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 [【趣味文摘】]《科技新时代》：未来5种难以置信的新技术 |
未来从这里起步，让我们看看这5种令人难以置信的新技术， 它们很有可能在不久的将来变成现实。相信这一切吧。
对于科技究竟会向什么方向发展，人们有着各种各样的预测和很多不错的创意。哪些创意会脱颖而出，哪些技术将会融入我们的生活、使其发生翻天覆地的变化？对这些问题进行预测是一种困难而危险的行为，但人们却一直乐此不疲，而事实上本刊也正在做这种预测：我们选择了5个核心领域内最让人兴奋的技术，并对它们将会在什么时间、以怎样的方式问世进行了预测。我们将带你参观全息电视和机器人过山车，它们会给我们带来强烈的震撼(2008年)；我们还将向你展示未来的太空游客所穿的太空服，以及能够完全按照个人意愿进行改造的电子房屋。最后，我们会向你阐述如何让失明的人重见光明。或许我们预测的时间不是太准确，但重要的是，我们每个人都能有机会享用到这些技术，而且请坚信这些奇迹终将会出现，它们的出现只是时间问题。
娱乐
超级过山车
抓紧了 别松手
想知道在虚拟环境中被一条机械手臂带着“飞行”是什么样的感觉吗？
你被吊在一根6米多长的机械臂的末端晃来晃去，就像是鱼线上挂着的鱼饵，而你看到的、感觉到的却像是在太空中飞行一样。你饶有兴趣地盯着远处的星星，直到一颗房子那么大的小行星飞快地向你砸来，就在快要撞上的一刹那，你用一门高能原子大炮把小行星轰了个粉碎，然后做了一连串的翻滚动作，以躲避小行星的碎片。无数的小行星碎片像雨点一般向你袭来，迫使你不断地躲来躲去。突然，毫无准备的你被吸到了一个黑洞里—就这样，你回到了现实世界。
已经46岁但是却有着儿童般活泼性格的英国人吉诺·德戈尔告诉我，未来的过山车就应该是这样。他是一家名为RoboCoaster的公司的创办者，对未来充满了野心，他一直坚定地认为现在所有的过山车类惊险游戏其实都是同一种模式。德戈尔满带嘲讽地说：“你被限制在轨道上，清楚地知道过山车下一步要开向哪里，而且每次乘坐时的路线都是一样的，这多无聊啊！”他理想中的过山车应该采用一种完全不同的方式，应该既有现在的过山车所具有的那种超重与失重的感觉，又有电脑用模拟器生成的、能欺骗我们眼睛和大脑的虚拟场景，最后还应该具有电子游戏一样的互动性。游客沿着蜿蜒的轨道从一系列半球形的剧场中穿过，有时像是漂荡在电脑生成的宇宙中，与外星人擦肩而过；有时则像是穿过了一条动脉；如果游客愿意的话，还能在“森林”里追逐“蝴蝶”。
2000年，德戈尔辞掉了他在欧洲最大的工业机器人制造商、KUKA Robotics公司的工程师职位。两年之后，他在丹麦的乐高游乐场安装了世界上第一台游乐机器人，受到了游客们的一致好评，也令游乐界人士大为赞叹。创新之处？他对梅塞德斯-奔驰汽车公司在生产车间里用来提升发动机、以方便点焊的KR 500型机械臂进行了改装，在它的末端安装了一把能坐两个人的座椅。这种质量为2300千克的铝制机械臂拥有6个关节，能在任意方向上运动。游客通过一个触摸屏来控制自己的惊险之旅，可以自由选择翻滚、螺旋式运动，或者是倒立。不过德戈尔说，由于机器人是固定在地面上的，因此乘坐这台机器人过山车“更像是骑在一头发狂的公牛上”。
