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改變人類未來的十大發明
  2003年08月04日16:20 【字號 】【留言】【論壇】【打印】【關閉
  有人說,愛迪生和萊特兄弟那種單打獨斗式的發明方式已經消失了,21世紀人類的發明活動需要龐大的國際合作。這些人的話也許並不錯,但個體發明者永遠都不會消失。美國國家人類基因組研究所所長科林斯說:“奇思妙想最初的靈光一閃往往隻來自一個人,因此聰明、有創造力的人至關重要。”

  □尤思亮

  最近,美國《新聞周刊》收集了10個由個人最初構思的發明,並認為它們可能改變人類未來。

  (一)苦味阻斷劑:蒙騙味覺飲食革命

  大廚的工作很難做,因為眾口難調。而做菜時最難的工作,就是把果蔬中的苦味道去掉。以往,廚師大多是加糖或蜜掩蓋苦味,但后者對食客來說,不是引發心臟病、高血壓就是腐蝕牙齒。人類基因組被破譯后,分子生物學家終於找到了味覺的生物化學原理,並據此造出一種新的調料。這種被稱為“苦味阻斷劑”的調料可以騙過舌頭,讓老饕們也嘗不出菜肴中的異味。據估計,這種調料面世后,將引起人類飲食的革命。

  加利福尼亞的一家新興公司———林古針公司的主攻方向正是這種新型調味劑。研究人員先克隆出人的味覺細胞,然后在一個盤子中把它們與苦東西(比如咖啡因)混合在一起,再加入不同的化學物質,觀察哪一種物質能夠阻止舌頭的苦味感受器正常工作。

  由於苦往往與毒聯系在一起,這家公司解釋說,苦味阻斷劑的作用並不是無限的,它不會讓苦澀的東西吃起來和冰激凌一樣甜美,而且人的鼻子也可以嗅出食物的味道,因此不必擔心這種新產品會讓大家誤服什麼有毒的東西。

  (二)轉基因鼠:開發新藥對抗疾病

  聰明鼠、笨笨鼠、大力鼠、貪吃鼠、肥胖鼠……設想一下,5000隻不同的轉基因老鼠“鼠聚一堂”會是怎樣的狀況?而這正是位於美國休斯頓的詞典基因公司一個5年計劃的目標。這家公司通過一種叫做“基因休克”(geneknockout)的方法,專門設計老鼠。公司的目標是通過基因不同的老鼠,發現人類疾病的基因根源,最終開發出新藥。

  基因研究發現,人和老鼠是“兄弟”,因為實際上,人類和老鼠有99%的基因相同。“老鼠是最小的一種在身體和基因方面近似於我們的哺乳動物”。專家指出,易於飼養、繁殖迅速等優點已經使老鼠在近一個世紀中成為醫學研究中的重要角色。

  詞典基因公司的轉基因鼠生產流水線眼下已經成型。流水線的運行模式是這樣的:科學家先瞄准某個基因﹔然后用化學方法改造鼠的胚胎細胞,使瞄准的基因處於休克狀態﹔把經改造的胚胎細胞注入另一個鼠卵子空殼內,植入母鼠子宮,產生小鼠﹔最后,通過世界上最復雜的身體和心理測試,尋找出轉基因鼠在身體和心理等各方面的變化。

  詞典基因公司的研究員祖戈比不久前在一次大型會議中展示了患上賴特綜合征的轉基因老鼠的錄像,畫面中的老鼠在行動時異乎尋常地出現爪子扭在一起的症狀。由於知道病鼠缺失的基因,科學家可以順藤摸瓜,容易地找出缺失基因所制造的化合物,然后據此設計出新藥。這種研究新藥方法中潛伏的經濟價值大得難以估計。

  (三)量子密碼:加密信息防止盜竊

  目前的保密通信使用的是經典密鑰,但它從本質上講不安全。而量子加密基於量子力學線性疊加原理和不可克隆定理,可以保証不會失密。這種技術要求使用雙方通過光纖在異地產生密鑰,根據事先約定的協議建立起共享的密鑰,然后發送者應用該密鑰對所要傳送的文本、圖像等信息施行加密變換,被加密的信息經由光纖傳送給接收者,后者應用手中的密鑰對密文施行解密,獲得傳送的信息。任何竊聽量子加密信息的舉動,都會改變信息的內容,這就像警鈴一樣會顯示出入侵者的蹤跡。再高明的間諜對這種加密術也是一籌莫展。

  哥倫比亞大學的學生斯蒂芬·魏斯納在1969年第一次提出量子密碼學的想法,但當時沒有一家學術雜志願意刊登。1999年,這種想法終於付諸產品。一群企業家不僅在紐約成立了MagiQ技術公司,而且開始生產商用量子加密設備。據估計,這種設備不久上市時,一套的要價會達到5萬美元。

