十大未來(lái)值得關(guān)注技術(shù)：DNA打造電腦芯片

　　據美國《大眾機械》雜志報道，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，從DNA“折紙術(shù)”到骨整合技術(shù)，一系列“大想法”受以媒體越來(lái)越多的關(guān)注，未來(lái)我們將有機會(huì )觸摸壓電顯示器，也有機會(huì )購買(mǎi)自己的第一輛超級電容動(dòng)力汽車(chē)。

　　1.仿人機器人

　　不管機器人在外表上與人類(lèi)如何相似，一旦揭去它們的外衣，你所能看到的不過(guò)是一堆堆雜亂的電線(xiàn)，與我們的體內環(huán)境毫無(wú)相似之處可言。歐洲的一組科學(xué)家正致力于縮小機器人與人類(lèi)之間的這種差距。他們研制的防人機器人原型能夠高度模擬人類(lèi)的身體結構。在這種仿人機器人體內，有一副由熱塑性聚合物打造的骨架，與每一塊肌肉相對應的傳動(dòng)裝置以及類(lèi)似肌腱的線(xiàn)路。歐洲科學(xué)家的目標是研制出與人類(lèi)更為接近的機器人，能夠像人類(lèi)一樣與環(huán)境發(fā)生相互作用并作出反應。

　　2.直接碳燃料電池

　　傳統觀(guān)點(diǎn)認為，煤炭是一種破壞環(huán)境的“骯臟”能源，而氫燃料電池則是一種清潔能源，但新一代直接碳燃料電池卻向這一傳統觀(guān)點(diǎn)發(fā)出挑戰。這種燃料電池并不是借助難于獲得的氫，而是通過(guò)氧與煤粉(或者生物量等其他碳源)之間的電氣化學(xué)反應產(chǎn)生能量。

　　直接碳燃料電池的優(yōu)勢在于，碳基能源生產(chǎn)并不需要燃燒，效率可達到傳統煤電站的兩倍左右。據美國加利福尼亞州的直接碳技術(shù)公司預計，他們可在2010年研制出一個(gè)使用生物量并且裝機容量達到10千瓦的原型。俄亥俄州的Contained Energy公司則希望在不久后利用這項技術(shù)為小型燈泡供電。兩家公司的最終目標都是研制出模塊式直接碳燃料電池，通過(guò)組裝建造一種新型小規模發(fā)電站或者為現有發(fā)現站增加清潔能源發(fā)電裝機容量。

　　3.代謝組學(xué)

　　過(guò)去5年時(shí)間里，加拿大埃得蒙頓的阿爾伯特大學(xué)的科學(xué)家一直致力于“人體代謝組項目”的研究。這個(gè)項目具體是指一個(gè)數據庫，包含8000個(gè)天然產(chǎn)生的代謝物(人體內參與化學(xué)反應的小分子)、1450種藥物、1900種食品添加劑以及2900種在血檢和尿檢中發(fā)現的毒素。利用這些信息，研究人員可以對患者的代謝組學(xué)特征進(jìn)行分析，允許他們通過(guò)血液或者尿液檢測得知患者是否喜歡吃巧克力或者患上危及生命的疾病可能性。

　　目前，進(jìn)行這些檢測需要借助價(jià)值數百萬(wàn)美元的設備，而這些設備通常只有研究實(shí)驗室才有。人體代謝組項目的數據庫于2007年第一次對外公布，現已得到商業(yè)應用，用于進(jìn)行藥物研發(fā)和疾病診斷，讓快速而便利地進(jìn)行個(gè)體健康狀況檢測和提供醫學(xué)指導成為一種可能。

　　4.DNA“折紙術(shù)”打造微型電腦芯片

　　過(guò)去幾年來(lái)，美國加利福尼亞州理工學(xué)院的科學(xué)家一直將顯微鏡下才可觀(guān)察到的DNA串折疊成各種有趣的形狀，也就是所謂的DNA“折紙”。2009年夏季取得的一項研究突破顯示，折疊的DNA串可用于制造超小型電腦芯片。在此之后，加州理工學(xué)院的科學(xué)家便與IBM的研究人員合作，共同致力于DNA“折紙術(shù)”研究。根據他們的研究，三角形等特定形狀的DNA串能夠像硅片一樣在微芯片制造中扮演重要角色。DNA串可以充當一個(gè)錨定點(diǎn)，用于錨定微小的電腦芯片組件。這些芯片組件最小只有6納米，與當前的45納米這一標準相比可謂是一項巨大進(jìn)步。

　　5.壓電顯示器

　　科學(xué)家長(cháng)久以來(lái)就已了解天然產(chǎn)生的壓電材料的屬性，即可以將電能轉化成物理性應力，反之亦然。如果將這種特性應用到電子顯示器上，便可研制出能夠改變形狀的顯示器。2010年，這項技術(shù)有望應用到主流消費品制造領(lǐng)域，讓移動(dòng)設備擁有非比尋常的顯示屏。關(guān)機時(shí)，屏幕可以變硬從而起到保護作用;開(kāi)機時(shí)，屏幕又會(huì )變軟，形成一個(gè)可按壓的觸摸屏。

　　6.骨整合技術(shù)

