透明动物、唾液发电等入选2014年10大科技创新
原子积木
透明动物
可编程的细胞
储存热能的电池
(长江日报)声波能给电子产品无线充电,平板电脑显示屏自戴“眼镜”,唾液能够发电……这一个个看似“异想天开”的想法,或许即将变成现实,飞入寻常百姓家。
在最新一期的《环球科学》杂志中,科学家们评选出2014年“10大革命性技术”。它们都是已经被发明出来、即将实现工业化的最新技术突破。用美国科幻作家威廉·吉布森的话说:“未来其实已经在我们身边,只不过它没有平均分布在我们周围。”
《环球科学》是《科学美国人》的中文版。《科学美国人》(Scientific American)创刊160多年来,先后有100多位诺贝尔奖得主和数千科技精英为其撰稿。
近日,记者采访《环球科学》执行主编褚波,解读2014年10大科技创新。
2014十大革命性技术
1:“原子积木”
材料学家受乐高积木的启发,将仅有1个原子厚度的片层材料叠加到一起。利用这些堆叠,科学家们设想制造出几乎没有电阻的导电材料,运行能力更强大、更快的计算机,以及可弯曲、可折叠而且非常轻的可穿戴电子器件。
2:基因组编辑技术
一种名叫CRISPR的新技术,源自细菌的免疫防御系统,比传统方法更快速、更便宜、更简单,能改变植物、昆虫和人类的基因组,比如复活已灭绝的动物。这一技术可应用于艾滋病、精神分裂症等疾病的治疗。
3:可编程的细胞
通过轻轻地挤压细胞,就可以让一些大分子或纳米材料进入细胞,进而改变细胞的运作。这项技术,可能使得细胞按照人类的要求运作,比如适时地合成胰岛素或去攻击肿瘤。
4:透明动物
通过注入特殊化合物,可以使动物变得通体透明。比如向透明小鼠尾部注入带有荧光标记的病毒,观察病毒如何透过血脑屏障进入小鼠的大脑。这一技术可推广到癌症以及干细胞领域的研究上。
5:体液发电
类似一种“微生物原料电池”,通过向细菌提供有机物(唾液中也富含有机物),利用细菌代谢产生电流。这样一来,唾液也许会成为医用设备的新能源。
6:视力矫正显示屏
相当于给显示屏“戴上眼镜”。将一种布满小孔的透明薄膜,覆盖在屏幕上;为智能手机或平板电脑编写算法,根据用户的验光处方来调整投射的图像。调整过的图像通过显示屏透明薄膜,屏幕上会产生误差,正好同视力误差相抵消,在用户眼中形成清晰的画面。
7:简易快速的纳米显微镜
一种可以拍摄纳米粒子的电子显微镜,能快速检测药物、爆炸物中的分子信息。
8:声波充电
声音其实就是振动的空气粒子,使用压电转换器从空气中获取振动能量,就可以将机械能转化为电能。
9:储存热能的电池
这种基于热耦合效应的新型电池,可以将白白流失的热能转化为电能,通过热电效应,就可以利用温差发电,把这类热能转化为电能。
10:新兴聚合物“泰坦”
新材料被称为“泰坦”,是目前为止发现的第一种可回收的具有工业级强度的热固性材料。它环保、高强度、可自我愈合,将改变汽车、飞机等诸多行业。
>>记者手记
科学总被寄予厚望
记者郑汝可
“10大革命性技术”所选出的技术,多数仍处于实验室的初期阶段,可能5年、10年、甚至几十年后,才会得到局部应用。
2010年诺贝尔物理学得主安德烈·K·海姆在本次评选推荐中写道:“目前,还没有人发现这些新材料有什么改变世界的‘杀手级应用’,但新材料的发现总是会促进人类文明的进步。这是推动人类社会从石器时代到青铜时代,再到铁器时代,最后到硅时代的动力。”
科学展示了自然的细节,丰富了生活的可能性,是几乎一切进步的基础。
“我们这个时代真的可以用日新月异来形容,新发现、新技术不断涌现”,褚波说,现在人人都在谈创新,但真正能推动人类社会不断向前的,是科技上的创新。“换句话说,科技是一切创新的基础,因此面对危机,要真正解决问题,确实只能依靠科技。”
“依靠科技”,海姆深谙此道:“现在,我们只能猜想未来的一切。但我们相信,这种可能性将是无限的。”
>>解读
技术创新多来自基础研究
今年评选出的“10大革命性技术”,涉及材料学、医学、物理、电子、基因工程、生物学等众多领域。它们分别是:原子积木、基因组编辑技术、可编程的细胞、透明动物、体液发电、视力矫正显示屏、简易快速的纳米显微镜、声波充电、储存热能的电池,以及新兴聚合物“泰坦”。
评选“10大革命性技术”,是《科学美国人》杂志的年度传统。褚波介绍,《科学美国人》有一个权威的顾问团队,由40多位著名科学家和科技企业高管组成,包括不少诺贝尔奖得主。这些人会为评选提供专业意见。例如今年排名第一的“原子积木”,就是由2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈·K·海姆推荐。
对于今年的榜单,褚波感受最深的一点,是基础研究会以更快的速度推动技术发展。他举例说:10年前,“石墨烯”被科学家发现,新材料行业得以迅速发展。今年榜单中的“原子积木”,就是科学家以“石墨烯”为借鉴,开发出的新材料。
“有些基础研究看似离我们很远,但实际上,它们很有可能在无形中影响我们的生活。”褚波说。
他认为,相对于科技创新,基础研究更能代表科学发展趋势。“我们今天所用的每一样产品,每一样技术,都源自基础研究,基础研究是所有创新的基础。”
“十大”离实际生活都不远
榜单中,多数科技仍处于实验室与实际应用的中间阶段。褚波分析,今年上榜的10项技术,还没有哪一项真正进入了普通公众日常生活,但它们离实际生活并不远。
他以基因组编辑技术为例解释,这种技术的问世才两三年时间,但目前已经开始商业化,医生们正在思索怎样利用这项科技,改造异常的染色体。“只不过,它的商业化对象是科研机构和科技公司,还没有到达普通公众这一层。”
“总的来说,今年的10大技术一旦商业化,会革新很多行业。”褚波说,比如“声波充电”,一旦使用,人类将不再受制于电源插座。“体液发电”、“视力矫正显示屏”等技术,都有很大可能运用到电子产品中。
褚波说,参与榜单评选的专家,看重的主要是一项技术的应用前景,即“在未来数年,某项技术有可能走进现实,展现出改变人们生活的力量。”
他解释,2006年,《环球科学》刊登文章《1000美元测出你的基因组》,作者是哈佛大学遗传学家乔治·丘奇。他发出这个预言时,基因组测序的费用还高达两三千万美元;不过七八年时间,这个费用已经下降到1000美元,不久后还会更便宜。“类似的故事,还会有很多。”