这些惊人的发明正在改变世界
加入时间:2017-10-13 15:57:58   来源:    访问量:

据Grunge报道,英国科幻作家亚瑟·克拉克(Arthur C. Clarke)曾说过一句名言:“任何足够先进的技术,看起来都与魔法无异。”让人感到兴奋的是,当今科技领域正发生着天翻地覆的变化,同时以更为简洁和新颖的方式改变着世界。下面就让我们看看这样的惊人发明。

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  1.可碰触3D全息图在2015年之前,全息图取得的最大成就就是让已故说唱巨星图派克(Tupac Shakur)在科切拉音乐会上“复活”,以数字化身的方式现身。然而令人感到遗憾的是,它并不是真正的全息图,只是计算机合成图像(CGI)的投影。日本科学家目睹了这种巨大失望,并开始采取行动。东京大学和名古屋理工大学的“科技巫师”们联合起来制造你可以碰触到的等离子体全息图。如果忽略了其背后所有复杂的物理知识,他们的方法听起来很简单。图像专家使用常人难以理解的快速光束(被称为飞秒激光)以使物质获得超级能量。这会产生一系列被称为“voxels”的亮点,它们可以在各种三维形态中排列,形成星星、幸运符等。与图派克的投影不同,这些才是真正有吸引力的全息图,创造者们称之为“精灵之光”。当你试着触碰它们时,等离子体voxels能发出你能感觉得到的脉冲。这个项目的首席研究人员Yoichi Ochiai将其比作砂纸。简而言之,不要把你的脸与它们摩擦。很明显,这项技术拥有巨大潜力。如果大规模投入使用,它就能彻底改变游戏、电影以及电信产业,更不用说色情产业了。

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  2.防弹凝胶目前的防弹材料很多,但几乎都存在致命缺陷,比如易碎、防护力不足等。为此,英国国防部2009年就开始采取行动,希望能找到更理想的防弹材料。《每日电讯报》报道称,名为D30的凝胶状物质堪称完美选择。这种凝胶采用尖端纳米技术研制而成,表面看上去非常像是果冻,可以被随意挤压成各种形状。在静止或者缓慢移动的状态下,这种凝胶的分子之间互相分离,而一旦受到高速冲击,分子将互相交错并锁在一起,变得格外坚固。外力作用消失后,凝胶能再次自动恢复柔软。鉴于这种凝胶拥有多种出色性能,英国军方投资10万英镑资助进一步研究D30凝胶。2014年,美国空军学院接受了这种概念,并对其加强研发。如今,这种胶状物已经开始被应用于制造滑雪手套、芭蕾舞鞋、护腕等体育用品。英军计划利用这种凝胶来提升士兵头盔的防弹性能,以保护士兵们免于受到子弹的危害。

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  3.透明木头如果说石头、剪刀教会了我们什么,那就是金属打败了木制品。如果你怀疑这种观点,只需看看橡树与电锯之间的搏斗就可得出结论。然而,美国马里兰大学的学生决定扭转这种观念,给我们的树木朋友以化学上的优势。他们依靠科学魔法和部分炼金术,生产出了在硬度上超过钢铁的透明木材。根据CNN的报道,这些学生通过去除木质素完成了植物学研究。然后,他们用环氧树脂注入植物纤维中,以增加强度和耐久性。这种木头不再仅仅是造纸或生产火柴的材料,它的色泽纯正,透明度堪比玻璃,而硬度比钢铁更高。可预见的好处是多方面的。作为一种天然的绝缘体,透明木材与玻璃相比,它会成为更好的窗口,因为玻璃在冬天会受到热失禁的影响,并且会在夏天泄漏出冷空气。此外,金属开采后很难再生,但木材你却可以继续种植。这属于可持续发展策略,可为环境带来更多好处。最重要的是,你可以住在干净的木头房子里,扔出所有石头。人类最终会达到伪善的顶点,而石头剪刀纸的关系将会永远改变。

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  4.喷涂皮肤被火烧着觉不好玩,不仅疼得很厉害,还经常会让人失去皮肤,留下严重的疤痕。宾夕法尼亚州的州警马特·乌拉姆(Matt Uram)当然知道这一点。据《新闻周刊》报道,2009年乌拉姆被火严重烧伤。幸运的是,匹兹堡的Mercy Burn Center始终在进行一种新型的烧伤治疗研究,即喷涂皮肤。它由Jorg Gerlach博士开发的,这项技术依赖于从小块健康皮肤中提取的干细胞,并悬浮在液体中。此后,这些细胞被喷到皮肤受损的区域,就像古龙水一样。医生将这种方法应用于乌拉姆右臂的三级烧伤治疗中。几天后,他有了全新的、没有伤疤的皮肤,他只需要恢复手臂上的所有肌肉即可。与置换皮肤相比,显然这是更好的选择。目前,植皮是最常见的烧伤治疗方法,但整个过程让人十分痛苦。植皮手术需要外科医生切除大片未受损的皮肤,并将其附着在受伤的部位,希望病人的身体不会排斥它们。实际上,这是通过伤害身体的一部分来治疗另一部分。幸运的是,乌拉姆不必面临这种艰难的抉择。如果FDA的临床试验(计划于2017年)进行得顺利,也许烧伤受害者不需要再像苹果那样被削皮,以此作为治疗的一部分。

