未來(lái)數(shù)年內(nèi)就會(huì)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的十大新穎技術(shù)

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混亂計(jì)算、納米晶體顯示、多點(diǎn)觸摸屏、細(xì)菌照相、硅制大腦……信息技術(shù)的發(fā)展速度和廣度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(lái)數(shù)年內(nèi)就會(huì)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

1 可延展硅

這些年來(lái)，人類(lèi)已經(jīng)用硅實(shí)現(xiàn)了許多神奇功能，不過(guò)還是無(wú)法解決這種材料的一個(gè)問(wèn)題: 硅堅(jiān)硬而易碎。硅是用來(lái)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(huì)很糟糕。

許多人會(huì)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(shí)可以提高敏感度，還可以縮短反應(yīng)時(shí)間。因而可以開(kāi)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(zhǎng)的時(shí)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(xiàng)技術(shù)。該學(xué)校材料科學(xué)和工程系的教授John Rogers說(shuō)，秘訣在于使用非常薄的硅——準(zhǔn)確地說(shuō)只有100納米細(xì)，即相當(dāng)于人類(lèi)頭發(fā)千分之一粗細(xì)的硅。

為了得到這么薄的硅，Rogers及其小組先用標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)處理方法在硅片上做了一只晶體管。接下來(lái)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(guò)含有整個(gè)晶體管。然后把它放到一塊平整、事先經(jīng)過(guò)延展處理的橡膠上。Rogers說(shuō): “基本上用橡膠取代了硅片底層?！币坏┳屗鼈兿嗷ソ佑|，硅就會(huì)與橡膠黏合在一起。這時(shí)候，只要讓橡膠彈回來(lái)，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(huì)形成波紋，形狀類(lèi)似手風(fēng)琴形成的波紋。他說(shuō): “一旦硅裝置有了這種結(jié)構(gòu)，就可以來(lái)回延展了。”

Rogers說(shuō)，他開(kāi)發(fā)出來(lái)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(lèi)裝置一樣好。他希望不久后能研制出可沿著飛機(jī)機(jī)翼邊緣彎曲的柔性傳感器以及低成本的身份識(shí)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(lái)、外觀和感覺(jué)都像紙的柔性顯示器。

確實(shí)還有一段路要走。這項(xiàng)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(shí)間。不過(guò)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(jìn)一步從事研究開(kāi)發(fā)，調(diào)查商業(yè)應(yīng)用可行性以及把這項(xiàng)技術(shù)投入生產(chǎn)的諸多方法。Rogers說(shuō)，最終產(chǎn)品“還要過(guò)幾年之后才能問(wèn)世?！?

2 混亂計(jì)算

“混亂”這個(gè)詞往往讓人聯(lián)想到負(fù)面的意思——人人惟恐避之不及的一種無(wú)序局面。William Ditto是佛羅里達(dá)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(jì)算機(jī)芯片，比傳統(tǒng)芯片更快速、更廉價(jià)、更靈活。如果William Ditto是對(duì)的話(huà)——美國(guó)海軍和私人投資者都認(rèn)定他是對(duì)的，那么這個(gè)詞很快就會(huì)有一層新的含義。

Ditto的芯片好比是微電子形式的干細(xì)胞，這個(gè)裝置能夠獲得各種不同功能。而混亂芯片更進(jìn)了一步: 它能夠不斷變形。這對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)而言具有重大意義。在傳統(tǒng)芯片中，名為邏輯門(mén)的基本元件通過(guò)物理連接，執(zhí)行某一項(xiàng)特定任務(wù)。而在混合芯片中，每個(gè)邏輯門(mén)都可以動(dòng)態(tài)變換，從而執(zhí)行各項(xiàng)功能。

這意味著，計(jì)算機(jī)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(dú)立芯片。相反，一塊芯片就可以不斷變換，滿(mǎn)足軟件在特定時(shí)候需要的任何功能。

Ditto說(shuō): “計(jì)算機(jī)界一個(gè)夢(mèng)寐以求的目標(biāo)就是讓軟件能夠動(dòng)態(tài)改變硬件。如果你在使用Photoshop，兩秒鐘內(nèi)需要大量?jī)?nèi)存，那么你可以重新配置芯片，以便提供大量?jī)?nèi)存。如果你需要進(jìn)行大量運(yùn)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(huì)重新配置成圖形引擎芯片?！?

