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Robot 译 机械人同学的其他译文在这里这里这里,和这里

本文选自《新科学家》杂志2009年1月26日,原文在

让我们回想一下三十年前,如果你年纪够大的话,也许会记得一件今天看起来很平常但在当时却非常重要的事件。1979年,日本NTT公司在东京创建了第一个移动电话网络。

在几十年的时间里,这东西一直是富豪们的玩具。谁能想到今天移动电话的数量已经达到了世界总人数的一半?

这并不是现代技术革命中唯一的闪光点。你以前是否能想到有一天可以将所有的唱片收藏都放在口袋里?或者是一个跨越全球的实时通讯和信息分享系统?

预测未来不过是白费功夫,但我们还是决定冒险一试。接下来,我们会评估10件最酷发明的前景,在未来30年里,它们也许会像手机、iPod和互联网那样改变我们的生活,甚至会改变得更多。

1.超视 (Super-vision)

谁愿错过体验一双真正X光眼镜的机会呢?也许你并不总是喜欢看见的景象,不过有了这种近乎超人的视力,你就能透视坚固的墙壁、偷窥邻居或者照看楼上的孩子。遗憾的是,虽然孩子们的漫画背面有类似的广告,它们实际上还不存在。然而现在有一些科技发明能带给你稍逊一筹的好东西。

与可见光不同,无线电波可以穿透固体材料。2006年,英国剑桥咨询公司(Cambridge Consultants)的工程师宣布,他们已经发明了一种手提箱大小的棱镜200系统(Prism200),它能发射超宽频雷达脉冲,并通过聆听反射信号来探测砖墙后面的人。

根据该公司的说法,这些脉冲信号能穿透超过40厘米厚的建筑材料,侦察长达15米范围内的活动。他们认为,这种设备可以用来跟踪人质。不过它有着一个致命的弱点:为了避免被墙或者其他固定建筑误导,它被设计成只记录那些能够产生快速变化回波的物体。换句话说,它只能探测到移动中的人。

不过,就算是人像也很难躲过鄂温·毕伯(Erwin Biebl)雷达探测器的侦查。德国慕尼黑工业大学的毕伯小组已经研制出了一种设备,它能透过一扇紧闭的大门识别呼吸乃至心跳这样细微的活动。

他的小组发现,在433兆赫和24千兆赫之间的无线电波能够穿透皮肤和骨骼,不过会被肌肉(譬如心脏)周围的脂肪层部分地反射回来。他们利用这个特性,使用多普勒效应来识别由心脏跳动或者肺部活动引起的亚厘米级的活动。 (作者:Colin Barras

2.隐身术(Disappearing act)

没什么幻想像“隐身斗篷”这样迅速地从科幻小说中转入了现实。第一种方法公布于2006年,不过只对微波有效。从那之后,这个领域就挤满了制造哈利波特式斗篷的尝试。

斗篷让一个物体消失,靠的让电磁波绕行,使那些波看上去像是直接穿过去一样。目前来说,实现这个目标的唯一办法是使用“超材料”(metamaterial),它由电子元件组成,能和光产生相互作用,并能以可控的方式引导光线。

理想的斗篷应该对一个大范围内的可视频率都能起作用。制造这些元件并不容易。它们必须很小,比那些与之相互作用的光的波长要短。

去年,加州大学伯克利分校的一个团队首次制造了一种能将可见光向后弯曲、而不是加以反射的材料。英国圣安德鲁斯大学的乌尔夫·莱因哈特(Ulf Leonhardt)也展示了超材料是如何对一定范围的频率起作用的。

更加难以置信的是,香港科技大学的一组研究人员已经设计出如何藏匿远处物体的方法。他们提出使用能互相抵消光学性能的辅助材料(complementary material)。偏振于单个平面的波在穿透一种材料的时候会变得扭曲,不过当它穿透辅助材料的时候,这种扭曲会被抵消,这样看上去就好像那里没有任何东西。 (作者:Justin Mullins

3.不动手的治疗 (Hands-free healing)

