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原標題：《大眾科學(xué)》展望2014新科技
歐洲空間局的光學(xué)地面站
人類(lèi)大腦項目
鎮靜劑
無(wú)人機
機器人對決
癌癥診斷的侵入性日益降低
離岸風(fēng)力發(fā)電
天然氣鉆井
福島冰墻示意圖 美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站12月17日在報道中展望了那些將塑造2014年世界面貌的新想法、趨勢以及突破。 1.激光器發(fā)射大量太空數據 1月份，美國國家航空航天局（NASA）于2009年6月成功發(fā)射的迄今為止最年輕的月球探測器——月球勘測軌道飛行器（LRO）接收了一個(gè)有歷史意義的信號傳輸：NASA利用激光器，將達·芬奇的名畫(huà)《蒙娜麗莎》傳輸到了其上，這是人類(lèi)首次利用激光在星際間進(jìn)行圖像數據傳輸，這一奇跡有望讓星際間的信息流動(dòng)呈指數級增加。NASA專(zhuān)家戴維·史密斯說(shuō)：“不久的將來(lái)，這種簡(jiǎn)單的激光通訊技術(shù)，可能會(huì )成為衛星無(wú)線(xiàn)電通訊的補充；而未來(lái)有望實(shí)現比現有無(wú)線(xiàn)電通訊線(xiàn)路更高的數據傳輸速率�！� 過(guò)去50年，飛離地球的太空飛行器都是利用無(wú)線(xiàn)電通訊，但無(wú)線(xiàn)電有自己的局限。首先是頻道擁擠，隨著(zhù)數據容量需求的持續增加，頻率將要達到極限；其次，信號會(huì )隨著(zhù)距離的增加而衰減，因此傳輸需要非常耗能的發(fā)電機和巨大的天線(xiàn)。而激光的波長(cháng)非常短，因此每秒鐘可以發(fā)射出更多的波，這也意味著(zhù)其能攜帶更多信息。另外，激光信號的強度并不會(huì )隨著(zhù)距離而減弱，因而發(fā)射器需要的能量更少。而且，太空飛行器攜帶的設備越小，其發(fā)射成本也越低。 9月6日，NASA向月球發(fā)射了月球大氣與粉塵環(huán)境探測器（LADEE），它搭載了一個(gè)激光通信終端（LLCD），將進(jìn)行距離最遙遠的深空激光通信試驗。10月份，該探測器成功地進(jìn)行了另外一個(gè)測試：在三個(gè)不同的地球接收器之間發(fā)射包含有高清視頻的激光脈沖。如果一切進(jìn)展順利，未來(lái)有一天宇航員將從另一顆星球上發(fā)回高清視頻，宇航員之間將能進(jìn)行高帶寬通信。 在月球激光通信演示之后，NASA的下一步是構建激光通信中繼演示（LCRD）系統，其將于2017年發(fā)射；于今年7月25日成功發(fā)射的歐洲空間局的Alphasat衛星（有史以來(lái)技術(shù)最先進(jìn)的民用通信衛星之一）也將使用激光中繼從其他觀(guān)測地球的衛星那兒獲得的數據。 如果空間激光通訊取得成功（我們也沒(méi)有理由認為其會(huì )失�。�，它將改變人類(lèi)探索太陽(yáng)系的方式�！昂闷妗碧柣鹦擒�(chē)有望搭載更多工具并發(fā)回更多數據。高清視頻流也使科學(xué)家們能追蹤土星上的風(fēng)暴。當然，更貼心的是，宇航員們能同家里人進(jìn)行視頻聊天。 2.喚醒“羅塞塔”探測器 歐空局12月10日宣布，將在2014年1月20日，把目前處于休眠狀態(tài)的“羅塞塔（Rosetta）”號探測器喚醒，讓其朝著(zhù)名為67P的彗星進(jìn)發(fā)，并于2014年11月11日釋放一個(gè)著(zhù)陸器，登上這顆彗星冰封的表面進(jìn)行取樣分析�？茖W(xué)家希望借此能更好地了解彗星的組成成分以及它們在太陽(yáng)系形成過(guò)程中扮演的角色。 3.計算機解碼人腦 10月7日，迄今為止最野心勃勃的大腦研究項目在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院正式啟動(dòng)。