即將改變的20大科技創(chuàng)新 機(jī)器人上榜
http://www.zouyunfu.com編者語(yǔ)：令環(huán)境更清潔、令人類(lèi)更健康、令生活更智能……
居民免費(fèi)享用太陽(yáng)能電池板，人們能夠?qū)崟r(shí)了解的一切——并非在網(wǎng)絡(luò)，而是在供人類(lèi)生存的物質(zhì)；醫(yī)生可以提前數(shù)年預(yù)測(cè)某種疾病的侵襲。如果這些 都成為現(xiàn)實(shí)，會(huì)發(fā)生怎樣的變化？那些改變的計(jì)劃將為我們揭開(kāi)謎底。一系列構(gòu)想組成了簡(jiǎn)單
而又雄心勃勃的圖景，以至于我們現(xiàn)在不可能預(yù)言全部影響。 《科學(xué)美國(guó)人》雜志的顧問(wèn)及編輯委員團(tuán)挑選出來(lái)自能源、運(yùn)輸、環(huán)境、電子和機(jī)器人以及醫(yī)學(xué)健康這五大領(lǐng)域的多項(xiàng)計(jì)劃，凸顯了科技改變生活的無(wú)窮力量。其中 一些計(jì)劃正在實(shí)施，其他的尚在科研轉(zhuǎn)化階段，毋庸置疑的是，這些創(chuàng)新計(jì)劃當(dāng)屬有希望為人類(lèi)排憂(yōu)解難的錦囊妙計(jì)。
能源
免費(fèi)太陽(yáng)能計(jì)劃
一批新興企業(yè)打算免費(fèi)為你家安裝太陽(yáng)能電池板。
太陽(yáng)能的大攔路虎就是資金。在美國(guó)，即使有政府出臺(tái)的鼓勵(lì)政策，居民在屋頂安裝一套能夠提供房屋全部能耗的太陽(yáng)能電池板仍耗資巨大，所需費(fèi)用足夠支付未 來(lái)7~10年的電費(fèi)。好在一項(xiàng)財(cái)政創(chuàng)新為那些期望節(jié)能減排并且縮減電費(fèi)開(kāi)支的房主另辟蹊徑：先免費(fèi)安裝太陽(yáng)能電池板，然后一邊使用，一邊付款。
該政策的實(shí)施流程類(lèi)似住房抵押貸款。銀行或市政債券持有人為組織或個(gè)人付費(fèi)安裝太陽(yáng)能電池板，后者則定期償還前者的投資。這樣一來(lái)，房主便可直接或間接購(gòu) 買(mǎi)自家屋頂上的太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能，每度電的成本低于電網(wǎng)供電的價(jià)格。由于新一代太陽(yáng)能電池板運(yùn)行穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，因此對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)安 全投資，同時(shí)房主也縮減了開(kāi)支，更不用說(shuō)體會(huì)減少碳排放帶來(lái)的滿(mǎn)足感了。對(duì)此，美國(guó)日光城公司（SolarCity）的創(chuàng)辦人之一彼得·賴(lài)夫（Peter Rive）說(shuō)：“此舉不僅使人們無(wú)須為獲得太陽(yáng)能節(jié)衣縮食，還能讓使用者從天起便減少開(kāi)支。這僅是個(gè)開(kāi)始。”
日光城是參與此政策大的家用太陽(yáng)能電池板裝卸公司。該公司于2006年由一對(duì)企業(yè)家兄弟投資創(chuàng)立，他們還在硅谷創(chuàng)立了多家企業(yè)。日光城將太陽(yáng)能電池板租 用給房主并提供免費(fèi)的電力。房主實(shí)際上需要支付大幅減少的電費(fèi)（陰天的時(shí)候用戶(hù)仍然需要公用電網(wǎng)供電）外加使用電池板的月租金。這兩項(xiàng)費(fèi)用之和低于使用太 陽(yáng)能之前的電費(fèi)數(shù)額。舊金山的SunRun公司也為用戶(hù)提供類(lèi)似服務(wù)，不同之處是該公司直接向用戶(hù)收取電費(fèi)，而非太陽(yáng)能電池板的租金。
