即將改變世界的科技創(chuàng)新

技術(shù)無(wú)處不在，它們使更多事情變?yōu)榭赡堋５袝r(shí)候，一些發(fā)明或見(jiàn)解有著極大的影響力，它們創(chuàng)造著一個(gè)個(gè)“節(jié)點(diǎn)”,將歷史劃分為“前”與“后”。蒸汽機(jī)、晶體管、萬(wàn)維網(wǎng)——每一個(gè)想法似乎都從天而降，從根本上改變了這個(gè)世界。哪些關(guān)鍵技術(shù)將在如今的創(chuàng)新浪潮中脫穎而出，顛覆未來(lái)的世界？下面是10個(gè)頂尖的新創(chuàng)意和新技術(shù)。

游戲人生

不久的將來(lái)，當(dāng)你站在浴室鏡子前刷牙時(shí)，也許會(huì)看到在新聞?lì)^條的旁邊有一個(gè)記分板，上面記錄著你與鄰居目前的“家庭碳足跡”排名。你的電動(dòng)牙刷會(huì)發(fā)出聲響并通知你，在過(guò)去的6個(gè)月中，保證一天刷兩次牙，為你賺得足夠分?jǐn)?shù)，可以在下一次健康檢查中打9折。你洗完澡（簡(jiǎn)單的淋浴，否則會(huì)影響家庭令人羨慕的能耗分?jǐn)?shù)以及它帶來(lái)的稅捐減免），穿上衣服，就可以在家庭辦公計(jì)算機(jī)上參加公司晨會(huì)，邊參與討論邊回復(fù)郵件，由于你和同事都以個(gè)性化的虛擬形象出現(xiàn)在電腦屏幕上，因此完全不必?fù)?dān)心有失禮儀。另外，自從隨意指定的銷售目標(biāo)被個(gè)性化的“生活測(cè)定計(jì)”所取代（屏幕上會(huì)實(shí)時(shí)顯示客戶的積極反饋），你會(huì)感覺(jué)生活更有目的性，更能掌控自己每天的任務(wù)，這一天也將會(huì)變得很順利。

【約翰·帕夫盧斯（文）徐海燕（翻譯）】

靈活收費(fèi)的公路

未來(lái)的公路同現(xiàn)在也許沒(méi)有太大區(qū)別，但它們很可能不再免費(fèi)?！澳憧梢該碛兴饺塑嚨溃盨kymeter公司創(chuàng)始人貝恩·格魯什說(shuō)，“但如果你想開車來(lái)拜訪我，就必須交納公路使用費(fèi)?！盨kymeter的總部設(shè)在加拿大的多倫多，主要生產(chǎn)一種基于GPS技術(shù)的測(cè)量設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)公路的使用情況。得益于GPS等無(wú)線定位技術(shù)的發(fā)展，估量公路的真實(shí)價(jià)值和駕駛的真正成本現(xiàn)在已經(jīng)可以做到了。這里涉及一個(gè)概念性術(shù)語(yǔ)，叫做“動(dòng)態(tài)交通收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)”,它是指司機(jī)按照行駛里程交納費(fèi)用，而不是依靠注冊(cè)費(fèi)或者燃油稅這些傳統(tǒng)方式。雖然目前這種方法只在少數(shù)地區(qū)試行，但城市規(guī)劃者認(rèn)為，新方法能夠改善城市交通狀況，讓駕車者感覺(jué)愉悅。2010年早些時(shí)候，美國(guó)麻省理工學(xué)院和通用汽車公司的研究人員在《“未來(lái)車”世紀(jì)》一書中提到這種構(gòu)想。該研究認(rèn)為，制定明確的道路收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，能夠優(yōu)化道路使用情況，減少交通堵塞和意外發(fā)生的幾率。

【湯姆·范德比爾特（文）王昊明（翻譯）】

人類數(shù)字處理工具

美國(guó)華盛頓大學(xué)的生物學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家創(chuàng)造了一個(gè)名為“蛋白質(zhì)折疊游戲”（Foldit）的在線小游戲，它的大獲成功證明，在處理復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題上，人類直覺(jué)優(yōu)于計(jì)算機(jī)算法。Foldit在屏幕上向玩家呈現(xiàn)半折疊的蛋白質(zhì)，讓他們根據(jù)一些簡(jiǎn)單的規(guī)則扭曲蛋白質(zhì)，使它形成理想的形狀。玩家預(yù)測(cè)出正確蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的速度不僅比任何算法都更快，還能憑直覺(jué)解決計(jì)算機(jī)或許永遠(yuǎn)也不可能解決的問(wèn)題。

