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上天入地 2007年科技新图景

  编者按

  在过去的100年,科技已经全面地改变了我们的生活。展望2007年,我们依然有理由相信,在绿色科技、生物医学、网络生活、太空旅行和家电产品创新等方面,科技必将继续给我们带来更多的选择和惊喜。

  目前波音和空客都在着力研究“绿色飞机”这一项目。传统的飞机笨重、耗油、吵闹、污染严重,而这种绿色飞机在能源消耗方面有着普通飞机无法比拟的优势。其机翼用塑料制成,表面有小孔用以减少阻力,这样的机翼不仅更轻,而且减少能耗

  “不耗油的车才是好车,”随着电池技术日趋成熟后,硅谷的一些企业家们正急于将高端的电动车投放市场,准备在电动汽车大规模生产之前抢占先机

  染色体组、蛋白质组、组织细胞代谢组,一连串的“组”已经在科学家们的眼皮底下打转,成功破解这些“组”的构成及其相互之间的影响,就意味着解开人体内复杂的组织运行的密码,从而让人类更加巧妙地控制自身的健康状况

  绿色科技:

  拆除气候变暖的“定时炸弹”

  “人类面对着一个正在变暖的地球,也许将来65亿人口中只有十分之一能够继续生存在这片曾经哺育了我们的土地上。”2006年11月末,富有争议的英国著名科学家詹姆斯·拉夫洛克教授在一场为伦敦化学工程师协会举行的演讲中,做出了这番令人毛骨悚然的预言。早在上世纪60年代末,詹姆斯·拉夫洛克教授就提出了激怒了当时气候学专家的“盖亚理论”——地球就像身体一样是个复杂而平衡的有机体系统,所有“系统”正常工作后才能允许生命在地球上继续繁衍,而一旦地球温度升高,将不再适合人类生存。在之后的岁月中,随着人们对环境保护的重视以及科学家们进一步的研究和论证,“盖亚理论”逐渐为大众所认知并接受。

  目前波音和空客都在着力研究“绿色飞机”这一项目。传统的飞机笨重、耗油、吵闹、污染严重,而这种绿色飞机在能源消耗方面有着普通飞机无法比拟的优势。其机翼用塑料制成,表面有小孔用以减少阻力,这样的机翼不仅更轻,而且减少能耗,乘客甚至可以坐在机翼中度过空中的旅程。与传统飞机的内部构造不同,绿色飞机的发动机将被安装在飞机顶部来使噪音不向地面偏斜,机舱则被用来提供升力。飞行方式也是绿色飞机的一大优势,这种飞机将在不同于传统飞机的飞行高度飞行,以防止污染环境的凝结尾迹形成。即将面市的“波音7E7”就是绿色飞机中的一款。

  正在稳步攀升的石油价格让有车一族陷入恐慌状态,而汽车也是继飞机之后另一个能源消耗与温室气体制造大户。“不耗油的车才是好车,”正如硅谷的工程师马丁·爱博哈德所说的,随着电池技术日趋成熟后,硅谷的一些企业家们正急于将高端的电动车投放市场,准备在电动汽车大规模生产之前抢占先机。马丁·爱博哈德转卖了他在硅谷的电子书制作公司,从Google创始者拉里·佩吉等许多业界名流处筹集了4000万美元的资金,与好友马克·塔潘宁开设了一个名为Tesla的汽车公司。目前,他们的概念车——名为Roadster的两座流线型车已经问世。Roadster充电仅需3小时,能连续驰骋400公里,最高时速216公里,时速从0加速至96公里只需4秒钟,定价大约在8.5万美元到12万美元之间。环保专家认为,如果更多人选择使用电动车,全球将大大降低对于原油的依赖程度,可以减少导致全球变暖的温室气体的排放。

  除去交通工具,还有其他的小发明将从细节方面改变高能耗的生活。一种名为“冰熊”的空调已经现身处于电荒中的美国加利福尼亚州。冰熊”价值1万多美元,重2吨,比传统的冰蓄冷空调小巧、便宜。附加在大型中央空调系统上的“冰熊”,能在夜间非用电高峰期制造和储存冰块。在白天用电高峰期间,这些冰就起到压缩机的作用,能让空调更有效地制冷,达到既省钱又省电的目的。“冰熊”8小时仅消耗2.4千瓦时的电力,它的普及对大城市的“热岛效应”能够起到很好的缓和作用。

  德国弗劳恩霍夫研究所正在研发使用太阳能做电池能源的手机,这种手机只需每天日照两小时即可持续工作,已经引起了多家手机巨头的兴趣。我国科学家在环保方面上,也小有斩获,他们发明的“磁悬浮风力涡轮机”,用磁悬浮技术取代了传统的滚球轴承,大大减少了风力涡轮机的摩擦力,即使风速只有1.5米/秒或者利用汽车开过产生的气流,这种涡轮机的风轮也能转动发电。还有不胜枚举的环保节能小发明,诸如太阳能发光二极管、节能水壶、再生时尚水瓶等,也将在新的一年里为人们的绿色生活增添新气象。

  生物医药技术:

  继续向分子级研究挺进

  2006年的夏天,一场政治与科学的对决在美国白宫展开,最后,小布什五年来第一次动用了总统最终否决权,驳回了议会通过的利用公共基金的资金进行干细胞研究的项目。这一事件之所以引人注目,是因为传统医学现在似乎已经裹足不前,打开人类健康奥秘的钥匙已经落到了新一代分子医药、基因工程和纳米生物科技的手中。因此,继克隆技术之后,生物科技再次成为人们视野所关注的焦点。而2007年,当一切争议暂时平息的时候,走在整个时代先锋的科学家们又会给我们怎样的惊喜?

