专家们提出了七项科技设想,其中一些将在不久的将来实现,它们将改善人们的生活。
1.可以充电的飞机

很多汽车公司总是推出很多全新的设计方案,可以减少汽车行驶对环境的影响。几十年来,航空空企业一直在不断提高燃油的使用效率,但对于现在的飞机来说,这种设计的潜力已经被挖掘到了最大程度。所以航空空企业必须像汽车企业一样转变思维,需要快速行动。随着发展中国家的繁荣,航空空运输正在爆炸式增长,预计到2031年规模将翻倍。这种增长将抵消人们在汽车和电网改造方面所做的一切努力。
有很多方法可以解决这个问题。NASA 空正在重新考虑飞行器的设计。他们赞助了一些令人惊叹的设计概念,比如麻省理工学院推出的D系列飞机。这款飞机采用双缸机身,这样发动机可以放在后面,整体上可以节省50%左右的燃油,飞行时噪音更低。智能导航系统可以使飞行距离更短,航线更合理。短途飞机最终可能由电力驱动。斯洛文尼亚小型飞机制造商Bat公司开发了一种四座可充电小型飞机,飞行距离是同类小型飞机的两倍。美国宇航局航空航天空研究部副主任大卫·辛顿(David Hinton)说,“所有这些技术整合产生的功能在10年前是不可想象的。”
2.分子发生器
加州理工学院的化学家哈里·格雷对电子的相关研究很了解。1982年,在研究蛋白质时,格雷发现电子可以跳过长链分子并“隧穿”蛋白质。后来证明,这种特性就是生命的活力之源,它能将能量转化为生物体可以利用的形式。例如,植物可以将阳光中的能量储存到细胞中,几乎所有的生命都需要燃烧葡萄糖来获得能量。电子“隧穿”是通过称为金属蛋白的复杂分子实现的,金属蛋白结合了蛋白质的灵活性和可变性以及金属催化化学反应的能力。
当格雷完全理解了原理后,他的兴趣转向了太阳能。他意识到,如果他试图开发一种几乎无限再生的能量发生器,他必须利用由金属蛋白驱动的系统,就像光合作用一样。但这是不可能的,因为生物机器太脆弱,效率太低,每隔几分钟就要重新合成,才能继续工作。
为了开发一种可以稳定高效发电的分子机器,格雷和他的同事们设计了一种微型电池,其中一极是金属氧化物,另一极是硅,就像植物细胞壁中金属蛋白质的排列一样。金属会吸收蓝色波段的太阳光,利用能量将海水分解成氧气和质子;硅吸收红光,将质子与电子结合。这个设计很巧妙,因为一个质子结合一个电子其实就是氢,氢可以作为燃料。简单来说,就是利用太阳光来分离氢气。格雷说,“我们工作的重点是设计一种非常稳定的材料,可以在太阳能燃料设备中持续很长时间。”
这种技术是可能的,也是有优势的,因为人工分水器的效率比自然光合作用高10倍以上。继续提高效率需要几十年的时间。研究人员必须寻找新的催化剂来加速反应,但格雷仍然非常乐观。他说:“大自然要制造的是生物,我们所做的只是制造燃料。”
3.喷涂Wi-Fi天线
目前,无论何时何地,人们都可以访问移动网络,并且联网速度不断提高。然而,现实并不那么乐观。如今,美国电话电报公司和威瑞森等移动运营商不再提供无限制的数据服务。随着平板电脑和智能手机的爆炸式增长,对带宽的竞争将变得更加激烈。
在网络上被限制,不仅让人讨厌,更重要的是会对创新产生不利影响。预计到2025年,全球与无线技术相关的经济规模将达到4.5万亿美元。但经济增长取决于人们扩大网络规模的能力。我们需要一种符合网络功能要求的设备。现有的Wi-Fi可以帮助解决这个问题。互联网通信公司已经开始在人口密集的地区建立一些小型基站——基本上是可以提供Wi-Fi和4G服务的移动塔。虽然这些基站可能将世界连接在一起,但这些公司目前没有动力建设大规模的基础设施。
一家公司提出了一个大胆而独特的想法:喷涂Wi-Fi天线。美国Chamtec公司开发了一种独特的液体,其中含有数百万个纳米电容器。喷在物体表面,可以接收无线电信号,效果比标准金属天线要好。通过路由器,Chamtek的天线可以连接到光纤网络,接收目标卫星的信号并与附近的节点建立连接,这样就可以用低成本的宽带Wi-Fi组建网络。因为这种液体天线可以喷涂在任何物体表面,不仅使用方便,而且不存在“邻避问题”。
4.把沙漠变成发电站