華盛頓大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家、Foldit的發(fā)明者之一賽斯·庫(kù)珀說(shuō)：“為了將蛋白質(zhì)折疊成正確的形狀，首先你可能需要從看似完全錯(cuò)誤的幾個(gè)方向進(jìn)行彎曲。人類在把玩虛擬物體時(shí)能夠看清全貌，并且找出那些巧妙的解決方法?！?/p>

【約翰·帕夫盧斯（文）徐海燕（翻譯）】

DNA晶體管

IBM和羅氏制藥公司的研究人員正在重新設(shè)計(jì)一種DNA 晶 體管”的全新測(cè)序設(shè)備，采用了一種簡(jiǎn)單得近乎天真的測(cè)序方式：一個(gè)完整的DNA分子穿過(guò)硅芯片上一個(gè)直徑為3納米的小孔，與此同時(shí)，電子傳感器將一個(gè)一個(gè)地識(shí)別DNA分子的組成單元——堿基。DNA鏈通過(guò)納米孔的速度很難控制，IBM的研究小組想到可以利用DNA天然帶有負(fù)電荷的性質(zhì)來(lái)控制它們穿過(guò)納米孔的速度。參與該項(xiàng)目的科學(xué)家古斯塔沃·A·斯托洛維茨基說(shuō)：“我們是這樣想的，如果測(cè)序儀的納米孔本身就帶有電極——層與層之間被絕緣材料隔開的金屬薄層，那么電場(chǎng)就會(huì)與DNA發(fā)生相互作用?！彪妶?chǎng)會(huì)“抓住”DNA,使它在納米孔中保持不動(dòng)。當(dāng)電場(chǎng)關(guān)閉，DNA會(huì)繼續(xù)通過(guò)納米孔，但當(dāng)下一個(gè)堿基到達(dá)測(cè)序位置時(shí)，電場(chǎng)又會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)。這個(gè)過(guò)程會(huì)不斷重復(fù)，直到整個(gè)DNA鏈穿過(guò)納米孔。

盡管還存在問(wèn)題，一些產(chǎn)業(yè)觀察家仍認(rèn)為，“DNA晶體管”會(huì)成為一種快速、高效、成本低廉的基因組測(cè)序技術(shù)。在未來(lái)幾年內(nèi)，“DNA晶體管”測(cè)出一個(gè)完整基因組序列的成本就能降到1000美元以內(nèi)。

殺菌性凈水器

大部分傳統(tǒng)凈水器都用一些微孔來(lái)濾除細(xì)菌，但這些孔有可能被堵，因此需要付出不菲的代價(jià)定期維護(hù)。美國(guó)斯坦福大學(xué)的材料科學(xué)家崔屹發(fā)明了一種方法，可以用銀離子和電流殺死細(xì)菌，免除了后期維護(hù)的麻煩。他把從沃爾瑪買來(lái)的棉布浸入導(dǎo)電性碳納米管和銀納米線的混合材料中，做成一個(gè)簡(jiǎn)單高效的殺菌性凈水器：銀納米線相當(dāng)于一種高效殺菌劑，因?yàn)殂y離子可以破壞細(xì)菌的遺傳物質(zhì)；另一種殺菌功效則來(lái)自微電流（由兩節(jié)9伏電池供電），因?yàn)樗梢云茐募?xì)菌的細(xì)胞膜。在實(shí)驗(yàn)室中，這種凈水器能殺死水中98%的大腸桿菌，而且由于棉布中小孔的直徑較大，凈水效率可達(dá)濾菌性凈水器的8000倍。

南非斯坦陵布什大學(xué)的科學(xué)家找到了一種方法，把殺菌性碳顆粒封裝在納米纖維中，以增大表面積，提高它們吸附有毒物質(zhì)和細(xì)菌的效率。這種凈水器的造價(jià)約為0.5美分，可以裝在普通瓶子的瓶頸處，每個(gè)“茶葉袋”能凈化1升污水。目前，南非國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局正在測(cè)試這種技術(shù)。完成測(cè)試后，科學(xué)家打算先嘗試性地把少量“茶葉袋”送往需要它們的社區(qū)。

