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过去的100年间,人类的生活已经被许许多多的发明彻底改变了:20世纪前20年的扬声器、飞机、速溶咖啡,30年代的易拉罐、家用电冰箱,40年代的尼龙丝袜、原子弹、微波炉,50年代的信用卡,60年代的电脑鼠标,70年代的袖珍计算器、手机,80年代的光盘、因特网,90年代的手机短信,以及进入21世纪后突破性的人造肝脏等。
那么,影响未来的发明又会有哪些呢?最新一期的美国《新闻周刊》杂志评选出了它们中的前10名:
人造钻石
7年前,罗伯特·里纳莱斯通过高压气态碳的方法制造出了一块完美的1/4克拉碳晶体,也就是钻石。罗伯特在无意中实现了科学家多年以来始终未能实现的梦想,那就是制造能用做订婚戒指的人工钻石。
事实上,人造金刚石并不是一项新技术。早在上世纪50年代,人造金刚石每年的产量已经达到80吨,大量低质量的人造金刚石在打孔机等工业生产工具中广泛应用。然而,高质量的人造钻石对于人类而言具有更重大的意义。例如,科学家们非常渴望能够生产钻石微芯片。现在,用于制造微芯片的硅晶体在5.9℃以上就会突变,而钻石则可以抗住29.6℃的高温,并且电子可以更轻松地通过,这意味着科学家们可以在钻石微芯片上集成更多的电路。
如果人类能够找到生产人造钻石的方法,势必会带来电子产业的一场革命。
果蝇知道些什么
加利福尼亚理工学院生物工程学教授迈克尔·迪金森是全球果蝇飞行力学领域的专家,多年来,他一直研究果蝇的飞行,在了解果蝇的飞行原理后,他将研究方向转向了果蝇如何知道自己要去哪里的问题。
果蝇眼睛的构造与人类不同。在它的眼睛里,这个世界仅仅是一个25×25的矩阵。那么,它是如何在一个空旷的教室里找到一只小小的酒杯,并准确地着陆在酒杯边缘的呢?
迪金森认为,昆虫的这种能力对于人类将有很大的用处,例如:如果人类生产出具有类似能力的微型飞行器,就可以帮助警察准确地在丛林中找到失踪者。
发光塑料
剑桥大学的里查德·弗兰德正在研究塑料的新用途。弗兰德认为,未来的手机、电视、手表、计算机内,将会广泛地使用廉价的塑料芯片。
在上世纪80年代和90年代,弗兰德就发现,塑料可以用于制造芯片的基本元件晶体管以及发光二极管,当电流通过它的表面时还会发光。目前,弗兰德已经研发出可以用于几乎所有电子产品的超轻薄、明亮、廉价以及灵活的电子屏幕。他现在正在研发一种新型材料,这种物质甚至能够喷涂在墙上,随天气变化而改变颜色。
目前来看,可以折叠的电子书未来几年就会出现,通用电气正与美国能源部合作,开发能照亮整间屋子的可折叠塑料薄片。
能爬上太空的升降机
15年前,太空升降机的构思还只是空想,因为在没有火箭推动的情况下,即使是一根电缆,也难以进入太空。但现在已经有材料能在支撑自身重量的情况下,延伸到约10000米的高空。
日本科学家最近开发了一种碳纳水管,它比钢的强度大很多倍,因此,美国国家宇航局(NASA)已经开始研究太空升降机。
科学家设想,采用太阳能动力的机器人在1米宽的碳纳米管太空升降机上以每小时96.5公里的速度升降,从而使向地球轨道运送材料的成本由每千克15400美元下降至1540美元。他们认为,这一项目有望在10年内实现,NASA就此表示:“这将大大提升我们的发射能力。”
让计算机当司机
现在已经能够利用计算机芯片监控汽车内的所有设备,而未来的一项新技术则要使计算机成为汽车的驾驶员。这些计算机驾驶员反应迅速,能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务,降低事故发生率。
目前,汽车制造商们已经在计算机驾驶系统研发领域展开了激烈的竞争,宝马、戴姆勒克莱斯勒、通用汽车等行业巨头已经开发出了原型产品。计算机驾驶系统能够有效地防止汽车超速、打滑,也能防止驾驶员酒后驾车和走神,上述这些问题占到汽车事故原因的40%。