　　最理想的假肢在活動(dòng)時(shí)能夠像人體自然生長(cháng)出的肢體一樣。骨整合技術(shù)的目標就是將假肢與患者的骨骼完美結合在一起，充分利用骨細胞與鈦相容而不是排斥這一優(yōu)勢。目前，這項技術(shù)已經(jīng)應用到小型牙齒和面部植入手術(shù)。研究人員正加緊研究，希望這項技術(shù)能夠在安裝假肢方面得到應用。

　　2008年，德國牧羊犬“卡西迪”(Cassidy)接受了一次成功的假肢(左腿)植入手術(shù)。美國北卡羅萊納州大學(xué)的獸醫外科醫生計劃在2010年利用骨整合技術(shù)再為截肢狗實(shí)施6次假腿植入手術(shù)?，F在，他們正考慮對北卡羅萊納州公園的一只虎貓實(shí)施這種手術(shù)。但與動(dòng)物相比，將這項技術(shù)應用到人類(lèi)肢體上勢必面臨更為巨大的挑戰。

　　7.水平鉆探技術(shù)

　　在美國地下1.1萬(wàn)英尺(約合3352米)的頁(yè)巖層內蘊藏著(zhù)數萬(wàn)億立方英尺天然氣。由于密集的巖石導致天然氣流動(dòng)異常緩慢，大部分天然氣根本無(wú)法借助普通鉆井鉆取。解決之道是：首先垂直向下鉆進(jìn)巖層，而后逐漸進(jìn)行90度水平轉彎，穿過(guò)頁(yè)巖天然氣藏。這并不是一個(gè)新鮮的想法，但在更高的能源價(jià)格以及更先進(jìn)的技術(shù)促使下，能源公司突然之間開(kāi)始聚焦這項技術(shù)。2008年，美國切薩皮克能源公司在南部海納斯維勒頁(yè)巖天然氣田部署了14個(gè)水平鉆井。根據他們的預計，水平鉆井數量有望在2010年年末增至40個(gè)。

　　8.動(dòng)能水力發(fā)電

　　傳統的水力發(fā)電需要建大壩，而建造水壩往往是一項規模龐大的工程學(xué)項目，將改變當地的地貌和生態(tài)系統。動(dòng)能水力發(fā)電是一個(gè)對環(huán)境影響較小的解決之道，利用河流與潮汐的自然流動(dòng)驅動(dòng)水下渦輪發(fā)電。自2006年以來(lái)，美國Verdant Power公司便一直在紐約的東河(位于羅斯福島東部)測試6個(gè)水下渦輪，以證明這項技術(shù)擁有發(fā)展潛力。這家公司希望在2010年獲得批準，在東河部署30個(gè)大型水下渦輪，為美國電網(wǎng)輸送1兆瓦特電力。全球其他類(lèi)似項目也將在不久后完成測試并開(kāi)始投入全面運轉，其中包括在世界上潮差最大的加拿大芬迪灣安裝的3個(gè)水下渦輪。

　　9.納米紗線(xiàn)

　　自1991年問(wèn)世以來(lái)，人們便一直用“偉大”二字形容碳納米管。碳納米管之所以擁有吸引力應歸功于它們的強度(可達到鋼鐵的100倍)和出色的導熱導電性能。但直到現在，我們仍沒(méi)有大批量生產(chǎn)碳納米管的能力。所幸的是，事情正發(fā)生改變。美國新罕布什爾州Nanocomp科技公司正將納米管織成紗線(xiàn)并在商業(yè)上得到應用。最近，這家公司將長(cháng)度超過(guò)6英里(約合10公里)的納米紗線(xiàn)交付給一家大型航空公司。2009年春季，納米紗線(xiàn)進(jìn)行了一次成功的防彈測試，令五角大樓興奮不已。由于比凱夫拉爾纖維(纖維B)更輕更細，納米紗線(xiàn)可用于制造下一代防彈衣。

　　10.超級電容

　　發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)面臨的最大挑戰就是如何儲存能量。電池性能雖然大幅度提高，但價(jià)格仍較為昂貴，充電速度也較慢同時(shí)使用壽命較短。超級電容可能成為一種解決之道，雖然所含電量不及電池(至少當前的超級電容技術(shù)如此)，但它們沒(méi)有與電池一樣的任何缺陷。也就是說(shuō)，超級電容壽命更長(cháng)，沒(méi)有化學(xué)反應產(chǎn)生的污染和電池記憶問(wèn)題，同時(shí)還具有更大的耐用性。

　　多年來(lái)，研究人員就一心要讓汽車(chē)超級電容技術(shù)趨于完美。目前，美國麻省理工學(xué)院正在研究基于納米管的超級電容，阿貢國家實(shí)驗室則在探索采用電池-超級電容混合動(dòng)力的可行性。相比之下，德克薩斯州公司EEStor在這條道路上的步伐邁得更快一些。這家公司在4月宣布其鈦酸鋇設計已經(jīng)通過(guò)關(guān)鍵測試。雖然EEStor宣布的消息引發(fā)質(zhì)疑，但他們的合作伙伴、加拿大ZENN汽車(chē)公司已開(kāi)始展開(kāi)宣傳大戰，宣稱(chēng)超級電容動(dòng)力汽車(chē)將于2010年問(wèn)世。