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2015-01-09

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发展规划处 第55期(总第822期)

老教授协会 (开阔思路追求一流) 20141229

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美《时代》周刊评出201425项年度最佳发明

美国《时代》周刊1130日对于让世界变得更加美好、更加智能、更有趣味的年度最佳发明的盘点。

1.现实版悬浮滑板

悬浮滑板——一种像魔毯一样悬浮在空中的滑板——自从在1989年的科幻影片《回到未来2》中出现以来就一直让人可望而不可即。现在美国加州技术公司Hendo已造出了实物。Hendo公司的悬浮滑板只能离地大约一英寸(2.54厘米),即使这么低的高度也必须是在导电材料如铜质或铝质的表面才行。电池的续航时间为15分钟——这点时间几乎不够像《回到未来2》中的主人公那样从敌人身边快速逃离。

不过它的技术却是革命性的。Hendo公司创始人吉尔和格雷格·亨德森计划对磁“悬浮”技术进行开发,以达到在地震中稳定建筑物以及保护价值连城的艺术品等目的。格雷格称:“悬浮滑板是把这项技术推向世界的第一步。”

2.超智能航天器

印度空间研究组织研制的“曼加里安”号火星探测器。

还没有人第一次尝试就能到达火星的。美国没有,俄罗斯没有,欧洲也没有。但924日,印度却做到了。制造该探测器只花了印度7400万美元,还不及电影《地心引力》的预算。这对于印度航天计划以及整个科学界具有重要的象征意义。

3.可实现核聚变的反应堆

洛克希德-马丁公司开发的高β等离子体聚变反应堆。核聚变一直是能源中的圣杯:它取之不尽且基本上是洁净的,而且到目前为止仍然难以把握。但在今年10月,洛克希德-马丁公司表示其实现了技术突破,从而将能在10年内制造出小得足以安装在卡车后部的紧凑型聚变反应堆。其设计利用了“磁镜约束”来控制反应过程。由于缺乏有关其工作原理的更多细节,外部科学家持怀疑态度。但如果该公司真的能制造出可正常工作的聚变反应堆,能源世界可能会为之彻底改观。

4.无线电力

为丰田汽车、英特尔电脑及其他装置开发的无线供电。

我们已有了无线网络和无线电话。那么为什么日常家电仍要插入墙上的电源插座中?美国无线电力公司的技术——利用插入式线圈产生磁场为最远距离达2.4米的目标供电——已在丰田电动汽车、英特尔电脑及其他装置上进行了试验。无线电力公司首席执行官阿历克斯·格鲁森称,在10年之内,房间里可以布设导线,这样所有的电器(电灯、电视、音响等)都可以靠一个中央充电基座供电。

5.3D打印一切

可以造出任何物品的机器。听起来像是科学幻想,但由于3D打印机的出现,这正在迅速成为现实。3D打印机按照数字蓝图制作物品,通常是通过把塑料或其他材料一层层叠在一起。

对消费者和企业而言,这是个福音。仅在过去一年中,中学生们3D打印了用于物理课实验的火车车厢,科学家们3D打印了人类器官组织,通用电气公司则使用3D打印技术改进了其喷气引擎的效率。美国三维系统公司的3D打印机能打印糖果和乐器等,该公司首席执行官阿维·赖兴塔尔说:“这的确是一种巧夺天工的技术。”

6.改写智能定义的手表

大多数智能手表已经证明纯属鸡肋:它们试图浓缩手机的使用体验,结果却难以令人满意。相比之下,苹果手表体现了全新的手腕电脑理念,利用新颖的接口把触摸屏与物理按钮结合到一起。除了具备钟表功能外,苹果手表还可以发送信息、导航、跟踪锻炼情况及进行无线支付。

