|
1、这不是真钻石
布莱恩特-林纳尔斯有一个重要的家庭秘方：如何制造世界级的钻石。七年前，他的父亲罗伯特将树脂放在高压中制造出了钻石，然后放入酸性溶液清洁。他希望第二天回来的时候得到一个黄色的工业用金刚石，但是，得到的并不是石头，它几乎完全透明，是一个完美的四分之一克拉重的碳晶体：钻石。布莱恩特说：“那是一个重要的时刻。”这实现了很多科学家早就放弃的梦想：制造能用于婚礼订婚戒指的钻石。
人造金刚石并不新鲜，早在50年代就实现了，每年的合成金刚石产量达到了80吨。但是高品质的晶体有重要意义，用在珠宝上只是最不重要的应用。科学家急于实现钻石微型芯片，科学家们在芯片领域长期为发热问题苦恼，因为硅晶体在200华氏度就会瓦解，一些科学家相信十年内就需要新的材料。钻石似乎很合适，因为它能耐住1000度的高温，电子也很容易穿过，发热量也会下降。
 “阿波罗钻石”，其原料为炭，通过一个高压的特殊装置来制作
林纳尔斯的公司“阿波罗钻石公司”每周已经能生产20克拉，这既用于珠宝业也用于钻石晶片。竞争对手Gemesis则发明出了钻石生长方法，能够生产珍贵的蓝宝石。日本的NTT已经生产出了钻石半导体的原型，日本政府正在积极宣传这一技术。美国的研究主要在大学和军方实验室进行，但是英特尔已经表现出了兴趣。在芯片生产中，芯片制造商先要找到在生产过程中防止晶体不纯的技术，钻石很有吸引力，因为它很硬，但是这也是缺点，因为难以加工。人造钻石将首先用于平面电视和高清晰度电视的发光二极管，然后是珠宝业，甚至专家都分辨不出真假，虽然天然钻石企业表示自己并不担心，但是De Beers公司已经发明出了一种检测设备，并且发放给了珠宝商。
2、苍蝇知道什么？
迪金森的虚拟现实实验室中果蝇的飞行轨迹
加州理工大学生物科技教授迈克尔-迪金森是全球果蝇飞行技术的著名专家，多年来他一直在控制苍蝇进行各种高难度飞行，然后用高速摄像机拍摄下来，尤其是转向飞行时。他已经为苍蝇的飞行建立了空气动力学模型，有了一个很大的机器苍蝇，了解机理后，他的兴趣转向了苍蝇如何知道自己要去哪里的问题。苍蝇的眼睛很简单，只有25X25像素，它能在教室里找到一个酒杯吗？
昆虫学家对于昆虫追踪气味的能力一直很感兴趣，迪金森认为这很有用，可以在丛林中找到失踪者。昆虫的大脑帮助它们解决风、障碍物等问题，尽管昆虫的大脑只有一个米粒大，只有30万个神经细胞。人类的大脑有1000亿个神经细胞。迪金森建立了一个小型的苍蝇世界，有各种障碍物，同时用每秒6000张照片的速度记录。我们距离具有昆虫能力的机器还很遥远，至少在体型相当的情况下，但是能学会昆虫的思考方法仍然是好的。
3、如何为细胞设定程序
连接基因，告诉细胞如何做
科学家正设计新的电路， 它不是采用电子零件，而是将基因连在一起，然后将这些“电路”注入细菌体内，一种典型的基因电路遇到某一种化学物质后能触发一种基因的开关，然后启动另一种基因能将细菌杀死。如果遇到另一种化学物质，就会触发第三种基因，它能使第一种基因处于关闭状态。科学家甚至能为细胞群体设定程序，在盘子中生长心脏。
科学家可能很快就能为细胞设定程序，这包括人类细胞。科学家已经通过向细菌注入基因制造胰岛素。今年年初，波士顿大学的詹姆斯-柯林斯将细菌变成了紫外线传感器。科学家将来可能利用干细胞建造骨骼或肝脏，基因治疗也会更准确，病人可以接受基因电路注射，然后，只要吞下一个包含启动基因电路的化学物质的药丸，如果效果不好，只要吞下一个关闭基因电路的药丸。
