今年科技大事件都有哪些關鍵詞？

陳丹

科研的進展，技術的更迭，都會真切地影響人類的生活，甚至帶來深刻的社會變革。今年科技圈有哪些可以預見的新趨勢？又有哪些值得期待的新產品與新技術？美國電氣與電子工程師協會IEEE Spectrum雜志網站近日對此進行了梳理。

關鍵詞： 首屆穿戴“神經控制機械裝置”奧運會

在克利夫蘭一個綠樹成蔭的公園，午間路過的上班族常常能看到邁克爾·麥克萊倫橫臥在一輛三輪車上快速駛過，但他們不知道的是，麥克萊倫因脊柱受傷，自腰部以下癱瘓，他正作為一個特殊運動會的選手接受訓練。

麥克萊倫備戰(zhàn)的是將于今年10月在瑞士蘇黎世舉行的首屆Cybathlon—借助神經控制機械裝置進行的奧運會，參賽者均為殘疾人，需在電子假肢或其他機器人裝置的幫助下競技。項目包括輪椅、手臂假體、腿部假肢、外骨骼、自行車以及為全身癱瘓運動員打造的人腦與計算機交互的比賽，選手要在比賽中完成一些日常生活的例行任務。

比如麥克萊倫參加的自行車賽，競爭對手也都是高位截癱人士，他們將利用功能性電刺激系統晃動癱瘓的雙腿，通過電極和肌肉的協同工作推動車子前進。動力腿部假肢賽選手要爬樓梯。使用動力假臂的選手則要切面包、打開果醬瓶。賽事組織者、蘇黎世聯邦理工學院感覺和運動系統實驗室教授羅伯特·雷納說，這項大賽比拼的不是力量和速度，而是對身體和設備的控制，希望展現人機合作的強大和智慧。

此次比賽預計將有來自世界各地的80個團隊參加，屆時英國廣播公司（BBC）、日本NHK以及一些大型網絡媒體將進行轉播。如果賽事引起轟動，下一屆Cybathlon很可能與2020年東京夏季奧運會同時舉行。

關鍵詞： 機器人海底淘金

未來學家們幾十年前就曾預言，全球大洋海底將成為商業(yè)礦工的淘金樂園。這一天終于要到來了：世界首批深海采礦機器人已經做好準備，將于今年潛入巴布亞新幾內亞附近俾斯麥海1600米的海底深處，勘探這里豐富的銅、金和銀礦。

這些巨型深海采礦機器人屬加拿大鸚鵡螺礦業(yè)公司所有，其主體為兩臺拖拉機大小的挖掘機。該公司希望能在2016年年中進行首次水下試驗。如果一切順利，這些機器人將在距巴布亞新幾內亞新愛爾蘭省海岸約30公里的索爾瓦拉一期（Solwara 1）礦區(qū)作業(yè)，預計30個月的時間可開采出250萬噸含金屬礦石，價值超過15億美元。目前鸚鵡螺礦業(yè)公司正在建造一艘價值1.27億歐元的礦船，將于2018年年初啟程前往巴布亞新幾內亞，用于運送這些采礦機器人和它們開采出的礦石。

除了索爾瓦拉一期礦區(qū)，鸚鵡螺礦業(yè)公司在俾斯麥海和湯加群島海域還分別勘定了18個和19個采礦點。而其競爭對手也紛紛“跑馬圈地”，在夏威夷東南的克拉里昂與克拉伯頓斷裂帶（CC斷裂帶）進行開發(fā)活動，此處海床深度達4000米，蘊藏著豐富的錳、鎳、鈷等金屬礦。

但一些海洋生物學家警告說，雖然深海采礦利益巨大，但機器“礦工”會對獨特的深海生態(tài)系統造成破壞。對此，鸚鵡螺礦業(yè)公司回應稱，其正在努力研究并盡可能地保護這些生態(tài)系統，如在租賃礦區(qū)內為海洋動物群設立避難帶。

也有一些海洋生物學家比較樂觀。他們認為，從長期來看，采礦活動的破壞程度并不會比海底頻繁的地震和熔巖噴發(fā)更嚴重，這些驚人的深海生物在某種程度上是能夠生存下來的。