7.把隐私放在首位的智能手机

皮尤研究中心称,近一半美国人觉得在手机上谈论个人信息是不安全的。那么手机的主人怎样才能藏好自己的信息?Blackphone应运而生,这是一款把隐私看得高于一切的智能手机。这款由同名公司研制并在斯诺登泄密事件后加速推出的手机采用定制版安卓操作系统,其中剔除了可能造成安全漏洞的功能如日历同步等。它还带有以远高于普通智能手机的技术水平对通话、信息和浏览历史进行加密的软件。

8.让派对更加火热的便携冰箱

Coolest便携冰箱是世界上最出色的多用途派对用品。当然,它可以存放食物和饮料。但它还带有搅拌器、LED门灯、USB充电器、蓝牙扬声器以及便于在多种地形(包括海滩、停车场等)上搬运的大轮子。自从样机今年早些时候首次出现在众筹网站“启动者”网站上以来,已有约6.3万网友出资1330万美元支持使之成为现实。它目前是该网站有史以来吸引投资最多的发明,战胜了像Pebble智能手表和Oculus Rift虚拟现实眼镜等热门发明。

9.让你纠正姿势的小卡片

我们总是忘了纠正懒散的姿势,为此Lumo身体技术公司发明了Lumo Lift姿势提醒器。一旦使用者在衬衫上别上像小卡片一样的该装置,它就会分析颈部和背部的位置,并在姿势不理想时发出震动。该系统的销量已超出内定目标。有一半使用者是女性,鉴于电子产品的尝鲜者通常以男性居多,这一点着实让人印象深刻。

10.令电动车变得动人的汽车

电动汽车大多行驶缓慢、毫无魅力和缺乏驾驶快感,要不就是贵得吓人。因此当宝马公司宣布将开始销售电动车时,它需要跨越很高的标杆。宝马i3轿车做到了这一点。除充电3小时可行驶113-177公里外,其新颖的设计还使司机可用同一块踏板实现加速或制动(前进时踩下,制动时抬起),这将会提高能源效率。而鉴于所谓的里程焦虑仍是人们不愿购买电动车的头号原因,宝马公司将率先推出打消顾客疑虑的措施,包括选装在紧急时刻能为汽车电池充电的汽油发动机,以及临时借给车主一辆汽油燃料汽车以便进行长途旅行的计划。

11.取代笔记本电脑的平板电脑

微软公司最新的跨界产品Surface Pro3把笔记本电脑的性能融入了12英寸平板电脑内。它还能运行WordExcelPowerPoint等台式机程序。这一特点及其修长的可拆式键盘盖和方便在桌上使用的固定基座,使它比其他平板电脑更适合医生和商务人员等专业人士。

12.优雅地发出提醒的戒指

与许多职业妇女一样,克里斯蒂娜·梅尔坎多总是把手机放在包里。这意味着她要不断拿出手机查看重要消息。但如果她从某件自己佩戴的物件上获得这些信息,会怎样?这就是Ringly智能戒指的创意:通过设置,当佩戴者收到老板的电子邮件、出租司机的短信或是其他任何不能错过的信息时,这种戒指可以发亮。梅尔坎多筹到100多万美元实现自己的设想。这一想法奏效了:6月推出的首批1000Ringly24小时内即售罄。

13.个性化药盒

T·J·帕克在一个经营药房的家庭中长大。对于人们要记住什么时候该吃什么药是多么难的一件事——尤其是如果同时要吃多种药,他有切身感受。这便是为什么他现在经营的电子药房不销售整瓶药的原因。作为替代,药房每两周会向患者寄送一个分药器Pillpack药盒,里面的药物都按日期和时间分装在一撕即开的纸袋中。

14.预防失明的香蕉

在撒哈拉以南的非洲地区,多达30%5岁以下儿童存在失明危险,原因包括一个简单的事实:他们摄入可保护视力的维生素A不够多。如果在他们饮食中占很大比重的香蕉被改造为含有维生素A,情况会怎样呢?澳大利亚遗传生物学家詹姆斯·戴尔和他的团队开始培育一种富含维生素A的“超级香蕉”。戴尔称,“这些香蕉有可能解决”一个重大的健康问题。

