【摘 要】
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生物互动材料（Biointeractive Materials） 设想：为生物研制出高科技传感器。 挑战：必须研制出安全有效的控制装置。 生物传感器将小到可留存在人体、动物和作物体上或体内。它们可监控宿主的健康状况，甚至可在宿主出现疾病时对其进行治疗。一些生物互动材料已经出现。纽约Sensatex公司研制的智能衬衫将生物传感器与布料合二为一，用于监控人体的重要信号如心率和体温，并通过无线电收
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生物互动材料（Biointeractive Materials）
设想：为生物研制出高科技传感器。
挑战：必须研制出安全有效的控制装置。
生物传感器将小到可留存在人体、动物和作物体上或体内。它们可监控宿主的健康状况，甚至可在宿主出现疾病时对其进行治疗。一些生物互动材料已经出现。纽约Sensatex公司研制的智能衬衫将生物传感器与布料合二为一，用于监控人体的重要信号如心率和体温，并通过无线电收发机将相关数据传给便携式电脑。在美国陆军资助的麻省理工学院军用纳米技术研究所，科学家们正在研制一种会变色的“作战服”，它可为苍蝇提供伪装，或测试是否遭到生化武器的袭击。最终，生物互动材料也可用在人体内。已有好几家公司正在准备进行纳米晶体的临床试验。这种晶体材料能合成人造骨，在遇到严重骨折时，可用这些晶体材料作为骨骼“螺丝钉”，对受损的骨头进行修复。
可生产生物燃料的植物
设想：由转基因作物生产出取代石油的燃料。
挑战：提高生物燃料作物的产量，控制生物燃料种植造成的环境紧张，对矿物燃料基础结构进行更新改造。
乙醇、甲醇、生物柴油及其他从农作物中提取的燃料可减少污染并消除对国外石油的依赖。目前，大多数生物燃料都是从储存在玉米中的糖分提取出来的低产量乙醇。与此类似的是，甲醇在燃烧时吸收的能量几乎与其释放的一样多。然而，高产量的生物燃料作物可能会引发新的危机。转基因作物可能会演变为类似野葛那样的超级杂草。而且，大范围培植生物燃料也可能耗尽其他资源，如地下水。今天的石油战争可能会演化为明天的水战争。
仿生技术
设想：研制可替代丧失的或伤残的人体器官。
挑战：必须研制出更小、供电时间更长的供电仪器，并制造出可安全植入体内的微型芯片。
第一代仿生设备，如起搏器、可植入的除纤颤器及助听器改善了成千上万人的生活。利用下一代仿生技术，人们可制造出精密复杂的假肢甚至人造器官。如，仿生手臂可由柔韧性好、具有导电性能的塑料制成，它们能直接接受大脑传出的指令。在新墨西哥大学，研究人员已用聚合肌装配出能踩自行车的骨架。他们希望，最终能研制出极灵巧的假手，使截肢者能学会弹奏或表演钢琴。另外，为了满足人们对仿生设备的巨大需求，一家名为“高级仿生技术”的公司将在两年之内推出一种能在晚上通过皮肤充电的可植入式助听器。
意念电子（Cognitronics）
设想：研制电脑辅助的意念遥感器。
挑战：要研制出可移动的、可靠的电脑与人脑之间的连接器。
“意念电子”这个术语听起来有些新奇。在好莱坞一些科幻片中，会有这样的情节：给电脑加载意识，使任何人都能获得知识。目前，将大脑与电脑连在一起的研究仍处于初级阶段，但还是能做到。比如，当一名患者在脑中想到要移动一条瘫痪的腿时，放置在其大脑中的探针就能将大脑脉冲转换为能移动电脑光标的命令。意识电子的这种初步应用能帮助残疾人恢复基本的技能。然而，随着传感器越来越精密，电脑辅助的意识遥感还是有可能实现的。届时，只要在大脑中意念一下，你就能开灯、关灯、把电视声音关掉，或者驾驶汽车了。
基因分类（Genotyping）
设想：根据人们的基因对人进行分类。
挑战：要解开人类基因组秘密。
基因分类就是要找出DNA，人类的遗传密码，以及使人们各不相同的特性之间的联系。基本的基因组，也就是所有人都有的DNA图谱已经被绘制出来。现在要做的是要了解每个基因实际上都是干什么的。其后，研究人员将能查出决定人的体格特征、寿命以及易患疾病的基因。
组合科学（Combinatorial Science）
设想：将统计分析与巨大的运算能力结合在一起，缩短研发时间。
挑战：要研发出能管理巨额数据的工具。
组合科学是一种科学方法，而不仅仅是一门学科，它将使传统科学发生翻天覆地的变化。研究人员不必再用假定来检测理论，而是用功能强大的电脑对无数的方案进行筛选，从而确定出可能产生积极结果的方案。随着运算能力的提高，组合科学在科研中将大显身手。
分子生产（Molecular Manufacturing）
设想：利用原子建造复杂结构。
挑战：要发明出能控制原子的分子机器。
分子制造技术的目标非常古老，就是要创造出任何不存在的东西。部分研究人员相信，开始进行分子制造的最佳途径是要研制出能自我复制的分子般大小的装配器。这种微型机器人将能用原子组装出物理学规则允许的任何材料。尽管科学家们已能将单个原子排列在一个平面上，但迄今还无人能将它们装在一起。碳纳米管使人们看到了分子制造材料的希望。碳纳米管的管壁仅有10个原子厚，但用它们制成的材料的硬度却相当于钢的50至100倍?
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