五大未來科技，各具特色

王莊林

身處于科技日益精進(jìn)的時(shí)代，我們需要一張科技地圖以布局未來，無法認(rèn)清科技的走向，就抓不住未來的方向。

哪些科技會(huì)改變未來生活及產(chǎn)業(yè)生態(tài)，甚至開啟龐大商機(jī)?下面就向大家介紹將為我們帶來全新視野的五項(xiàng)前瞻科技!

醫(yī)療科技：用紙做診斷檢驗(yàn)

生產(chǎn)起來便宜、用起來簡(jiǎn)單，而且在鄉(xiāng)下地區(qū)耐用的診斷工具，可以拯救世界貧窮地方成千上萬條生命。哈佛大學(xué)教授懷塞茲將先進(jìn)的微流體和紙結(jié)合起來，生產(chǎn)出一種多用途、用后即丟的檢驗(yàn)工具。可用于檢查微量的尿液或血液，看看有沒有罹患傳染病或者慢性病。

做好的成品是一張方形紙，大小和郵票差不多。方形紙的邊可以浸入尿液樣本，或者壓住一滴血，液體接著流經(jīng)信道，進(jìn)入試井。視井里面的化學(xué)藥劑的類型而產(chǎn)生不同的反應(yīng)，使試紙變成藍(lán)、紅、黃或綠色，附著的參考表可用來解讀結(jié)果。

這張方形紙利用了紙快速吸收液體的同有特性。制造這種裝置的第一步，是做一些很小的信道，大概只有一毫米寬，引導(dǎo)液體樣本流向試井。懷塞茲和同事讓試紙吸收感光光阻劑；紫外線會(huì)使光阻劑中的聚合物互連和硬化，每當(dāng)光打在上面，就會(huì)形成防水的長(zhǎng)壁。研究人員甚至只要用黑色馬克筆畫在紙上，放在陽光底下曬，就能做出想要的信道和試井。每一口試井裝滿不同的溶液，和血液或者尿液中特定的分子起反應(yīng)，導(dǎo)致顏色發(fā)生變化。

試紙容易燃燒，要安全處理用過的檢驗(yàn)很簡(jiǎn)單。雖然試紙?jiān)\斷已經(jīng)存在，但懷塞茲的裝置卻有一大優(yōu)點(diǎn)：一張方形紙就能執(zhí)行許多反應(yīng)，能夠診斷多種狀況。還有。這種東西小，驗(yàn)血只需要非常少量的樣本。使用者刺一下手指頭就夠了。

懷塞茲正在開發(fā)一種檢驗(yàn)方法，用以診斷肝功能失?！@可由血液中若干酶含量升高的指針看得出來。為了推廣這種技術(shù)，2007年，懷塞茲與人在麻薩諸塞州的布魯克萊恩成立非營(yíng)利組織，為大家義診。這個(gè)組織計(jì)劃今年年底左右，在非洲某個(gè)國(guó)家展開肝功能檢驗(yàn)。整支團(tuán)隊(duì)希望，即使是沒有受過醫(yī)療訓(xùn)練的人也能執(zhí)行檢驗(yàn)，再用行動(dòng)電話把結(jié)果拍下來。懷塞茲想要設(shè)立一座中心，派駐技術(shù)人員和醫(yī)生。由他們?cè)u(píng)估傳來的照片，然后把醫(yī)療建議傳回去。

最近，哈佛大學(xué)的研究人員在兩張?jiān)嚰堉g加上一層穿孔防水膠帶，把這些試紙做成三維的診斷裝置。一滴液體經(jīng)南信道進(jìn)入第一張?jiān)嚰埖脑嚲?，然后向下擴(kuò)散，通過膠帶的孔，在第二層試紙的試井中反應(yīng)。由于能夠執(zhí)行更多的檢驗(yàn)。甚至單一的樣本也可以進(jìn)行兩步驟的反應(yīng)，本來需要更復(fù)雜的化驗(yàn)，例如使用抗體的方法，才能檢測(cè)的一些疾病，如瘧疾和人類免疫缺乏病毒(HIV)，利用這種裝置也能檢測(cè)出來。不論你要做什么檢驗(yàn)，五分鐘到半個(gè)小時(shí)之后，結(jié)果就會(huì)出來。

