未來數(shù)年內(nèi)就會實現(xiàn)應(yīng)用的十大新穎技術(shù)

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混亂計算、納米晶體顯示、多點觸摸屏、細菌照相、硅制大腦……信息技術(shù)的發(fā)展速度和廣度遠遠超出了一般人的想像，而這些大多數(shù)人聞所未聞的技術(shù)很可能在未來數(shù)年內(nèi)就會實現(xiàn)應(yīng)用。

1 可延展硅

這些年來，人類已經(jīng)用硅實現(xiàn)了許多神奇功能，不過還是無法解決這種材料的一個問題: 硅堅硬而易碎。硅是用來構(gòu)建電子器件的理想材料，但如果你想把它穿在身上就會很糟糕。

許多人會得益于可穿在身上的電子器件。譬如，要是直接把警告?zhèn)鞲衅髯龅酵饪漆t(yī)生戴的乳膠手套里面，他們做手術(shù)時可以提高敏感度，還可以縮短反應(yīng)時間。因而可以開發(fā)出各種挽救生命的健康狀況監(jiān)視器。

幸好不用等太長的時間。伊利諾斯大學(xué)厄巴納·尚佩恩分校的研究員們正在研究可讓硅延展的一項技術(shù)。該學(xué)校材料科學(xué)和工程系的教授John Rogers說，秘訣在于使用非常薄的硅——準確地說只有100納米細，即相當(dāng)于人類頭發(fā)千分之一粗細的硅。

為了得到這么薄的硅，Rogers及其小組先用標(biāo)準的傳統(tǒng)處理方法在硅片上做了一只晶體管。接下來的一步具有突破性意義: 使用一種特殊的蝕刻技術(shù)切下一層硅，它非常薄，不過含有整個晶體管。然后把它放到一塊平整、事先經(jīng)過延展處理的橡膠上。Rogers說: “基本上用橡膠取代了硅片底層?！币坏┳屗鼈兿嗷ソ佑|，硅就會與橡膠黏合在一起。這時候，只要讓橡膠彈回來，就可以釋放其內(nèi)部的壓力。如今黏合在一起的橡膠和硅片受壓后會形成波紋，形狀類似手風(fēng)琴形成的波紋。他說: “一旦硅裝置有了這種結(jié)構(gòu)，就可以來回延展了?！?

Rogers說，他開發(fā)出來的原型裝置 晶體管和二極管其工作特性與普通硅做成的同類裝置一樣好。他希望不久后能研制出可沿著飛機機翼邊緣彎曲的柔性傳感器以及低成本的身份識別標(biāo)簽?？裳诱构璨粌H可以用于可穿戴的電子器件，還可以用于能卷起來、外觀和感覺都像紙的柔性顯示器。

確實還有一段路要走。這項技術(shù)仍處于初期階段，Rogers及其小組研究可延展硅才只有一年半的時間。不過取得的成果讓人非?？春谩ツ晁麄兂闪⒘薖rintable Silicon Technologies公司，旨在進一步從事研究開發(fā)，調(diào)查商業(yè)應(yīng)用可行性以及把這項技術(shù)投入生產(chǎn)的諸多方法。Rogers說，最終產(chǎn)品“還要過幾年之后才能問世。”

2 混亂計算

“混亂”這個詞往往讓人聯(lián)想到負面的意思——人人惟恐避之不及的一種無序局面。William Ditto是佛羅里達大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系主任，他正在研究混亂原則，希望研制出完全創(chuàng)新的計算機芯片，比傳統(tǒng)芯片更快速、更廉價、更靈活。如果William Ditto是對的話——美國海軍和私人投資者都認定他是對的，那么這個詞很快就會有一層新的含義。

Ditto的芯片好比是微電子形式的干細胞，這個裝置能夠獲得各種不同功能。而混亂芯片更進了一步: 它能夠不斷變形。這對計算機設(shè)計而言具有重大意義。在傳統(tǒng)芯片中，名為邏輯門的基本元件通過物理連接，執(zhí)行某一項特定任務(wù)。而在混合芯片中，每個邏輯門都可以動態(tài)變換，從而執(zhí)行各項功能。