15.为骑车人提供助力的轮子

骑自行车对身体和环境都有好处。但骑着车到处奔波似乎是件苦差事,尤其在拥有丘陵地形的大城市。为减轻这种负担,美国马萨诸塞州的超级步行者公司开发了可加装到大多数自行车后轮上的“哥本哈根轮”,它带有可重复充电的电动马达。根据由智能手机应用输入的骑车人偏好,马达可在整个骑行过程或仅在上坡时提供助力。传感器对道路状况、气温和坑洼进行监测,以便与骑车的人分享有关最佳线路的实时信息。

16.天衣无缝的手语翻译器

对千百万聋哑人来说,日常交流通常需要昂贵的人工手语翻译和冗长的书写。旧金山MotionSavvy公司的Uni装置是一台带专用附件的平板电脑,它利用运动感应摄像头和语音识别技术,把美式手语实时翻译成口语,并把口语翻译成文本。

17.抗埃博拉过滤器

埃博拉病毒的可怕之处是它的速度。它可以在几天之内进行足以让免疫系统沦陷的大量自我复制。但Aethlon医疗公司开发的Hemopurifier过滤筒可加装到血液透析机上,能让机体恢复应有的平衡:其植物凝血素过滤剂可吸收埃博拉病毒,并在血液流经时把病毒清除。该产品仅在德国一名患者身上用过一次,但它产生了奇效,真的治愈了他的埃博拉感染。

18.自拍助手

如果说2013是“自拍”成为热词的一年,那么2014便是自拍成为一种文化现象的一年。至少有1/4的美国人在社交网站上分享过自拍。感觉到新商机的几家公司推出了优化自拍体验的专门装置。让用户能把手机放到双手够得着的范围之外取景的(多种品牌的)自拍助手真正达到了增值效果。

19.帮你节省电费的空调

Quirky网站与通用电气公司推出Aros空调器。它是智能化的。利用一款配套的手机应用,Aros空调可以通过GPS跟踪主人行踪,并根据他们离家的远近自动开关机。它还能告诉用户他们正在花多少钱来给屋子降温。Quirky网站称,使用自动开关机功能的Aros空调为用户节省了近10%的电费。

20.有助于囚犯放松情绪的监狱活动室

每天有23个小时,美国俄勒冈州最大监狱里被单独关押的200名囚犯除了白色的牢房墙壁什么也看不到,有研究称这种体验会提高精神疾病发病率,使囚犯容易具有自杀和暴力倾向。去年,监狱官员们开始让一些囚犯在独创的“蓝屋”里度过1小时放风时间,这是一个内有放映机播放空旷的沙漠、奔流的瀑布和其他室外景色视频的活动室。设计人纳利尼·纳德卡尔尼的专业是研究自然界如何影响人类行为。

21.让孩子动起来的平板电脑玩具配件

与许多孩子一样,普拉莫德·夏尔马的女儿喜欢玩iPad。但是他说:“每当她目不转睛地盯着屏幕,距离只有6英寸(约合15厘米),而且整天都是这样的时候,我就不是太高兴。”于是这名前谷歌工程师和他以前的同事杰罗姆·舍勒想出了一种让虚拟游戏回归现实世界的方法。Osmo公司的“反射式人工智能”附件使iPad上的摄像头可以捕捉实物目标,从而使孩子可以仿照屏幕上显示的图案摆放彩色模块,并在摆放正确的时候获得奖励(这同时也能提高他们的运动能力)。

22.智能化教练篮球

这种篮球内置了9块传感器和1块蓝牙芯片,后者可把表现数据传送给一款手机应用,从而使打球者可以作出自我评估——例如他们投篮的弧线等。如果比赛不顺利,那么手机应用里甚至会有一个教练的声音要求你“加快速度”或“手腕用点劲”。生产94Fifty智能传感篮球的InfoMotion体育技术公司的迈克尔·克劳利说:“看到有人提高了球技,我们就觉得兴奋。”显然这样的事情总在发生:克劳利称该公司已售出将近10万个篮球。