關鍵詞： “聆聽”來自外星文明的信號

人類對外星文明的好奇從未停止。2015年7月，俄羅斯億萬富翁尤里·米爾納宣布投資1億美元支持搜尋地外文明計劃（SETI），攜手英國科學家霍金以及其他知名天文學家和美國國家航空航天局（NASA）的太空專家啟動“突破聆聽”（Breakthrough Listen）項目，準備歷時10年，通過掃描宇宙的方式搜尋由外星智慧生命制造的無線電信號。該項目將在2016年全面展開。

2月，位于西弗吉尼亞州的羅伯特·伯德綠岸射電望遠鏡開始觀測活動；10月，澳大利亞帕克斯天文臺的巨大碟形望遠鏡將加入觀測。加州大學利克天文臺也將利用自己口徑2.4米的望遠鏡實施“光學搜尋地外文明計劃”。與此同時，研究人員還在建造更好的無線電接收設備。

“突破聆聽”的早期目標之一是KIC 8462852恒星系統，有跡象顯示，它可能孕育了技術先進的外星文明。2015年，業(yè)余天文愛好者研究了NASA開普勒太空望遠鏡的觀測數據后發(fā)現，這顆恒星顯示出怪異的光度降低現象，幅度最多可達22%。這種非周期性的光變引起了科學界的廣泛興趣。有猜測認為，這顆恒星可能被“戴森球”包圍，這是一種設想中的由外星智慧生物建造的超大型結構，外星人用它來汲取恒星的光能為己所用。

關鍵詞： DNA低價合成

合成生物學是一個新興行業(yè)，產品是活的生物體，生產車間則是生物實驗室。通過制造DNA鏈，科學家可以創(chuàng)造出前所未見的生物。這些新的生命形式可能具有決定性的用途，如能分泌藥物成分的酵母細胞，能產出噴氣燃料的藻類等。

DNA組裝也是一個勞動密集型產業(yè)，需要受過專業(yè)訓練的人員來操作。靈活的新創(chuàng)公司都開始趕潮流，爭相采用DNA自動裝配生產線，以降低DNA鏈的制造成本，搶占市場。總部位于舊金山的Twist生物科學公司就是其中的佼佼者。

該公司發(fā)明了一種自動構建DNA鏈的機器，將于今年開始商業(yè)運作。這臺機器的心臟是一塊布滿1萬個微孔的硅板，微孔用與制造計算機芯片相同的成熟光刻技術蝕刻而成，每個寬度約600納米的微孔中都可以組裝出一條不同的DNA鏈。

目前Twist生物科學公司制造的DNA鏈以每個堿基10美分計價出售，公司創(chuàng)始人之一兼首席執(zhí)行官埃米莉·勒普洛斯特說，這已經是行業(yè)“良心價”了，不過他們的目標將進一步降低價格至2美分，從而使研究人員能夠擴大實驗規(guī)模，不再因DNA費用過高而受限。通常，客戶訂購的DNA鏈長度約為300至1800個堿基。

另一家位于舊金山的合成生物學初創(chuàng)企業(yè)Zymergen公司提供的服務更為廣泛：不僅低成本構建DNA片段，還將DNA插入微生物中并監(jiān)測結果，客戶可以利用這些結果重新進行DNA設計，創(chuàng)造更理想的有機體。

關鍵詞： 超級高鐵首條測試軌道

2013年，特斯拉汽車公司首席執(zhí)行官、億萬富翁埃隆·馬斯克提出了超級高鐵（Hyperloop）的構想：在幾百英里接近真空的低壓管道內懸浮起膠囊車廂，以亞音速運行，將舊金山和洛杉磯之間的行程縮短至30分鐘。馬斯克稱，相比傳統高速軌道列車600億美元的預算成本，超級高鐵的造價只要60億美元，而且這種無摩擦行進方式更加節(jié)能，運營成本也將更低。

馬斯克將他的創(chuàng)意放在網絡上眾包。目前，這個充滿未來感的交通系統正在由兩家相互競爭的新創(chuàng)企業(yè)—超級高鐵交通運輸技術公司（HTT）和超級高鐵技術股份有限公司來付諸實現。其中，HTT公司將于今年在加州開工建設一條8公里長的測試軌道。