美國(guó)伯克利和博爾德等城市率先實(shí)施了為個(gè)人提供太陽(yáng)能電池板購(gòu)買(mǎi)和安裝全額貸款的財(cái)政計(jì)劃。這筆費(fèi)用由市政債券先行支付，然后作為財(cái)產(chǎn)稅的一部分由房主在 20年內(nèi)還清。實(shí)際結(jié)果是，用戶(hù)以稅務(wù)、租金或長(zhǎng)期電力合同的方式支付使用太陽(yáng)能的費(fèi)用，而這筆費(fèi)用低于目前的電費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)。
美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校可再生及替代能源實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人丹尼爾·M·卡門(mén)（Daniel M. Kammen）評(píng)論說(shuō)：“真正值得稱(chēng)道的是，我們轉(zhuǎn)變了用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)能源產(chǎn)品及服務(wù)的思維方式。”卡門(mén)初步分析了伯克利貸款計(jì)劃，他相信該計(jì)劃讓用戶(hù)能夠借助 財(cái)政力量，克服使用可再生能源相對(duì)于使用當(dāng)前能源的固有劣勢(shì)：現(xiàn)存輸電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施已搭建完善，居民已經(jīng)為此埋單數(shù)十年，政府也給予過(guò)無(wú)數(shù)補(bǔ)貼。
上述三種方式正風(fēng)靡美國(guó)。除了已實(shí)施將近兩年的伯克利財(cái)政計(jì)劃，美國(guó)還有其他10個(gè)州也訂立法案允許開(kāi)展伯克利式的基金投資貸款項(xiàng)目。在《韋克斯曼—馬基 氣候議案》（Waxman-Markey climate bill，又名《美國(guó)清潔能源及安全條例》）的促動(dòng)下，或許聯(lián)邦法律將強(qiáng)制此能源項(xiàng)目在城市里實(shí)行。總部設(shè)在馬里蘭州的愛(ài)迪生太陽(yáng)能公司 （SunEdison）目前正在美國(guó)9個(gè)州開(kāi)展業(yè)務(wù)。日光城公司已擁有遍及加利福尼亞州、亞利桑那州以及俄勒岡州的4,000多位用戶(hù)，并將在2010年 把業(yè)務(wù)推向美國(guó)更多的州。
當(dāng)前的技術(shù)水平還不足以使屋頂太陽(yáng)能的總成本降低到與傳統(tǒng)電網(wǎng)等價(jià)的程度。也就是說(shuō)，如果沒(méi)有類(lèi)似投資稅減免這樣的政策優(yōu)惠，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的花費(fèi)仍舊高 于地區(qū)公用設(shè)施供電。太陽(yáng)能電池板安裝費(fèi)用的30%來(lái)自財(cái)政補(bǔ)貼，這種補(bǔ)貼至少還將維持8年。日光城公司及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手堅(jiān)信，到那時(shí)它們將不再需要這些補(bǔ)貼。
考慮到資本成本、電池板成本、安裝費(fèi)用以及地區(qū)日照強(qiáng)度等諸多因素，愛(ài)迪生太陽(yáng)能公司分管市場(chǎng)的副總裁阿蒂拉·托特（Attila Toth）認(rèn)為：“實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)等價(jià)取決于多方面因素，不同的州完成這一目標(biāo)所需的時(shí)間不盡相同。在未來(lái)的3~5年內(nèi)，加利福尼亞州有望成為首批達(dá)到太 陽(yáng)能與電網(wǎng)等價(jià)的州。”