现代无线电话的功能已经超出了《星际航行》中的通话设备,不过,要让“老骨头”医生麦考伊(“Bones”McCoy)的那台能即时显示内伤的便携式医用扫描仪变为现实,还有待时日。但这样的设备一旦问世,也许还能更进一步:工程师们正在开发一种便携式扫描仪,它不仅能定位动脉撕裂这样的内伤点,还能在瞬间让它们愈合。

这种设备的秘诀是高频声波。医生们已经在使用超声波束来检查母亲腹中的婴儿。如果增加波束强度,并将其集中在一点上,它就会产生足以煮熟身体组织的热量。

西雅图华盛顿大学的劳伦斯·克鲁姆(Lawrence Crum)展示了高强度超声波能烧灼出血的动脉。他的超声波技术公司(ultrasound Technology),已经研发出一种手持设备,能让医生在刺穿血流丰富的器官的同时烧灼伤口。克鲁姆希望,今年能在人体上试验这种设备。

弱超声波束还能用于定位出血动脉所特有的快速血液流动现象。

美国政府的国防部高等研究计划局(DARPA)正在资助一个综合了上述两种方法的项目:重伤者声学凝血设备(Deep Bleeder Acoustic Coagulation),这种便携式装备能使用超声波来定位和密封出血的血管。

该设备是一副能缠在受伤四肢上的护腕,内置一组超声波收发器构成。收发器发射低能超声波来扫描受伤的动脉。一旦定位了一根泄漏的血管,就会飞快地对进行治疗。为避免对健康组织造成伤害,光束分几路进入人体,然后小心翼翼地在患部聚合,再用叠加的热量愈合伤口。

(作者:Ben Crystall

4.蜘蛛还是壁虎?(Spider VS gecko)

蜘蛛侠的动作看似容易,可为了复制他在屋顶的滑稽姿势,研究者们已经爬了好些年的墙了。难点很清楚:要想悬挂在摩天大厦的一侧,任何一套蜘蛛服的的手套和鞋都必须能够支持一个人的平均重量。而且在必要时,手脚都应该能轻易从大厦表面抽离――使用超强力胶水可不行。

为了获得灵感,研究者们抛开蜘蛛,研究起了壁虎。2003年,英国曼切斯顿大学的安德烈·盖姆(Andre Geim)设计出了一种有着极小绒毛的材料,它可以模仿壁虎脚上的那些绒毛。在很小尺寸下起作用的分子间范德瓦尔斯力会让每根绒毛粘住墙壁,壁虎腿上有上百万根这样的绒毛,会产生很强的吸力。在盖姆设计的材料上,绒毛是一种叫做“卡普顿”(kapton)的物质做成的;将一平方厘米的材料使劲按在一个垂直平面上,就可以支撑起一公斤的重量。 (作者:Ben Crystall

不过,要将这种材料做到以使用的大小还是会有许多困难。譬如,要做出能支撑一个人的面积,就需要更长的绒毛,但是过长绒毛又会缠在一起。意大利都灵理工大学的尼可拉·普格诺(Nicola Pugno)也许有解决办法。2007年,他提出了一种冷杉状的设计:用较长碳纳米管做树干,较短的纳米管做分叉。现在,他已经做出了单个能够支持10公斤左右重量的手套。

不过自然界还是做得更好。人造绒毛中的污垢会降低粘着力。壁虎的脚掌可是能自行清洁的,这种本领远远超出了目前的设计。(作者:Colin Barras

5.你来发电(You power)

你现在使用的手机算得上新时代的奇迹。不过,不管它有多复杂,电量耗尽的时候就没用了。如果能不用电池,而是从你周围的世界中收集这个小玩意所需的能量,听起来怎么样?

首先,你能把它插在衬衣里。2008年,乔佐治亚理工大学的王中林用生长在Kevlar纤维绳上的氧化锌纳米线织了一块布。当这块材料被弯曲或者挤压的时候,它就会产生微小的电流。

王和他的团队发现,他们能用金属薄膜覆盖每根纤维,从而收集这些电流。

心脏起搏器这样植入体内的小配件可以靠你自身提供动力。斯坦福大学的大卫·特兰(David Tran)的团队设计出了一种使用心脏供电的设备。这个小发明靠推动一小块磁铁在一个小线圈中前后移动来产生电力。磁铁放置在一根装满液体的硅树脂管里,管的两端各附一个气囊,整个设备则放置在心脏里。心脏跳动时,气囊被轮流挤压、推动液体和磁铁沿管子前后移动。