研究人員希望這種檢驗(yàn)?zāi)苡懈M(jìn)步的版本，最后可以像印報(bào)紙那樣，用相同的印刷方法，大量生產(chǎn)試紙。材料成本應(yīng)該只有三到五美分。霍爾奇說，這種價(jià)格“將對(duì)運(yùn)輸和能源難以到達(dá)地方的醫(yī)療水準(zhǔn)，產(chǎn)生巨大的沖擊”。

硬盤科技：跑道記憶體

2002年4月，IBM把硬盤業(yè)務(wù)賣給日立時(shí)，研究員帕金正在思考接下來要做什么。他這一生，研究的是磁性材料的基本物理特性，有了一連串的發(fā)現(xiàn)，促使硬盤機(jī)的儲(chǔ)存容量增加了數(shù)千倍之多。帕金決定著手發(fā)展全新的信息儲(chǔ)存方式：一種記憶芯片，兼具磁性硬盤的龐大儲(chǔ)存容量和電子閃存的耐用性。速度更優(yōu)于這兩者。他把這種新技術(shù)叫做“跑道內(nèi)存”。

帕金說，磁盤驅(qū)動(dòng)器和目前的同態(tài)內(nèi)存技術(shù)，基本上是二維的東西，依賴單層的磁位或者晶體管?！斑@兩種技術(shù)都是過去50年間發(fā)展出來，但他們是把裝置愈做愈小，或者發(fā)展新的位存取方法而做到這一點(diǎn)，”他說。帕金認(rèn)為，未來數(shù)十年，兩種技術(shù)都會(huì)遭遇它們的規(guī)模極限，“我們的構(gòu)想，和曾經(jīng)生產(chǎn)出來的任何內(nèi)存完全不同?！彼f，“因?yàn)樗侨S的?！?/p>

其中的關(guān)鍵是一個(gè)磁性納米線u形數(shù)組。垂直排列，就像森林中的樹木。磁性納米線中有磁極不同的區(qū)，各區(qū)之間的界限代表1或0，但到底是1或0，要看界外兩區(qū)的磁極而定。當(dāng)自旋極化電流(電子的量子力學(xué)“旋轉(zhuǎn)”，往特定的方向走)通過納米線，整個(gè)磁像便會(huì)有效往前推，就像汽車在跑道上加速那樣。在u的底部，磁界會(huì)遇到一對(duì)小型的讀寫裝置。

這個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，有可能結(jié)合其他內(nèi)存技術(shù)的最佳特性，同時(shí)避開它們的缺點(diǎn)。南于跑道內(nèi)存是以垂直的納米線儲(chǔ)存資料，相同區(qū)域的資料儲(chǔ)存量理論上是快閃芯片晶體管的一百倍之多，而且成本相同，還不必用到機(jī)械零件，所以比硬盤機(jī)還可靠。跑道內(nèi)存的速度很快，就像DRAM可以用來儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)中經(jīng)常存取的資料。即使沒電，它也能儲(chǔ)存信息，這是因?yàn)闆]有原子會(huì)在讀寫資料的過程中移動(dòng)?？梢韵{米線的耗損。

就像有了閃存，體積超小的裝置接著問世，用于存放數(shù)千首歌曲、照片和其他的資料。跑道內(nèi)存也有望帶出全新一類的電子產(chǎn)品。“更密、更小的內(nèi)存，可以制造出更密實(shí)和更省能源的計(jì)算機(jī)。”帕金說。此外，擁有龐大資料容量的芯片，可以縮小到一粒灰塵那么大，做成很小的感應(yīng)器，灑在環(huán)境周遭，或者植入病患體內(nèi)，記錄生命征象。

2003年，帕金首次提出跑道內(nèi)存的概念時(shí)，人們認(rèn)為那是行不通的出色構(gòu)想。2008年四月之前，沒人能沿線移動(dòng)磁域，卻不擾亂它們的方向。但是帕金的團(tuán)隊(duì)在當(dāng)月的《科學(xué)》期刊發(fā)表論文，指出自旋極化電流會(huì)保有原來的磁像。

發(fā)表在《科學(xué)》期刊上的論文，證明跑道內(nèi)存的概念是站得住腳的，但那個(gè)時(shí)候，研究人員只在一條納米線上移動(dòng)三位的資料。2008年12月，帕金的團(tuán)隊(duì)成功地在納米線上移動(dòng)六位，他希望很快就能達(dá)到十位，這么一來，跑道內(nèi)存就和快閃儲(chǔ)存有得拼了。如果他的團(tuán)隊(duì)能夠搬運(yùn)一百位，跑道內(nèi)存就可能取代硬盤機(jī)。