這意味著，計算機的CPU、內(nèi)存、視頻內(nèi)存、圖形加速器和數(shù)字處理單元等部件將再也不需要成本高昂的獨立芯片。相反，一塊芯片就可以不斷變換，滿足軟件在特定時候需要的任何功能。

Ditto說: “計算機界一個夢寐以求的目標(biāo)就是讓軟件能夠動態(tài)改變硬件。如果你在使用Photoshop，兩秒鐘內(nèi)需要大量內(nèi)存，那么你可以重新配置芯片，以便提供大量內(nèi)存。如果你需要進行大量運算，又不需要同樣多的內(nèi)存，可以讓芯片重新變成CPU。如果你在玩游戲，芯片又會重新配置成圖形引擎芯片?！?

讓這種功能強大的變形成為可能的正是由于Ditto能夠利用混亂的功效。事實證明，計算機電路里面同樣存在混亂?；靵y系統(tǒng)實際上組織性非常強，只是不規(guī)則而已?；靵y邏輯門可以在短時間內(nèi)獨立生成大量不同的邏輯功能。因為混亂系統(tǒng)對周圍環(huán)境的細小變化極為敏感（所謂的蝴蝶效應(yīng)），Ditto只要為邏輯門施加一定的電壓，就能獲得所需功能。

如果一切進展順利，我們會在不久的將來看到混亂計算的成果。Ditto最近組建了一家公司ChaoLogix開發(fā)這項技術(shù)，他預(yù)計明年1月就能準備好演示芯片。

3 虛幻遠程呈現(xiàn)

你有沒有想過自己能同時出現(xiàn)在兩個地方？十年后，你也許能做到。加州大學(xué)圣迭戈分校電信和信息技術(shù)研究所（Calit2）的研究人員正在使用超高分辨率的投影儀、墻面大小的屏幕以及超高速互聯(lián)網(wǎng)連接，傳輸幾乎能夠以假亂真的圖像和聲音。在將來，這也許能夠?qū)崿F(xiàn)真正的“遠程呈現(xiàn)”: 一個人出現(xiàn)在某個地方、實際上人卻在另一個地方的一種錯覺。

遠程呈現(xiàn)所用的技術(shù)主要是超高帶寬的互聯(lián)網(wǎng)連接。Calit2實驗室配備了速率為1Gbps到10Gbps的鏈路——這比如今家里的互聯(lián)網(wǎng)快500倍到5000倍。有了這么高的速率，真正的高清晰度內(nèi)容能夠以實物大小來傳輸。

Calit2的主任Larry Smarr說: “目前階段，遠程呈現(xiàn)成為了可能。如果與真人一般大小，你無法分辨出在你面前的人是真人還是圖像?！?

但不論投影圖像的樣子是多么地逼真，人們總是有辦法辨別出它不是真實的。所以，Calit2正與一組心理學(xué)家、人類學(xué)家和多媒體專家共同研究認知的心理層面。實驗室也在使用這項技術(shù)與地處偏遠的大學(xué)進行學(xué)術(shù)合作; 并且嘗試在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用，譬如把大腦圖像展示在全國各地的專家面前。

遠程呈現(xiàn)技術(shù)仍處于初期階段，不過比較新的消費類計算機已經(jīng)能支持1Gbps的互聯(lián)網(wǎng)速率。Smarr預(yù)測，互聯(lián)網(wǎng)提供商最快在十年內(nèi)有望把1Gbps鏈路引入到家庭和公司。

最終會應(yīng)用于哪些領(lǐng)域呢？Smarr說: “設(shè)想一下，你去建材商店買來一卷一百兆像素的墻紙。你在客廳舉辦生日聚會時，只要與家人連線，他們就可以通過投影在墻紙上的圖像加入到聚會中來?！?

