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英美预言未来10大科学突破 建筑或能"自我疗伤"

http://www.kexue.com 2013-05-28 11:45:33 新浪科技  发表评论

能够“自我疗伤”的建筑材料:英国牛津大学的亨利·史纳斯博士是这方面的研究先驱。
能够“自我疗伤”的建筑材料:英国牛津大学的亨利·史纳斯博士是这方面的研究先驱。
能理解手势语言的手机:你朝他挥挥手,它就能理解你的意思。
能理解手势语言的手机:你朝他挥挥手,它就能理解你的意思。
解开大脑密码,修补大脑损伤:图为科学家已经破解视网膜发向大脑的信息代码,能用人造“译码器”向大脑发送图像信息。
解开大脑密码,修补大脑损伤:图为科学家已经破解视网膜发向大脑的信息代码,能用人造“译码器”向大脑发送图像信息。
用3D生物打印机打印DNA:未来的3D打印机将可以直接打印出胰岛素或流感疫苗。
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人类微生物组计划:科学家将研究发现,哪些微生物生态环境会使人体更健康。
人类微生物组计划:科学家将研究发现,哪些微生物生态环境会使人体更健康。
麻省理工学院的丹尼尔·诺赛拉展示他的“人造树叶”设备。
麻省理工学院的丹尼尔·诺赛拉展示他的“人造树叶”设备。

  麻省理工学院的丹尼尔·诺赛拉展示他的“人造树叶”设备。 随着计算机技术的发展,从首个人造细胞生命诞生到会说话的苹果手机,从发现“上帝粒子”到发现新型振荡带电中微子,世界科学技术正以突飞猛进的速度迎来一个又一个惊人的新突破。在接下来的12个月中,科技还将给人类带来怎样好处和惊喜?一些全球最著名的科学家最近接受了英国广播公司的采访,对未来12个月可能出现的“十大科学突破”进行了大胆的预测。

  据悉,这些有望很快实现的新“科学突破”包括用3D打印机打印DNA、能够自我修补损伤的智能建筑、用人工光合方法制造“超级燃料”、用量子工具来研究攻克癌症、解开大脑密码修补大脑损伤等,不过最让科学家们期待的科学突破,当数建造一种能够防止任何地震摧毁的建筑,科学家希望发明出一种超级地基材料,它能吸收或转移强大的地震冲击波,从而使地面上的建筑能在最剧烈的地震侵袭中仍然屹立不倒。

  1,能够“自我疗伤” 的建筑

  英国伦敦大学学院材料学教授马克·米奥多尼克预言,随着纳米技术的发展,能够自我修复“缺陷”损伤的建筑材料将在不久后问世。目前,人类所有的建筑都是静态的,如果建筑出现损坏,必须人为修补。如果我们足够幸运,将可以提前住上能够根据气候变化自动打开和关闭窗户的智能住宅。不过在未来,我们身边的整座建筑都将会对环境变化产生反应。米奥多尼克预测,在不久的将来,不仅手机屏幕可以触屏控制,整幢房子都可以通过触摸的方式进行控制。未来的建筑不但可以吸收太阳能发电,并且还能自我修复身上的“损伤”。

  目前,英国牛津大学和剑桥大学的科学家们正在研制一种特殊的半导体,它的分子能够“自我组织”成最佳结构来吸收太阳能,并将其转化成电荷。这种半导体将亲水性分子和厌水性分子组合在了一起,这两种分子的特性意味着它们“水火不容”,总想分开,但它们之间的分子链接却阻止它们分离,所以它们会自发地组成一种3D结构,从而能很好地吸收太阳能并转化为电能。英国科学家相信,这种能够自发组成最佳结构的半导体不仅可以用于制造太阳能电池,并且还能用作整幢建筑的外部材料,如果将来每个家庭的住宅外墙都能涂上这种“太阳能电池”材料,那么全球的能源问题将得到很大的解决。不过,对这种纳米材料的使用不仅仅限于发电,它还能让建筑能够“感觉”气候的冷暖变化,就像我们的身体细胞能够探测到烫伤、疼痛和裂口一样,未来的建筑也将具有这种如同人体细胞般感知和修复“自身损伤”的能力。

