2015年最值得期待的十大科技突破

  点击数:5289  发布时间:2015-01-19 21:19

    2015年,科技的进步将再次以深刻的方式改变世界,从埃博拉药物到虚拟现实,从商业“太空堡垒”到机器人开源革命,这里将展示十大最值得关注的科技动态。

    1,海上风力发电时代到来

    今年,当工作人员开始在美国马萨诸塞州科德角安装高压电缆的时候,他们其实正在为一个可再生能源新时代奠定基础。从2016年年末开始,这些电缆将把电 能从美国第一座海上风力发电场“风之角”(CapeW ind)输往新英格兰。它的130座巨型涡轮发电机将满足2 5万新英格兰居民7 5 %的电力需求———在之后超过25年的时间里为他们节省大约72亿美元。

    美国风力发电场目前产能为610亿瓦,但是大多数都位于这个国家的中部,远离人口稠密的沿海地区。不过据能源顾问布鲁斯?汉密尔顿介绍,到2020年, 从缅因州到得克萨斯州,美国新增的海上风力发电场项目将另外提供30亿瓦的电能,足够为超过200万户家庭供电。在海上风力发电项目发展方面,美国落后了 英国、丹麦等国整整10年。但是这一状况可能会发生改变,汉密尔顿说:“‘风之角’的成功对能源行业来说将是一个信号:海上风力发电(时代)已经到来。”

     2,埃博拉危机的转折点

    2013年12月,几内亚一名蹒跚学步的孩子开始发烧和呕吐。几天后,他病逝了。很快,他的姐妹、妈妈和祖母也相继生病和死亡。科学家们认为这些死亡标 志着历史上最严重的埃博拉疫情的暴发。截至2014年11月9日,共有14098人染病,5160人死亡,其中绝大多数在西非。

    但是2015年可能代表着一个转折点。“这次(大流行)的规模将驱使每一个人以远超以往的速度去尽快开发疫苗或推出药物。”澳大利亚昆士兰大学病毒学家 伊恩?麦凯说道。记者发稿前不久,研究人员刚刚在西非的治疗中心推出了两大埃博拉实验药物———brincidofovir和favipiravir ———的临床试验。

    世界卫生组织助理总干事玛丽?宝莱?基尼称,两大试验阶段埃博拉疫苗也有望最快在2015年1月送达西非医疗工作者手中。其中一种疫苗由制药巨头葛兰素 史克公司研发,其利用黑猩猩感冒病毒作为载体,将2株埃博拉病毒(苏丹株和扎伊尔株)的遗传物质递送至体内。在疫苗注入之后,这两种基因能产生一种蛋白 质,激活人体免疫系统对抗病毒。另一种疫苗由美国爱荷华州的“纽琳基因”(N ew LinkGenetics)公司制造,包含有一个改造后的牲畜病原体,其中包含了一个埃博拉病毒基因。

    因为有这么多的生命岌岌可危,因此那些通常长达数年的研发过程如今被压缩到了数月。美国贝勒医学院的国家热带医学学院院长彼得?霍特兹指出,虽然在一些 地区发病率下降了,但“每个星期我们都看到快速扩张的病例数”。没人能够保证这些在动物身上有效果的药物同样也能在人类身上见效,但对于大多数患者来说, 有总比没有好,它们带来了希望。

    3,超快数据传输加速科学发展

    当今年春天大型强子对撞机(LH C )回归线上的时候,它将产生比以往更多的数据———每年40千兆兆字节。这种飙升反映了科学的一种趋势:日益精密的仪器产生越来越大的数据量。

    这是个很好的问题,但依然是个问题,特别是对那些与重要设备(如大型强子对撞机)远隔重洋的科学家们来说。海量文件在超高速光纤网络中———如美国能源 部100吉比特的“美国能源网”(ESnet)———能够以火箭般的速度传输,但一到缓慢的水下缆线就碰到瓶颈。不过到了2015年1月底,“美国能源 网”的跨大西洋数据传输,将为美国和欧洲的实验室提供340吉比特的速度,这将改变全球合作的步伐。

    “美国能源网”主管格里格?贝尔说:“感觉(数据传输)问题最棘手的,还不是物理学界,而是气候科学领域和基因组学界———在世界各地都有大量的团队在开展工作。而我们的工作就是让地理(距离)变得无关紧要。”