讓這種功能強(qiáng)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(shí)證明，計(jì)算機(jī)電路里面同樣存在混亂?；靵y系統(tǒng)實(shí)際上組織性非常強(qiáng)，只是不規(guī)則而已。混亂邏輯門(mén)可以在短時(shí)間內(nèi)獨(dú)立生成大量不同的邏輯功能。因?yàn)榛靵y系統(tǒng)對(duì)周?chē)h(huán)境的細(xì)小變化極為敏感（所謂的蝴蝶效應(yīng)），Ditto只要為邏輯門(mén)施加一定的電壓，就能獲得所需功能。

如果一切進(jìn)展順利，我們會(huì)在不久的將來(lái)看到混亂計(jì)算的成果。Ditto最近組建了一家公司ChaoLogix開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，他預(yù)計(jì)明年1月就能準(zhǔn)備好演示芯片。

3 虛幻遠(yuǎn)程呈現(xiàn)

你有沒(méi)有想過(guò)自己能同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)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(lái)，這也許能夠?qū)崿F(xiàn)真正的“遠(yuǎn)程呈現(xiàn)”: 一個(gè)人出現(xiàn)在某個(gè)地方、實(shí)際上人卻在另一個(gè)地方的一種錯(cuò)覺(jué)。

遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)物大小來(lái)傳輸。

Calit2的主任Larry Smarr說(shuō): “目前階段，遠(yuǎn)程呈現(xiàn)成為了可能。如果與真人一般大小，你無(wú)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(shí)的。所以，Calit2正與一組心理學(xué)家、人類(lèi)學(xué)家和多媒體專(zhuān)家共同研究認(rèn)知的心理層面。實(shí)驗(yàn)室也在使用這項(xiàng)技術(shù)與地處偏遠(yuǎn)的大學(xué)進(jìn)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(guó)各地的專(zhuān)家面前。

遠(yuǎn)程呈現(xiàn)技術(shù)仍處于初期階段，不過(guò)比較新的消費(fèi)類(lèi)計(jì)算機(jī)已經(jīng)能支持1Gbps的互聯(lián)網(wǎng)速率。Smarr預(yù)測(cè)，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(huì)應(yīng)用于哪些領(lǐng)域呢？Smarr說(shuō): “設(shè)想一下，你去建材商店買(mǎi)來(lái)一卷一百兆像素的墻紙。你在客廳舉辦生日聚會(huì)時(shí)，只要與家人連線(xiàn)，他們就可以通過(guò)投影在墻紙上的圖像加入到聚會(huì)中來(lái)?！?

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(jī)到便攜式電子產(chǎn)品等各種設(shè)備的制造和效率帶來(lái)全面變化。微小晶體采用無(wú)機(jī)材料，可以發(fā)出不同顏色的光，包括紅、綠和藍(lán)色。納米晶體可以組合成像素，然后通過(guò)光學(xué)原理生成顏色齊全的圖像。

與有機(jī)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(zhǔn)確度和更廣泛的視角。不過(guò)其最大的優(yōu)點(diǎn)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(shuō)，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?yàn)槎疾捎昧税凑找粋€(gè)個(gè)原子來(lái)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(lèi)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(gè)概念似乎沒(méi)什么大不了，但有了它，就用不著汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的自動(dòng)清洗器，而這僅僅是其中一項(xiàng)功能。在最近一次由技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人出席的“展望未來(lái)”會(huì)議上，Bock演示了液體從一塊塑料表面上彈下來(lái)的試驗(yàn)，這就是因?yàn)樗芰媳砻嫔鲜褂昧思{米結(jié)構(gòu)。

Nanosys的技術(shù)將來(lái)還有可能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、太陽(yáng)電池和柔性顯示器等領(lǐng)域。Bock說(shuō): “納米晶體讓我們可以研制出成本很低的太陽(yáng)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(duì)納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列，“以便只有骨細(xì)胞可以在用于矯形的植入體里面生長(zhǎng)，其他類(lèi)型的細(xì)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(lèi)細(xì)胞的生長(zhǎng)，卻有利于骨細(xì)胞的生長(zhǎng)。