现在他的计划是把一系列的KR 500型机器人安装在轨道上，并把它们依次加速。游客们沿着一条蜿蜒起伏的轨道前进，不断地摇晃，就像是被猫捉弄的老鼠一样，感受到极度的紧张和刺激。这个项目面临的最大障碍是它会使人产生想呕吐的眩晕感。我们的内耳平衡器官和眼睛都会把我们当前所在位置的信息传递给大脑，如果这两种信息之间存在冲突的话—比如你眼睛看到一个外星人撞到了你的飞船上，但是你乘坐的飞船过了1/10秒才发生猛烈的震动—大脑中形成的影像就会发生冲突，身体就会产生恶心的感觉。RoboCoaster公司的合作伙伴、AMEC动态结构公司的一位机械设计师保罗·埃文正在为KR 500型机器人设计一系列的技术动作，以使它的运动能够和三维电影里的每一帧都对应起来，并且还要确定哪些动作会使人感到不适。他说：“我们并不能确切地知道当我们把剧烈的运动和三维影像结合起来之后，乘客会承受怎样的压力。”可是，由于整个游乐业都没有对呕吐现象予以特别关注，因此德戈尔现在面临的主要问题只是如何保证他的这个游戏项目既紧张刺激而又令人感到其乐无穷。“游客反馈卡会让我们知道答案。”他满怀热情地说，“而且我们可以很容易地对它的程序进行修改。”
惊险游乐项目的发展历程
[1873年]
在美国宾夕法尼亚州的
毛赤·长克市，大约有3.5万名游客每人花了1美元乘坐了一次Z字形轨道重力火车。美国最早的机械式过山车最初是设计来运煤的。
[1919年]
约翰·米勒获得了“摩擦轮”的发明专利，这种车轮使过山车在各个位置都能牢牢地固定在轨道上。在这之后，过山车的设计师们便可以随心所欲地设计各种各样的急转弯和陡峭的斜坡了。
[1959年]
Arrow Development公司建成了世界上第一条用钢管搭建的过山车轨道——迪斯尼乐园的马特豪恩轨道，这条轨道现在已经成了过山车轨道的样板。它证明了铺设过山车轨道钢材要比木材好，可以更好地设计蜿蜒曲折的轨道。
[2004年]
AMEC动态结构公司和KUKA Robotics公司在美国佛罗里达州的奥兰多市展示了在轨道上运动的RoboCoaster 过山车的原型。
[2008年]
第一款在三维轨道上运行的RoboCoaster过山车正式开始营业。
个人健康
仿生眼
完美无缺的视力
现在科学家已经可以让失明的人拥有部分视力了，能否再让他们拥有“超级视力”呢？
在电影《星际迷航》中，轮机长乔迪·拉弗吉的眼睛里植入了一种24世纪发明的设备，让他能在黑暗中视物如同白昼。这种只在科幻世界中存在的“超级视力”很有可能首先在一些失明的人身上变成现实。美国南加州大学的电机工程学教授阿曼德·R·小坦圭正在对可植入盲人眼内的微型摄像头进行研究。
小坦圭的研究是南加州大学从美国能源部和美国国家科学基金会获得的、经费高达数百万美元的科研项目的一部分。这个项目旨在开发一种可帮助全球上千万因衰老或疾病而导致眼球感光细胞受损的人恢复视力的人造视网膜技术。现在小坦圭正在对植入式摄像头技术进行早期人体试验，有6位盲人志愿者参与了试验。这些志愿者都佩戴一副安装有数字摄像头的太阳镜(由于是初期试验，摄像头并没有植入志愿者的眼睛内部)，视网膜上安装了分布有电极的含银硅脂，数字摄像头将拍摄到的图像以无线的方式传送到硅脂上的16个电极上，电极产生的信号会刺激视网膜上的神经细胞，这样这些盲人就“看到”了图像。虽然这种人造视力的分辨率与正常视力1亿像素的分辨率比起来还非常粗糙，但足以使志愿者们具备一些基本的识别能力了。现在他们能够区分桌子上的杯子和盘子、区分光明和黑暗，还能正确判断人行道上是否有人通过。