這個(gè)名為“人類(lèi)大腦項目”的計劃獲得了歐盟提供的12億歐元的資助，250多名研究人員將朝著(zhù)一個(gè)目標進(jìn)發(fā)：用超級計算機完整地模擬大腦的工作原理。過(guò)去10年間，我們所獲得的與大腦有關(guān)的一切信息和知識都將用計算機來(lái)建模。最終，虛擬的神經(jīng)細胞甚至會(huì )接受虛擬藥物的治療。 而美國政府主導的“基于神經(jīng)科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新的人腦研究（BrainInitiative）”這一計劃也將實(shí)現自己的“第一次”：繪制出一副囊括大腦所有活動(dòng)的詳圖，其最終的臨床應用包括通過(guò)直接改變神經(jīng)通路來(lái)診斷和治療疾病。其他將于2014年啟動(dòng)的項目還包括一個(gè)為期5年、由美國賓夕法尼亞州立牽頭，有8所研究機構參與的項目：在硅內模擬視覺(jué)皮質(zhì)。 盡管2014年科學(xué)家們并不能完全繪制出和模擬出整個(gè)人腦，但2014年是所有這些事情開(kāi)始走上正軌的一年。 4.控制鎮靜劑的濫用 2014年，監管機構可能會(huì )制定并啟用更加嚴苛的規則，控制包括維柯�。╒icodin）在內的等麻醉劑和鎮靜劑的使用，從而減少由于濫用和過(guò)度服用這些藥劑所導致的死亡人數。自1999年至今，這些藥劑造成的死亡人數已經(jīng)翻了4倍。 5.機器人對決 2014年12月，幾十個(gè)研究團隊會(huì )攜帶自己研制的自主機器人，參與到美國國防部先進(jìn)研究項目局（DARPA）的機器人挑戰賽中決一雄雌，在一個(gè)模擬的災難中完成各項操作。 6.如何拆卸化學(xué)武器 2014年，美國軍方將建成名為野外展開(kāi)式水解系統（FDHS）的移動(dòng)凈化實(shí)驗室，這種實(shí)驗室能快速中和沙林等化學(xué)戰劑，在敘利亞這樣的國家尤其可以派上用場(chǎng)。 中和化學(xué)武器的具體步驟如下：首先，在實(shí)驗室的鈦箱內，用水稀釋給定數量的化學(xué)武器藥劑，然后再朝其中添加漂白劑（次氯酸鈉）和堿液（氫氧化鈉）。接著(zhù)，將裝有混合物的鈦箱加熱到讓液體剛好沸騰的狀態(tài)，并持續三個(gè)小時(shí)，屆時(shí)，漂白劑、水、堿液會(huì )將99.9%的化學(xué)武器藥劑水解。最后，將副產(chǎn)品轉移到一個(gè)油罐車(chē)內并運輸到有害廢物處理廠(chǎng)進(jìn)行處理。 7.FAA將對無(wú)人機“大開(kāi)綠燈” 據美國媒體12月17日報道，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）表示，擬對無(wú)人機開(kāi)放天空，本月將在全國挑選六個(gè)州進(jìn)行試驗，并為不到55磅（包括絕大多數商用無(wú)人機）的無(wú)人機制定飛行準則，以便在2015年把無(wú)人機納入國內的航空飛行計劃中。計劃于2014年進(jìn)行的飛行測試將塑造無(wú)人飛行器未來(lái)幾年甚至幾十年的形態(tài)、面貌和格局。 現在，美國已有24個(gè)州提出申請，要求在本州設立無(wú)人機飛行的試驗基地，以觀(guān)察無(wú)人機究竟能否在航空業(yè)與傳統客機共存。在美國國內發(fā)展無(wú)人機的最大障礙，是如何保證不會(huì )撞上每天在天空翱翔的7萬(wàn)架有人駕駛的飛機。 北卡羅來(lái)納州立大學(xué)下一代航空運輸中心的負責人凱爾·施奈德表示，2014年，無(wú)人機的活動(dòng)將達到前所未有的程度，像他目前負責的中心這樣的機構正持續不斷地為無(wú)人機系統（UAS）研究人員和FAA收集測試數據。對于農民、地產(chǎn)中介等人來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)好消息。而對于那些仍然害怕機器人在頭頂飛過(guò)的人來(lái)說(shuō)，入侵已然發(fā)生。 8.