4 納米晶體顯示器

納米晶體是一種微小的材料，可以發(fā)出五顏六色的光，它即將為大屏幕電視機到便攜式電子產(chǎn)品等各種設(shè)備的制造和效率帶來全面變化。微小晶體采用無機材料，可以發(fā)出不同顏色的光，包括紅、綠和藍色。納米晶體可以組合成像素，然后通過光學(xué)原理生成顏色齊全的圖像。

與有機發(fā)光二極管（OLED）顯示器一樣，納米晶體顯示器提供了比液晶顯示器技術(shù)更高的顏色準確度和更廣泛的視角。不過其最大的優(yōu)點之一在于制造成本低。Larry Bock是硅谷率先研制納米晶體顯示器的納米技術(shù)公司Nanosys的執(zhí)行主席，他說，如果使用納米技術(shù)，“制造直徑為1納米的納米結(jié)構(gòu)與制造直徑為100納米的納米結(jié)構(gòu)相比成本一樣低，因為都采用了按照一個個原子來構(gòu)造結(jié)構(gòu)的工藝?！?

在顯示器表面上分布納米粒子的工藝原理類似噴墨打印，可以避免當(dāng)前這代顯示器生產(chǎn)所需的成本昂貴的諸多步驟。相比之下，在傳統(tǒng)的顯示器制造工藝中，縮小零部件尺寸通常需要更高成本。

Nanosys正在設(shè)法讓納米晶體本身可以按邏輯方式排列，并且在研究讓納米晶體可以轉(zhuǎn)移液體的方法。乍一看，后一個概念似乎沒什么大不了，但有了它，就用不著汽車擋風(fēng)玻璃的自動清洗器，而這僅僅是其中一項功能。在最近一次由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人出席的“展望未來”會議上，Bock演示了液體從一塊塑料表面上彈下來的試驗，這就是因為塑料表面上使用了納米結(jié)構(gòu)。

Nanosys的技術(shù)將來還有可能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、太陽電池和柔性顯示器等領(lǐng)域。Bock說: “納米晶體讓我們可以研制出成本很低的太陽電池，生成每瓦特能量成本不到一美元，這與礦物燃料有得一拼。”

至于應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以沿著假肢表面對納米結(jié)構(gòu)進行排列，“以便只有骨細胞可以在用于矯形的植入體里面生長，其他類型的細胞不能生成?！北砻嬉粠Ъ{米結(jié)構(gòu)的構(gòu)造不利于其他種類細胞的生長，卻有利于骨細胞的生長。

預(yù)計納米技術(shù)會在將來徹底改變許多行業(yè)，顯示器只是其首批應(yīng)用領(lǐng)域之一。

5 多點觸摸屏

從某種意義上來說，使用計算機就好比試圖與十幾歲的孩子進行溝通: 我們與對方交流的方式很有效，常用的不外乎鍵盤、鼠標(biāo)和觸摸屏。雖然最近觸摸屏大行其道， 用于從自動取款機、個人數(shù)字助理到任天堂游戲機的各種設(shè)備上，但它也有一個局限性: 在任何特定的時間，只能處理一個地方的一個觸點。

自上世紀80年代以來，工程師們就一直在設(shè)法研制能夠同時響應(yīng)多個輸入的一種系統(tǒng)。但直到最近，惟一切實可行的解決方案（在設(shè)備表面上添加可獨立響應(yīng)的大量觸摸傳感器）也不太盡如人意。紐約大學(xué)的咨詢研究科學(xué)家Jeff Han說:“必須每個地方都要放傳感器，這樣一來，成本高昂，還需要復(fù)雜的布線。”

Han現(xiàn)在有了比較好的辦法。他與紐約大學(xué)的研究生Philip Davidson一起研制出了光學(xué)技術(shù)，可以讓多觸點界面的研制變得更容易: 先向一塊表面平整的玻璃射入光線。大部分光被捕捉起來，但光碰到玻璃后，有些光會漏出來。玻璃下面的攝像機芯片可以監(jiān)測到光從何處漏出來，并且顯示出光碰到玻璃的所有地方。

Han說，這將大大豐富我們與個人電腦的交互方式?！澳憔涂梢杂靡粋€指頭在屏幕上移動圖像、另一個指頭放大圖像，還有一個指頭轉(zhuǎn)動圖像——這一切可以同時進行?！?