雖然馬斯克比較中意利用壓縮空氣將膠囊車廂懸浮起來，但HTT公司更青睞磁懸浮技術，并計劃將低壓管道中的壓力保持在低于100帕斯卡，即不到大氣壓的千分之一。測試軌道位于洛杉磯和舊金山之間的Quay Valley，這里也是提議中的太陽能城所在地，而超級高鐵正是利用架設于管道上的太陽能板發(fā)電來驅動的。

通過測試，HTT研究團隊希望能夠為以下問題找到解答，包括緊急情況下如何疏散乘客？如果前車中途停車，后面的車怎么辦？用高清晰屏幕代替舷窗，能緩解部分乘客的幽閉恐懼癥嗎？高速行駛會不會讓人產生如同坐過山車一樣的失重感？

該項目首席設計師、加州大學洛杉磯分校教授克雷格·霍杰茨說，由于采用磁懸浮而非壓縮空氣懸浮技術，車廂不需要很大的前置驅動壓氣機渦輪，這意味著車廂的電池和冷卻系統可以減重，從而減少晃動，確保平滑行進。目前他們還在研究如何讓乘客適應加速過程。

只要資金充裕，符合人體工程學的問題以及安全挑戰(zhàn)都可以得到解決。但與經濟因素相比，法律和政治因素才是真正的障礙。以紐約市地鐵第二大道線為例，首段線路定于2016年年底開通，這段3.2公里長的距離耗資45億美元、歷時9年才得以建成。超級高鐵項目也將面臨同樣的困境。HTT公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官德克·阿爾博恩相當確信，世界第一條長距離超級高鐵將建在亞洲或者非洲，因為他們沒有現成的基礎設施，卻又亟待改善交通狀況。

關鍵詞： 電子郵件加密

2014年3月，時任雅虎首席信息安全官的亞歷克斯·斯塔莫斯展示了用于加密敏感電子郵件的原型軟件，并表示在2016年初將準備好向用戶提供這個“端到端”郵件加密系統，這意味著即使是雅虎自身也無法解密存儲在其服務器上的郵件。谷歌也基于OpenPGP標準開發(fā)了同樣的開源郵件加密軟件。

如果雅虎和谷歌憑借自己的市場地位推出這項服務，無疑會得罪許多政府部門，這一技術將使其無法竊聽不法分子的電子通信，他們稱之為“走入黑暗”。美國聯邦調查局局長詹姆斯·科米甚至暗示，如果法律禁止服務商提供這樣的隱私保護，這類產品和服務將被關閉，至少美國會這么做。不過，去年10月奧巴馬政府曾表示，不會要求高科技公司給他們的加密產品留后門，以免黑客鉆了空子。而英國則于去年11月出臺了一項監(jiān)聽法案，若能在接下來的幾個月中得以通過，那么讓政府機關無法解密郵件內容的“端到端”加密系統將不合法。

谷歌和雅虎會迎頭而上嗎？約翰·霍普金斯大學的密碼學專家馬修·格林認為不會，據他估計，谷歌只有一兩個團隊在開發(fā)“端到端”電子郵件加密技術，人數太少；雅虎為這一項目投入的資源也不充足，難以真正成功。

美國公民自由聯盟首席技術專家克里斯托弗·索赫恩也持懷疑態(tài)度，他指出，強大的電子郵件加密技術違背了這些公司的自身利益，比如谷歌想成為你的個人數字助理，做些類似于將航班時間添加到日歷中的事情，但前提是他們能看到你收到的購買機票確認郵件。

國際非盈利機構電子前沿基金會的技術人員約瑟夫·博諾認為，“端到端”電子郵件加密絕對是這些科技巨頭想要解決的一個問題，但面臨的挑戰(zhàn)也是巨大的。由于谷歌和雅虎拒絕接受采訪，因此很難判斷他們是否真的決定在今年向用戶提供電子郵件加密服務。

關鍵詞： 家用社交機器人

在美國麻省理工學院媒體實驗室研究情感機器人多年的辛西婭·布瑞澤爾認為，人性化的高科技機器人走入家庭的時代要到來了。為此，她創(chuàng)立了吉波（Jibo）公司，并開發(fā)了首個家用社交機器人吉波。