    4,探索解开矮行星的秘密

    史上第一次,人类将在同一年探索两大新行星,这里的“新”不仅仅指此前探测器未曾抵达过,而且指类型之新(在人类探索触及的行星中)。冥王星和谷神星都属于矮行星,对它们的研究将是了解太阳系形成与演化的关键。

    2 0 1 5年3月,美国航空航天局(N A SA )的“黎明”号太空飞船将抵达谷神星———一颗位于小行星带中的异类,并开始绕谷神星运行。这颗矮行星直径约590英里,重量是小行星带中其他小行星总重 的三分之一,其大约诞生于46亿年前的太阳系形成初期。研究指出,谷神星表面存在粘土矿物和霜,裹着一层稀薄的大气,也许还有一个地下海洋。

    更多的发现需要等到今年7月份“新地平线”号探测器飞过冥王星之时。冥王星直径1440英里,是“柯伊伯带”中目前已知的最大天体。“柯伊伯带”是太阳 系在海王星轨道外黄道面附近、天体密集的中空圆盘状区域,其中满是冻岩。多年来的研究已经让人类掌握了一些基本细节:冥王星有5个已知的卫星,其中一个体 积超过冥王星的一半。冥王星的轨道非常特殊,表面气候极端。

    但大多数情况下,我们都不知道会发现什么。“新地平线”号驶入柯伊伯带,是对未知领域的一次探险。

    5,观测现实“三体”探索万有理论

    1915年11月,爱因斯坦公布了一组方程,颠覆了人们对空间和时间的观念。整整一个世纪之后,他的宏伟工程依然不完整。当然,在这个工程中,广义相对论已经成为我们当代理解宇宙大爆炸、黑洞和万有引力的基础,然而这套理论的重要部分仍然是未经证实的。

    一个未经证实的预测是,加速运动的质量会产生引力波,就像一艘在湖面航行的船只产生的涟漪一样。2015年7月,随着“丽莎探路者”号探测器的发射,寻 找这种引力波的探索将进入新高潮。“丽莎探路者”号将测试一些技术,这些技术是为一个新的引力波太空探测台做准备。从2015年开始,两座名为“先进莱 戈”(A d-vancedLigo)和“先进处女座”(A dvanc-edV irgo)的引力波探测器即将上线,它们能够捕捉到恒星爆炸产生的引力扰动。

    另一个项目是观测一个编号为PSRJ0337+1715的“三体星系”(类似太阳系这样的恒星星系,不过其有三个太阳)。通过对这个星系的观测,看看各种各样的物体之间相互作用的万有引力是否表现一致。正如爱因斯坦认为的那样。

一些科学家怀疑相对论的某些方面彻底错了。因为,多年来,宇宙学家们总是发现剧烈的、原因不明的星系运动。这些运动通常被归因于假设存在(却观测不到) 的暗物质和暗能量,但是在2014年的一系列会议上,物理学家们探讨了这种可能性:万有引力不仅仅以爱因斯坦认为的那种方式存在和作用。然后,冲突就来了 ———广义相对论和量子力学的冲突,剧烈、难以调和、没完没了。

    物理学家们对2015年最大的希望就是上述试验中的某个实验能够显示爱因斯坦在哪里偏离了轨道,以便其他人能够跳回去并继续探索爱因斯坦所努力寻求的“万有理论”。

    6,商业太空栖息地将对接空间站

    2014年,当美国航空航天局(N A SA )选择两家公司———SpaceX和波音———运送宇航员到国际空间站之时,商业太空飞行达到了一个重要的里程碑。今年,该机构将把注意力转向下一个合乎逻辑的步骤:商业太空栖息地。

    SpaceX公司将于今年夏末或早秋发射“毕格罗宇航公司”的“可扩展活动舱”(E xpandableA ctivityM odul),这个活动舱抵达国际空间站后,将与“宁静”号节点舱对接,对接成功后,该栖息地(活动舱)将膨胀至13英尺长。然后,在接下来的两年中,仪器 将检测其如何在太空运行、能支撑多久。毕格罗宇航公司将利用这些数据打造一个可容纳12人的太空站。

    与此同时,N A SA已经开始为商业太空站制定使用标准守则。N A SA的商业航天部主任菲利普?阿里斯特说,私营企业将有助于维持人类在近地轨道上活跃而持续的活动。“美国航天活动将不仅仅是我们(参与)了。”他说。