預(yù)計(jì)納米技術(shù)會(huì)在將來(lái)徹底改變?cè)S多行業(yè)，顯示器只是其首批應(yīng)用領(lǐng)域之一。

5 多點(diǎn)觸摸屏

從某種意義上來(lái)說(shuō)，使用計(jì)算機(jī)就好比試圖與十幾歲的孩子進(jìn)行溝通: 我們與對(duì)方交流的方式很有效，常用的不外乎鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和觸摸屏。雖然最近觸摸屏大行其道， 用于從自動(dòng)取款機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理到任天堂游戲機(jī)的各種設(shè)備上，但它也有一個(gè)局限性: 在任何特定的時(shí)間，只能處理一個(gè)地方的一個(gè)觸點(diǎn)。

自上世紀(jì)80年代以來(lái)，工程師們就一直在設(shè)法研制能夠同時(shí)響應(yīng)多個(gè)輸入的一種系統(tǒng)。但直到最近，惟一切實(shí)可行的解決方案（在設(shè)備表面上添加可獨(dú)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(xún)研究科學(xué)家Jeff Han說(shuō):“必須每個(gè)地方都要放傳感器，這樣一來(lái)，成本高昂，還需要復(fù)雜的布線(xiàn)?！?

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(diǎn)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(xiàn)。大部分光被捕捉起來(lái)，但光碰到玻璃后，有些光會(huì)漏出來(lái)。玻璃下面的攝像機(jī)芯片可以監(jiān)測(cè)到光從何處漏出來(lái)，并且顯示出光碰到玻璃的所有地方。

Han說(shuō)，這將大大豐富我們與個(gè)人電腦的交互方式?！澳憔涂梢杂靡粋€(gè)指頭在屏幕上移動(dòng)圖像、另一個(gè)指頭放大圖像，還有一個(gè)指頭轉(zhuǎn)動(dòng)圖像——這一切可以同時(shí)進(jìn)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(rèn)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(gòu)買(mǎi)了這項(xiàng)技術(shù)的許可權(quán)。

不斷發(fā)展的透明集成電路可能會(huì)讓視頻幾乎無(wú)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(bào)告》中，發(fā)給某個(gè)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(chē)擋風(fēng)玻璃上彈出顯示: 譬如說(shuō)，它可以顯示信息，表明前方發(fā)生了事故。單單這項(xiàng)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(chē)上的改進(jìn)“要求非常高”，它不會(huì)成為第一批商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。不過(guò)，他認(rèn)為透明電路大有潛力。

廣告、醫(yī)療設(shè)備、移動(dòng)電話(huà)和玩具是第一批采用這項(xiàng)技術(shù)的領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是可能會(huì)帶來(lái)煩人的應(yīng)用，譬如泛濫成災(zāi)的彈出式廣告。不過(guò)在我們準(zhǔn)備迎接未來(lái)科技帶來(lái)的震撼時(shí)，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(lèi)大腦的工作機(jī)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(lèi)大腦的第一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的完整模型。

研究人員使用IBM公司的超級(jí)計(jì)算機(jī)“藍(lán)色基因”，一直在探究由軟件驅(qū)動(dòng)的大腦皮層。作為大腦的一部分，皮層是哺乳動(dòng)物所特有的，它負(fù)責(zé)處理我們?nèi)祟?lèi)的大部分認(rèn)知功能。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Henry Markram是EPFL的教授，他稱(chēng)這個(gè)名為“藍(lán)腦工程”的計(jì)劃是“迄今為止人類(lèi)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展的最野心勃勃的研究計(jì)劃之一?！笨茖W(xué)家們希望，一旦整個(gè)大腦的工作模型研制完畢，它可以讓我們知道人類(lèi)的思維、記憶和感知是如何進(jìn)行的。