  2,能理解手势语言 的手机

  美国麻省理工学院电子研究实验室首席科学家维维克·戈雅尔预测,随着3D动作计算机识别系统的快速发展,一种能够识别主人手势和“动作语言”的手机将会很快问世。

  目前,微软公司与游戏配套的Kinect“体感周边外设”能够通过3D体感摄影机、影像辨识、语音辨识系统来让计算机游戏玩家实现“人机互动”,通过手势和身体动作就能在游戏中开车、踢球、和其他玩家互动等。然而,Kinect设备有一台电话机那么大,并且相当耗电,戈雅尔的研究小组目前正在研究如何将该设备“缩小化”,甚至整合到智能手机当中。一旦成功,手机将成为一个能够理解主人手势和动作语言的“机器人”,以后你通过手机上网浏览网页,可能再也不需要用手指触屏翻页,只需用手指在空中做一个翻页的动作,手机就会自动帮你翻页。

  3,能制造氢气的 高效人造“光合”树叶

  植物的光合作用相当低效,对于大多数植物来说,它们吸收的光能事实上只有大约1%转变成糖分。科学家希望能造出一种“人造树叶”,可以使吸收的太阳能有高达20%能转化为氢气。两年前,美国麻省理工学院的科学家丹尼尔·诺赛拉发明了一个“人造树叶”设备,它上面覆有硅光电管,当将它插入水中并暴露于阳光下,一侧就会产生氢气,另一侧则会产生氧气。可是,这个人造树叶的“光合”效率仍然太低。

  英国伦敦大学学院的无机化学教授安德烈·赛拉相信,这个难题将在未来几年内得到解决。赛拉称,人类对能量和燃料的需要,远超过目前这种人造“光合树叶”所能产生的能量,所以如果科学家能够造出一种高效率的人造“光合”设备,将可以彻底改变地球能源的游戏规则,因为这意味着你可以用阳光和水来直接制造大量的燃料。

  4,用3D生物打印机打印DNA

  据美国生物学家克雷格·万特预测,在不久的将来,人类可以用3D打印机直接打印DNA和流感疫苗。美国科学家正在研究将DNA转化成计算机二进制编码信息,这一数字信息可以通过电子邮件在不到一秒钟内传到世界各地;科学家同时也正在研制一种被称做“数字生物学转换器”的设备,它可以将通过电子邮件收到的DNA数字编码信息重新转换成有效的生物DNA。

  万特预测说:“你的计算机旁将摆着一个盒子——数字生物学转换器,你可以通过它来打印制造出胰岛素或流感疫苗。当H1N1流感病毒爆发时,全世界可能需要9个月时间才能获得疫苗,而在此期间,将有成千上万的人在等待注射疫苗时丧命。不过我相信将来,如果世界各地有许多这种盒子,那么流行病将会绝迹,因为有效的疫苗将会在几秒钟时间内传遍世界各地。”

  万特称,他相信不久的将来,3D打印机就可以直接打印出DNA。

  5,用量子工具研究和攻克癌症

  英国萨里大学物理学教授杰姆·艾尔-哈利利预测,在接下来的一年中,科学家将有望利用量子工具来研究癌症病因,从而力求战胜癌病魔对人类的肆虐。科学家开始越来越相信,量子力学——也就是原子和分子层面的奇怪力学,可能在DNA的基因突变中扮演着某种重要的角色,所以许多科学家都希望能解开量子力学在癌症中扮演的角色。虽然科学家目前显然还无法通过量子力学来治愈癌症,但如果能理解它在癌症中扮演的角色,那么就可以发展出新的科技来帮助人们防止和战胜癌病魔。

  哈利利说:“你现在可以设想,基因突变就是DNA中的一个氢键在某处分裂了,但又在另一处地方重新组合了起来。我们想知道DNA突变是否就是有一个质子量子从一个地方跳到了另一处地方,从而产生了一个相当大的影响。所以我们现在正在实验室通过量子工具来观测研究大肠杆菌的基因突变现象。”

  6,解开大脑密码,修补大脑损伤

  美国康奈尔大学尼伦伯格实验室神经科学家谢拉·尼伦伯格预测,科学家破解大脑信息传递密码、通过人为科技“修补”大脑损伤只是时间问题而已。在海藻、细菌和真菌身上,都有一种对光敏感的蛋白质,人类大脑细胞也有这种遗传因子,当你对这些细胞射出一束光,它们就会产生一个电信号,从而可以使你控制这些大脑细胞的活动。然而问题是,大脑拥有它自己独特的信息传递密码,它以一种类似摩斯密码、却远比摩斯密码更复杂的方式存在,在大脑中传递各种信息,如果科学家能够解开大脑的信息传递密码,将会产生划时代的意义。科学家就可以修补大脑的任何损伤,包括避开死去的听觉细胞或因为中风而受伤的大脑区域,使大脑能够重新接收到各种信号。

