影响未来的10大发明

影响未来的10大发明 壹登堇量鲎垄!墼墼们的生活质量因此而得到提 壹!!垦二:整:!! 墨割成功.将会使我们的未来产生革命性的变革 让计算机代替你开车 目前,计算机技术已经进入 到汽车制造的每一个领域,同时 我们现已能利用计算机芯片监 控汽车内的所有设备,但未来有 一 项新技术将使计算机真正在 汽车里唱主角,甚至还能替代驾 驶者,由它来指挥汽车的行驶. 据统计,由于汽车超速,打 滑,驾驶员酒后驾车和走神而弓 起的交通事故,要占到事故总数 的4JD%.宝马,戴姆勒一克莱斯 勒,通用汽车等汽车制造商已经 在计算机驾驶系统研发领域展 开了激烈的竞争,并已开发出了 原型产品.制造商们希望这些反 应迅速,状态始终保持良好的计 算机”驾驶员”,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.这一驾驶系统还能 探测到即将发生的碰撞,转动方 向盘把车驶离危险路段.而 专家也提醒说,我们也不能 对计算机驾驶系统抱太大的 乐观,因为这对软件的 实在太高了,几乎是一个 “bug”都不能出现,毕竟这是 人命关天的事. 加块芯片,加速大脑 南加州大学的生物学工程师 特德?博格正在做实验:他透过 显微镜,观察着一片如婴儿手指 甲大小的老鼠大脑切片,垫在切 片下的一组微电极正”窃听”着老 鼠神经细胞之间的”私语”. 博格希望通过这个实验,能 够理解细胞的语言,因为他正在 56科技文萃2005.2 设计一种新型计算机芯片,希望 有一天能够支持大脑的记库. 如果这项发明成功,最先受 益的将是中风,阿尔茨海默氏病 (老年痴呆症)患者,也有一天他 们将因此而恢复正常人的生 活.同时健康人也可以通过在脑 中多加一块芯片,体验到使用量 子计算机和驾驶F一16战斗机 的乐趣.博格从事模拟神经细胞 工作已有10多年,现在他设计 的计算机程序已经能够部分模 仿神经细胞的行为.如果这一实 验得到成功,那么对人类社会来 说,其革命l生意义不亚于在月球 上跨出的那一步. 超级省油的 新型汽车 汽车是否省油,是很多 人买车时考虑的因素之一, 谁也不想把辆”油老虎”开 回家.因为一辆传统汽车, 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. 所以,现在用碳纤维制 造的超轻型汽车成了汽车制 造商研发的热点,它加一加 仑的汽油,可以比普通汽车 多跑一倍的路程,主要原理 是汽车减轻重量一半以上, 因而燃油的效率也将提高一 倍. 解决方案之一是采用碳 复合取代钢铁,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 也使用这种材料.从消 费者也很关心的安全问题 上考虑,碳纤维汽车具有很 大优势:它在碰撞后能保护 乘客,因为其碳纤维材料会 破碎成很小的碎片,从而减 缓了撞击. 坐升降机上太空 1895年,凝视着眼前的埃 菲尔铁塔,俄罗斯数学家康斯 坦汀?齐奥波斯基心里冒出了 一 个大胆的念头:他想象一个 巨大的塔楼上固定着一根电 缆,在这根对地静止轨道上还 有停靠点,这样人和物品就不 用依靠喷气推进,而可以直接 沿着电缆上升到太空了. 还是在15年前,这个关于 太空升降机的构思还停留在幻 想阶段,因为在没有火箭推动的 情况下即使是一根电缆也难以 进人太空.但现在已经有材料能 够延绅到6.2万英里的高空,并 且能够支撑自身的重量. 一 切的转折从1991年开 始.日本科学家开发了一种碳 纳米管,它比钢的强度要大上 很多倍.美国国家宇航局已经 在开始研制太空升降机.科学 家设想,采用太阳能动力的机 器人在三英尺宽的碳纳米管太 空升降机上以每小时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1万 美元下降至100美元.他们认 为这一项目在20年内就有望 实现. 果蝇飞向哪里? 有时候,在一场演讲会开 始前,加州理工学院的生物工 程学教授迈克尔?迪金森会在 讲台边上放上一杯醋或威土 忌,随后他会从盒子里放出一 只果蝇,让 台下的听众 观察它是如 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 30万个,而人类大脑的神经元 平均多达l000亿个.