在過(guò)去10年里，化石燃料成本以每年3%~5%的速度上漲，相比之下，如果太陽(yáng)能電池板的使用數(shù)量再翻一番，成本就會(huì)下降約20%。不斷增加的化石燃料成 本與逐步降低的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成本交匯之際就是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與電網(wǎng)等價(jià)之時(shí)，而后太陽(yáng)能將在更多地方派上用場(chǎng)。難怪主推電動(dòng)汽車(chē)的美國(guó)特斯拉汽車(chē)公司 （Tesla）高管埃隆·馬斯克（Elon Musk），居然會(huì)成為日光城公司的董事會(huì)成員。
汽油花園
科學(xué)家試圖利用基因工程種植以烴類(lèi)化合物為正常代謝副產(chǎn)物的植物，以期獲得新一代生物燃料。這樣一來(lái)，僅靠陽(yáng)光和二氧化碳便可獲得以汽油為主的燃料。埃克 森美孚（Exxon Mobil）公司于2009年7月份宣布投資6億美元，目標(biāo)是培育出可以實(shí)現(xiàn)這一
轉(zhuǎn)化功能的藻類(lèi)。此外，朱爾生物技術(shù)公司（Joule Biotechnologies）宣稱(chēng)已經(jīng)取得成功，盡管它們尚未透露任何專(zhuān)利細(xì)節(jié)。
熱核發(fā)電
核反應(yīng)堆的燃料不于鈾和钚。經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)裂變?cè)稀啊焙螅Q能夠建立起一種自我維持的增殖反應(yīng)，形成適用于核能發(fā)電的鈾233。此外，這種反應(yīng)還有另一個(gè)好處——防止核擴(kuò)散，因?yàn)榻K產(chǎn)物釋放的伽馬射線(xiàn)會(huì)使燃料處理變得異常危險(xiǎn)，并且易于。
信息節(jié)能
研究表明，僅須讓用戶(hù)了解他們的能耗狀態(tài)便可節(jié)省5%~15%的用電量。智能電表可以讓用戶(hù)隨時(shí)了解每臺(tái)電器的耗電量（見(jiàn)左圖）。出售智能電表的公司如雨后春筍般興起，谷歌和微軟也各自聯(lián)合地區(qū)公用事業(yè)，以方便用戶(hù)利用網(wǎng)絡(luò)電力使用狀況。
高空風(fēng)力
美國(guó)斯坦福大學(xué)2009年7月份公布的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，海拔數(shù)萬(wàn)英尺（1英尺約等于0.3米）之上的持續(xù)風(fēng)能，只需1%便足夠提供全部人類(lèi)文明所需的能 量。美國(guó)加利福尼亞州天空風(fēng)力公司（Sky WindPower）提議，通過(guò)建造系于地面的大型空中風(fēng)車(chē)機(jī)群（見(jiàn)下圖）來(lái)獲取這部分風(fēng)能，意大利的凱特根公司（Kite Gen）更是計(jì)劃使用風(fēng)箏來(lái)完成這一壯舉。
運(yùn)輸
擺脫石油依賴(lài)癥
充電式混合動(dòng)力車(chē)是解決 短途運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)久之計(jì)。
在美國(guó)，從地下開(kāi)采的石油中有40%是被貨運(yùn)卡車(chē)消耗掉的，而大部分消費(fèi)者都在關(guān)注如何降低轎車(chē)的油耗。非營(yíng)利性清潔運(yùn)輸技術(shù)組織Calstart副 總裁、混合動(dòng)力卡車(chē)用戶(hù)論壇主管比爾·范安布格（Bill Van Amburg）說(shuō)：“民眾尚未察覺(jué)，即便是一輛小卡車(chē)，它的油耗也遠(yuǎn)遠(yuǎn)過(guò)了普通轎車(chē)。一輛混合動(dòng)力多功能卡車(chē)的節(jié)油量是9輛豐田普銳斯環(huán)保汽車(chē)都無(wú)法媲 美的。”
目前美國(guó)大約有1,300輛商用混合動(dòng)力車(chē)已經(jīng)上路，它們的燃油效率是常規(guī)汽車(chē)的兩倍。但是這些傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)具有先天缺陷。通過(guò)回收剎車(chē)過(guò)程中損失的部分能量，它們利用汽油燃料的效率還能進(jìn)一步提高。
