47.3万条/分钟，Instagram上照片发布量达4.9万张/分钟。到2020年，全球人均每秒将产生约1.7兆字节的数据，假设全球人口为78亿，则一年的数据量约为418泽字节（ZB，相当于4180亿个1兆字节硬盘的信息量）。如果这样，目前以0和1储存信息的磁或光数据存储系统将维持不了一个世纪。此外，数据中心的运行需要消耗大量能源。简而言之，人类即将面临严重的数据存储问题，而跟着时间的推移，问题将只会慢慢的严重。
一种替代硬盘存储手段：基于DNA的数据存储技术，在不断取得进步。由核苷酸A、T、C、G组成的长链DNA是生命的信息存储物质。对这些字母进行排序即可存储数据，从而将DNA转化为一种新型信息技术。目前的技术已能轻轻松松实现对DNA的测序（读）、合成（写）和准确复制。DNA也很稳定，这点已被一匹生活在50万年前的化石马的完整基因组测序证明。此外，保存DNA不需要太多能量。
但最引人注目的还是其存储容量。DNA能以远胜于电子设备的密度准确存储大量数据。比如，根据哈佛大学George Church和同事于2016年在《自然·材料》（Nature Materials）上发表的计算，普通大肠杆菌的存储密度约为1019位/立方厘米。以这样的密度，一块边长约一米的DNA立方体就可很好地满足目前全世界一年的存储需求。
DNA数据存储技术不只存在于理论中。比如，2017年哈佛大学的Church团队采用CRISPR DNA编辑技术，将一只手的图像记录到大肠杆菌的基因组中，并实现超过90%的读取准确率。美国华盛顿大学和微软研究院的研究人员开发出一个全自动系统，用于写入、存储、读取DNA编码的数据。微软、Twist Bioscience等多家公司正致力于推动DNA存储技术的发展。
与此同时，正在分析研究大容量数据的研究人员利用DNA以不同的方式管理数据。新一代测序技术取得的进步，使数十亿DNA序列能被同时轻松读取。有了这种能力，研究人员可将DNA序列作为分子识别“标签”，以条形码的方式追踪实验结果。DNA条形码正被大范围的应用于化学工程、材料科学、纳米技术等领域。比如，美国佐治亚理工学院James E. Dahlman的实验室正在快速鉴别更安全的基因疗法；其他实验室正在研究对抗耐药性和阻止癌症转移的方法。
由于能源系统去碳化愈发紧迫，同时风能和太阳能技术成本急剧下降，人类获取电力的方式正在经历一场蜕变。美国能源信息署（EIA）表示，过去十年，美国可再次生产的能源发电量实现翻倍，增量大多数来源于风能和太阳能。2019年1月，EIA预测风能、太阳能等非水电可再次生产的能源将成为未来两年电力投资组合中增长最快的部分。但这些能源的间歇性特点需要电力公司寻找方法，在无光和无风的情况下，妥善存储可再次生产的能源。这一需求使人们对储能技术——尤其是锂离子电池越来越感兴趣，而它最终将不只是电网中的一个小角色。
几十年来，抽水蓄能作为一种建在不同海拔水库上的简单储能手段，一直是美国主要的大型储能方式。为储存能量，水被抽到海拔较高的水库中；当需要用能时，水被释放到海拔较低的水库中，途中会流经涡轮发电。美国能源部的多个方面数据显示，目前抽水蓄能占美国大型电站级蓄能的95%。但随着效率和可靠性的提高、制造成本的降低，锂离子电池趁势快速兴起。EIA称，锂离子电池占美国大型电站级电池存储容量的80%以上，从10年前的几兆瓦跃升到2019年2月的866兆瓦。彭博新能源财经2019年3月的一份分析报告数据显示，自2012年以来，锂离子电池的电力成本已下降76%，几乎能与通常由天然气供能的电厂竞争，而这类电厂会在电力需求旺盛时启用。迄今为止，电池大多数都用在短暂、快速的调整，维持电力水平，但佛罗里达州和加利福尼亚州等几个州的大型电站都将锂离子电池的存量增至足以维持2 ~ 4小时用电量的水平。能源研究机构Wood Mackenzie早一点的时候估计，2018年到2019年，储能市场的规模将增加一倍，而2019年到2020年，将增加两倍。
专家介绍，锂离子电池将有几率会成为未来5 ~ 10年的主导技术。随技术一直在改进，锂离子电池能储存4 ~ 8小时的能量，这足以将（白天的）太阳能发电储存到晚高峰时使用。
但如果可再次生产的能源搭配储能系统能满足发电的基本负荷，就要配置更长时间规模的储能设施，意味着锂离子电池不再能胜任。潜在替代者包含别的高科技，比如泵送电解液的液流电池、氢燃料电池或更简单的技术，如抽水蓄能和所谓重力蓄能。抽水蓄能在建成后的运行成本较低，但建造成本高昂，且受地形限制。同样，简单的重力蓄能，利用多余的电力将一个重物提升至高处，在用能时释放至低处，同时驱动涡轮发电。尽管少数几家公司正在开发示范用机，也吸引到投资，但尚未真正的完成。其他技术也仍在开发中，目标是与锂离子电池有相似的可靠性、效率和成本竞争力。EIA多个方面数据显示，截至2017年底，美国仅部署了三个大型液流电池储能系统，而大型电站级氢能系统仍处于示范阶段。美国政府正在资助该领域的一些研究工作，主要由高级研究计划署能源部（ARPA-E）提供资金。但这些以储能为主的技术的大部分投资都在中国和韩国进行，而两国也加大对储能的研究力度。
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