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美国《技术评论》杂志每年都会评选出10项可能改变世界面貌的新兴技术。今年,榜上有名的包括实时搜索、社会化电视、绿色水泥等等,其中有些技术可能“小荷才露尖尖角”,比如“双效抗体”等;另外一些技术已经成为业界人士脑海中的热门词汇,比如云计算。无论如何,这些技术必将会在2010年的世界“搅动一池春水”,有望让我们的生活更加健康和美好。
1.实时搜索
时下,以Twitter为代表的实时网络成为互联网最热门的应用领域之一,正是基于网民对新兴资讯速度和实时性的更高要求,搜索引擎领域应需而动,“实时搜索”概念应运而生。众多国外搜索巨头相继推出了相应服务。
谷歌表示,网络上每天都会产生出超过10亿条的即时信息,而此前着重于“历史搜索”的技术难以及时捕获最新信息。鉴于此,谷歌今年1月1日推出了“实时搜索”服务,力争在海量信息中,为用户提供某个时刻他最需要的信息。
微软公司搜索技术中心的负责人肖恩·萨切特则认为“实时搜索”这种说法太局限,他表示,微软公司的“必应”搜索服务不仅可以从社交网站过滤出用户所需要的数据,而且也能够将这些数据进行扩展,最终,通过人们键入的关键字,为人们提供一对一的交流。
2.社会化电视
虽然近年来实时电视节目的收视率有逐年下降的趋势,但是诸如冬奥会和格莱美音乐颁奖礼等重大事件却吸引了越来越多的观众,出现了比之前更多的新闻和评论。电视业正在慢慢复苏,这或许可以归结于一些新的“观看”方式的诞生:人们在观看电视节目的同时,还使用智能手机或笔记本电脑来传输文本、发送信息、实时提供明星的绯闻逸事等。
麻省理工学院电子研究实验室的科学家蒙特佩蒂正在研究“社会化电视”——把促进电视节目质量的“社会化网络”和更加被动的传统电视收视习惯进行无缝连接。这样做的目标是:使看电视成为不同地方的观众们能够相互分享和讨论,并且让每个观众能更快地找到他们想要看的节目。
蒙特佩蒂希望将不同的通讯系统连接在一起,尤其是将手机和宽带服务连接在一起,来创造一种优雅的用户体验。她正在同英国电信公司着手研发这套系统,BT公司向英国和爱尔兰的1500万人(其中一半是数字电视的订户)提供宽带连接服务。今年2月,蒙特佩蒂的团队向BT公司提交了该系统的精简版本。BT公司大学战略研究部门的负责人杰夫·帕特摩尔说,这样的一套系统可能将于今年横空出世。
3.绿色水泥
英国《卫报》去年公布的数据显示,全世界每年生产20亿吨水泥,而每生产1吨普通水泥,就释放出近1吨二氧化碳。并且,人们对水泥的需求量还直线上升,法国农业信贷银行的一份报告预测,到2020年,全球水泥需求量将比现在增加50%。
就在各国面对水泥引发的环保问题一筹莫展的时候,英国Novacem公司首席科学家瓦拉斯普鲁斯表示:“我们生产的水泥独特之处在于,它是碳负性的。在生产过程中,它排放出的二氧化碳远远小于它在被使用时吸收的空气中二氧化碳量。”Novacem公司最近还打算同英国最大的私人建筑公司莱恩·奥罗克公司合作,尝试着让该行业更多地使用“绿色水泥”。在2011年,该公司将收到150万美元的资助,其中一部分来自英国皇家学会,Novacem公司计划建造一个新的试验工厂来制造其最新式的水泥。
4.改造干细胞