  染色体组、蛋白质组、组织细胞代谢组,一连串的“组”已经在科学家们的眼皮底下打转,成功破解这些“组”的构成及其相互之间的影响,就意味着解开人体内复杂的组织运行的密码,从而让人类更加巧妙地控制自身的健康状况。

  美国加州大学圣地亚哥分校的分子生物专家特德·艾德克拥有一个名为“生物细胞互动作用”的实验室,艾德克和他的同事们所做的研究正是运用电器工程师的工作方法,绘制出一张关于人体细胞之间、人体细胞与入侵人体的细胞之间如何相互关联、相互作用的“电路图”。“我们希望能够搞清楚生物体自身和生物体之间的细胞的相互作用,取得精确的相关数据,然后根据这些数据建立起一个准确的医药模型。”艾德克用了“酷”的字眼形容他们的研究项目。他认为每个身体细胞都包含着基因、核糖核酸和蛋白质组、组织细胞代谢组的信息,而细胞间的相互作用是身体的生物语言,科学家的职责就是去理解这种生物的语言。

  对于制药业来说,特德·艾德克研究项目的成功——描绘出人体细胞之间和体内其他生物互动的“环路图”,将为研制新特效药指明道路,带来上亿美元的财富。艾德克他们已经把比较人体内艾滋病病毒株的项目列入计划,“如果能够找到病毒与人体间作用时暴露的缺陷,那么研究出特效药的日子就近在眼前。”

  达·芬奇、爱因斯坦为什么会成为人杰?因为他们的智慧超越常人,因为他们的大脑不同寻常。而精神病人为什么会时而喃喃自语,时而歇斯底里地哭闹,做着让常人无法理解的事情?同样也是因为大脑的机能出现了障碍。如今,人们对脑部疾病的认识和关注程度远远超过了以往。心理问题会不会在脑部产生生理方面的影响?也许,不久后,美国明尼苏达州大学医学院的神经学家、精神病医生凯温·利姆和他的团队就能够为我们找到理解这些神秘的脑部疾病的新方法。

  上世纪90年代早期,凯温·利姆利用核磁共振技术研究精神病人脑中呈现的症状,随着研究的深入,利姆认为他需要更加精确的脑部成像技术。于是,1996年,利姆等人成为世界上第一批使用磁共振扩散张量成像技术探索人脑结构的团队。与保守的核磁共振只能看清大脑中的灰质、白质和神经轴突相比,磁共振扩散张量成像能够清晰呈现脑神经纤维与脑部不同区域的联系状况。

  在凯温·利姆的带领下,其他的神经学家利用磁共振扩散张量成像对人脑开始进行一连串的研究,包括上瘾、癫痫症、脑外伤以及歇斯底里等多种脑神经疾病。在研究过程中,凯温·利姆的团队发现酒精中毒者脑中的白质与其他组织的联系减弱,从而削弱了其认知能力。而在基因领域,磁共振扩散张量成像也颇有作为,比如,凯温·利姆他们发现有患上老年痴呆症危险的健康人,在其脑部的某个部分存在微小的结构性缺陷,缺陷部分与大脑的其他组织没有联系。凯温·利姆和他的团队坚信能够凭借磁共振扩散张量成像的技术发现治疗从精神分裂症到老年痴呆症治疗途径,为求医心切的病人找到希望。

  时至今日,还有人把人类的身体看成机器?美国麻省理工学院的材料科学家萨布拉·苏瑞士正是这样的人。在花费了20年研究像微电路组件薄膜这样的纳米材料后,萨布拉·苏瑞士和他的研究小组在2003年以后开始活跃在微生物和医药领域,创造了一门新的学科——纳米生物力学。他们运用纳米的精确测量技术研究微小作用力对人类细胞组织的影响,以及在病毒、寄生虫等作用力下细胞的物理形态如何发生改变。

  医学研究者已经发现,即使是一百万兆分之一牛顿的力,都会改变人体的细胞,而多种疾病都是由于力作用引起细胞物理形态改变而引起的。如萨布拉·苏瑞士他们的最近一项研究,发现健康人的红细胞如因疟原虫侵入而变形,红细胞受感染后的刚性比正常细胞提高了9倍,因此在流过细小的毛细血管时,很容易戳破血管壁,从而导致内出血。