4、顺着丝带爬上太空
由小处着手：LiftPort CEO Michael Laine和他的纳米管
俄罗斯数学家Konstantin Tsiolkovsky在1895年从埃菲尔铁塔获得了一个灵感，他设想通过一个高塔进入太空站。15年以前，这种太空升降机的想法还是梦想，但是，现在已经有材料能延伸到62000英里的高空了，能够支撑自己的重量。
日本科学家在1991年发现了一种碳纳米管，它比钢的强度要大上很多倍。因此，美国科学家正在研究太空升降机。1999年，NASA给物理学家布莱德里-埃德华兹拨款50万美元，用碳纳米管开发太空升降机。爱德华兹的设想是：采用太阳能动力的机器人在三英尺宽的碳纳米管太空升降机上以每小时120英里的速度升降，这将使向地球轨道运送材料的成本从每磅一万美元下降到100美元。他认为这一技术只需要20年就能实现，NASA很受鼓舞，NASA官员表示：“这可能大大增加我们的发射能力。”
但是也有困难，目前还不能将碳纳米管制造成高强度复合材料。地面的闪电和飓风以及轨道上的碎片也会构成威胁。但是，新兴的太空升降机产业正在形成，加州一个基金会最近宣布一项年度颁奖计划，鼓励为太空升降机开发零部件。爱德华兹建立了自己的公司“Carbon Designs”，继续研究升降机的主体，他说：“我仍然被视为一名梦想家，但是六年前甚至没人从事这方面的工作，现在已经有几百人了。”
5、让计算机驾驶
驾驶员：Gerders（左）和其同事Craig Milroy
现在的汽车已经能利用计算机芯片全面汽车内的设备， 一项新技术则要使计算机成为驾驶员，它们反应迅速，能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务。这种汽车仍然有方向盘和油门、刹车踏板，尽管一些专家认为与计算机共同驾驶是自找麻烦，它确实能降低事故率。汽车制造商们正展开激烈的竞争，宝马、戴姆勒克莱斯勒、通用汽车已经生产出了原型产品。
计算机驾驶能防止汽车超速、打滑，也能防止醉酒驾车、走神，这些驾驶失误占到了汽车事故的40%。这种系统还能探测出即将发生的碰撞，这时，它会接过驾驶权。但是，专家警告说，出问题的计算机也可能会干扰驾驶员。麻省理工学院软件工程师南希-莱夫森表示：“有很多方法保证软件的安全性，但是我不确信汽车制造商们是否采用了。”
6、一种新记忆
新型存储器
南加州大学生物医学家特德-伯格通过显微镜观察老鼠大脑切片，同时通过电极窃听神经细胞之间的私语。他希望理解细胞的语言，因为他在设计一种计算机芯片，希望未来能支持大脑的记忆库。最先受益的将是中风、老年痴呆等病人，伯格说：“这还很遥远，但是各种条件正逐渐具备。”他模仿神经细胞已经有十年了，他设计的计算机程序能模仿神经细胞的行为，还为运行这些程序专门设计了芯片，今年年初，他展示了一个芯片，能够取代老鼠神经回路中的脑细胞，他希望三年内能在活老鼠身上测试这种芯片，最终则要在人脑中测试。
但是在此之前，科学家要了解记忆在人脑中的储存方式，这是一项艰巨的任务。一些科学家认为伯格的工作还不够成熟，但是伯格已经得到了美国国家科学基金会、五角大楼的赞助。
7、太空蔬菜
一个农民将两种葡萄进行对比，左边的为新型产品