美国威斯康星大学麦迪逊分校医学与公共卫生院教授詹姆斯·汤姆森实验室于2007年与其他研究人员同时制造出了人类诱导性多功能干细胞。汤姆森手中的小塑料瓶中装着超过15亿个心脏细胞,而这些细胞来自于一种新的干细胞。汤姆森认为,这种干细胞能够改进人类的疾病研究并且改变我们的药物研发和药物测试模式。
2007年,日本京都大学的山中伸弥团队和汤姆森/俞君英团队,通过插入4个特定基因,第一次成功地将普通的人体皮肤细胞直接改造为功能与胚胎干细胞类似的“诱导多能干细胞(iPS)”。得到的iPS细胞具有胚胎干细胞的两个确定的特征:能够不断地自我复制;能够如变色龙一般变身为人体内的任何细胞类型。
科学家们相信,iPS细胞和干细胞能够替代人类受损或者有缺陷的身体组织。但汤姆森认为,他们最重要的贡献将是为人类发展和疾病研究提供前所未有的窗口。科学家能够使用罹患各种不同病症的病人的细胞来制造干细胞,并且诱导这些细胞变成因为疾病而遭到破坏的细胞,这或许会让研究人员更好地防患于未然,在疾病初露端倪时检测到疾病,并且追踪让其扭曲的分子过程。
5.植入式电子设备
下一代植入式医疗设备将不再依赖由工厂中制造的材料,而是使用蠕虫肚子中培育出的高科技材料。美国塔夫斯大学的生物医学工程师菲奥里泽·奥蒙特使用蚕丝制作了一些可植入的光学和电子学设备,这些设备将成为生命特征的监视器、血液检测仪、图像中心和医务中心,而且在不需要时,可以轻而易举地将这些植入人体的设备销毁。
植入式电子设备可以提供更加清晰的人体内部状况图片,让医生更好地了解病人体内的情况,或者帮助监视患者的慢性病发展情况或术后身体恢复情况,但生物相容性等问题也限制了植入设备的使用,许多在电子设备中广泛使用的材料被植入人体后会引发免疫反应。另外,目前大部分植入芯片需要通过外科手术植入人体,而在不需要的时候,还得通过手术取出,因此,只有在关键时刻,人们才会选择植入式电子设备。
奥蒙特列举了一些应用:一个蚕丝光缆可以从一个LED阵列传输光线到植入人体的蚕丝传感器,蚕丝传感器通过改变颜色来告诉人们癌症又复发了。另外,这些设备还能控制人们服用药物的剂量。利用一根蚕丝光纤,还可将一些信息传输到人体的皮肤表面,再使用手机将这些信息读出。奥蒙特说,制造这些设备的材料都已经具备,只要把这些材料放到一起,一根小小的蚕丝就能帮助我们拯救生命。
6.移动3D
《阿凡达》使3D电影方兴未艾。澳大利亚的动态数码景深公司(DDD)正在将3D带到智能手机和其他移动设备上。
三星生产了一款手机看起来像是典型的传统智能手机,但是一旦将屏幕从竖屏转为横屏时,不可思议的事情发生了:屏幕上的图像由2D变成了3D。这种景深感效果是由DDD的首席技术官弗拉克发明的,该技术有望解决3D领域的最大瓶颈,力争能够做到不戴特殊眼镜就可享受观看3D节目的乐趣。
这项技术将会运用在已经开始被大肆炒作的3D电视机上,但是最适合使用这项技术的对象则非智能手机莫属,因为该技术的视角范围较小,手机用户更便于选择最佳观看角度,这也是为什么手机多媒体设备能够抢占先机,引领3D技术成为主流的原因。市场调研机构Display Search最近预测,到2018年,全球将会有7100万这样的移动设备。
7.直接制造生物燃料
美国投资机构旗舰风投公司的首席执行官努巴·阿费彦曾表示:“生物燃料都是来自于二氧化碳和水,那么是否存在一种方式可以将二氧化碳直接转变为我们所需要的燃料,而不用费事利用玉米、柳枝或者海藻来获取呢?”