軟件科技：智能型軟件助理

許多人總是把一項(xiàng)任務(wù)化為一組關(guān)鍵詞，上網(wǎng)搜尋所需的工具和信息。但是硅谷新創(chuàng)企業(yè)犀利的共同創(chuàng)辦人亞當(dāng)·齊爾想到一種新方法，要讓人和網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)上供應(yīng)的服務(wù)互動(dòng)：那是“干活的引擎”，不是搜尋引擎。犀利正在研發(fā)虛擬的個(gè)人助理軟件，希望幫助使用者完成任務(wù)，而不只是搜集信息。

齊爾是犀利公司負(fù)責(zé)工程的副總裁。他說，這種軟件考慮到使用者所處的情境，非常實(shí)用且彈性十足?！跋氆@得能夠行動(dòng)和推理的系統(tǒng)，需要的是能和你互動(dòng)及了解你心意的系統(tǒng)?！彼f。

齊爾表示，近來計(jì)算機(jī)處理器的能力不斷改善，是將這種復(fù)雜水準(zhǔn)帶到消費(fèi)性產(chǎn)品不可或缺的一環(huán)。CALO的許多能力仍然不能塞進(jìn)這種產(chǎn)品。但由于行動(dòng)電話的功能愈來愈強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)的速度愈來愈快，犀利公司的總部可以處理一些事情。并將結(jié)果回送使用者，軟件因此能夠做到以前根本無法完成的任務(wù)。

“搜尋已經(jīng)把它的事情做得非常

好，短期內(nèi)不可能更上一層樓。”犀利的共同創(chuàng)辦人兼執(zhí)行長(zhǎng)戴格·吉特勞斯說，“但我們相信五年后，每個(gè)人都會(huì)有一位虛擬助理，可以把許多瑣碎的任務(wù)交給他去做?！?/p>

雖然個(gè)人助理軟件將兼具智能和實(shí)用性，該公司并沒有那種雄心壯志，想把它做得像人?！拔覀冋J(rèn)為，可以創(chuàng)造一種不可思議的體驗(yàn)，幫助你過生活、解決問題和做事情更有效率。”齊爾說。

但是，犀利永遠(yuǎn)只是個(gè)工具，不想挑釁人類的智能。

能源科技：液態(tài)電池

我們還找不到儲(chǔ)存大量電力的好方法，所以沒辦法把太陽能留到晚上用。不過。一種用全液態(tài)活性材料做成的新型電池，在儲(chǔ)存電力的選擇方面，讓我們?nèi)计鹦碌南Ｍ?。根?jù)目前做出來的初型，這些液態(tài)電池的成本，不到今天最好電池的三分之一，壽命卻要長(zhǎng)得多。

與其他的電池不同，這種電池的電極是金屬溶液，在電極之間導(dǎo)電的電解液則是溶鹽，這就做成了彈性難得一見的裝置，能夠很快吸收大量的電力。麻省理工學(xué)院材料化學(xué)教授、電池發(fā)明家多納德-沙多威指出，電極能在電流“十倍高于曾經(jīng)量測(cè)過的任何(電池)情況下”運(yùn)作。此外，其制作材料也很便宜，生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單。

第一具初型是用絕緣材料包覆容器。研究人員加進(jìn)溶化原料：底層是銻。中間一層是硫化鈉之類的電解液，最上一層是鎂。由于每一種材料的密度不同，自然層次分明，也就簡(jiǎn)化了制造的過程。容器的另一個(gè)作用是兼作電流收集器，送出從太陽能板等動(dòng)力源而來的電子，或者將電子送到電力網(wǎng)，供電給家庭和企業(yè)使用。

動(dòng)力流進(jìn)電池后。溶解在電解液中的銻化鎂會(huì)產(chǎn)生鎂和銻金屬。等到電池放電時(shí)，兩個(gè)電極的金屬會(huì)溶解，再次形成銻化鎂，溶人電解液，使得電解液變大，電極則縮小。

依沙多威的構(gòu)想，把大型電池用電線連起來，可以形成巨大的電池組。如果要大到能夠滿足紐約市的尖峰電力需求(約13,000百萬瓦)，這些電池將占地約6萬平方米。充電所需的太陽能電廠，規(guī)模將大到前所未見的地步，不但能夠產(chǎn)生足夠的電力，滿足白天的電力需求，也有夠多的過剩動(dòng)力把電池充飽，以滿足夜間的需求。第一座建立起來的系統(tǒng)，可能是將低電力需求期間的能源儲(chǔ)存起來，供尖峰需求時(shí)使用，因此我們不再需要興建那么多新電廠和傳輸電線。