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

與此同時(shí)，歐洲的研究人員已研制出可以結(jié)合大腦細(xì)胞和微處理器的神經(jīng)芯片?？茖W(xué)家們把16000個(gè)晶體管和數(shù)百個(gè)電容器放在一塊小小的芯片上，然后在上面粘上神經(jīng)細(xì)胞，以便它們可以把電信號(hào)傳遞給芯片。他們希望，這項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)樯窠?jīng)功能有障礙的人帶來(lái)假體裝置，并且?guī)?lái)能夠像人那樣執(zhí)行任務(wù)的有機(jī)計(jì)算機(jī)。

8 細(xì)菌照相

這幾年，傳統(tǒng)膠卷的日子不好過(guò)，風(fēng)頭全被數(shù)字照相搶去了——如今連小小的細(xì)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(guò)基因改造的大腸桿菌（導(dǎo)致腹瀉的細(xì)菌），開(kāi)發(fā)出了生物光傳感器。這種裝置拍攝的圖像需要幾個(gè)小時(shí)才能形成，而且只有單色; 不過(guò)細(xì)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(xiàng)技術(shù)及其具有的意義卻相當(dāng)吸引人。這是因?yàn)?，光傳感器僅僅是個(gè)開(kāi)端。領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)研究小組的藥物化學(xué)系助教Christopher Voigt設(shè)想， 到時(shí)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(guò)混合搭配來(lái)制造東西: 細(xì)菌照相機(jī)、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(xì)菌。

Voigt說(shuō): “我們進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代，我們已對(duì)基因組進(jìn)行了測(cè)序，細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、進(jìn)食及交流等生命機(jī)理都如同計(jì)算機(jī)程序那樣得到了解讀。”最終，可以像對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程那樣對(duì)細(xì)胞進(jìn)行編程。Voigt研制光傳感器的辦法是，加入海藻基因，通過(guò)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(huì)變暗。如果把足夠數(shù)量的細(xì)菌聚在一起，就能得到類(lèi)似照片的圖像。最終，其他蛋白質(zhì)的其他基因可以開(kāi)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(guò)多年的發(fā)展后，移動(dòng)裝置上使用的許多電池還是使用一天不到就沒(méi)電了。目前幾個(gè)重要項(xiàng)目正在進(jìn)行當(dāng)中，旨在解決這個(gè)惱人的問(wèn)題。不過(guò)其中意義最深遠(yuǎn)的一項(xiàng)能源技術(shù)就是幾乎永遠(yuǎn)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(xiàng)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(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。BetaBatt公司的研究人員Larry Gadeken說(shuō): “這種電池最先將應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間供電至關(guān)重要的遠(yuǎn)地或者難以進(jìn)入的傳感器及裝置?！边@家總部設(shè)在休斯敦的公司率先開(kāi)發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)。

BetaBattery不是靠光學(xué)反應(yīng)來(lái)供電，而是靠氫的同位素氚發(fā)生衰變釋放出來(lái)的能量。不斷釋放出來(lái)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(lái)的一半。40年后釋放的能量只有原來(lái)的十分之一。這種使用壽命比傳統(tǒng)電池長(zhǎng)得多。

10 會(huì)傳染的時(shí)裝

麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在開(kāi)發(fā)時(shí)裝配件，上面的圖案和款式可以根據(jù)穿著者的情緒來(lái)改變，而且時(shí)裝印花可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)共享。媒體實(shí)驗(yàn)室的這個(gè)研究項(xiàng)目名為urbanhermes，旨在從網(wǎng)絡(luò)界獲得靈感，然后運(yùn)用到時(shí)裝界。

其設(shè)計(jì)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(xiàng)目主管Judith Donath說(shuō)，T恤衫可以在某一天是純藍(lán)色的，第二天變成是條紋狀的。然后，這些數(shù)字圖案可通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳送給別人身上所穿的衣服，從而形成一種“會(huì)傳染的時(shí)裝”。

每件衣服里面還會(huì)有用戶(hù)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(shí)尚或者訂閱設(shè)計(jì)師的作品那樣簡(jiǎn)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Z(yǔ)aurus PDA，可透過(guò)清晰的塑料窗口看見(jiàn)屏幕上的內(nèi)容。該裝置使用藍(lán)牙和紅外線(xiàn)技術(shù)來(lái)檢測(cè)位置、傳輸數(shù)據(jù)。這談不上是尖端時(shí)尚，卻絕對(duì)是尖端科技。(ccw)