德州大学奥斯汀分校的亚当·海勒(Adam Heller)制造出了一种能植入动脉的燃料电池,它使用血液中的葡萄糖作为燃料。 (作者:Colin Barras

6.喷气背囊(Jet packs)

在各种梦想机器中,个人喷气式飞机有着不同寻常的地位,毕竟工程师们已经建造和驾驶它们有几十个年头了。更准确的名称是著名的“火箭带”(Rocket belt),它出现在1965年的007电影《霹雳弹》里,出现在1984年洛杉矶奥运会的开幕式上,出现在2005年的《新科学家》杂志里。从第一台火箭带起飞到现在已经有40年了,不过上述机器都按照同样的原理工作,也遇到了同样的致命限制。

火箭带通过将过氧化氢分解成快速扩张的水蒸汽和氧气来产生推力。问题是,每台机器只能携带足够30秒左右飞行的推进剂。谁会想要这样的机器呢?

1999年,坐落在加州圣克拉拉的千禧喷射机公司(Millennium Jet)制造了一台个人飞行器,它安装了两块垂直镶嵌的水平旋翼,靠一台活塞发动机提供能量。尽管这架机器很有前途,但它却在一次测试飞行中坠毁了,而公司也在2003年结束了经营。

如果没有新西兰基督城的马丁飞行器公司(Martin Aircraft),这项事业就会到此为止。后者在2008年7月发射了一台完全不同的喷气背囊。这台机器是由两个涡轮喷气发动机,而不是一个火箭发动机来供能。因此它算得上是一台真正的喷气背囊。两台涡轮喷气发动机靠转动两片垂直放置的水平旋翼获得升力。它使用标准的汽车燃料,一个油箱就能飞行30分钟,航程50公里左右,还配有紧急情况下使用的降落伞。

坏消息是,它的造价在10万美元左右,相当于一辆高档轿车了。但马丁公司已经开始收到订单,并有望在2009年上半年生产出第一批机器。“我以前认为这是件有钱小孩的玩具,但军方、搜救人员和很多其他团体都对这个产品表现出了兴趣。”公司的创立者格兰·马丁(Glenn Martin)说。

马丁的喷气背囊有点大,与其说是用带子捆在身上,倒更像是人走进一台机器。不过,如果你一直盼望穿喷气背囊上下班,那么现在就开始存钱吧。 (作者:Justin Mullins

7.我的另一辆车是艘太空船(My other car is a spaceship)

想在自己的空间飞行器里感觉失重的自由或者观看日落?随时闯入太空的愿望也许并没有那么荒唐。

最大的困难是找到一种经济的方法将飞船发射升空。常规途径是在金属管内装满高能燃料,然后点燃管的一端,这样的发射方式一次就得一亿美元。减少花费的一种方式是加装机翼:机翼产生的升力能帮助飞船穿过大气往上爬,减少所需的燃料,从而降低飞船的载重。

这就是维贞银河(Virgin Galactic)和XCOR宇航(XCOR Aerospace)这两家私人公司所采取的策略,他们正在研制能将付费乘客送入太空的飞行器。维贞银河将于2010年开始营业,届时,火箭运载机会把公司研制的“太空船二号”(Space Ship Two)送到15公里的高空,然后,飞行器与运载机分离,它的火箭会将它送入更深的太空。XCOR的空间飞行器“天猫”(Lynx)体积较小,且全程中自己飞行,起降都同普通飞机一样。公司最近宣布,他们的每张票价是9万5千美元,约为“太空船二号”的一半。不过,“天猫”只能到达61公里的高空,不能算正式进入太空――通常认为,100公里以上才算太空――而“太空船二号”则打算做到这一点。

不过,为什么不彻底省掉机载燃料呢?按照光机科技公司(Lightcraft Technologies)的工程师莱克·米拉伯(Leik Myrabo)的说法,个人空间飞行器能够靠来自地表的微波光束推动进入太空轨道。米拉伯已经花了十年时间研发一种借助地面激光器向上推动的小型空间飞行器。当光波束打在飞船底部时,会形成一个爆炸的等离子区,朝着天空的方向推动飞行器。他已经设计出了一种使用微波束的系统,他还说,该系统在2025年就能将一个载人的“轻型飞行器” 运至低地球轨道。米拉伯认为,一次常规发射的花费就够他发射1000次了。“我能想象个人航天飞行器在接下来的50到100年之内起飞。”英国的太空技术公司EADS Astrium的帕特里克·伍德(Patrick Wood)这样说。 (作者:David Robson

