美国《新闻周刊》评出影响未来的十大发明

新浪科技讯 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,它们分别是:

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《商业周刊》评选出影响未来的十大科技发明

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仿真钻石

1. 这不是真正的钻石

布莱恩特-里纳莱斯(Bryant Linares)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金刚石,随后他将这块金刚石放进了酸性溶液中清洁。罗伯特本来希望的第二天回来的时候能够得到一块黄色的工业用金刚石,但出乎意料的是他得到的竟然是一块几乎完全透明,完美的四分之一克拉碳晶体,也就是钻石。罗伯特在无意中实现了科学家多年以来始终未能实现的梦想,那就是制造能用于订婚戒指的人工钻石。

事实上,人造金刚石并不是一项新技术,早在上世纪50年代人造金刚石每年的产量已经达到80吨,大量低质量的人造金刚石在打孔机等工业生产工具中广泛应用。然而高质量的人造钻石对于人类而言具有更重大的意义,当然这种意义并不仅仅体现在佩饰和珠宝上。例如,科学家们非常渴望能够生产钻石微芯片,这主要是因为发热问题已经成为了微芯片生产中的一个难点。现在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,并且电子可以更轻松的通过,这意味着科学家们可以在钻石微芯片上集成更多的电路。如果人类能够找到生产人造钻石的方法,势必会带来电子产业的一场革命。

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科学家模拟果蝇的飞行轨迹

2. 果蝇知道些什么?

  加利福尼亚理工学院生物工程学教授迈克尔-迪金森(Michael Dickinson)是全球果蝇飞行力学领域的著名专家,多年来他一直在研究果蝇的飞行,用超高速摄像机拍摄果蝇的翅膀的工作,力图了解这种生物如何在人类眨眼的五分之一时间内完成了转向。迪金森为果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果蝇。在了解了果蝇的飞行原理后,他将研究方向转向了果蝇如何知道自己要去哪里的问题。果蝇眼睛的构造同人类不同,在它的眼睛里,这个世界仅仅是一个25X25的矩阵,那么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的着陆在酒杯边缘的呢?

昆虫学家对于昆虫追踪气味的能力一直飞常感兴趣,很多昆虫都可以轻松的跟踪到一公里之外气味的源头。迪金森认为昆虫的这种能力对于人类将有很大的用处,例如人类如果生产出具有类似能力的微型飞行器,就可以帮助警察准确的在丛林中找到失踪者。当然,研发这样的设备还有很多难题需要解决,因为昆虫还有很多秘密等待我们人类去发掘。

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为细胞设定程序

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。在一个典型的基因电路中,某一种化学物质后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。而第二种化学物质又会触发第三个基因,它能够使第一个基因回复到关闭状态。科学家甚至能为细胞群体设定程序,让它们围绕培养皿生长或只存活于培养皿的中心。

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。今年年初,波士顿大学的研究人员詹姆斯-柯林斯(James Collins)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。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。这听起来有些像科幻小说,但在不远的将来将会成为现实。

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通往太空的丝带

4、沿着绳子爬上太空

  俄罗斯数学家Konstantin Tsiolkovsky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。在15年前,太空升降机的构思还只是空想,因为在没有火箭推动的情况下即使是一根电缆也难以进入太空。但现在已经有材料能够延伸到62000英里的高空,并且能够支撑自身的重量。

  1991年,日本科学家年开发了一种碳纳米管,它比钢的强度要大上很多倍。因此,美国国家宇航局(NASA)已经开始研究太空升降机。1999年,NASA给物理学家布拉德利-埃德华兹(Bradley Edwards)拨款50万美元,用碳纳米管开发太空升降机。爱德华兹设想,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一万美元下降至100美元。爱德华兹认为这一项目在20年内就有望实现,NASA尖端项目办公室主管大卫-斯米泽曼(David Smitherman)就此表示:“这将大大提升我们的发射能力。”