做出最早的初型之后，研究人員改用不同的金屬和溶鹽。銻化鎂溶于電解液的濃度不可能很高，所以起初的一批初型，體積大得失去實(shí)用價(jià)值(沙多威沒透露使用什么新材料，但他說運(yùn)作原理相同)。研究團(tuán)隊(duì)希望五年后這種電池能夠商業(yè)化上市。

生物科技：生物機(jī)器

一只巨大的花金龜飛著，忽上忽下，忽左忽右。這只昆蟲身上被植入收訊器、微控制器、微電池，還有六個(gè)審慎安裝的電極—這些“裝備”比一角銀幣還小，重量低于一片口香糖，工程師們用無線控制這只昆蟲。他們從遠(yuǎn)處送出一陣電流，竄進(jìn)它的腦部和翅膀的肌肉，要這只機(jī)械化花金龜起飛、轉(zhuǎn)彎或者半空中停住。

花金龜?shù)膭?chuàng)造者馬哈畢茲表示，他希望這種小蟲有一天能夠攜帶感應(yīng)器或其他的裝置，到人類或者從事搜救任務(wù)的陸地機(jī)器人不容易到達(dá)的地方。他使用的裝置很便宜：材料成本只花五美元，而且大多只要利用現(xiàn)成的電子組件，很容易做好。

馬哈畢茲的專長(zhǎng)是沒計(jì)機(jī)器和生物系統(tǒng)(從個(gè)別細(xì)胞到整個(gè)生物都有)之間的接口。他希望創(chuàng)造嶄新的“生物機(jī)器”，利用活細(xì)胞耗用極低的能量，就有辦法十分精準(zhǔn)地動(dòng)作、通訊和運(yùn)算。馬哈畢茲構(gòu)想中的裝置，能夠搜集、操弄、儲(chǔ)存從環(huán)境而來的信息，并且據(jù)而行動(dòng)；可以取代受損器官的組織，能夠自我修復(fù)或配合環(huán)境而調(diào)整形狀的桌子，也許是這方面的例子。馬哈畢茲甚至提出百年預(yù)言：“我敢說這種機(jī)器到處都有，它們從細(xì)胞衍生出來，卻完全用工程技術(shù)制成?！?/p>

這種遙控花金龜是初步取得的成果，它把視覺、機(jī)械和化學(xué)信息整合在一起，控制飛行。馬哈畢茲的團(tuán)隊(duì)為了讓花金龜成為實(shí)用且復(fù)雜的搜救工具，必須研發(fā)投入和產(chǎn)出機(jī)制，好和這種昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)高效率通訊，以及控制它的神經(jīng)系統(tǒng)。

由于微制造技術(shù)的進(jìn)步，有了更小的動(dòng)力來源可用，微機(jī)電系統(tǒng)日益精密，馬哈畢茲要的接口才有可能做出來。微機(jī)電系統(tǒng)這種微小的機(jī)械裝置可加以組裝，做成無線電收發(fā)器和微控制器。

花金龜?shù)谋巢抗潭ㄒ幻短刂频碾娐钒迳嫌幸痪呱虡I(yè)化無線收訊器。六個(gè)電極刺激器從電路板蛇行進(jìn)人昆蟲的視葉、腦部、左右基部飛行肌。和專跑特制軟件的筆記型計(jì)算機(jī)連接的發(fā)訊器，發(fā)出訊息給收訊器，把小電脈沖傳到視葉，發(fā)動(dòng)飛行，以及傳到左右飛行肌。觸發(fā)昆蟲轉(zhuǎn)彎。由于收訊器發(fā)出非常高階的指令給花金龜?shù)纳窠?jīng)系統(tǒng)，所以可以只送出飛行開始和結(jié)束的訊號(hào)，而不必持續(xù)發(fā)訊要花金龜飛個(gè)不停。

有人研發(fā)出一些接口，能夠遠(yuǎn)距控制老鼠和其他動(dòng)物的動(dòng)作，但是昆蟲小得多，更具挑戰(zhàn)性。只有極少科學(xué)家像馬哈畢茲那樣充分且深入了解生物學(xué)和工程學(xué)，成功融合了動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)和MEMs技術(shù)。研究人員正在研制嶄新的微刺激器和MEMs無線收訊器，好做更精準(zhǔn)的神經(jīng)定向，甚至做出更小的系統(tǒng)。