南加州大学的植入式摄像头项目的负责人、视网膜植入手术的开创者马克·胡梅恩说：“这项技术还有很大的提高余地。”他计划在2006年上半年之前，把植入电极的数目增加到60个，使分辨率提高到现在的4倍，然后把植入电极的数目增加到256个，最终实现植入1000个电极的目标。胡梅恩希望能在10年之内完成这一目标，他说：“到那个时候，接受手术的人不仅能辨认出人的面部特征，还能阅读文字。”
这并不是一件容易的事。人的眼睛里充满了会对电极造成腐蚀的盐，而电子设备工作时产生的热量也会灼伤神经细胞和静脉血管。位于美国加利福尼亚州的视网膜植入设备制造商Second Sight公司的首席执行官罗伯特·格林伯格说：“这就好比把电视机扔到大海里，还要让它正常工作，几乎是不可能的。”
这正是小坦圭在眼睛内植入摄像头的设想难以实现的原因。他目前正在研制的可植入数字摄像头是一种阿司匹林药片大小的装置，内部含有一面非球面透镜和密封的CMOS传感器，可以安装在瞳孔后面、晶状体所在的小空间里。这样不仅意味着植入这种摄像头的盲人不再需要一直戴着难看的太阳镜，更重要的是当他们想看周围的物体时，只需要转动眼球，而不用转动脖子—就和正常人一样。
小坦圭说，由于这种摄像头的焦距是3毫米，因此无论物体远近都可以看得一清二楚。而且他还可以在这个装置中加入一个红外传感器，使佩戴者具有夜视能力。小坦圭的同事、从事仿生研究的生物医学工程师詹姆斯·韦兰说：“甚至可以在这种设备中加入显微镜，这样使用者就能拥有‘超级视力’了。”
这句话并不完全是个玩笑。
人造视力的发展历程
[1929年]
德国神经学家奥弗里德·福斯特用电流刺激一位志愿者大脑的视觉中枢，使他“看”到了微弱的亮光。
[1968年]
剑桥大学的贾尔斯·S·布林德利把80个电极植入到一位52岁的失明妇女的头皮下。当他给电极通过电流时，这位妇女看到了一些亮点。
[2004年]
阿曼德·R·小坦圭和他的同事诺埃尔·斯泰尔斯完成了世界上首次在眼睛里植入数字摄像头的试验。他们在一只狗的眼睛里植入了一个玻璃镜头和传感器。
[2010年]
南加州大学的研究人员首次完成了人体数字摄像头的植入试验，视网膜上植入的电极数量多达256个。
[2014年]
有1000个电极的植入设备首次使盲人能够辨别人的相貌，而且可以阅读1.2厘米见方的文字。
家庭娱乐
全息电视
展现360度场景的电视机
虽然未来的三维电视因为太厚不能挂在墙上，但身临其境的观看体验会让你愿意容忍这个小缺点。
就算在贵宾包厢里观看篮球赛，也依然不能将赛场的全部场
景尽收眼底。但是当大屏幕全息电视出现之后，我们足不出户就
能看到整个赛场，而且不必离开座椅就能改变视角和视野范围—我们只要准备好零食就行了。
这一天的来临还需要假以时日，不过美国达拉斯实验室的哈罗德·加纳的手上已经有一台小型样机了。今年51岁的加纳是得克萨斯大学西南医学研究中心的医学博士、等离子物理学家和生物化学家，他制造的这台样机是世界上第一台真正能显示全息影像的机器—真正的三维画面，不需要借助特殊眼镜，也不会让人有头晕的感觉。