  (四)互動織物:將“電腦”穿在身上

  離開勞碌了一天的辦公室,回到家。在門前,摘下帽子,剛才帽子中傳來的音樂聲嘎然而止。揮揮手腕,家門悄然打開。沒有理睬報警器的鳴響,我徑直走向臥室,因為報警器很快就能辨認出主人,安靜下來。這時,臥室的燈亮了,脫下衣服,我摔倒在沙發裡。輕觸沙發扶手,一個聲音響起來:“看電視嗎?”又按了一下扶手,電視打開了。“唉,可以踢掉鞋子,好好休息一會兒……”

  別以為這是在做白日夢,內置音響的帽子、帶電子標識裝置的襯衣或者可作遙控器的沙發,都可以用互動織物做出來。20世紀90年代,科學家已經考慮把電子元件組合進衣服裡。但當時設計的棉布鍵盤之類的東西一沾水就會立即報廢,完全沒有實用價值。

  美國紡織和纖維工程技術學校佐治亞研究所的桑德森·查亞拉蒙在5年前找到一種制造電子纖維的辦法,現在用這種電子纖維制作的醫療智能襯衫已經快上市了。這種襯衫可以實時監測穿著者的心跳、血壓等指標,一旦發現異常,立即報警。

  查亞拉蒙希望,最終的互動織物服裝就像能夠穿上的電腦主板,可以隨意向上面插裝電子設備,比如在翻領上裝麥克風,在兜裡插錄音機,在帽子裡裝上MP3播放機和耳機。不過,互動面料作的衣服是否穿起來夠靚,還沒人知道。

  (五)空天飛機:超級發動機超級速度

  艾倫·保爾已經是第十次到離家3000公裡的沃姆拉空軍基地了。他從車上卸下書,然后是一個楔形的一米長盒子。別瞧不起這看起來不起眼的盒子,這是一台被稱作空天飛機的飛行器的發動機,保爾已經在它身上花費了10年時間。

  數十年來,科學家一直希望制造空天飛機。空天飛機集飛機、運載器、航天器等多重功能於一身。它的奧妙之處在於它的動力裝置。美國航空航天局(NASA)設計的X43空天飛機使用超音速沖壓噴氣發動機。與火箭不同,這種發動機使用來自空氣中的氧氣,而不用自己攜帶氧氣。然而,NASA在2001年第一次試飛耗資1.85億美元制造的X43A空天飛機時,飛機爆炸了。

  來自昆士蘭大學的保爾就是要做到NASA沒能做到的事情———制造出能夠成功上天的空天飛機發動機。由於資金緊張,保爾想盡辦法節省開支。他讓弟弟設計需要的軟件,讓搞電器的老爸伯特幫助連接發動機中復雜的傳感器。即使如此,保爾仍花了40萬美元。

  去年9月,保爾的發動機發射成功,達到6.5倍音速。晚上,保爾拿出經費中最后的200美元,跑進酒吧,請在那裡的人們痛飲一番。“我打敗了NASA,這值得喝一杯,”保爾說。他已經計劃進行下一步實驗,以達到音速的22倍,從而足以將小型衛星送入地球軌道。

  (六)設計孩子:設計基因選擇生命

  莫莉·納什看上去像一個正常的二年級小學生。和班上的同學一樣,她上舞蹈課,玩足球,而且她的閱讀和數學都很出色。但不同的是,她患有罕見的范康尼氏綜合征,患這種病的兒童過了6歲就很可能死亡,治療的惟一辦法是得到基因近似的人捐獻的骨髓,這意味著莫莉的父母必須盡快再生一個孩子,但問題是,產下健康而且基因合適的新生兒的機會隻有1/4。幸運的是,現在有辦法可以為即將出生的孩子設計基因。

  美國喬治敦大學的分子生物學家馬克·休斯近10年來一直在研究PGD技術,這種技術可以在試管受精卵植入子宮前,分析其基因。利用這種技術,就可以預先安排出生孩子的基因。在休斯等專家的幫助下,莫莉的弟弟亞當就這樣出生了,這個2歲半的小孩子救了莫莉的命。

  然而在莫莉父母拍手相慶的時候,PGD技術卻備受爭議,其所涉及的生物倫理學仍是敏感的話題。因為這種技術可能被濫用,其危害包括因選擇孩子性別造成男女比例失調。因為處理了莫莉這樁病案,休斯失去了美國國家衛生研究所的基金,而且被迫從喬治敦大學職辭。但休斯並不后悔當初的決定,他說:“我永遠也不會忘記他(莫莉父親)的話,‘當你環游世界,坐在高級桃木會議桌前高談闊論生物倫理學時,我的女兒正在走向死亡。’”

  (七)免費軟件:發展中國家受益

  位於南非開普敦郊區的諾依特奇達切小學,說是學校,其實也就是圍在鐵絲網內幾間簡陋房屋。學校沒有錢建圖書館,也隻有少數學生買得起校服。但是5年級的學生們卻圍在20台電腦終端前,使用文字處理程序,熟悉鼠標和鍵盤。這樣一個C級水平的學校,頻臨南非政府的貧困線,怎麼可能買得起現今的電腦實驗室?