23.可食用的包装

“可食用的包装”听起来自相矛盾——除非你是WikiFoods公司首席执行官戴维·爱德华兹。他发明了把酸奶、奶酪、冰激凌及其他食物装入坚固得足以(在遇水、遇热和遇冷时)保持不变形的外壳中的方法,直到你张口咬开它。奥秘来自科学:每个外壳都用水果干或其他天然物质的颗粒制成,这些颗粒小得足以因为带电不同而相互吸引:它们又与钙和糖混合起来,以加固外壳。爱德华兹意在为减少包装浪费作出贡献。

24.数字艺术展示屏

数字艺术家杰克·莱文说,“有如此多的画家”在电脑上或在为电脑创作美丽的作品。他指的是日益红火的Tumblr等网上社区。但把这种艺术挂到墙上却一直几乎是不可能的。莱文的EletricObjects公司旨在改变这一现状。该公司生产的光滑的平板显示屏规格为22×13英寸,内置了网络连接,可用来显示画作。它们的亮度可与阳光同步变化,表面的磨砂处理可消除反光,从而营造油画般的质感。配套的手机应用使用户可随意切换显示的内容。

25.让女孩变得强大的动作玩偶

女孩的职业抱负在很大程度上会受到玩具的影响。然而,当唐·纳多和朱莉·克尔温两位母亲开始寻找与芭比娃娃截然相反的健壮、强势的女性动作玩偶时,她们却沮丧地一无所获。于是,她们设计了自己的“我是强者”系列动作玩偶并委托一家企业生产,这些玩偶意在把女性塑造为具有强势性格的英雄。每款玩偶都代表一种不同的“英雄主义”要素,例如恒心或诚实。纳多说:“女孩可以拯救世界的概念是一种非常有力的想象。”


美刊《科学美国人》评出2014年十大科学新闻

美国《科学美国人》月刊12月号评出2014年十大科学新闻。本年度发生了许多不仅将在实践上,而且将在思想上产生深远影响的科学事件,下面分别予以介绍。

1.埃博拉疫情暴发

埃博拉病毒今年突然引起公众注意,其在西非引发的疫情甚至比之前发生的所有埃博拉疫情加在一起还严重。病毒重创了塞拉利昂、利比里亚和几内亚,并且波及全世界。此次疫情是今年3月最早在几内亚进入公众视线的,到12月中旬病毒已感染逾1.7万人,并导致逾6000人死亡。埃博拉给大多数受疫情影响国家的经济、卫生系统和政府留下了永久的印记,并迫使当地社区为阻止疫情扩散而抛弃传统礼仪,包括擦洗死者遗体以及在见面时握手、亲吻等。

尽管研究人员在过去一年里已对埃博拉病毒有了很多了解,但对该病毒仍没有经过验证的疫苗或治疗方法。多种潜在的疗法和疫苗正处在临床试验阶段。

2.人类探测器首次登陆彗星

在航天科学领域,2014年是彗星之年—具体来说是“67P/丘留莫夫-格拉西缅科”彗星之年。这是一颗灰蒙蒙的巨大冰状彗星,它在大部分时间里都漂浮在火星和木星之间。与所有彗星一样,这颗彗星是太阳系早期留下来的相对原始的残余物,其内部蕴藏着线索,有助于科学家解答关于太阳系行星组成方式的长期奥秘。

今年8月,欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器在经过长达十年的外太空旅行后到达该彗星,并进入轨道,以便在这一冰状天体冲向太阳的过程中对其展开一年的研究。在“罗塞塔”的太空旅行达到高潮的同时,它向彗星释放出“菲莱”号着陆器,这个洗碗机大小的着陆器意在实施人类对彗星的首次软着陆,并在彗星表面进行数月的行动。11月中旬,当“菲莱”瞄准翻滚中的彗星连续尝试降落七小时,最终实现无动力着陆的时候,整个世界都在凝神观看。