一个在医学中心从事研究工作的人怎么会发现生成动态全息图像的诀窍呢？原来加纳在得克萨斯大学所负责的发生生物学研究项目是由德州仪器公司(TI)资助的，也正是这家公司让他最早接触到了广泛应用在高端视频投影机上的数字微镜芯片(DMD)。这种芯片由约100万片反射片组成，由电脑控制的反射片的角度能以每秒数千次的频率发生变化，改变反射或偏转的光束的角度，从而形成一幅幅活动的画面。加纳的研究的最大突破之处在于用激光取代了传统的投影灯泡来照射DMD。他使用DMD来分解一系列二维的干涉图案，再将图像反射出去，产生三维全息图像。
加纳现在面临的最大问题是找到合适的显示屏幕。为了将二维干涉图案展开形成真正的三维图像，投影表面必须具有一定的体积。柱状的薄雾、一大块果冻都可以作为投影表面，但这些东西会让投影到它们上面的图像模糊，影响清晰度，因此加纳正在研制一种由多层超薄液晶面板组成的显示装置。这些液晶面板会随着电流的不同在透明和不透明两种状态之间以极快的速度转换，从而形成全息图案。由于转换的速度远远高于人眼的反应速度，我们看到的就是连续而清晰的画面了。
这种显示技术并不新鲜。采用这种技术的显示器已经存在，只不过它们都没有采用全息技术。这些显示器的做法是把三维图像分割成很多长条，再依次把它们显示在液晶屏上。这些显示器的画面效果和用加纳的方法获得的画面效果差不多，但却需要更强大的处理能力，因为它们需要计算出每一个长条的x、y、z坐标，这正是我们认为加纳的方案在三维电视领域最具可行性的主要原因。加纳指出，用他的方法传送三维电视信号所占用的带宽不会比现在的电视信号多。他说：“我们是用二维干涉图案的方式来传送三维图像的，因此可以直接利用现有的电视网络。”怎样制作全息图像的节目内容？只要用一系列的摄像机从各个不同的角度来拍摄，再合成为全息图像就可以了。
医疗和军事领域很有可能最先应用加纳的技术，比如核磁共振的全息图像和军方使用的全息平视显示装置(他曾经和美国空军以及洛克希德·马丁公司进行过探讨)。而三维电视机出现在电器商店还需要一段时间，不过我们相信应该会在中国国家男子足球队获得世界杯冠军之前。
全息电视机的发展历程
［1947年］
在汤姆森·休斯敦电气公司(位于英格兰拉格比市)工作的匈牙利物理学家丹尼斯·伽博发明了全息技术，他也由此获得了1971年的诺贝尔奖。
［1987年］
美国德州仪器公司的工程师拉里·霍恩贝克发明了数字微镜芯片，这种芯片从1996年起被应用到视频投影机和电视机上。
［2003年］
美国得克萨斯大学西南医学研究中心的研究人员哈罗德·加纳展示了世界上第一套全息视频投影系统。当时屏幕上显示了一幅一架直升机在一架喷气式飞机周围盘旋的模糊
画面。
［2008年］
美国空军在喷气式战斗机上安装了全息平视显示屏，把战场位置的三维图像展示在飞行员面前。
［2015年］
人们可以付费收看由卫星转播的NBA全息图像节目了。
家居技术
智能房屋
带有智能墙壁的塑料小屋
这种房屋的墙壁不仅会说话，还能播放视频、调整房间温度、给室内照明。
未来的建筑材料是什么样的？即使让你想破头也不会想到和塑料可乐瓶有什么关系。不要怀疑，美国费城的建筑师斯蒂芬·基兰和詹姆斯·廷伯莱克正在对这种材料进行研究。他们长期以来致力于研究会给建筑行业带来革命性变化的特殊材料、技术和制造工艺，并且获得了若干项设计大奖。最近，他们又取得了一项具有重大意义的创新成果，即被他们称为“智能毯”的新型材料。