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  5.3D打印建筑科学家们已经将3D打印应用到各种各样的物品上,包括假肢、商业巧克力,还有巧克力的附属品等。但即便如此,也没有发挥出3D打印技术的全部潜力。例如,将来你可能发现自己住在3D打印的房子里,啃着3D打印的美食,尽管这会让你产生不寒而栗的感觉。2017年,麻省理工学院的研究人员宣布,他们使用滚动机械臂在不到14个小时的时间里打印出一个巨大的泡沫穹顶。它有3.6米高,直径超过15米,这种无屋顶的结构可以容纳相当多的成年人或大量的肥胖婴儿。更有甚者,打印机还可以调整各种建筑材料的厚度和建筑的尺寸。从理论上讲,你可以打印出巨大的姜饼屋,就像《糖果屋的故事》(Hansel and Gretel)中描述的那样。但是即使你不去挖掘关于儿童饮食的故事,打印机器人还有很多价值。正如《洛杉矶时报》指出的那样,建筑公司可以通过在现场打印大楼所需的建筑模块来节省大量的时间和金钱,它们不必再从其他地方订购。那在灾难肆虐的地区,3D打印设备也能方便使用。它可以在任何时候将你的家变成临时避难所,甚至可以帮助那些无处可住的房屋火灾受害者。简而言之,人类不应该局限于打印巧克力。

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  6.疾病检测分析仪呼吸测醉器可以提供令人信服的化学证据,以此查出醉驾司机。但是很快,一种更有医学依据的呼吸嗅探器将会投入应用。2016年12月,美国癌症学会杂志《NANO》发表一项研究结果显示,新型的呼吸测醉器可帮助专家们检测出十几种不同的疾病,包括卵巢癌和肾脏疾病。就像生活科学网报道的那样,这款设备中包含碳和金纳米粒子,它分为两个不同的层。这些层会相互作用,以检测人类呼吸中包含的挥发性有机化合物(VOC)。为了将VOC的读数与潜在疾病联系起来,研究人员只需要有可供咨询的疾病数据库即可,因为这些疾病都有独特的VOC档案。为了测试呼吸测醉器,调查人员从不同国家招募了1400名受试者。研究人员对17种不同的疾病进行了诊断,准确率达到86%。或许更值得注意的是,在数百种VOC中,呼吸测醉器仅需要13个就能得出正确的结论。英国《每日电讯报》发现,这些设备在英国的售价仅为24英镑。在此类医疗测试中,可以为医院节省大量的资金。此外,它们还提供了一种令人愉快的替代方法,可以替代更具侵入性的VOC测定方法,比如粪便分析。最有趣的是,这种突破性的发现再次证实了一句俗语:你可以在某个人的呼吸中闻出疾病的味道。在牙膏出现之前的日子里,这种做法可能会引起许多疾病。

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  7.自动机器人外科医生人们害怕机器会抢走大多数工作,甚至会有“终结者”出现毁灭人类。然而你会发现,机器人还能执行许多复杂的任务,包括进行手术。当然,机器人可以辅助医生,但是它们缺乏对身体恢复健康所需要的判断力。因此,你需要与人进行微妙的接触。至少现在是这样,但这种情况很快就会改变。在2016年,Popular Mechanics报告称,Smart Tissue Autonomous Robot(简称STAR)成功地在猪身上独立完成了手术。它由巨大的液压臂、带有近红外视觉的眼睛以及电线或其他东西组成,STAR依赖于复杂的算法和指令来识别受损的器官,并根据指示进行操作。在这个特殊的例子中,它将猪肠成功缝合起来。当然,人类协助它完成了其他较小的任务,比如保持缝合线不被缠住,但你可以训练聪明的猴子或者几只鸽子来完成这样的工作。STAR不仅出色地完成了缝合工作,而且比所有竞争对手都要出色。无论是人类本身还机器人辅助的人类,都无法在一致性或精确度上与机器匹敌,可以说STAR是地球上最好的猪肠外科医生。而这仅仅是个开始。帮助创造STAR的生物化学家彼得·金(Peter Kim)认为,像这样的机器人可将来可能会取代人类的软组织手术,如肿瘤切除。