四處游蕩的食草機(jī)器人

要不了多久，能夠自主行動(dòng)的機(jī)器人就會(huì)在地球上四處走動(dòng)，尋找生物質(zhì)原料，并將它們轉(zhuǎn)換為能量。強(qiáng)動(dòng)力自動(dòng)戰(zhàn)術(shù)機(jī)器人就是這樣一種機(jī)器人。美國(guó)馬里蘭大學(xué)克拉克工程學(xué)院智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主任、負(fù)責(zé)開發(fā)EAtR的美國(guó)機(jī)器人技術(shù)公司的董事長(zhǎng)羅伯特·芬克爾斯坦介紹，EAtR能通過(guò)智能軟件從外表上分辨出它需要的“食物”——木屑、干樹葉及其他植物生物質(zhì)，以及巖石、動(dòng)物糞便和金屬等廢棄物等對(duì)它們無(wú)用的東西，然后利用基于激光的近距離制導(dǎo)系統(tǒng)，控制自己的機(jī)器手抓取這些植物，并把它們送入一個(gè)通向外燃機(jī)的漏斗中，外燃機(jī)以此為燃料，給機(jī)載電池充電。芬克爾斯坦說(shuō)，這種能自主工作的發(fā)電機(jī)會(huì)給軍隊(duì)、老百姓，甚至科學(xué)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)一場(chǎng)革命。

芬克爾斯坦希望在2012年推出一個(gè)能完全自主移動(dòng)、覓食的模型。

【約翰·帕夫盧斯（文）申寧馨（翻譯）】

借用自然密碼

當(dāng)計(jì)算機(jī)科學(xué)家嘗試著弄明白如何管理越來(lái)越復(fù)雜的數(shù)字化世界時(shí)，他們開始更多地從大自然尋找靈感。英國(guó)諾丁漢大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家朱莉·格林史密斯設(shè)計(jì)了樹突細(xì)胞算法，這一算法能夠檢測(cè)出計(jì)算機(jī)病毒和其他惡意代碼，就像我們的免疫系統(tǒng)能夠感知真正的病毒一樣。

另外一個(gè)由華盛頓州里奇蘭市西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)安全研發(fā)人員組成的團(tuán)隊(duì)從螞蟻和其他群居昆蟲那里獲得了靈感。他們發(fā)明了“數(shù)碼螞蟻”,可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中漫游，就像真正的螞蟻那樣在巢穴中巡視，并在察覺(jué)到威脅時(shí)能夠迅速將它們圍住。

美國(guó)州立波特蘭大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家梅拉尼·米切爾介紹說(shuō)，這樣的“仿生學(xué)”算法與圖靈機(jī)和其他經(jīng)典的計(jì)算模型一樣歷史悠久。但是在這樣一個(gè)每年都有無(wú)數(shù)信息生成、信息量越來(lái)越飽和的網(wǎng)絡(luò)互連時(shí)代，基于大自然的編碼或許是處理這些信息最好的辦法?！坝捎谌藗?cè)絹?lái)越意識(shí)到計(jì)算再也不僅僅是計(jì)算機(jī)的事，對(duì)在生物科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)之間開展合作具有濃厚的興趣，”米切爾解釋說(shuō)，“這些生物系統(tǒng)全都擅長(zhǎng)于一件事情，就是模式識(shí)別，甚至能夠在信息泛濫的情況下將有用信號(hào)從噪音中分離出來(lái)。

【約翰·帕夫盧斯（文）徐海燕（翻譯）】

以一當(dāng)百的遺傳病檢測(cè)