未来的农产品可能与地球上的农作物很不一样。中国科学家已经种出了垒球大小的西红柿， 垒球棒那么长的黄瓜，他们采用的是曾经发射到太空的种子，这些种子被暴露在七种外太空条件下 ，如失重、粒子辐射。这些种子回到地球后按照体型、外观、营养等性质进行了筛选，并且培育出了性状稳定的后代。
中国科学家并不准确地知道太空如何改变种子的DNA。1999年以来，北京的飞鹰绿色食品集团（Flying Eagle Green Foods）就不断将种子和幼苗送入太空。该公司培养的太空西红柿可以比普通西红柿的贝塔胡萝卜素（一种抗氧化物质）含量高出27%，棉花植株能高达六英尺。一名科学家一生只能培养出三种新作物，但是该公司1999年以来已经培育出了50多种。
很多中国企业支付每克45000美元的费用将各种植物送入太空，他们的目标是养活更多人，帮助濒危物种免于灭绝。目前已经有近3000种植物被送入过太空，其中包括蔬菜、中药、花。
出售太空农产品是合法的，一些农场已经购买了一些太空作物，但是绝大多数仍然在实验室或试验大棚中开发，因为要在上市前确保安全性和质量。中国人对此很感兴趣，飞鹰食品曾经在一个展览上展示过一些巨大的茄子，每个重达四磅多，但是最终全部失窃。
8、让塑料发光
图为塑料芯片
剑桥大学的里查德-弗伦德爵士研究塑料，它可能给电子产业带来一场革命。尽管绝大多数电子产品采用硅，但是弗伦德认为，未来的手机、电视、手表、计算机内将安装廉价的塑料芯片。他在八十和九十年代发现塑料能被用于制造晶体管，这种物质甚至能喷涂到墙上，随天气变化颜色。虽然目标很遥远，但是基本技术已经具备。可以折叠的电子书未来几年就会出现，塑料芯片能够在任何可变形表面上印刷，通用电气正与美国能源部合作开发能照亮整间屋子的可折叠塑料面。
9、轻快的旅行
明日座骑：用炭纤维面板取代车轮的汽车，这将比轮子更安全
混合动力汽车能够将每升汽油的行使公里数提高一倍， 但是要进一步提高能源的使用效率，汽车制造商必须要解决另一个问题：重量。在传统汽车上，只有1%的汽油用于运送乘客，其余都用 于使汽车本身运动。解决方案之一是用碳复合材料取代钢铁，这种材料已经用于制造网球拍和高尔夫球球棒了，下一代飞机也计划使用这种材料。使用碳纤维的汽车重量能减轻一半以上，燃油效率能再次提高一倍。
制造商的问题是生产强度很高的汽车零件，能够在碰撞时保护乘客，同时又能廉价大规模生产。网球拍的碳纤维太短，不够结实，飞机材料的碳纤维较长，够结实，但是要手工编制，这不适合汽车的大规模生产。德国的宝马开发出了在平面上铺砌纤维然后建成三维零件的自动化方法，但是材料的成本是钢铁的两倍。一辆碳纤维汽车在碰撞后应该能保护乘客，因为材料会破碎成很小的碎片，从而减缓了撞击，这也是减轻汽车重量的好处之一。
10、与鸭子同住
图为水陆两栖房子
荷兰人都知道人类与自然对抗时的脆弱。莫伦斯一家就曾经在1995年逃避洪水，1953年的海岸决堤导致了1800人死亡。因此，他们今年成为了水陆两栖房屋的第一批用户。他们的房间是木制的，混凝土底座是中空的，虽然看起来与传统房屋类似，但是足以浮在水面。房屋重量均衡，不会翻倒。由于固定在一个位置，它不会漂走，水电都是通过可折弯的管道送入房间，因此他们再也不必逃离家园了。这个水陆两栖村有46户人家。这还可能解决一个全球性问题。随着冰川融化海平面上涨，洪水的问题将会加剧，联合国预测，2050年以前，将有20亿人面临洪水威胁。阿姆斯特丹以南50英里的小镇Leeuwarden将很快用混凝土和聚苯乙烯泡沫塑料建立30个浮动房屋，通过一个人工泻湖与城镇相连。
|