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  8.T恤呼吸监视器想象下这样的场景:在过去的十年里,你花了很长时间和一个烟鬼约会,这就像在烟囱里接吻了十年。你可能会因此患上肺气肿或支气管炎。更糟糕的是,由于这些疾病的发展缓慢,你可能不会意识到自己的呼吸系统正在衰退,直到你总是被憋得气喘吁吁的时候。太糟糕了,你没有很好的工具警告自己多年前肺部健康就已经出现问题。2017年,法国的拉瓦尔大学提出了一个解决方案,即利用T恤实时检查你的呼吸情况。正如《科学日报》所解释的那样,这种T恤依赖带有银色衬里的光纤天线。纤维可以测量胸部的运动和吸入动作,所以衬衫不需要太紧。此外,天线有防雨涂层,所以你仍然可以在雨中行走,无需穿外套或打伞。最酷的部分是,它可以与你的智能手机无线连接。此外,这种T恤并不仅仅可被用于检测香烟的味道,帮助你评估吸烟危害。如果你患有哮喘,在工作中接触到危险的微粒,或者不是那么相信你的肺,这种可穿戴式呼吸监视器都会带来明显的好处。除了警告你可能的呼吸系统问题,这种T恤还可以为你提供不经常换衣服的可信理由。

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  9.人猪胚胎美国情景动画《南方公园》中曾出现变异怪兽人熊猪(ManBearPig)的身影。2017年,索尔克研究所的科学家们发现,他们已经创造出了这种神秘生物的2/3,只是不包括熊的因素。然而,拼接人类和“火腿”对器官捐赠有着巨大的影响。正如《国家地理》杂志的报道,美国每天有22人在等待器 官移植中死亡,每隔10分钟就有一个新人加入到器官接受者的名单中。希波克拉底誓言(Hippocratic oath)可能禁止随机采集人体器官,为此医生需要其他选择。长期以来,他们始终致力于在其他动物身上培育人体器官。在这个方向上,索尔克研究所的科学家们成功地将成熟的人类干细胞其植入了猪胚胎中,尽管此前进行的猪鼠试验失败。与老鼠细胞不同的是,人类细胞在猪胚胎中存活了下来,在研究人员停止之前,它生长到四个星期。需要澄清的是,这个疯狂的科学项目距离在猪身上培育出人类可用心脏的目标还很遥远,要想成功依然有许多挑战需要克服。此外,混合物种让很多人感到坐立不安,从而导致研究经费不足。令人感到惊讶的是,这些担忧并没有解决最关键的问题:如果猪人(或人猪)最终成为现实,会不会让熏肉变成同类相食的产物?

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  10.大肠杆菌艺术品对大多数人来说,大肠杆菌只会让人望而生畏,绝不会有人愿意接触它们。然而,麻省理工学院开启了创新思维,利用这些被唾骂的微生物制作漂亮的图片。早在2005年,麻省理工学院的研究人员就曾通过基因控制细菌暴露于光线之下产生黑白图像。如果你喜欢枯燥无味的科学,这种技术会提供很大帮助。但是科学家们相信,他们可以通过产生彩色图像的方式取得更大的成就。正如《自然》杂志所解释的那样,这需要将插入到大肠杆菌的基因数量增加4倍以上(18个,而不是4个)。基因编码为红色、蓝色和绿色光受体,以及相应的颜料生产者。通过改变大肠杆菌上闪烁的彩灯,科学家们制作出了水果、蜥蜴甚至是超级马里奥在排水管上跳来跳去的图片。这些发现发表于2017年,这让水果爱好者和马里奥粉丝兴奋不已。科学家们有更兴奋的理由。光敏细菌可能会产生各种各样的分子和蛋白质,并且具有各种各样的医疗和商业使用潜力。试想一下:如果基因操纵能产生光反应的细菌,那为什么不能进行其他刺激呢?如果细菌能检测出疾病(而不是引起疾病)或对危险的病原体作出反应,那会产生什么样的积极成果?

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  11.注射氧气当你坐在外面愉快地喝着泡沫茶时,突然一只小猎犬被一辆经过的汽车撞飞,并以极快的速度击中你的胸部。这只狗可能没什么事儿,但是你的肺脏可能完全被破坏,导致你可能完全无法呼吸空气。护理人员赶到现场时,给你戴上氧气面具。但你依然无法吸氧,因为茶泡已经完全堵塞了你的气管,并且很难去除。如果有其他方法可以快速为你供氧就会显得特别重要。心脏病学家约翰·凯尔(John Kheir)可能想出了新方法。2012年,波士顿儿童医院宣布,凯尔及其同事设计出一种方法,可以向血液静脉中添加氧气。这个想法本身可以追溯到20世纪,但是当时人们使用氧气的方式十分落后,不仅无法传输氧气,甚至还可能导致事情变得更糟。医生们不喜欢这些东西,所以凯尔想发明全新的方式。他和同事们发现,如果你把氧气包裹在小脂肪团里,你就可以把它注射到窒息的动物体内,而不会杀死它们。事实上,它们可以在没有呼吸的情况下存活15分钟。在紧急情况下,比如空气通道被堵塞或者功能太弱而无法正常工作,注射氧气可以被证明是非常有效的。密歇根大学网站上写道,2016年时这项研究仍在进行中。如果成功,它将创造在你的血管里注入脂肪以拯救生命的新方式。