  德国斯图加特马普高分子材料学会的学者伊达德·阿扎特说:“许多机械概念诸如刚性和弹性,在生物学中也占有很重要的地位。”他认为萨布拉·苏瑞士的研究不但对寄生虫病有着突破性的进展,也将改变对癌变细胞的认识有着巨大的作用。

  “我们希望用机械的原理找出治疗疾病的新办法。”纳米生物力学也许在不久的将来在医药学领域扮演着越来越重要的作用。

  网络时代从Web2.0向3.0挺进

  Web2.0大行其道的日子还没多久,Web3.0已经呈现“长江后浪推前浪”的态势。Web2.0运用的是粗犷的“混合搭建”,比如说租房网站可以和Google的地图服务链接起来,会自动显示租房列表上每一处房子的具体地址。而Web3.0则像贴身的细心女秘书,在Web2.0的基础上,它能够对于一些简单的问题做出合理而且完整的回答。诸如:我有3000美元的预算,我想找一处温暖的地方去休假。噢!怎么对付一个11岁大的孩子呢。Web3.0是一个机器可以思考事情的时代,华盛顿大学人工智能的计算机专家欧伦·埃特佐尼说:“系统甚至会知道毫无瑕疵与干净之间的区别。”让计算机拥有人工智能,可以如人类那样思考问题,进行人机对话,是研究者们半个多世纪的梦想,Web3.0的时代将把这个梦想变为现实。

  宇航产业方兴未艾

  2010年,维珍集团创始人理查德·布兰森旗下的“维珍银河”旅游公司的太空船将搭载着那些充满着冒险精神的“业余航天员”进行私人太空旅行,这或许标志着私营的太空旅行业即将正式向普通大众开放。尽管还有几年之遥,但是有关航天旅行的周边产业却早已未雨绸缪,方兴未艾。

  漂浮在茫茫宇宙中,处于失重状态的感觉让多数人觉得好奇,而在失去引力的空间中,宇航员用餐时需用脚蹬来固定自己的位置,桌上的调味料以及各种器具也都是用胶带、搭扣固定好的。食物必须足够湿润,可以粘在一起,否则颗粒会堵塞精密仪器,甚至进入宇航员的眼睛、鼻子,而在空间站中“追逐”飞起来的食物碎屑可不是好玩的事情。此外,失重状态和过滤过的空气都会导致人的味觉钝化,空间站的罐装或袋装食物本身就远不及热腾腾的佳肴更有吸引力,如何解决这些“普通的太空游客”的吃饭问题成为航天产业的头等大事。早期太空食物多制成牙膏状、压缩饼干状,并且冷冻脱水,食用前需要加水湿润,加入佐料增加口感。“让宇航员吃土豆烧牛肉没有问题,但是我们正在努力研制更人性化的食物。”美国国家航空航天局(NASA)负责太空食品项目的食品科学家维奇·克罗里斯对研发新一代航天食物充满着信心,他认为其实太空食品有许多选择,在不久的将来,真的会有那些和地球上相差无几的美味珍馐出现在航天菜单上。

  另外,采用充气式膨胀设计的“鹦鹉螺”太空舱已经处于如火如荼的建设中,建成之后,旅客付出100万美元/晚的房价,就在一间330立方米大小的酒店中,体验最独特的无重力环境,亲眼目睹全球的大洋以2.8万千米/小时的速度从窗外掠过。而爱美人士也无须担心太空旅行的衣着,因为不少科技公司已经把目光锁定在太空服的设计和制作上。一家名为轨道旅游用品公司甚至聘请了专门为好莱坞电影设计宇航服的克里斯·葛曼设计了一款IS3太空服,灵活、柔韧以及具备了传统太空服的功用,还十分美观时尚,2007年公司计划将该款服装推荐给美国XCOR航天公司。

  个性化电器时代:

  工作生活两相宜

  耐克运动鞋与iPod的联合、Leve’s为iPod量身定做兼容牛仔裤,这些似乎不着边际的合作似乎在告知人们,个性电器的周边产品时代正悄悄到来。如何让用户在使用时,享受这些人性化产品的独特性是电器生产商一直在孜孜不倦追求的目标。

  惠普公司研究中心正在研制一种1/4米粒大小的“记忆点”芯片。“记忆点”不但有着良好的商业前景,其应用前景更是骄人,因为体积小,它可以被植入各种物体中。据惠普的专家介绍:“比如我们在一本书中植入‘记忆点’,然后通过读卡机读取上面的数据,你就可以在书里欣赏动态的图片和生动的影音。”和“记忆点”运用的无线电频率识别码(RFID)相同,很多商店都已经开始使用RFID标签来追踪大型货物。不久以后,它们将被用来帮助我们寻找家里的东西。包括飞利浦在内的几家公司正在研究开发印刷式塑料RFID标签。这种成本低廉的标签能够广泛地用在食品包装上。同样,在普通居家生活中,装备有扫描设备的冰箱能记录下里边存放的所有物品,这样我们通过手机就可以查看家里还有多少食物、食物在冰箱里究竟放了多久,甚至还可以用电脑查找适合冰箱中所有原料的菜谱。

(责任编辑:陈中)


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