对于阿费彦创办的新兴公司朱尔生物技术公司来说,答案似乎是肯定的。去年,该公司宣布,他们设计出了新的方法,可以从喂养阳光与二氧化碳的转基因微生物中提炼出乙醇与其他液态燃料。
不同于一般的生物燃料公司,朱尔公司称,其“日光养殖”系统不需要藻类或者其他植物等生物原料就可以运作,在这个系统下,微生物在盐水里透过光合作用获得成长所需要的动能,然后直接分泌出燃料或者商用化学物质。实验室测试和小规模的尝试让阿费彦估计,使用这种方法每亩地获得的液体燃料是使用玉米来制造乙醇的100倍,是使用其他农业肥料获得的生物燃料的10倍,其同化石燃料相比,非常具有竞争力。
8.云编程
云计算为我们提供了无限的计算和存储能力。然而,程序员们似乎并不知道怎样最大限度地利用这种能力。因为,当前大部分程序员们都倾向于改造已有的程序,使其可以在云端运行,而不是直接编写一个为云量身定做的应用程序。而且,在跟踪数据和获取程序在云上运行的状态方面,云做得还不够好。
加州大学伯克利分校的约瑟夫·海勒斯太因认为,他可以开发出一套软件来很好地追踪数据和密切监视云端的动向,使得编写复杂的云端应用程序变得简单明了。他的想法是,修改各种数据库编程语言,并用其来快速搭建任何云端应用,包括社会化网络、通讯工具、游戏等等。通过好几年的测试和修改,这些语言现在已经可以很好地从大型数据库中读取和写入数据。如果这其中的任何一种语言可以很好地实现云端友好化,那么,程序员们就真的不用再花大力气处理各种细微的数据了,只需要关注他们想要的结果就可。
海勒斯太因的主意已经结了果实:Bloom语言。Bloom语言降低了应用开发的难度,可以让更多程序员们参与到云应用的开发中来,从而创造出更多更强大的云应用。海勒斯太因团队将于2010年晚些时候发布Bloom。他们也在向外界展示如何将Bloom应用于实时的应用程序中,比如在线的多玩家游戏、监测地震或者海啸的警报信息等。
9.新型光伏发电
1995年,凯利·卡切波尔完成了她的物理学本科学业后,决定进入一个停滞不前的领域:太阳能电池。2006年,已经成为博士后的卡切波尔获得了一项重大的发现,推开了制造光电转换率更高的薄膜太阳能电池的大门。
薄膜太阳能电池一般用非晶硅或者碲化镉制造,与常规的由更厚而且更昂贵的硅晶片制造的太阳能电池相比,成本更低。当然,薄膜太阳能电池的效率也更低,因为,如果一个电池的厚度比射入光线的波长还短时,光线就更难被吸收和转换。
当金属表面的电子被入射的光线刺激后,会形成等离子体振荡。在传统的硅基太阳能电池的制造中,很多人都利用等离子体效应,从而保证电池更加高效,但是却没有人利用这个效应来制造薄膜电池。卡切波尔发现,她敷在一块薄膜太阳能电池表面的银纳米粒子,并不会像镜子一样完全反射直接照射到其表面的光线。相反,粒子表面上形成的等离子体将使光子偏斜,这样,这些光子会在薄膜电池内部来回反射,以便于长波长光的吸收。
卡切波尔的测试设备的光电转化效率比普通的薄膜太阳能电池高30%左右。如果卡切波尔能把她的纳米粒子技术和大规模制造薄膜电池结合起来,很可能会改变太阳能电池技术领域的平衡,加速太阳能取代传统化石燃料能源的步伐。薄膜太阳能电池不仅能获得更多的市场份额,同时,也会加速整个光伏产业的发展。
10.双效抗体
在美国基因技术公司位于旧金山的总部,资深科学家杰玛尼·弗一直在重新设计该公司最赚钱的两种抗癌药物。一种是抗体赫赛汀,主要对抗位于乳癌细胞上的Her2抗原;另一种是阿瓦斯丁,它能够阻止肿瘤自制血管,使其无法吸收养分而饿死。
杰玛尼·弗的目标是证明,通过使一个抗体紧密地结合到两个不同的抗原上,她能够为那些正在与乳腺癌做斗争的患者带来更大的胜算。去年,她和同事证明,一个经过改造后的赫赛汀抗体不仅能够关闭老鼠身上的Her2受体,而且也能够锁住血管内皮生长因子。设计出这样一种“双效”抗体能够帮助解决化疗药物存在的一个主要问题:癌细胞通常会对化疗药物产生免疫力,变异使得癌细胞能够适应药物的攻击。因此医生们常常将不同的化疗药物混合在一起,在癌细胞找到“逃生路线”之前杀死癌细胞。这样,设计出一种能够对癌细胞进行多方“拦截”的药物将能够让治疗变得更加简单方便。
一个单细胞繁殖的抗体能够承担两个抗体的工作具有很好的商业前景,可能让治疗的费用减半、缩短治疗时间。基因技术公司也已经开始进行试验,以确认是否赫赛汀和阿瓦斯丁合作能够比单独使用其中一种药物更好地战胜乳腺癌。 (据《科技日报》)