癌癥診斷更“溫柔” 癌癥治療面臨很多令人頭疼的問(wèn)題，首當其沖的就是診斷。對于大多數癌癥來(lái)說(shuō)，活組織檢查是唯一的萬(wàn)全之策，但這種方法具有侵入性，讓病人疼痛難忍，且會(huì )導致感染�？茖W(xué)家們正在研制的以外切體（Exosomes）為載體的診斷工具，有望使癌癥診斷更簡(jiǎn)單、更“溫柔”。 身體內的外切體是多種活細胞體內分泌的小囊泡體,表面含有大量與其來(lái)源和功能密切相關(guān)的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)成分，其會(huì )在液體（例如血液、尿液以及唾液）中來(lái)回穿梭，在細胞之間運送遺傳物質(zhì)和蛋白質(zhì)。美國分子診斷測試公司ExosomeDiagnostics的首席執行官詹姆斯·麥卡洛表示：“我們將其稱(chēng)為身體內的‘聯(lián)邦快遞系統’�！� 麥卡洛的公司研發(fā)出了一種測試方法，可以捕捉這些信使并分析它們所包含的RNA，其標示的變異表明出現了惡性細胞。而關(guān)注個(gè)性化醫療的卡里斯生命科學(xué)（CarisLifeSciences）公司則專(zhuān)注于在與某些腫瘤有關(guān)的外切體表面搜尋蛋白質(zhì)。 這兩家公司都希望能在2014年提供首例外切體檢測。ExosomeDiagnostics希望通過(guò)尿檢，提供針對前列腺癌的檢測；而卡里斯生命科學(xué)公司則希望通過(guò)血液測試，提供針對前列腺癌和乳腺癌的檢測。 重要的臨床研究也在有條不紊地進(jìn)行。ExosomeDiagnostics公司的技術(shù)在血液中探測到了指示腦癌的變異，有18個(gè)醫學(xué)中心正在對這一方法進(jìn)行評估。另外，ExosomeSciences公司也將開(kāi)始早期臨床研究，使用從尿液中隔離出來(lái)的外切體來(lái)探測艾滋病病毒（HIV）、乙肝和丙肝。 外切體測試這項技術(shù)可在多個(gè)領(lǐng)域大展拳腳，淋巴瘤、肺結核和帕金森氏癥都是診斷目標；這一方法也有望用于追蹤疾病的發(fā)展過(guò)程并監測治療的效果。 9.氣候優(yōu)先 美國環(huán)保局局長(cháng)吉娜·麥卡錫說(shuō)：“今天，我們應該將削減碳排放作為提供就業(yè)和強化經(jīng)濟的方式，同時(shí)，也給生命一條生路�！� 10.名人前往太空旅游 維珍銀河公司計劃于2014年開(kāi)始開(kāi)展太空旅游業(yè)務(wù)，使用該公司的飛船“太空船2號”攜帶包括美國著(zhù)名流行女歌手凱蒂·佩里在內的6名付費乘客前往太空。 11.“好奇”號火星車(chē)前往夏普山 在推遲啟動(dòng)任務(wù)許久之后，NASA終于在今年7月初下達命令，指揮“好奇”號火星車(chē)奔向它在火星上的主要任務(wù)地點(diǎn)——高約5公里的夏普山。 夏普山位于蓋爾隕坑的中心，由層層疊疊的沉積巖組成，科學(xué)家認為，它的巖層將提供遠古火星環(huán)境隨時(shí)間推移而蘊含的信息。NASA于7月8日稱(chēng)，目前“好奇”號距夏普山約8公里，按專(zhuān)家們的估計，這段路程可能需要“好奇”號走上10個(gè)月到1年。 科學(xué)家們希望，“好奇”號能在2014年年中到達夏普山，這里的粘土礦或許能讓“好奇”號看到更早、更濕潤的火星。 12.福島核電站建造“冰墻”阻擋泄漏 8月20日，日本東京電力公司發(fā)表消息說(shuō)，遭受地震損壞的福島第一核電站的一個(gè)儲存罐每天會(huì )泄漏大約300噸放射性核污水進(jìn)入海洋中。為了阻止泄漏，該公司計劃于2014年在受損核電站底部創(chuàng )建一堵“冰墻”。 據介紹，工作人員將會(huì )在該“冰墻”下安裝大量的薄管，然后再往里面注入零下40華氏度的冷卻劑（氯化鈣），這將使得地面100英尺下的泥土被凍結，從而可以阻止水進(jìn)入到核電廠(chǎng)的反應堆和渦輪機中，進(jìn)而防止更多的污染水泄漏到海洋并污染干凈的水源。 