  Linux的創始人利努斯·托瓦爾茲從來沒去過這所學校,可是他最有權利回答這個問題。這位芬蘭電腦科學家在1991年創建了可與微軟的視窗操作系統相媲美的Linux操作系統。但他沒有將軟件拷貝出售賺錢,而是將Linux的源代碼公布於世。近年來,IBM、惠普和甲骨文等眾多大公司以及法國和德國等政府,都開始採用Linux。

  現在,免費軟件在發展中國家中開始佔有更加重要的地位。沒有錢支付微軟注冊費用的學校、政府辦公室和小企業紛紛開始使用這些免費軟件。免費軟件為他們節約了大筆開支,並且擁有更大的靈活性來調整程序,滿足當地需求。在許多國家和地區,開放源代碼軟件還賦予高科技以獨立發展的可能。

  (八)大腦掃描圖:探究腦部區域間聯系

  幾周來,約翰越來越緊張,無法集中精力工作。醫生認為,這些症狀源自他腦部左額葉的一個腫瘤,最好的辦法是動手術切除腫瘤,但問題是,醫生可以安全地切除多少腦組織。

  喬伊·赫希希望能回答這個問題。她是紐約哥倫比亞大學附屬大腦成像實驗室的新主管,這個實驗室正在竭力將大腦成像工作提高到一個新的水平。

  自從19世紀初期以來,大腦科學家已歷盡波折,當時他們不得不等到病人死了以后才能夠解剖分析大腦。100年以后,科學家開始對活著的病人注射放射性的化學物質,這種技術稱作正電子發射X射線層析照相術(PET),化學物質20分鐘左右從頸部動脈抵達大腦,但隻能給科學家一個模糊的圖像。

  與PET幾乎同時發明的磁共振成像更快,磁場發出的信號能夠揭示大腦解剖圖片,而且圖像質量更高。為了更准確的判讀大腦,赫希發展了統計工具,與大腦磁共振數據結合起來,並制成軟件。她正在使用一屋子的超級計算機來探究不同腦部區域之間隱藏的聯系。

  赫希希望,大腦掃描儀能像蘋果二代個人電腦一樣大。在未來10年內,大腦掃描可能將是一個很普通的診斷工具。精神病醫生可以使用他們來分析精神疾病,辨認可能的罪犯。警察可以用他們來判斷一個嫌疑犯是否說謊。

  (九)簡易水泵:有效促進非洲發展

  多年來,62歲的肯尼亞農民基馬尼總是彎著腰,一手拎一桶水,灌溉自己的幾分薄田。這實在是件累人的活,從附近的井邊將水提回家讓他筋疲力盡,腿腳發軟。

  去年,基馬尼看見鄰居用一種非常奇怪的裝置在灌溉庄稼,這種裝置看上去像是一個改制過的跑步機。鄰居站在兩個腳踏板上,上下踩動,連接在腳踏板上的兩個活塞就將水從附近的小河裡吸上來,送到田裡。基馬尼好奇地把這套水泵借來灌溉自己的西紅柿、玉米和豆。這東西確實好用,於是他也從不多的節余中掏出60美元買了一個,包括一根36米長的管子。從那以后,他擴大了種地的面積,還雇了兩個人專門來踩水泵。即使是在旱季,他也照樣能夠獲得好收成。

  這種科技含量不高的發明是兩個社會活動家馬丁·費希爾和尼克·穆恩的最新成果。

  在過去7年內,他們一直在肯尼亞和坦桑尼亞附近的農業設備商店推銷這種裝置,並將之稱為“賺錢水泵”。他們開設了非贏利性公司ApproTec,並且希望這種簡易水泵能夠成為重塑東非國家經濟的一系列廉價但又有效的設備之一,就像因特網和其它高科技創新對發達國家的作用一樣。

  (十)造雨機:人工控制天氣

  現在閉上你的眼睛開始想象:一個像辦公樓一樣大的風動渦輪,放置在距離海平面35米高的地方,旋轉時將小滴的水珠撒向空中。海上的霧氣濃起來,雲彩越積越厚,最后緩緩上升,在溫柔的逆風下,向陸地上空漂移。

  這個主意的始作俑者、愛丁堡大學63歲的工程學教授索爾特幾乎擁有一個瘋狂發明家的一切要素:“非常亂七八糟的思維,可能產生大量垃圾,但是接著能夠從中挑選出黃金。”他的發明常常為人不齒,即使是一個最具有同情心的科學家也會將他10個發明中踢走9個。但無論如何,還是有人在關注他的發明:英國政府去年就撥款10.5萬英鎊給索爾特,讓他研究降雨渦輪。

  這筆撥款讓索爾特可以繼續他的研究。計算復雜的氣候模型需要數月的時間,而第一個完全具有規模的模型出現可能需要數年的時間。索爾特估計,10萬個渦輪一起工作帶走的海水,能夠使海平面下降1米,阻止海平面繼續上升。雖然不少氣象學家對索爾特的發明嗤之以鼻,但對數十億居住在地勢低窪或者急需用水的人而言,索爾特的主意值得一試。

來源:人民網-市場報 (責任編輯:劉克)
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