8.水下呼吸 Breathe underwater

计算装备了水肺,你呆在水下的时间也要受到你背上空气供应的限制。然而海洋是含有氧气的,为什么我们不能像鱼一样到处游动,从水中提取所需的空气呢?

2002年,一位潜水员就这样在游泳池里潜了半个小时,他靠一副人工鳃从水中提取呼吸用的氧气。这台使用高科技硅膜的装置是由日本东京的富士公司(Fuji Systems)研制的。它允许气体通过,但隔绝液体,因此,水中的氧气能够渗透进来,二氧化碳也能渗透出去,就像鱼鳃一样。

不过近期你还不能看到戴着人工鳃的潜水员,因为简单的渗透鳃产生的氧气远远不够。

以色列发明家阿兰·波德纳(Alan Bodner)已经尝试用一个小装置来解决这个问题,它利用了“香槟效应”:当压力减少时,溶解在水中的气体就会冒着泡跑出来。波德纳已经展示,他的方法可以产生出足够呼吸的气体。那么问题解决了吗?

很遗憾,还没有。我们需要大量的氧气,而一公升海水里根本就没有那么多溶解的氧气。因此无论这种提取方法有多有效,都需要提取大量的水才能得到足够多的氧气。另外,尽管你不需要携带氧气,但你必须要带上电池和造气装备,这意味着出错的可能也更大。

然而人工鳃在其他应用上的前景也许更加乐观。利用燃料电池供能的水下机器人可以用鳃来获取氧气。在潜艇或者水下栖息地中,它也能用来去除过量的二氧化碳,或许还能同时提高氧气供应量。(作者:Michael Le Page

9.你说,它译 (You speak,it translates)

在《银河系漫游指南》中,道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)想象出一种黄色的巴别鱼。把它放在耳朵里,它能够利用脑电波能量,无意识的大脑频率和一种叫做“心灵感应矩阵”的东西来实现即时语言翻译,使得不同物种之间的对话变得很容易。伊拉克的美军正在使用一种装置,它不是黄的,也不能放在你的耳朵里,不过它有望成为万能翻译器。

士兵们使用的是由加州SRI国际公司(SRI International)开发的伊拉控(IraqComm)系统,它由一台安装了语音识别和翻译软件的笔记本电脑组成。冲着麦克风说阿拉伯语,这个软件能识别阿拉伯词组并将它们写下来,然后译成英语。停止说话之后,电脑语音就会说出翻译的英语来。

如同其他类似的软件,伊拉控像人一样靠研究对话来学习翻译。它能在一连串阿拉伯语句和英语译文之间查找统计学上的关联。例如,当阿拉伯词“haar”出现的时候,正确英译里的“热(hot)”也随着出现。如果这种情况出现地足够频繁,软件就会得出结论:这两个词是一个意思。如果有足够的例句,这个软件还能学习语法。一个类似系统是在手持PDA上运行、由卡内基梅隆大学研发的译言者(Speechalator)。

先别指望这种软件能处理自然流畅的语言。伊拉控工作得不错,因为它是针对士兵需要的五万个单词设计的。但话题越广泛,软件就越难区分不同语境中词组的意思。“我们会做到那一步的”, SRI的克里斯丁·普莱柯达(Kristin Precoda)说。  (作者:Jim Giles

10.嗅-视系统 (Smell-o-vision)

不管是令人垂涎的烤肉大餐的香味,还是女性身上让人陶醉的香水气息,抑或是鏖战中火药刺鼻的硫磺味,气味都是一种很强大的力量。想象一下看电视或打视频游戏时,如果画面伴随着适当的香味,效果会怎么样?