在着陆完成后不久,人们才意识到“菲莱”遇到了麻烦。原本用来固定着陆器的稳定推进器和鱼叉形装置未能发射出来,从而使“菲莱”号在彗星轻微的重力作用下发生弹跳,仿佛降落在一张蹦床上。最终它偏离了方向,并发生了一定角度的倾斜,置身阴影使它的太阳能电池无法完成充电。尽管科学家奋力营救该着陆器,但在着陆完成不到3天后,“菲莱”号因为电池耗尽而不再发出任何信号,不过在此之前,它发回了前所未有的数据和图像。这些数据和图像目前仍在分析之中。

3.美中达成历史性气候协议

对于应对气候变化而言,今年是重要的一年。联合国政府间气候变化专门委员会完成了对气候科学状况的第五次评估,认为人类仍难辞其咎,且问题正在恶化。美国环境保护署发布了关于削减发电站二氧化碳污染排放量的计划。联合国秘书长召开了关于全球变暖的国际峰会,包括美国总统奥巴马在内的100多位国家元首与会。逾十万人在纽约街头游行,要求这些世界领导人对气候变化采取行动。就连美国航天局也加入进来,并在经过第二次尝试后终于把“轨道碳观测者2号”卫星送入轨道。

然而,什么都比不了美中这两个世界最大污染排放国达成的历史性协议。中国同意使其温室气体污染排放量在2030年左右停止增长,届时还将利用水电、核电、太阳能及风能等非污染性能源满足其20%的电力需求。美国则保证在2025年之前将其温室气体污染排放量在2005年的基础上削减26%-28%

4.“宇宙大爆炸”引力波证据真伪成疑

如果像所谓“暴胀”理论推测的那样,宇宙在诞生后不久即呈指数级迅速膨胀,那么它可能形成过被称为“引力波”的时空涟漪。当科学家在今年3月宣布,他们发现了这种涟漪的确切证据时,该成果被称赞为“科学史上最伟大的发现之一”,因为它似乎提供了关于宇宙暴胀的第一个直接证据。

然而,怀疑随之而来。这些为地球南极附近的宇宙泛星系偏振背景成像二代望远镜(BICEP2)实验项目工作的研究人员,是否真的故意无视了关于其数据的更加平淡的解释?在随后的几个月里,物理学家们就此展开了你来我往的争论:有数十篇论文对BICEP2的发现及其潜在影响进行了分析。最新的测评现在认为,BICEP2的数据可能不仅是由引力波导致的,也可能源于平淡无奇的古老尘埃。

5.千年一遇的干旱袭击加州

降水稀少,加上创纪录的高温,令美国加利福尼亚州眼下的旱情成为1200年来最严重的旱灾。虽然加州一贯干旱,但目前的缺水状况在该州历史上显得格外突出,因为气温与以往的干旱时期相比更高。

与此同时,根据世界气象组织12月在联合国利马气候大会期间发表的一份报告,今年世界各地的平均气温很可能是有记录以来最高的,这使得2014年成为连续第38个气温数值“异常高”的年份。

尽管有这样的评估报告,但最近发布的一份由美国国家海洋和大气管理局出资赞助的研究报告指出,海洋和大气的自然运行模式才是加州旱灾背后的“主要推动因素”。报告称,没有“任何确凿证据”能证明,人类导致的气候变化与这次干旱有关。

6.灾难令商业航天失色

今年相隔数天发生的两起灾难性事故,给蓬勃发展的“新航天”行业造成重创。该行业是由通常得到亿万富翁资助的私营企业组成的松散集合体,这些企业争相使遨游太空这件事变得更加经济、更加常规化。

1028日,由美国轨道科学公司运营的“大火星”无人运载火箭在发射不久后爆炸,原因很可能是其所采用的俄制主发动机发生故障。仅仅三天之后,1031日,英国维珍银河公司的“太空船二号”亚轨道航天器的试飞以悲剧告终,该航天器坠毁在美国莫哈韦沙漠,两名试飞员一死一伤。