6 透明晶體管

透明晶體管的發(fā)明到底是否具有重要意義？幾位研究人員認為，它有望改變?nèi)澜?。俄勒岡州立大學(xué)的電子工程師John Wager已經(jīng)制造出了第一只透明晶體管，惠普公司已購買了這項技術(shù)的許可權(quán)。

不斷發(fā)展的透明集成電路可能會讓視頻幾乎無處不在，而到目前為止，你只有在好萊塢電影中才能看到這一幕: 在影片《少數(shù)派報告》中，發(fā)給某個人的信息神奇般地顯示在房間的墻壁上。

另一種應(yīng)用就是在汽車擋風(fēng)玻璃上彈出顯示: 譬如說，它可以顯示信息，表明前方發(fā)生了事故。單單這項應(yīng)用就可以大幅度減少公路交通的人員傷亡。

Wager指出，汽車上的改進“要求非常高”，它不會成為第一批商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。不過，他認為透明電路大有潛力。

廣告、醫(yī)療設(shè)備、移動電話和玩具是第一批采用這項技術(shù)的領(lǐng)域。這項技術(shù)的缺點是可能會帶來煩人的應(yīng)用，譬如泛濫成災(zāi)的彈出式廣告。不過在我們準備迎接未來科技帶來的震撼時，好壞都得接受。

7 硅制大腦

喜歡看恐怖電影的人要注意了: 有人正在研究為人類大腦的工作機理研制模型的方法。IBM公司正與瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)（EPFL）的科學(xué)家們共同研制人類大腦的第一個基于計算機的完整模型。

研究人員使用IBM公司的超級計算機“藍色基因”，一直在探究由軟件驅(qū)動的大腦皮層。作為大腦的一部分，皮層是哺乳動物所特有的，它負責(zé)處理我們?nèi)祟惖拇蟛糠终J知功能。

項目負責(zé)人Henry Markram是EPFL的教授，他稱這個名為“藍腦工程”的計劃是“迄今為止人類在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域開展的最野心勃勃的研究計劃之一?！笨茖W(xué)家們希望，一旦整個大腦的工作模型研制完畢，它可以讓我們知道人類的思維、記憶和感知是如何進行的。

大腦模型還可以為將來的機器人和人工智能系統(tǒng)添加像人類那樣的反應(yīng)和機能提供范例。

與此同時，歐洲的研究人員已研制出可以結(jié)合大腦細胞和微處理器的神經(jīng)芯片?？茖W(xué)家們把16000個晶體管和數(shù)百個電容器放在一塊小小的芯片上，然后在上面粘上神經(jīng)細胞，以便它們可以把電信號傳遞給芯片。他們希望，這項技術(shù)能夠為神經(jīng)功能有障礙的人帶來假體裝置，并且?guī)砟軌蛳袢四菢訄?zhí)行任務(wù)的有機計算機。

8 細菌照相

這幾年，傳統(tǒng)膠卷的日子不好過，風(fēng)頭全被數(shù)字照相搶去了——如今連小小的細菌也能夠捕捉美好瞬間。加州大學(xué)舊金山分校的研究人員使用經(jīng)過基因改造的大腸桿菌（導(dǎo)致腹瀉的細菌），開發(fā)出了生物光傳感器。這種裝置拍攝的圖像需要幾個小時才能形成，而且只有單色; 不過細菌極小的尺寸卻可以獲得極高的分辨率，大約是每平方英寸100兆像素——相當(dāng)于如今最高分辨率照相設(shè)備的十倍。