“智能毯”是一种可以在铝质框架上拉伸平铺的外包装材料，就像帐篷用的尼龙布一样。它由两层聚酯膜(PET)构成—塑料可乐瓶的原材料也是一样的。具体的方法是用薄薄的柔性膜材料做基板，然后将一些带有照明、加热、能量储存功能，甚至能显示信息的微小粒子喷涂在上面。用这种方法制造出的电子墙壁不仅价格低廉，更重要的是可以随心所欲地改变它的功能。比如说，我们可以将卧室的一面墙设置成电影墙，或者将客厅的一整面墙变成窗户。
“智能毯”就像是用PET制成的三明治。两层材料之间有5厘米的空隙，空隙间填充有块状的气凝胶，这是一种多孔的氧化硅绝热材料，99.8%的组成成分都是空气，这种材料最早被美国航空航天局应用在“火星探路者号”飞船携带的“旅居者号”火星车上。这层5厘米厚的材料的绝热系数与填充了聚苯乙烯(一种轻盈、柔软的粉红色材料)的43厘米厚的水泥砖墙相当。PET材料的外层覆盖着一层高纯度树脂，其中含有一种相变材料颗粒。这种相变材料在白天能吸收外界的热量，而夜间温度下降时则会散发出热量(当然供热和制冷系统还是必要的)。
“智能毯”的外表面带有微型有机光电太阳能电池(简称OPVs)，能通过吸收阳光来为有机发光二极管(OLED)和内部照明系统提供电能。这种太阳能电池与我们熟悉的硅太阳能电池的工作原理差不多，但是制造成本要低得多：硅太阳能电池需要在洁净的房间内，在300摄氏度的高温下制造。而有机光电太阳能电池在室温条件下，由廉价的碳基化合物沉积在薄薄的弹性塑料板上就能制成，制造工艺和印刷报纸差不多。有机光电太阳能电池最大的问题是能量转换效率：它只能将6%的可见光转化为电能，而硅太阳能电池的效率则是18%。
基兰说：有机光电太阳能的效率至少要达到10%，才能让“智能毯”正常工作。科学家现在正致力于将各种高分子材料进行组合，期望找出有效的材料。他们指出，有机光电太阳能电池是一个新兴领域，最终投入广泛应用只是时间问题。基兰认为，“尽管现在还有一些技术难关要攻克，但是智能电子墙壁终有一天会成为现实。”
智能墙壁的发展历程
[1941年]
英国棉布印刷协会的化学家获得了聚乙烯对苯二酸(PET)的专利。PET几乎跟纸一样薄，而且比其他廉价的塑料更结实、更坚韧。
[1973年]
美国能源研究所在特拉华大学建成了世界上第一座太阳能房屋“太阳能1号”。这座房屋利用屋顶的电池阵列，将太阳能转换为电能，多余的能量还会被储存起来。
[2003年]
KieranTimberlake建筑公司在美国纽约的库珀-休伊特博物馆首次展出了“智能毯”的样品。通过丝网印刷技术，他们将有机光电池、OLED屏幕和薄电池都用导电墨水固定在了PET材料上。
[2008年]
研究人员将OPVs的效率提高到了10%，使“智能墙壁”得以实现。
[2015年]
大量的“智能毯”材料开始出现在房屋和建材商店中。
航天
太空中制作的航天服
在太空中现场制作的航天服
你的航天服将异常灵活、合体，你的壁虎鞋让你能 牢牢地站在任何表面上。
当X奖得主伯特·鲁坦的支持者保罗·艾伦以及其他的亿万富翁们—比如出售太空游“船票”的维珍·银河航空公司的理查德·布兰森、准备建立“太空旅馆”的罗伯特·比奇洛等—将大笔的金钱花在了运载火箭和轨道生存技术的开发上，使得个人太空游即将成为现实的时候，一个问题摆在了我们面前：我们在太空中究竟能做什么？如果美国麻省理工学院太空工程学教授达娃·纽曼的想法能够实现的话，我们就可以穿着一套为自己定做的航天服，“漫步”在寒冷、黑暗的太空中了，这种航天服的性能要远远好于今天已经使用了几十年的航天服。