支持记忆的芯片
科学家们正在设计一种新型计算机芯片,希望有一天能够支持大脑的记忆库。
南加州大学的生物学工程师特德·博格正在研究一个新的课题,他用显微镜观察老鼠大脑切片,同时通过微电极收听神经细胞之间的信号。
博格希望能够理解细胞的语言,因为他正在设计一种新型计算机芯片,希望有一天能够支持大脑的记忆库。
这种芯片一旦问世,最先受益的将是中风、阿尔茨海默氏病的患者,也许有一天,他们可以通过这种芯片体验到量子计算机和F-16战斗机的乐趣。
太空作物
目前,中国科学家已经种出了垒球大小的西红柿、垒球棒那么长的黄瓜。他们采用的就是曾经发射到太空的种子,这些种子在太空里,长期暴露在如失重、粒子辐射以及亚原子等七种外太空条件下。
回到地球后,科学家们按照体形、外观和营养等特性对这些种子进行了细致的筛选,并且培育出了性状稳定的下一代。
现在,越来越多的中国公司加入到了太空作物的研发上来,他们的最终目的就是提升农作物的产量,让有限的土地养活更多的人。
超轻型汽车
要进一步提高能源的使用效率,汽车制造商们就必须要解决一个问题——汽车的重量。在传统汽车上,只有1%的汽油用于运送乘客,其余都用于驱动汽车本身运动。
问题的解决方案之一是采用碳复合材料取代钢铁,这种材料已经用于制造网球拍和高尔夫球球棒,下一代飞机也计划使用这种材料。
使用碳纤维的汽车能减轻重量一半以上,因而燃油的效率也将提高一倍,也就是说,使用同等重量的燃油可以运行以前两倍的距离。
碳纤维汽车在碰撞后还能保护乘客,因为材料会破碎成很小的碎片,减缓撞击。
“基因电路”
在一个典型的“基因电路”中,某一种化学物质能触发某个基因扮演“开关”的角色,启动另一个基因将细菌杀死。
科学家可能很快就能为细胞设定程序,其中包括人类细胞,例如,科学家已经通过向细菌注入基因制造胰岛素。
为人类细胞设定程序的研究对于医学的发展有巨大的促进作用。科学家将来可能利用干细胞建造骨骼或肝脏,而基因治疗也会更加准确;患者可以服下一种药剂来打开基因“开关”;一旦效果不好,只需要服下另一种药剂关闭基因“开关”就可以了。
像鸭子一样居住
1953年,荷兰海岸决堤导致1800人死亡;1995年,荷兰的莫伦斯一家被迫因洪水逃离了家园。
幸运的是,莫伦斯一家今年年初成为了水陆两栖房屋的第一批用户。这种房屋最大的特点是可以浮在水面上,而又不会随波浪漂走。
随着冰川融化海平面上涨,洪水的问题将会更加严重。据联合国预测,2050年以前,将有20亿人面临洪水威胁,届时,这种水陆两栖房屋也许会成为新的诺亚方舟。
那么,影响未来的发明又会有哪些呢?最新一期的美国《新闻周刊》杂志评选出了它们中的前10名:
人造钻石
7年前,罗伯特·里纳莱斯通过高压气态碳的方法制造出了一块完美的1/4克拉碳晶体,也就是钻石。罗伯特在无意中实现了科学家多年以来始终未能实现的梦想,那就是制造能用做订婚戒指的人工钻石。
事实上,人造金刚石并不是一项新技术。早在上世纪50年代,人造金刚石每年的产量已经达到80吨,大量低质量的人造金刚石在打孔机等工业生产工具中广泛应用。然而,高质量的人造钻石对于人类而言具有更重大的意义。例如,科学家们非常渴望能够生产钻石微芯片。现在,用于制造微芯片的硅晶体在5.9℃以上就会突变,而钻石则可以抗住29.6℃的高温,并且电子可以更轻松地通过,这意味着科学家们可以在钻石微芯片上集成更多的电路。
如果人类能够找到生产人造钻石的方法,势必会带来电子产业的一场革命。
果蝇知道些什么
加利福尼亚理工学院生物工程学教授迈克尔·迪金森是全球果蝇飞行力学领域的专家,多年来,他一直研究果蝇的飞行,在了解果蝇的飞行原理后,他将研究方向转向了果蝇如何知道自己要去哪里的问题。
果蝇眼睛的构造与人类不同。在它的眼睛里,这个世界仅仅是一个25×25的矩阵。那么,它是如何在一个空旷的教室里找到一只小小的酒杯,并准确地着陆在酒杯边缘的呢?