相片也許并不漂亮，但這項技術(shù)及其具有的意義卻相當(dāng)吸引人。這是因為，光傳感器僅僅是個開端。領(lǐng)導(dǎo)這個研究小組的藥物化學(xué)系助教Christopher Voigt設(shè)想， 到時能有一整工具箱采用基因工程技術(shù)的傳感器，就可以通過混合搭配來制造東西: 細菌照相機、能夠生成能源的微生物; 或者是能找到腫瘤、附在上面、然后釋放藥物的細菌。

Voigt說: “我們進入了一個新時代，我們已對基因組進行了測序，細胞的運動、進食及交流等生命機理都如同計算機程序那樣得到了解讀?！弊罱K，可以像對機器人進行編程那樣對細胞進行編程。Voigt研制光傳感器的辦法是，加入海藻基因，通過編碼把感光蛋白質(zhì)編入大腸桿菌中，而大腸桿菌的DNA很容易操縱。光激活蛋白質(zhì)后，色素會變暗。如果把足夠數(shù)量的細菌聚在一起，就能得到類似照片的圖像。最終，其他蛋白質(zhì)的其他基因可以開啟及關(guān)閉，就像納米工廠組裝復(fù)合材料那樣。 

9 氚電池

電池技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展后，移動裝置上使用的許多電池還是使用一天不到就沒電了。目前幾個重要項目正在進行當(dāng)中，旨在解決這個惱人的問題。不過其中意義最深遠的一項能源技術(shù)就是幾乎永遠不需要充電的電池。這種小電池名為BetaBattery，可以常年持續(xù)不斷地提供電能。

眼下，這項技術(shù)僅適用于非傳統(tǒng)應(yīng)用，譬如監(jiān)控交通及通信衛(wèi)星的傳感器網(wǎng)絡(luò)，并不適用于消費類電子產(chǎn)品。BetaBatt公司的研究人員Larry Gadeken說: “這種電池最先將應(yīng)用于長時間供電至關(guān)重要的遠地或者難以進入的傳感器及裝置?！边@家總部設(shè)在休斯敦的公司率先開發(fā)了這項技術(shù)。

BetaBattery不是靠光學(xué)反應(yīng)來供電，而是靠氫的同位素氚發(fā)生衰變釋放出來的能量。不斷釋放出來的電子正是BetaBattery始終有電的關(guān)鍵。氚的半衰期是12.3年，所以12.3年后，它釋放的能量將是原來的一半。40年后釋放的能量只有原來的十分之一。這種使用壽命比傳統(tǒng)電池長得多。

10 會傳染的時裝

麻省理工學(xué)院媒體實驗室的研究人員正在開發(fā)時裝配件，上面的圖案和款式可以根據(jù)穿著者的情緒來改變，而且時裝印花可以實現(xiàn)無線共享。媒體實驗室的這個研究項目名為urbanhermes，旨在從網(wǎng)絡(luò)界獲得靈感，然后運用到時裝界。

其設(shè)計思想是，使用集成了OLED技術(shù)的服裝可顯示數(shù)字圖像和款式，穿著者可以隨心所欲地更換圖案和款式。項目主管Judith Donath說，T恤衫可以在某一天是純藍色的，第二天變成是條紋狀的。然后，這些數(shù)字圖案可通過無線方式傳送給別人身上所穿的衣服，從而形成一種“會傳染的時裝”。

每件衣服里面還會有用戶許可設(shè)定裝置，以便允許或者禁止傳輸這種信息。改變襯衫或者褲子上顯示的圖案，好比向身邊的人跟隨時尚或者訂閱設(shè)計師的作品那樣簡單。

雖然服裝里面集成OLED不是什么新想法，但麻省理工學(xué)院采用的病毒式傳輸方法卻很新穎。概念證明包括編入到單肩背包里面的夏普Zaurus PDA，可透過清晰的塑料窗口看見屏幕上的內(nèi)容。該裝置使用藍牙和紅外線技術(shù)來檢測位置、傳輸數(shù)據(jù)。這談不上是尖端時尚，卻絕對是尖端科技。(ccw)