    7,美国西部将面临持久的水危机

    地质学家们知道地下水的位置所在,但他们不知道每个含水层包含多少水,就像我们能够从卫星图像上看到一个游泳池,但却不知道它有多深。

    美国加州连续三年遭遇严重干旱,水库水位触及历史低点,干燥的森林导致野火频发,一些城镇面临无水可用。

    加州农业生产重地“中央谷”(C en-tral V alley)的许多农民们,不得不绝望地从储备水源(自己土地的地下水)中抽取大量的水来灌溉庄稼。但是,这只是一个短期解决方案,而且产生了严重的后果:近年来,一些地区的地面已经下陷了超过100英尺。

    2014年9月16日,加州州长杰里?布朗签署了三个法案旨在加强地下水监管。人们呼吁更精确地统计地下水资源。“现在我们甚至不知道有多少钱存在银行(有多少水在地下含水层),”加州大学欧文分校水文专家杰伊?费明力提说道,“我们只知道水面越来越低。”

    新的技术将对此进行探测,丰富水文地质图的内容。美国斯克里普斯海洋研究所的研究员观测到的地壳上的小型洼陷,能够揭示整个西部地下水流失的量。另一个来自科罗拉多大学博尔德分校的团队则开发出一种方法,能够利用G PS仪器测量土壤水分和积雪厚度。

    气候变化不可避免地导致更多的干旱,而这些数据将唤醒人们意识到水危机的严重性,并引导人们去缓解危机。

    8,机器人加入开源革命

    史上最复杂的三大机器人———N A SA的“机器人宇航员2号”(R obo-naut2)、R ethink R obotics公司的B axter、波士顿动力公司的A tlas———都有一个共同点:都运行“机器人操作系统”(R O S)———一个开源的操作系统,其正迅速成为机器人行业的“安卓系统”。

    为什么这是意义非凡的?因为“机器人操作系统”是开源运动柏拉图式理想的典范:它强大、免费,与其他平台采取合作而非竞争的姿态。它到处出现,包括波音 公司和福特公司的研发实验室。“我们正在机器人行业占据无与伦比的领域。”开源机器人基金会首席执行官布莱恩?格尔奇说。

    过去一年“机器人操作系统”的下载量增了一倍,达到350万次,格尔奇预测,随着“机器人操作系统”2.0版在今年夏天的发布,普及率有望再次飙升。这一升级版的系统将协调机器人群组、改进机器人行走、支持智能传感器———基本上把全世界的机器人都吸收进来。

    9,虚拟现实将登堂入室

    在上个世纪九十年代,虚拟现实的第一次大繁荣时期,没有比杰弗里?特拉维斯更疯狂的粉丝了。这位工程师、电影导演一直在期待有朝一日能够背着个虚拟喷气 背包,然后去探索虚拟世界。后来他真的尝试虚拟现实了。“这是站不住脚的,”他说道,“图像太差了,根本不可能告诉你你正在看什么。”时间一晃就到了 2015年,特拉维斯即将推出自己的虚拟现实产品了:一款名为“火箭王牌”(Rocket A ce)的虚拟现实飞行喷气背包。用户将头戴Oculus Rift头戴式视图器,扣着一条尼龙安全带,然后,就能进行超人式“飞行”了。

    2014年,Facebook公司收购了虚拟现实技术公司O culusV R,使得其进入了一个被称为“快速接近”的新时代。其他公司,诸如三星、索尼、谷歌、微软等也纷纷采取行动。

    科技巨头争相涌入虚拟现实领域,对消费者来说是个福音,最终将导致产品成本的降低。因此,即使2015年不会成为人人拥有虚拟现实头戴式视图器的一年,也会成为人人开始想要拥有的一年。

    10,生物仿制药为患者带来福音

    大多数药物由化学家研制,但是也有一些药物,如治疗癌症、关节炎和多发性硬化的药物是由生物学家利用活细胞制造。这些药物被称为生物制剂,其价格高昂: 一个疗程的乳腺癌药物H erceptin售价5万美元。生物技术公司无法百分百复制生物制剂,但他们可以仿制比较类似的,这些相对便宜的仿制品,被称为生物仿制药。

    因为生物仿制药与其所仿制的生物制剂在分子构成上略有不同,因此会受到更为严格的监管。美国食品和药品管理局最近批准了两家公司提交的申请,路透社分析师玛丽?谢列布罗夫预计2015年监管部门将开绿灯,从而为患者和保险公司省下大笔钱。

    摘自 南方都市报 



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