这就是嗅-视系统的原理:让电视能配合正在放映的画面生成气味。目前还不清楚为什么我们接收到特定的分子后会嗅到特定的气味,也无法预测一种新分子的气味,或合成一种有特定气味的新分子。然而,最新进展显示,这些科学难题能够部分回避;甚至在我们真正了解嗅觉的工作原理之前,嗅-视系统就可能成为现实。

我们把气味分成大概36种类型,例如木类的,草类的,粪便类的,花类的等等,艾弗瑞·吉尔伯特(Avery Gilbert)说。吉尔伯特是一位嗅觉科学家,曾在数字香气公司(DigiScents)工作,该公司在90年代晚期研究过嗅-视觉技术,不过现在已经倒闭。公司打造过一台能生成大部分日常气味的模型设备。吉尔伯特说,这些气味虽然算不上对自然气味的完美复制,但都能被分辨出来。

对大银幕来说,嗅-视系统并不陌生。1950年代的剧院就使用了粗糙的嗅-视系统,在那之后也曾间歇使用。最近,一些经过选择的放映点在播放电影《新世界》(The New World)多个场景时都使用了嗅-视系统。

释放香气已经不再困难,但嗅-视觉还有着更多的问题。比如怎样防止释放的各种气味不会混合成你不想要的气味?或者比画面逗留的更长久?索尼的研究者们也许已经有了答案,那就是完全绕过鼻子,直接跟大脑打交道(《新科学家》2005年4月7日第10页)。索尼的计划可以从一个专利申请中窥得一二,它描述了使用超声波信号来直接刺激脑的特定部位,从而使观众或者游戏玩家的脑能感觉到气味。遗憾的是,到目前为止,还没有听到索尼生产相应硬件的风声。  (作者:Bijal Trivedi

(本文发表于《新民周刊》,请勿转载)

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30 Responses to “[小红猪]总有一款是你想要的”

  1. sunfield说道:

    我都想要阿……觉得就象机器猫把口袋里的东东一样样掏出来了
    ^^

  2. 星夜听雨说道:

    哈哈,《银河系漫游指南》,我的最爱

  3. Sysci说道:

    带喷气背囊和人工鳃的隐形壁虎衣

  4. 猪肝说道:

    游泳时会出汗么?如果会,要怎么样才会出?

  5. Netson说道:

    我也都想要。。。。。

  6. 小姬说道:

    机器人不在国内么?一直想做一个人工智能的看片会呢……

  7. robot,唉,人家不在国内。
    robot,这么多译作,你还费劲申请半天。好译者,好作者。

  8. 那个不动手的治疗,真像给机器人焊接……

  9. 隐身术其实挺恐怖的……

  10. 不能继续说了……(我都觉得我不适合在科技发达的社会生存了)

  11. 白虹说道:

    1979年,日本NET公司在东京创建了第一个移动电话网络。
    谨慎怀疑NET公司是NTT的笔误,它是日本最大的电信运营商。

  12. 白虹说道:

    You power这名字起得不错,学术界的达人一般管它叫energy harvesting 或energy scavenging.我们研究室也做这个,利用微小振动发电。目标是,以后手机没电了,摇晃一阵子又可以用了

  13. 张撞鹿说道:

    不过自然界还是做得更好。

    这种小句子让文章变得好看多了,值得学习。
    我最喜欢喷气式背囊,我没你们那么多坏心眼

  14. 梦里依稀有泪光说道:

    除了永动机,我对其他任何预测都不反对...

  15. ajd说道:

    机器猫~~·

    呃,第8水下呼吸的第一句“计算装备了水肺”,是“就算”吧。

    不过真的很有趣

  16. 打包机说道:

    这些技术真让人有些担心,隐身术真像电视那样发明出来,以后社会都得乱成啥样了,杀人放火什么事都没有,-_-

    另外也欢迎大家随时去我的博客瞧瞧,也是科技方面的,http://www.youngsunblog.com

  17. 赵洋说道:

    维贞(Virgin)这个词翻得好!

    关于微波光束或激光推动的大气层内飞行器,我一直有个疑问——鸟类或航空器飞过波束会怎样?

  18. [...] 小贴士:关于隐身衣,可参考小红猪翻译–总有一款是你想要的 [...]

  19. wiliam说道:

    我觉得隐身衣不太现实,不是说他制造不出,只不过如果人人都有隐身衣的话······

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