影响未来的十大发明

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最新一期的美国《新闻周刊》杂志评选出了影响未来的十大发明:
  1.仿真钻石

  布莱恩特·里纳莱斯有一个祖传的秘方,那就是如何制造世界级的钻石。七年前布莱恩特的父亲罗伯特通过高压气态碳的方法制造出了一块钻石,随后他将这块钻石放进了酸性溶液中清洁。结果,他得到的是一块几乎完全透明,完美的四分之一克拉钻石。

  高质量的人造钻石意义重大,它不光是珠宝。科学家们非常渴望能够生产钻石微芯片,因为现在用于制造微芯片的硅晶体在69℃以上就会突变,而钻石则可以抗住约348℃的高温。这意味着科学家们可以在钻石微芯片上集成更多的电路,其势必会带来电子产业的一场革命。

  2.苍蝇知道些什么?

  加利福尼亚理工学院生物工程学教授迈克尔·迪金森是全球苍蝇飞行力学领域的著名专家,多年来他一直在研究苍蝇的飞行,用超高速摄像机拍摄苍蝇的翅膀的工作,在为苍蝇的飞行建立了空气动力学模型,并设计了一个大型的机器苍蝇来了解其飞行原理后,他将研究方向转向了苍蝇如何知道自己要去哪里的问题……

  研究昆虫的上述能力对人类大有用处,例如人类如果生产出具有类似能力的微型飞行器,能帮助警察准确地在丛林中找到失踪者。

  3.为细胞设定程序

  科学家正设计一种类似于电路的结构,但它并没有采用电子部件,而是将基因连在一起,然后将这种“基因电路”注入到活着的细菌体内。科学家可能很快就能为细胞设定程序,其中包括人类细胞。

  今年年初,波士顿大学的研究人员詹姆斯·柯林斯将细菌变成了紫外线传感器。科学家们认为,如果为人类细胞设定程序的研究取得成果,对于医学的发展将会是巨大的促进。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。

  4.沿着绳子爬上太空

  俄罗斯数学家KonstantinTsiolkovsky在1895年从埃菲尔铁塔获得了一个灵感,他设想通过一个高塔进入静止轨道中的太空站。现在人类已经拥有一种材料:能够延伸到62000英里的高空,并且能够支撑自身的重量———1991年,日本科学家开发了一种碳纳米管,它比钢的强度要大上100倍。1999年,美国宇航局给物理学家布拉德利·埃德华兹拨款50万美元,用碳纳米管开发太空电梯。埃德华兹设想,采用太阳能动力的机器人能在三英尺宽的碳纳米管太空电梯上,以每小时120英里的速度升降,从而使向地球轨道运送材料的成本由每磅一万美元下降至一百美元。

  5.让计算机驾驶汽车

  未来一项新技术,要使计算机成为汽车的驾驶员。同传统汽车一样,采用了计算机驾驶员的汽车仍然有方向盘、油门以及刹车踏板,不过它们都只同计算机芯片连接。斯坦福大学动态设计实验室主管克里斯·戈德斯表示:“几乎所有的汽车厂商都在研究计算机驾驶的课题。”

  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%。此外,这种系统还能探测出即将发生的碰撞,这时它会自动接掌驾驶权。

  6.能取代脑细胞的芯片

  南加州大学生物学工程师特德·博格正在研究一个新的课题,他通过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。

  最先受益的将是中风、老年痴呆病等患者,也许有一天他们可以通过博格研发的新型芯片体验到量子计算机和F-16战斗机的乐趣。不过博格表示:“这还很遥远,但是各种条件正逐渐具备。”今年年初,博格展示了一个可以取代老鼠神经回路中的脑细胞的芯片,他希望三年内能在活老鼠身上测试这种芯片,最终则要在人脑中测试。

  7.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“太空育种”,这些种子在太空期间长期暴露在如失重、粒子辐射以及亚原子等七种外太空条件下。回到地球后,科学家们按照体型、外观和营养等特性对种子进行了细致的筛选,并且培育出了性状稳定的下一代。

  中国科学家并不能明确解释太空到底以何种方式改变了种子的DNA。但实际情况是,中国培育的太空西红柿所含的β萝卜素含量比普通西红柿要高出27%,棉花植株能高达六英尺。太空作物的研发有利于提升农作物的产量,让有限的土地养活更多的人。

  8.让塑料发光

  剑桥大学的里查德·弗兰德(RichardFriend)正在研究塑料新的用途,它可能给电子产业带来一场革命。目前绝大多数电子产品采用硅,但是弗兰德认为,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。

  弗兰德在上世纪80年代和90年代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就会发光。目前,弗兰德已经研发出了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———要实现这一目标还有很长一段路要走,不过基本技术现在已经具备了。

  9.超轻型汽车

  混合动力汽车能够将每升汽油的行驶公里数提高一倍,但是要进一步提高能源的使用效率,汽车制造商必须要解决另一个问题———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。

  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。

  10.水陆两栖房屋

  今年年初,荷兰的范·莫伦斯一家成为了水陆两栖房屋的第一批用户。这种房屋采用了木框架结构,底部是一间混凝土地下室。这种房屋最大的特点是可以浮在水面上,而且由于重量均衡,房屋不会在水面上翻倒,由于固定在一个位置,它不会随波浪漂走。此外,水电都是通过可折弯的管道送入房间,因此莫伦斯一家再也不必因洪水而逃离家园了。

  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。

 
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