前沿│ 2016年十大创新技术_【纸牌屋网络科技】

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前言

在科技突飞猛进的今天，

创新技术的快速更迭一步步改变着、

优化着人类的生活。

2016年世界上都出现了

哪些将改变人类生活的创新技术？

日前，

《环球科学》杂志盘点出了

十项创新技术。

1.碳呼吸电池

电化学电池吸收大气中的碳，转化为电能。

2016年7月发表于《科学进展》上的一篇论文中，美国康奈尔大学的研究人员瓦迪·阿尔·萨达特和林登·阿彻描述了一种能捕捉二氧化碳的电化学电池的设计方案。

电池的阴极材料采用的是铝，这种金属成本低、储量大、易于加工。阳极由多孔碳构成，研究人员向其中注入氧气和二氧化碳的混合物。铝、氧气和二氧化碳在电池内部发生反应，产生电能并生成草酸铝。萨达特和林登·阿彻表示，在一个1.4伏电池的生命周期中，电池所吸收的碳是制造电池时所释放的碳的2.5倍。

2.全新抗生素

新型化合物对抗耐药菌。

美国国家疾病预防与控制中心表示，仅在美国每年就有超过23000人因感染抗生素无法对付的病菌而死亡。科学家正苦苦寻找能杀死超级病菌的新药，例如大环内酯类抗生素。

迈尔斯和他的团队找到了合成大环内酯的方法。为了合成这种化合物，研究人员把大环内酯的结构分解成8个基本模块，然后以新的形式把它们组合起来，利用不同的组合方式调节其化学性质。研究人员使用了14种致病细菌进行实验，发现大多数化合物可以抑制细菌，而且有很多可以杀死耐药菌株。3.量子卫星

量子密钥的天基传输可能会让“不可攻破”的互联网变为现实。

在互联网上，窃取或篡改密钥的事情一直没断过。量子密钥分发可以解决这个问题，该方法会从纠缠光子中生成一个一次性密钥。今年8月，中国科学院成功将世界第一颗量子卫星送入轨道，为解决这个问题迈进了一大步。

中国科学院与奥地利科学院合作的量子科学实验卫星项目，利用卫星向我国境内相距1200千米的两个观测站传输量子密钥，这一距离是目前最远传输纪录的8倍。4.微型机器人

远程控制的微型机器人可以在体内完成治疗。

麻省理工学院的研究人员发明了一种可以在胃里完成简单手术的机器人，且完全不需要切口或连接外部的缆线，病人只需把机器人吞下去就行。

这种微型机器人包裹在用冰做成的口服含片里，被人服下后会进到胃里。冰胶囊融化后，机器人会像折纸一样打开。展开后的机器人看起来像一张有皱褶的纸，材料上的皱褶、缝隙和补丁的位置都是精心设计好的，它们遇热或受磁场作用时会膨胀或收缩，进而借此移动。这种移动方式类似关节和肌肉的运动方式，外科医生通过外部电磁场影响机器人上的磁铁，来控制机器人的运动进行手术。5.卫星图片分析软件

分析卫星图片，找到偏远贫困地区。

2015年联合国定下一个目标，希望在2030年前消除世界范围内的极端贫困。

研究人员尝试通过在夜间的人造卫星照片中寻找特别暗的区域，来解决这一难题。

博克和他在斯坦福的团队认为尝试用机器学习的方法来改进人造卫星成像研究，研究人员利用非洲五国的日间和夜间卫星图像来训练图片分析软件。在综合了日间和夜间的图片数据后，计算机“学会”把日间图片的特征（道路、城市区域和农业用地）与不同水平的夜间亮度关联起来。“利用夜间的灯光，可以找出日间照片中的重要特征。”博克说。当训练结束后，软件只根据白天的卫星图片就可以发现贫困区域的位置。

6.会制冷的衣服

让穿着者感到凉快，降低对空调的需求。

斯坦福大学材料科学与工程学教授崔屹，希望用衣服帮助人们解暑降温。崔屹和他的团队发现，一种用于制造锂离子电池的纳米多孔聚乙烯材料（nanoPE），可以让这些辐射散发出去。

与棉质衣服相比，nanoPE可以让模拟的人体皮肤多降温2摄氏度。崔屹团队于2016年9月在《科学》（Science）杂志上报告了这一发现。崔屹表示：“如果你穿上nanoPE的衣服，只要外部温度比你的体温稍低，你就会感到凉快。”如果是大热天，你可能还是想开空调，但可以把温度调高一些，减少耗能。（有研究显示，只要把空调温度调高几度，就能让能耗降低近一半。）

7.抗病毒终极方案

罕见的遗传突变也许可以催生出能对抗所有病毒的药物。

博古诺维奇希望找到一种药物，可以通过相同方式把ISG15突变作为目标。“只要稍稍调整一下我们的系统,就可以压住感染的第一波爆发。”他解释道。博古诺维奇的团队正从1600万种化合物中筛选有前景的抗病毒药物。当他们发现候选化合物以后，需要精细地调整化合物的化学性质，完成毒理学和动物试验，最终进行人体临床试验。

8.新算法计算机

让计算机在视觉模式识别方面胜过人类。

如果有人给看你一个陌生字母表里的字母，再让你把它写到一张纸上，也许你能做到，但计算机却做不到，即使它有最先进的深度学习算法也不行。哪怕只是做一些基本的图片区分工作，机器学习系统也需要用大量的数据进行训练。

借助贝叶斯规划这个机器学习框架，计算机未来也可以做到。纽约大学、麻省理工学院和多伦多大学的研究者组成的团队证实，只需学习一个例子，使用了贝叶斯规划学习方法的计算机就能比人更好地识别和复写陌生的手写字符。

9.廉价诊断试纸

廉价快速的筛查方法，挽救偏远贫穷地区病人的生命。

过去十年里，研究人员一直在寻找一种快捷、廉价的试纸诊断方法（类似验孕棒或验孕试纸），以便在这种情况下拯救生命。

第一代诊断试纸一般只能发现入侵物产生的分子或致病微生物，从而检测疾病。但接下来有可能出现一种叫核酸测试的可直接检测病原体DNA的诊断工具，让医生在疾病最早期准确地诊断出疾病。耶格尔和哈佛大学的化学教授乔治·怀特赛兹等研究者正在各自独立研究核酸试纸。

10.超级分子

超越元素周期表的原子、分子和材料。

哥伦比亚大学化学系教授柯林·纳科尔斯表示：“很多时候，你想要的是一种并不存在的原子。”用所谓“超级原子”组成的超级分子可以满足这个需要。

超级原子是行为如同单个原子的原子团，研究者可以设法使其具备特别的电磁特性，这是元素的自然组合很难或不可能获得的性质。虽然化学家早在几十年前就知道如何构建超级原子，但一直找不到一种可靠的方法将它们连接成更大型的结构。

现在，纳科尔斯的研究团队发现了一种方法，可以用超级原子来制造“设计分子”。纳科尔斯表示：“你可以很容易地改变由超级原子构成的分子的化学性质或磁性，而单凭原子结构是做不到这一点的，这就像给元素周期表增加了一个维度。”这些合成结构能够模拟天然分子的特性，同时材料科学家可以对这些特性进行“微调”，以达到某些特殊目标。

本文根据“全国科技创新中心”公众号、“光明日报”微信公众号等内容编辑。