那它是如 何知道自己要去哪里的呢?这 就是多年来迪金森的研究课 题,他一直在研究果蝇的飞行 原理.昆虫学家对于昆虫追踪 气味的能力一直非常感兴趣, 在酒杯边缘.果蝇眼睛的构造 同人类不同,它眼中的这个世 界仅仅是一个25X25的矩阵, 同时果蝇的大脑神经元只有 很多昆虫都 可以轻松地 跟踪到1000 米之外气味 的源头.迪 金森认为昆 虫的这种能 力对于人类 将有很大的用处,如果生产出 具有轻松追踪能力的微型飞行 器,就可以准确地在丛林中找 到失踪者. 人造钻石 在布莱恩?里纳莱斯手 中,攥着一份家传秘方:如何造 出一颗顶级的人造钻石.7年 前,他的父亲罗伯特通过高压 气态碳的方法提炼出了一颗碳 晶体,也就是钻石,他把碳晶体 扔到酸溶液中浸泡清洗.第二 天早上,罗伯特惊呆了——他 原本以为那只是颗可作工业用 途的普通黄钻石,没想到在容 器里静静躺着一颗重达1/4克 拉的完美钻石!不经意间,罗伯 特实现了科学家多年以来始终 未能实现的梦 想,势必会带来 钻石产业的一场 革命. 这种高质量 的人造钻石除可 制造能用于订婚 戒指的人工钻石 外,对于人类而言还具有更重 大的意义,目前我们用于制造 微芯片的硅晶体在200华氏度 以上就会突变,而钻石则可以 抗住1000华氏度的高温,并且 让电子可以更轻松地通过,这 意味着可以在钻石微芯片上集 成更多的电路.现在,里纳莱斯 父子创办的公司”阿波罗钻石” 一 周已能生产20克拉的人造 钻石.而他们的一家竞争对手 已经依靠更先进的提炼技术, 制造出了极为罕见的蓝色钻 石. 2005.2科技文萃57 未来的 太空蔬菜什么样? 未来的农产品可能与目 前地球上的产品大不相同.从 中国科学家培育出的农产品 中,我们可以肯定这点.中国 科学家培育出了像垒球那么 大的西红柿,像棒球棒那么长 的黄瓜和其他超大尺寸的水 果和蔬菜,他们利用的就是曾 经发射到太空的作物种子,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.在这 些种子被带回地球后,科学家 们对它们进行了细致的筛选 —— 从个头,外表到营养成 分,随后培育出了性状稳定的 下一代. 不过,到目前为止,中国 科学家们还是有点不明白,为 何一趟太空之旅就会改变种 子的DNA,并收获到那种成 果.而太空蔬菜的改变还不仅 仅在个头上,北京飞鹰绿色食 品集团的一名技术人员证实, 太空西红柿的抗氧化因子要 比普通西红柿高出27%,而太 空棉花也能纺出更长,更柔韧 的纤维. 现在,有越来越多的中国 公司加入到了太空作物的研发 上来,它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. 58科技文萃2005.2 塑料的更广泛用途 剑桥大学的理查德?弗 兰德教授是个沉默低调的人, 对自己正在研究的这项课题 —— 塑料的新用途,他丝毫没 有大肆宣扬之意.可是圈内人 士都知道,他的这项研究有可 能将带来电子领域的一场革 命. 目前虽然绝大多数电子 产品都采用了硅芯片,但弗 兰德教授正研究让未来的手 机,电视,手表,计算机内都 广泛使用上廉价的塑料芯 片.早在20世纪80年代和 90年代,弗兰教授就发现塑 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.而可以折叠 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. 给细胞设个程序? 很多科学家小时候都是 “破坏王”,那时他们最好的玩 伴是电工包,靠摆弄那些电阻 器或电容器,再绕上些电线, 小家伙们便能造出一个简易 开关. 现在,科 学家们又玩上 了新花样,他 们利用同样的 原理,在设计 一 种新的电 路,只不过这 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. 2004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.