不要以为撒哈拉沙漠这样的大面积旱地是荒凉贫瘠的,其实是可以提供无尽清洁能源的地方。地球上的沙漠地区在六天内吸收的能量比人类一年消耗的能量还多。现在,一些来自地中海地区的政治家、科学家和经济学家准备在沙漠中开发这种能源。这个项目暂定名为“沙漠技术”。项目规划者希望在世界各地的沙漠中建立大量的风力和太阳能发电站。这些电站发出的电并入电网后,可以为日照较少的地区提供稳定、可再生、廉价的电力。
计划者希望首先从北非获得太阳能,然后输送到欧洲。预计到2050年,北非的沙漠将能够提供欧洲所需能源的20%。项目负责人蒂莫·格洛普(Timo Gloppe)说,“一切准备就绪,除了东风。”作为一个巨大的基础设施项目,它面临的最大挑战是政治上的。北非领导人将“沙漠技术”视为创造就业的机会,但出于政治原因,投资者不确定该地区能否实现长期稳定。此外,欧洲的经济危机使公共工程的资金捉襟见肘,欧洲各国在电网兼容性和管理方法上存在很大差异。
然而,“沙漠技术”的概念可以应用到其他领域。毕竟地球上90%的人都住在离沙漠不到2900公里的地方。中国的一些城市可以从戈壁滩获得能源,而南美可以在阿塔卡马沙漠发电。
5.将显示屏安装在隐形眼镜上
智能手机让我们无时无刻不在获取关于这个世界的信息,但为了读取信息,我们不得不一直盯着屏幕,这可能会引发事故或被附近的朋友指责。如何才能无缝获取这些信息,而不用担心危险或伤害我们的友谊?
早在2002年,谷歌的联合创始人就提出了将信息与人脑直接连接的想法。到目前为止,最接近这个目标的是谷歌眼镜的原型,它可以在镜片上显示信息,只有戴眼镜的人才能看到。然而,负责这个项目的华盛顿大学副教授babak Parviz希望更进一步。他提出了一个长期计划:放弃笨重的镜片,在隐形眼镜上安装一个微型系统。使用比头发还细的无线电天线,他认为这种隐形眼镜可以增强成像的真实性,并逐步禁止手机、电脑和宽屏电视的显示。
帕尔维兹说,“这种隐形眼镜可以在人类视网膜上成像,因此不需要任何带有这种隐形眼镜的显示器。”此外,这种隐形眼镜还可以用作健康检测仪,使用微型生物传感器来分析人眼的细胞。
6.摧毁撞击地球的小行星
美国科幻片《世界末日》有两件事说对了:第一,人类没有做好防御小行星袭击的准备;第二是用正确的工具做正确的事情。看电影《世界末日》有助于普及面爆理论。美国爱荷华州立大学小行星偏转研究中心主任魏邦设计的一种导弹——超高速小行星拦截器可以完成这一任务。这个导弹前端是动能拦截器,后端是核弹。拦截器将岩石部分钻入行星内部,然后引爆核弹,将其炸成碎片。
上述计划引起了NASA的兴趣,他们给伟邦拨款10万美元作为研究基金。这种设计解决了在Tai 空放置核弹的一个最大弊端:如果炸弹撞击小行星表面,易碎材料会破碎,导致炸弹无法引爆;如果在小行星外引爆,目标无法被摧毁。伟邦设计的HAIV系统可以在星球内部爆炸,所以威力可以扩大20倍。
伟邦计划在2028年左右测试该系统,当然,不携带核弹头。然而,他说,如果预计小行星撞击迫在眉睫,他可以在一年内做好发射准备。伟邦说,“这个领域很多人都知道,我们可以在任何需要的时候组装这个系统。”这套HAIV系统耗资5亿美元,但与人类文明的毁灭相比,这根本不算什么。

7.用钻石建造建筑
钻石是宇宙中最坚硬的物质之一。它完全透明,几乎没有摩擦,化学性质稳定,是良好的热导体。此外,它是由最常见的元素之一碳构成的。钻石在许多领域都非常有用,从微电子到水处理。然而不幸的是,大钻石极其罕见。想象一下:要是这种物质像钢一样普通就好了。
斯蒂芬·贝茨有可能把这个梦想变成现实。这位64岁的技术科学家在美国国家航空航天局空和普林斯顿大学工作了几年,在那里他用蓝宝石制作了一个透明的活塞发动机,看到了前所未有的火焰和气体的流动。这个蓝宝石发动机的成功让贝茨想到了钻石。他说,“用蓝宝石做的东西,如果换成钻石会更好,前提是成本能负担得起。”
在研究了如何用气相沉积法合成薄膜晶体后,贝茨申请了专利,他可以用同样的方法合成钻石。这项技术的原理很简单:在汽化的碳60富勒烯模具——一个有60个碳原子的足球形状的笼子里加入廉价的工业钻石,然后用激光轰击整个富勒烯。富勒烯会分解,碳原子会沉积在金刚石颗粒之间,有效地将它们融合成一个更强的整体。
即使这种方法在技术上和经济上都是可行的,但它产生的物质是多孔的,没有人知道多孔钻石具有什么样的性质。另外,贝茨必须先得到一台价值10万美元的脉冲激光机。但是如果成功了呢?想象一下,用钻石做房子的地基,摩天大楼的大梁,人体的骨骼,或者飞机、飞船上用钻石做的零件。只是不要想着建一个满是钻石的房子——如果墙壁是用世界上最好的热导体做的,房间会变得很冷。