目前，纽曼正在研究一套航天员能穿着前往火星或者月球的航天服所需要的材料和技术。如果有足够的资金，谁都可以为自己定做一套。这种新式的航天服是在太空中现场制作的。首先，机械臂会绕着我们的身体快速旋转，对我们的身体进行三维激光扫描。根据扫描得到的图像，机械臂会在一件绝热内衣的表面喷上一种由凯夫拉、斯潘德克斯弹性纤维和尼龙组成的液态混合物。这种液态混合物在成型、凝固的过程中会收缩、变紧，就像用热收缩薄膜包装物品的过程一样。用这种合成材料制成的航天服将拥有极佳的保暖性能。此外，每次使用之后这种航天服上的大部分材料都可以被回收。在由聚合物材料做成的外套上留有连接头盔和放置氧气瓶的地方，就连我们的数码相机也将拥有一个属于它的位置。纽曼的设计的另一个创新之处是利用“机械反压力”来给太空游客的身体组织施加压力，这种方法比用一层厚厚的空气来增加航天服内压的方法先进得多。通过让航天服的织物纤维沿着被称作“人体非伸展线”的方向排列，纽曼设计的航天服不仅更加紧密贴身，而且具有极好的弹性。现在，纽曼已经成功制造出了能提供合适的机械式反压力的裤腿了。
在零重力的太空旅馆中，脚上的最佳装备应该是美国加州大学伯克利分校的电子工程学教授罗恩·费因研制的壁虎鞋了。这种壁虎鞋的表面覆盖着与苍蝇等昆虫腿上的“刚毛”类似的、纳米级的微小绒毛，这些绒毛在物体的表面能产生极强的吸附力—绒毛的末端和接触面之间的分子间作用力，使它们牢牢地吸附在一起。目前费因研制的壁虎鞋材料的吸附力已经能达到每平方米48千牛，不过他还需要让这种材料中拥有更多的绒毛，才能使其拥有真正的壁虎爪的吸附力—每平方米1034千牛。
在太空的微重力条件下，我们的生理状况有可能发生紊乱，这对太空游客来说是一个不太好的消息。要解决这一问题，我们可以使用由美国伊利诺斯大学生物分子学工程师迈克尔·史川诺发明的纳米生物传感器来监控自身生理状况的变化。史川诺是纳米力学研究领域的领军人物，去年他发现覆盖在碳纳米管表面的一层薄薄的铁氰化钾会根据溶液中葡萄糖的浓度改变亮度。因此只要将这种碳纳米管植入皮肤，并用近红外光照射它，就可以用经过改装的条形码扫描器来透过皮肤探测它的亮度，进而计算出血糖的浓度。目前，史川诺的工作还只能为糖尿病患者提供一种便捷、无痛的检测方法，不过他现在已经开始研究其他一些可以用来检测人体内胆固醇、电解质和应激激素水平的化学试剂了，这些试剂将来都有可能用在太空旅游者身上。毕竟，没有人愿意在太空旅行的时候还承受着巨大的心理压力。
航天服的发展历程
[1935年]
飞行员韦利·波斯特飞到了海拔1.5万米的高度。他当时穿着世界上第一件具有实用意义的增压服，这件增压服与深海潜水服类似，由橡胶和布料制成。
[1965年]
在双子星计划中，戴维·克拉克所穿的航天服带有一个用橡胶和氯丁二烯橡胶制成的充气内胆，而外面则是尼龙网和防火外层。在衣服充压后，内置的滑轮系统可以帮助航天员移动他们的四肢。
[1983年]
航天员所穿的航天服的袖子和裤腿可以拆卸，以适应不同身材的航天员。
[2005年]
达娃·纽曼用凯夫拉材料制造了一只能够提供适当的机械反压力的裤腿原型，它证明了仿生服装制造的可行性。
[2020年]
入住新式轨道太空旅馆的游客们都穿着仿生航天服，这种服装与美国航空航天局参加人类火星探测计划的航天员所穿的航天服的样式是相同的。
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