迪金森认为,昆虫的这种能力对于人类将有很大的用处,例如:如果人类生产出具有类似能力的微型飞行器,就可以帮助警察准确地在丛林中找到失踪者。
发光塑料
剑桥大学的里查德·弗兰德正在研究塑料的新用途。弗兰德认为,未来的手机、电视、手表、计算机内,将会广泛地使用廉价的塑料芯片。
在上世纪80年代和90年代,弗兰德就发现,塑料可以用于制造芯片的基本元件晶体管以及发光二极管,当电流通过它的表面时还会发光。目前,弗兰德已经研发出可以用于几乎所有电子产品的超轻薄、明亮、廉价以及灵活的电子屏幕。他现在正在研发一种新型材料,这种物质甚至能够喷涂在墙上,随天气变化而改变颜色。
目前来看,可以折叠的电子书未来几年就会出现,通用电气正与美国能源部合作,开发能照亮整间屋子的可折叠塑料薄片。
能爬上太空的升降机
15年前,太空升降机的构思还只是空想,因为在没有火箭推动的情况下,即使是一根电缆,也难以进入太空。但现在已经有材料能在支撑自身重量的情况下,延伸到约10000米的高空。
日本科学家最近开发了一种碳纳水管,它比钢的强度大很多倍,因此,美国国家宇航局(NASA)已经开始研究太空升降机。
科学家设想,采用太阳能动力的机器人在1米宽的碳纳米管太空升降机上以每小时96.5公里的速度升降,从而使向地球轨道运送材料的成本由每千克15400美元下降至1540美元。他们认为,这一项目有望在10年内实现,NASA就此表示:“这将大大提升我们的发射能力。”
让计算机当司机
现在已经能够利用计算机芯片监控汽车内的所有设备,而未来的一项新技术则要使计算机成为汽车的驾驶员。这些计算机驾驶员反应迅速,能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务,降低事故发生率。
目前,汽车制造商们已经在计算机驾驶系统研发领域展开了激烈的竞争,宝马、戴姆勒克莱斯勒、通用汽车等行业巨头已经开发出了原型产品。计算机驾驶系统能够有效地防止汽车超速、打滑,也能防止驾驶员酒后驾车和走神,上述这些问题占到汽车事故原因的40%。
支持记忆的芯片
科学家们正在设计一种新型计算机芯片,希望有一天能够支持大脑的记忆库。
南加州大学的生物学工程师特德·博格正在研究一个新的课题,他用显微镜观察老鼠大脑切片,同时通过微电极收听神经细胞之间的信号。
博格希望能够理解细胞的语言,因为他正在设计一种新型计算机芯片,希望有一天能够支持大脑的记忆库。
这种芯片一旦问世,最先受益的将是中风、阿尔茨海默氏病的患者,也许有一天,他们可以通过这种芯片体验到量子计算机和F-16战斗机的乐趣。
太空作物
目前,中国科学家已经种出了垒球大小的西红柿、垒球棒那么长的黄瓜。他们采用的就是曾经发射到太空的种子,这些种子在太空里,长期暴露在如失重、粒子辐射以及亚原子等七种外太空条件下。
回到地球后,科学家们按照体形、外观和营养等特性对这些种子进行了细致的筛选,并且培育出了性状稳定的下一代。
现在,越来越多的中国公司加入到了太空作物的研发上来,他们的最终目的就是提升农作物的产量,让有限的土地养活更多的人。
超轻型汽车
要进一步提高能源的使用效率,汽车制造商们就必须要解决一个问题——汽车的重量。在传统汽车上,只有1%的汽油用于运送乘客,其余都用于驱动汽车本身运动。
问题的解决方案之一是采用碳复合材料取代钢铁,这种材料已经用于制造网球拍和高尔夫球球棒,下一代飞机也计划使用这种材料。
使用碳纤维的汽车能减轻重量一半以上,因而燃油的效率也将提高一倍,也就是说,使用同等重量的燃油可以运行以前两倍的距离。
碳纤维汽车在碰撞后还能保护乘客,因为材料会破碎成很小的碎片,减缓撞击。
“基因电路”
在一个典型的“基因电路”中,某一种化学物质能触发某个基因扮演“开关”的角色,启动另一个基因将细菌杀死。
科学家可能很快就能为细胞设定程序,其中包括人类细胞,例如,科学家已经通过向细菌注入基因制造胰岛素。
为人类细胞设定程序的研究对于医学的发展有巨大的促进作用。科学家将来可能利用干细胞建造骨骼或肝脏,而基因治疗也会更加准确;患者可以服下一种药剂来打开基因“开关”;一旦效果不好,只需要服下另一种药剂关闭基因“开关”就可以了。
像鸭子一样居住
1953年,荷兰海岸决堤导致1800人死亡;1995年,荷兰的莫伦斯一家被迫因洪水逃离了家园。
幸运的是,莫伦斯一家今年年初成为了水陆两栖房屋的第一批用户。这种房屋最大的特点是可以浮在水面上,而又不会随波浪漂走。
随着冰川融化海平面上涨,洪水的问题将会更加严重。据联合国预测,2050年以前,将有20亿人面临洪水威胁,届时,这种水陆两栖房屋也许会成为新的诺亚方舟。