13.4項研究對測序新生兒的基因組進(jìn)行評估 美國辛辛那提兒童醫院醫學(xué)中心倫理中心的負責人阿曼德·安東瑪瑞亞表示：“這些研究將使我們能夠收集與這些測試的倫理、法律和社會(huì )影響有關(guān)的信息，在這些測試廣泛使用之前對其進(jìn)行評估�，F在，我們并不清楚病人或者提供者如何處理這些信息�！� 14.離岸風(fēng)力發(fā)電成為現實(shí) 美國海角風(fēng)力公司位于馬薩諸塞州的離岸風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)和深海風(fēng)能發(fā)電公司位于布洛克島附近的項目，都希望自己能成為美國的第一個(gè)離岸風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)。這些項目也都計劃于2014年開(kāi)始建造。 15.物理學(xué)家制造出“無(wú)法破解”的密碼 今年，美國國家安全局（NASA）引發(fā)的多起監聽(tīng)門(mén)事件警告我們，我們需要更加安全的數據，而量子密碼技術(shù)有望做到這一點(diǎn)。 量子密鑰分配是一個(gè)“無(wú)法破譯”的加密協(xié)議。在一個(gè)基于量子密鑰分配系統中，一個(gè)隨機生成的密碼被光粒子加密，并通過(guò)光纖共享，隨后，被用來(lái)加密敏感的數據。任何試圖探測這個(gè)密碼的嘗試都會(huì )改變其光子，這就暗示著(zhù)，這一傳輸已經(jīng)被攔截，需要新的密碼。 迄今為止，量子密鑰分配一直局限在光纖網(wǎng)絡(luò )；它也需要大型的發(fā)射器和探測器�，F在，研究人員正試圖讓這些設備小型化：諾基亞公司和英國布里斯托大學(xué)在攜手進(jìn)行研究，希望創(chuàng )建一個(gè)足夠小的密碼系統，可以安裝在手機內；加拿大安大略省滑鐵盧量子計算研究所的科學(xué)家們正在研發(fā)能在全球范圍內發(fā)射加密的光子的微型衛星。 但最吸引人的技術(shù)或許來(lái)自GridCOM技術(shù)公司。為了演示首個(gè)無(wú)線(xiàn)設備使用的量子密鑰分配（QKD）系統，該公司計劃于今年年底，在兩部手機之間發(fā)送一個(gè)“無(wú)法破解的”信息。該公司也計劃于2014年9月份發(fā)布首個(gè)商用量子加密數據網(wǎng)絡(luò )。該公司的聯(lián)合創(chuàng )辦人鄧肯·厄爾希望其能在手機和個(gè)人電腦上使用。厄爾說(shuō)：“在5年之內，這一技術(shù)將處處可見(jiàn)�！� 16.傳染病卷土重來(lái) 1900年，美國傳染病導致的死亡率是現在的40倍。盡管上世紀人們在對抗傳染病方面取得了巨大進(jìn)展，但不幸的是，很多疾病開(kāi)始死灰復燃。美國疾病預防控制中心的主任湯姆·弗里登指出，人們的旅行和食品貿易與日俱增，通過(guò)注射疫苗來(lái)預防疾病方面做得不到位，抗體管理不當等都是原因。 美國的百日咳案例逐漸增多。另外，盡管麻疹早在2000年就已在美國銷(xiāo)聲匿跡，但這種疾病的傳染能力很強，當接種疫苗的人在國外受到感染并回到人口密集且很多人未接種疫苗的地區時(shí)，疫情的大規模暴發(fā)就有可能會(huì )出現。 還有淋病。隨著(zhù)淋病開(kāi)始對很多抗體產(chǎn)生免疫力，就很少有能對付它的藥物了。盡管目前美國還沒(méi)有治療失敗的案例。但最令人憂(yōu)心之處在于，這個(gè)疾病的記憶力很強，停藥之后，其仍有抗藥性。 17.16項研究將確定天然氣對氣候的影響 環(huán)�；鹗紫茖W(xué)家斯蒂芬·漢博格說(shuō)：“如果想要減少全球溫室氣體排放，我們就需要理解其來(lái)源，包括從天然氣生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷等的性質(zhì)；而且，還要想方設法讓泄露達到最小。如果你沒(méi)有數據，你不可能做到這兩點(diǎn)�！保ㄓ浾� 劉霞 綜合外電） |