吉波只比烤面包機高一點點，外形跟臺式風扇差不多。它可以識別人臉，聽懂別人說什么，并用和藹可親的聲音作出回應。作為家庭助理，吉波將幫助家庭成員更好地相處和互動。例如，提醒家長和孩子這一天的重要活動；在聚會時抓拍照片；讀互動故事給孩子聽；幫助爺爺奶奶進行視頻通話等。

事實上，過去40年來，不斷有家用機器人推出，但幾乎都曇花一現，包括曾風靡一時的索尼愛寶機器狗，其售后服務也于去年關閉。2014年，日本電信巨頭軟銀開始銷售一種叫做Pepper的類人情感機器人；2015年7月，法國藍蛙機器人公司也推出了名為Buddy的輪式家庭服務型機器人；北京小魚兒科技公司和深圳優(yōu)必選科技有限公司也都在研發(fā)類似的家用陪伴機器人。但機器人報告網站的分析師弗蘭克·托布認為，吉波才是“新的社交機器人市場的游戲規(guī)則改變者”。

不過，吉波最終能否成功，取決于它能否提供近乎完美的用戶體驗，而這種體驗在很大程度上依賴于機器人的語音識別和合成技術。讓機器人能聽會說，這是一個巨大的挑戰(zhàn)。

西雅圖Hoaloha機器人技術公司創(chuàng)始人坦迪·特羅爾說，人類之間的對話不像蘋果的Siri或者Google Now語音助手，我們用大量的上下文來幫助我們理解對方在說什么。但布瑞澤爾表示，Siri和Google Now基于強大的云計算技術，而這不適用于機器人，可能會導致其反應遲鈍。據猜測，吉波可能會采用本地語音處理一些基本的指令，同時依托云技術處理更復雜的語境。而除了說話，吉波也將使用肢體語言以及語音語調的改變來表達快樂、悲傷和驚奇。

關鍵詞： 挪威數字廣播

音樂錄音、錄像、電視和電影行業(yè)，都已經開始或者完成了從模擬信號到數字信號的轉換，但奇怪的是，全球各地的無線電臺卻在很大程度上仍采用模擬時代的調頻廣播技術（FM）。不過，這一現狀即將發(fā)生一個里程碑式的改觀：挪威已經確定時間表，將從今年開始逐步關閉FM廣播，并于明年全面切換到數字廣播。

根據調查數據，目前挪威政府所有的NRK廣播電臺已經實現了數字覆蓋范圍涵蓋全國99.5%的人口，至少有50%的挪威聽眾每天收聽數字廣播，節(jié)目內容相比FM廣播更加豐富。而從2017年1月1日起，挪威三家全國性廣播公司、幾個地區(qū)商業(yè)電臺以及許多城市電臺的調頻波段將靜默無聲，徹底告別FM。

挪威將會采用行業(yè)主流的DAB數字音頻廣播技術提供服務（DAB標準俗稱“歐規(guī)”，但亞洲和澳大利亞也在使用，美國則采用HDRadio標準）。不過，很多車載收音機不具備DAB兼容的接收器。為此，挪威所有的縣以及至少一半的市政當局設立了專門地點，人們可以把車子送過去改裝，花費不到100歐元。至于從其他國家開車進入挪威的人，可以收聽社區(qū)電臺節(jié)目，這些電臺的FM執(zhí)照不會被注銷，仍然可以免費播送模擬信號。

歐洲其他的廣播公司都在密切關注挪威的進展。德國之聲電臺研發(fā)部前負責人彼得·森格說，丹麥和瑞士轉向數字廣播的條件已相當成熟。而英國和美國向數字廣播時代邁進仍遙遙無期。

關鍵詞： 虛擬現實社交流行

今年晚些時候，包括Oculus Rift、索尼PlayStation VR和HTC Vive在內的各種頭戴式設備將陸續(xù)上市銷售，價格可能低至幾百美元，虛擬現實技術通往大眾市場的大門即將打開。但相比于玩游戲，通過虛擬現實開展社交，如聊天、商務會議、上課等，會變得更流行。