为 次的对象不是电子,而是基 因.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. 人类细胞设定 程序的研究对 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.患者 可以服下一种药剂打开基因 “开关”,而一旦效果不好只需 要服下另一种药剂关闭基因 “开关”就可以了. 世’纪丝绸路 从中 我国科学家12月10日宣布,继2003年在世界 上率先完成家蚕基因组”框架图”后,我国在家蚕功 能基因研究和应用中又获得一批重要的新成果. 2003年11月,我国在世界上率先完成了家 蚕基因组”框架图”绘制工作后,最为紧迫的任务 就是对所获得的海量序列信息的生物学意义进 行分析.我国科学家为此开发了家蚕基因识别专 用计算机软件,对家蚕基因组的基因进行了鉴 定,共获得了18510个家蚕基因,其中大部分为 新发现基因.在此基础上,科学家详细研究了与 蚕业密切相关的家蚕重要生物学性状相关功能 基因,并取得了一系列重要进展. 丝腺是合成茧丝蛋白质的生物器官,是蚕丝 产业的生物学基础.科学家通过分析家蚕基因组 和基因表达谱,发现了1874个家蚕丝腺特异基 因,其中97%为新发现;发现了丝腺中激素活动 的证据;科学家甚至比较了家蚕与被称为”生物 钢”的蜘蛛丝的生产者——蜘蛛的基因构成,发 现了它们共同拥有的107个基因.据向仲怀院士 介绍,这些功能基因的获得和功能分析的深入开 展,将彻底突破茧丝蛋白质合成相关基因克隆和 研究的瓶颈,我国将很快在改造丝蛋白质结构, 07:0’7 克服丝绸天然加工弱点等重要产业技术 的研发方面取得突破. 科学家通过对家蚕基因组序列的分 析,发现了87种神经肽激素,激素受体和 激素调节相关基因,鉴定出18种对Eli 敏感的受体和受体型的转录因子.通过研 究家蚕基因组,科学家发现了参与发育调 控的83个基因,还在家蚕中检测到其他鳞翅目 昆虫的翅模式形成基因的18个同源序列. 家蚕是雌雄异体生物,正常情况下雌雄各 50%.但是由于雌蚕需要利用营养制造蚕卵,其生 产效率比雄蚕低.在生产中实现饲养雄蚕化,可使 蚕丝产业的整体效益提高20倍左右.通过家蚕基 因组的分析,科学家在家蚕性别控制网络中,获得 了参与性别调控的关键基因,为阐明家蚕性别决 定机理和实现性别的人为控制打下基础. 体液免疫因子与创伤愈合,内稳态和调节性 体液免疫应激是昆虫免疫和防御的重要组成部 分.通过家蚕基因组的分析,科学家发现了69个 这类基因,包括34个抗菌基因,其中23个为新 发现的基因.这些与家蚕抵抗性直接相关的功能 基因,是人类培育超强健性新型蚕品种的希望, 是增加蚕农收入的新希望. 中国家蚕基因组计划主要攻关专家,西南农 业大学教授夏庆友说,上述几类重要功能基因的 发现,将催生一批高水平的理论研究成果和重要 的高新产业技术,我国科学家可以自豪地说,21世 纪的”丝绸之路”将从中国开始,世界蚕丝业也将 迎来革命性的变化.(《科技日报)2004年12月11日1 像鸭子一样居住 和所有荷兰家庭一样,莫 伦斯一家深知陆地抵御大自然 灾害时的脆弱.在1995年时, 他们一家因洪水而被迫逃离了 家园.他们依然记得1953年荷 兰的海岸决堤导致了1800人 死亡.所以当2004年年初选择 新家时,你知道他们选了什么? —— 水陆两栖房屋. 莫里斯一家是水陆两栖房 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.房子为 木头框架,混凝土作墙脚,外表 和普通的房屋很相似,但地基 却设计得足够轻,以便漂浮在 水面上.目前这种房子虽然在 荷兰只有46套,但它的出现却 解决了一个全球难题. 由于全球气候变暖,南, 北两极的冰川慢慢在融化,海 平面持续上涨,洪水的问题将 会更加严重.据联合国预测, 2050年以前,将有2o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”. (《E海译报)2004年11月4日1 2005.2科技文萃59