轨道科学公司计划在2016年再次发射前往国际空间站的“大火星”火箭,并将采用一种新型主发动机。维珍银河公司未来的计划则多少有些不明朗。数以百计的富豪同意支付每人25万美元的费用,预订搭乘“太空船二号”体验亚轨道飞行,但一些因此受到惊吓的“太空游客”正在要求退款。

7.美国实验室处理致命微生物连曝疏漏

2014年发生在美国联邦实验室的一连串安全事故导致国会召开听证会,并促使议员们再次呼吁加强对高封闭级别科研场所的监管。

6月,美国疾病控制和预防中心的一个实验室准备运送炭疽样本,却没对这些细菌进行适当的灭活处理。次月,美国食品和药物管理局的研究人员发现,6瓶早已被人遗忘的天花病毒被随便放在国家卫生研究院的一个冷藏室里。而在3月份时,美国农业部的研究人员收到了从疾控中心的一个备受推崇的实验室寄来的动物流感病毒,但随后发现这些样本已经因为疏忽而受到H5N1流感病毒的污染。这些疏漏呈现出一种令人忧虑的出错规律。美国疾控中心主任汤姆·弗里登称这一系列事件敲响了警钟,暴露出“严重问题”。涉及这些致命病原体的失误没有造成人员伤害,但导致高安全级别实验室的样本运送工作暂时冻结,并对生物安全流程进行全面审查。疾控中心涉及事故的两个流感和炭疽实验室也被关闭。

在上述事故发生后的几个月里,疾控中心在生物安全高级别区域内安装了摄像头和平板电脑,以避免日后再次发生疏忽事故。

8.首次成功合成酵母染色体

什么人能够从零开始制造出复杂细胞生命的第一条染色体?答案是数百名大学生。今年3月,美国约翰斯·霍普金斯大学“制造染色体”课程的本科生们宣布成功复制了控制有性繁殖的酵母3号染色体。

这些学生合成了按顺序排列的碱基(即ACTG分子),并把它们整体植入酵母中。酵母自身的DNA修复系统把这些DNA纳入已有的染色体,随着时间推移,原来的天然染色体便被人造染色体替换。此举标志着这种染色体在历史上首次由人工合成并被生物技术的模式生物之一—酵母所接纳。

9.网络攻击预示着磁条信用卡的淘汰

美国家得宝公司今年成为一次大规模数据失窃事件的受害者。今年9月,网络窃贼从该公司的零售信用卡处理系统中盗取了大约5600万份交易记录,这一数目远远超过美国塔吉特百货公司在201312月被盗的4000万份记录,但少于2007年美国TJX公司失窃的9000万份记录,后者是史上规模最大的信用卡数据盗窃案。尽管网络盗窃案发生的频率令人震惊,但家得宝事件因其失窃交易记录的庞大数目以及这件事对于淘汰老式磁条信用卡所产生的潜在影响而格外引人注目。

移动支付系统现在可以有效代替传统信用卡和借记卡。例如,今年10月面世的苹果支付系统允许用户通过iPhone手机,在不向零售商透露客户支付信息的情况下进行购物。

10.符号思维被证明存在于其他类人物种

是什么让智人有别于类人家族的其他成员,并促成了我们人类作为一个物种的非凡成功?一个流行的观点认为,关键在于我们的符号思维倾向,而符号思维是语言的基础。但越来越多的证据表明,穴居人也有这种天赋。现在又有消息传来:一种更古老、更原始的人类祖先—来自亚洲的直立人—也显示出他们拥有符号思维的迹象。

研究人员在印尼爪哇岛上一处直立人遗迹中发现了一个刻有几何图形的贝壳。此处遗迹的年代可追溯至54万至43万年之前。这个贝壳比在南非发现的先前已知最古老的雕刻符号至少早了30万年。

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