擁有百萬活躍用戶的模擬現實游戲《第二人生》的開發(fā)商林登實驗室正準備推出一個新的平臺—《珊莎計劃》（Project Sansar），其擁有與《第二人生》類似的社交功能，戴上虛擬現實頭盔，用戶就可以通過反映真身的化身，與他人互動。與此同時，法國Beloola公司也在創(chuàng)建一個類似的虛擬世界—3D社交網絡。

由《第二人生》創(chuàng)作者菲利普·羅斯代爾新創(chuàng)的高保真（High Fidelity）公司則正在開發(fā)開源軟件工具，任何人都可以用它去創(chuàng)造自己的虛擬世界。還有一些公司正在開發(fā)虛擬現實的分享軟件，如以360度視角全方位錄制生活中的小片段，并和朋友分享。

盡管很有吸引力，但虛擬現實社交應用還需要時間才能積累起廣泛的用戶群。羅斯代爾認為，2016年，將有數十萬人通過虛擬現實進行社交，比如在一個虛擬的房間里與陌生人相遇并正常交流，而這些早期用戶將帶動更多的人體驗這種新的社交方式。

關鍵詞： 北美電網互聯

這是一個持續(xù)了數十年的夢想：在北美構建一個單一的超級電網，將幾十吉瓦（1吉瓦=10億瓦）風電從美國大平原輸送到東西海岸的所有城市，讓西北部的水電“流”向芝加哥，也讓得克薩斯州的風電進入馬薩諸塞州、密西西比州和蒙大拿州。2016年，工程師們終于邁出了技術上的重要一步。

正在建設的Tres Amigas項目將通過4條輸電線路，聯通美國三大電網—東部電網、西部電網和得克薩斯州電網，最終覆蓋美國本土48個州和加拿大8個省份。該項目位于新墨西哥州東部，三大電網在此交匯，這個超級輸電站能將20吉瓦電力送往千家萬戶。

而實現電網互聯的技術關鍵，就在于高壓直流輸電系統（HVDC）的建設。Tres Amigas項目首席執(zhí)行官菲利普·哈里斯表示，它能讓整個電網更加穩(wěn)定，提高輸電能力。西歐的電網運營商已經安裝了或者正在計劃部署高壓直流輸電系統，中國和印度的電網則完全基于這種技術。

關鍵詞： 傳說中的惠普The Machine原型機

曾經的IT巨頭惠普雖在2015年11月一分為二，但其全力打造全新架構計算機—The Machine的腳步并未停下。The Machine的概念是2014年提出的，它摒棄了傳統的以CPU為中心的計算機架構，核心部分是使用名為憶阻器的內存，以及用光而不是銅線傳輸數據的硅光技術。惠普實驗室在2008年首次證明了憶阻器的存在，憶阻器即使在斷電后仍能記憶數據，理論上它可替代傳統的磁盤/內存系統，處理器將可以即時訪問所需的任何信息。這種新型計算機將能夠更加有效地處理PB（拍字節(jié)，千萬億字節(jié)）級數據集，有助于加速科學研究。

惠普實驗室希望能在2016年推出首個大規(guī)模的The

Machine原型機，它將擁有320TB（太字節(jié)，萬億字節(jié)）內存和2500多個CPU內核，卻只有一個服務器機柜那么大。但遺憾的是，由于憶阻器的相關研究不夠給力（雖然惠普此前展示了包含憶阻器的晶片，但商用產品還沒有出現），這個原型機還是將使用動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）。

研究團隊表示，他們仍然相信憶阻器是最好的選擇，但在此之前，他們會利用傳統內存來深入了解內存的構造以及操作系統、分析和應用程序應做出哪些改變，目標是到2020年，能夠提供從信用卡大小到超級計算機規(guī)模的不同商用產品。

與此同時，英特爾和美光公司聯合研發(fā)的新型超快非易失性存儲器3D Xpoint芯片也預計于今年出貨。半導體行業(yè)資訊機構“客觀分析”的分析師吉姆·漢迪稱，他懷疑這些公司可能會比惠普更早證明，他們的內存才是“更好或更及時的解決方案”。若果真如此，那么其他公司將有機會獲得同樣的內存技術，與惠普展開對決。

（本文轉自中國科技網）