美國(guó)Counsyl公司開發(fā)的新技術(shù)，只需要一點(diǎn)唾液就可以檢測(cè)100多種隱性致病基因。從某種意義上說(shuō)，這就像是多種傳統(tǒng)獨(dú)立致病基因篩查的組合，從醫(yī)學(xué)角度看，最終結(jié)果是一樣的。然而新方法只需一次檢測(cè)，而且僅需350美元。Counsyl公司稱，新方法的準(zhǔn)確率和特異率高達(dá)99%——也就是說(shuō)極少產(chǎn)生假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果。到目前為止，Counsyl測(cè)試大多應(yīng)用于不孕癥患者。能夠提供此項(xiàng)測(cè)試的耶魯生殖醫(yī)學(xué)中心的主任、Counsyl公司顧問(wèn)委員會(huì)成員帕斯夸萊·帕特里奇奧表示，這種測(cè)試有助于協(xié)助醫(yī)生治療那些因不明原因而習(xí)慣性流產(chǎn)的夫婦。

【瑪麗·卡邁克爾（文）王冬（翻譯）】

從垃圾中獲取燃料

在不遠(yuǎn)的將來(lái)，煉油廠的規(guī)模可能會(huì)小到只有在顯微鏡下才能看清結(jié)構(gòu)。它們的原料也會(huì)發(fā)生變化，甚至能將生活垃圾中的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)換為燃料。

這種技術(shù)的關(guān)鍵是依靠外界作用，使垃圾中擁有氫或碳成分的分子產(chǎn)生變化，生成在室溫下為液態(tài)、適合作為內(nèi)燃機(jī)燃料的產(chǎn)物。

2010年 7月，美國(guó)LS9公司（位于南圣弗朗西斯科）的科學(xué)家宣布，他們修改了大腸桿菌的基因，讓它們能直接將糖轉(zhuǎn)化為烷類——這是碳?xì)浠衔锏囊环N，與標(biāo)準(zhǔn)煉油廠的許多產(chǎn)品屬于同一類。但是，只要適當(dāng)修改基因組，也許在不久的未來(lái)，細(xì)菌就能將垃圾中的糖類轉(zhuǎn)變?yōu)槟闫囉拖淅锏娜剂稀?/p>

【馬修·L·沃爾德（文）王昊明（翻譯）】

越來(lái)越重要的垃圾DNA

人類基因組中負(fù)責(zé)編碼蛋白質(zhì)的部分只占2%,它們被稱為基因。其余部分在過(guò)去一直被生物學(xué)家認(rèn)作“垃圾DNA”。但是近十幾年來(lái)，生物學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到，這一堆“廢物”實(shí)際上是一些非常重要的遺傳密碼，它們雖然不是基因，卻負(fù)責(zé)調(diào)控基因的表達(dá)。對(duì)垃圾DNA進(jìn)行的更徹底的研究，可能顛覆我們對(duì)環(huán)境和基因間微妙相互作用的認(rèn)識(shí)，還可以幫助人們制定出對(duì)抗疾病的全新戰(zhàn)術(shù)。

在垃圾DNA研究領(lǐng)域，每隔幾個(gè)月就會(huì)冒出一些令人激動(dòng)的新發(fā)現(xiàn)。據(jù)2010年9月出版的《自然—醫(yī)學(xué)》雜志報(bào)道，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一種叫做神經(jīng)母細(xì)胞瘤的罕見(jiàn)神經(jīng)系統(tǒng)癌癥可能與垃圾DNA相關(guān)，在這種癌癥患者體內(nèi)，一小段垃圾DNA產(chǎn)生的RNA使得某個(gè)抑癌基因失效。與之類似，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一種罕見(jiàn)肌肉萎縮癥部分患者的第 4號(hào)染色體末端有一段特殊的垃圾DNA拷貝，拷貝數(shù)為1到10不等。垃圾DNA也不僅與罕見(jiàn)病癥聯(lián)系在一起，比如2010年2月發(fā)表于《自然》雜志的一篇文章就探討了第9號(hào)染色體上一個(gè)垃圾DNA區(qū)域與心臟病發(fā)病率之間的關(guān)系。

垃圾DNA還能幫生物適應(yīng)環(huán)境。2009年5月，比利時(shí)魯汶大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，酵母的基因組中有一個(gè)基因，其活性直接受一段垃圾DNA重復(fù)次數(shù)的控制。因?yàn)檫@些DNA片段重復(fù)的次數(shù)比其他DNA區(qū)域更加頻繁，所以這種機(jī)制可以加速生物進(jìn)化。

【梅琳達(dá)·溫納·莫耶（文）王冬（翻譯）】