  目前,科学家已经破解出视网膜发向大脑的信息代码,从而可以使视网膜的输出神经元——视神经向大脑发送正常的编码信息。通过这一“解密”,科学家已经可以借助高科技设备让视网膜受损的盲人重见光明。

  7,人类微生物组计划:微生物生态环境使你更健康

  研究发现,在一个生态环境中拥有更多种类的微生物,那么该环境中的人就会更少得病。美国俄勒冈大学格林实验室首席专家杰西卡·格林预言,科学家对微生物生态环境的研究,将会使人类过上更加健康的生活。格林称,看不见的微生物世界时时刻刻影响和决定着人们的身体健康,已经发起的“人类微生物组计划”正在鉴别和确认那些生活在我们身体中和生活周围的各种微生物群体。

  格林称,我们生活中的汽车、电话和住宅里,到处都存在着肉眼看不见的微生物——细菌、病毒和真菌等微小的生命形式,我们90%的时间都生活在户内,那些看不见的微生物生态环境如何影响着居住者的健康,有望在未来几年获得一个确切的答案。

  8,用人类的语言 给电脑编程

  如果你想让计算机完成一项颇具创意的新任务,或者你想出了一个新的电脑游戏创意,你可能需要先找一个程序设计师来为你的创意编一个新的电脑程序。不过据美国“沃尔夫拉姆研究会”CEO斯蒂芬·沃尔夫拉姆预言称,随着电脑软件技术的发展,未来的电脑将不再需要用专业的计算机语言来编程,人们使用人类自己的语言就可以来“编写”电脑能够理解的程序了。事实上,苹果手机的声音控制软件Siri已经向这方面迈出了微小的第一步。不过,用人类的语言给电脑“编程”,意味着你可以用英语或中文命令电脑或手机做一些目前你无法想象的事情,譬如你可以命令它拍一张照片,照片左边的第二张脸孔要位于焦点中;或者你可以对它说,你想要它帮你从网络上收集齐所有百慕大群岛日落前的风景照等。

  沃尔夫拉姆说:“这不是你用计算机语言和你的电脑交流,而是用一种至少你自己也理解的语言来和它交流。能够用人类的语言来编程,我相信这将会成为未来电脑和智能手机发展的趋势。”

  9,从太空中 监控地球污染源

  世界各国的政府都想监控寻找那些向大气中排放污染物的企业,并向他们施以惩罚,但如何及时找出这些污染物的排放源却是一件相当困难的任务。不过据英国伦敦大学学院研究专家玛吉·阿德林-波考克预测,随着欧洲宇航局一颗名叫“埃俄罗斯”的污染监控卫星今年发射升空,及时监控地球污染源的问题将得到彻底解决。

  “埃俄罗斯”卫星可以监测污染物和测量风速,然后综合这两方面的信息,科学家就可以计算出污染源排放的具体位置。此外,另一组英国科学家正在研究如何从太空中监测二氧化碳排放量的问题。

  10,建造一种能防止地震摧毁的建筑

  英国曼彻斯特大学应用数学系主任威廉·帕尼尔预测,随着材料科学的突飞猛进,科学家将会发明出一种特异材料,用它来作为建筑物的地基,将能吸收或转移任何强大的地震冲击波,从而使地面上的建筑在最剧烈的地震侵袭下仍能屹立不倒。帕尼尔说:“我们可以改变某种材料的微观结构,使它能吸收或转移冲击波,但它的其他重要特征却不受丝毫影响。”

  一旦这种特殊地基材料发明出来,就可以被用作建筑地基,万一遭遇地震,该地基材料就会将地震冲击波吸收或转移走,从而能够安全保护地面上的建筑。尽管要发明出这种特异材料,科学家仍面临着许多重大的挑战,但最近两年,科学家在这方面的研究正呈现加速状态。尤其是纳米材料石墨烯的发现,使科学家们看到了一种新的可能性。 (欧弟)

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