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让计算机替你驾驶汽车

5、让计算机驾驶

  现在已经能够利用计算机芯片监控汽车内的所有设备,而未来的一项新技术则要使计算机成为汽车的驾驶员。这些计算机驾驶员反应迅速,能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务。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。尽管一些专家认为和计算机共同驾驶是自找麻烦,但这种方式确实能够降低事故率。

  目前,汽车制造商们已经在计算机驾驶系统研发领域展开了激烈的竞争,宝马、戴姆勒克莱斯勒、通用汽车等行业巨头已经开发出了原型产品。斯坦福大学动态设计实验室主管克里斯-戈德斯(Chris Gerdes)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的防止汽车超速、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。但是有专家警告,出问题的计算机也可能会干扰驾驶员。

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新型存储器

6、一种新型内存芯片

  南加州大学生物学工程师特德-博格(Ted Berge)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、阿尔茨海默氏病以及其它身体疾病的患者,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。”在从事模拟神经细胞工作10多年后,博格设计的计算机程序已经能够部分模仿神经细胞的行为,他还设计了芯片专门来运行这些程序。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。

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太空水果

7、太空作物

  未来的农产品可能与目前地球上的产品大不相同。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。这些种子回到地球后,科学家们按照体型、外观和营养等特性对它们进行了细致的筛选,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。1999年以来,北京的飞鹰绿色食品集团(Flying Eagle Green Foods)就不断将种子和幼苗送入太空,该公司培养的太空西红柿所含的Beta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。通常情况下,一名科学家一生只能培养出三种新作物,但是该公司1999年以来已经培育出了50多种。现在,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。

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让塑料发光

8.让塑料发光

  剑桥大学的里查德-弗兰德(Richard Friend)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,但是弗伦德认为,未来的手机、电视、手表、计算机内将会广泛的使用廉价的塑料芯片。
弗兰德在上世纪八十年代和九十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。

  目前来看,要实现弗兰德的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。可以折叠的电子书未来几年就会出现,塑料芯片能够在任何可变形表面上印刷,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。市场调查公司IDTechEx 董事长皮特-哈罗普(Peter Harrop)表示:“也许未来消费者电冰箱中的产品可以根据购买时间的不同而变换标签的颜色。”

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超轻型汽车

  9、超轻型汽车

  混合动力汽车能够将每升汽油的行使公里数提高一倍,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。

  对于制造商而言,最大的问题是要生产高强度的汽车零件,以便在发生碰撞时保护乘客,同时又要保证生产成本很低能大规模量产。网球拍的碳纤维太短不够结实,飞机材料的碳纤维较长也足够结实,但是需要手工在三维模具中浇注,不适合汽车的大规模生产。德国的宝马开发出了在平面上铺砌纤维然后建成三维零件的自动化方法,但是材料的成本仍然是钢铁的两倍。

  碳纤维汽车在碰撞后应该能保护乘客,因为材料会破碎成很小的碎片,从而减缓了撞击,这也是减轻汽车重量的好处之一。Fiberforge公司主管赖特-戴维斯(Dwight Davis)表示:“碳纤维汽车的碎片在经过缓冲器后已经失去了大部分能量,因此不会给用户造成很大的伤害。”

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水陆两栖房子

10、像鸭子一样居住

同每个荷兰家庭一样,范-莫伦斯(van der Molens)一家非常了解人类同大自然抗争时的脆弱。1995年莫伦斯一家被迫因洪水逃离了家园,而这并不是他们最惨痛的记忆,1953年荷兰的海岸决堤导致了1800人死亡。
幸运的是,莫伦斯一家今年年初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,初看起来与传统房屋并没有太大的区别。但是这种房屋最大的特点是可以附在水面上,而且由于重量均衡,这种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。

这种水路两栖的房屋看起来没有应用到太多的尖端技术,不过它却可能解决一个全球性问题。随着冰川融化海平面上涨,洪水的问题将会更加严重。据联合国预测,2050年以前,将有20亿人面临洪水威胁,届时这种水木两栖房屋也许会成为新的诺亚方舟。(完)(飞仙)

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