另一方面，充電式混合動(dòng)力汽車(chē)依靠電網(wǎng)供能。充電后它們無(wú)需任何化石燃料即可開(kāi)動(dòng)，多數(shù)情況下足夠一整天的行駛里程。新技術(shù)使汽車(chē)能耗由依靠汽油向依靠電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。（2008年全美30%的電力由零碳排放的可再生能源及核能提供。）
將充電式混合動(dòng)力技術(shù)運(yùn)用于卡車(chē)在諸多方面都比運(yùn)用在小轎車(chē)上更有意義。貨運(yùn)卡車(chē)日行程較短，再生制動(dòng)系統(tǒng)（regenerative braking）可在多次停靠時(shí)發(fā)揮功效。例如，全美郵電行業(yè)共有20多萬(wàn)輛郵政卡車(chē)，其中大部分日行程不足20英里。此外，這些汽車(chē)夜間可進(jìn)入車(chē)庫(kù)，由 120或240伏特電源充電。
美國(guó)能源部近斥資4,540萬(wàn)美元，啟動(dòng)了全國(guó)大的商用充電式混合動(dòng)力汽車(chē)項(xiàng)目，計(jì)劃在2011年初使378輛中型卡車(chē)投入使用。這些卡車(chē)將組成50 個(gè)市政和公用車(chē)隊(duì)，顯著的特點(diǎn)是裝配有伊頓（Eaton，一家大型電器元件生產(chǎn)商）提供的動(dòng)力系統(tǒng)及福特公司制造的F-550型底盤(pán)。（福特公司出于自 身考慮，要等商用充電式混合動(dòng)力卡車(chē)證實(shí)有市場(chǎng)潛力后再進(jìn)行自主研發(fā)。）美國(guó)南加利福尼亞州電力汽車(chē)協(xié)會(huì)主席保羅·斯科特（Paul Scott）預(yù)測(cè)：“這些（充電式混合動(dòng)力）汽車(chē)將在2011年重拳出擊。”
新興汽車(chē)公司布萊特動(dòng)力（Bright Automotive）的計(jì)劃更為龐大。他們打算于2014年之前將至少5萬(wàn)輛卡車(chē)替換為混合動(dòng)力卡車(chē)。該公司的新型汽車(chē)艾迪亞（IDEA，見(jiàn)右上圖）能 夠依靠蓄電池行駛約65千米，電池耗盡后可換用百千米油耗約5.88升的四缸引擎驅(qū)動(dòng)。利用鋁材料制成的流線(xiàn)型車(chē)身具有更強(qiáng)的空氣動(dòng)力性能，使它的載重量 堪比郵政車(chē)，而自身重量卻僅相當(dāng)于中型轎車(chē)。
布萊特動(dòng)力的創(chuàng)始人約翰·E·沃特斯（John E. Waters）曾是通用公司創(chuàng)新型電力汽車(chē)EV1蓄電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者。他宣稱(chēng)每輛艾迪亞汽車(chē)每年能夠比現(xiàn)有的多功能卡車(chē)節(jié)省5,700升汽油，并減少16噸 二氧化碳排放。沃特斯稱(chēng)，只待4.5億美元的政府貸款到位就可立刻動(dòng)工裝配生產(chǎn)。
除了減排效果，新型卡車(chē)的主要用戶(hù)更多地還是考慮切實(shí)利益。艾迪亞的終報(bào)價(jià)尚無(wú)定論，布萊特公司的執(zhí)行官對(duì)此閃爍其辭。不過(guò)他們說(shuō)，如果用戶(hù)擁有 2,000輛新型卡車(chē)，保證每周使用5天、每天行駛130千米，一年下來(lái)就能節(jié)省720萬(wàn)美元。但現(xiàn)在不會(huì)有人會(huì)在毫無(wú)折扣的情況下大量購(gòu)買(mǎi)，除非政府開(kāi) 始征收二氧化碳排放稅。盡管生產(chǎn)成本會(huì)隨產(chǎn)量增加而下降，但范安布格估算，目前每輛汽車(chē)升級(jí)為混合動(dòng)力還是需要花費(fèi)3萬(wàn)~ 5萬(wàn)美元。
蓄電池技術(shù)的改進(jìn)也將助一臂之力。現(xiàn)在僅那套13千瓦時(shí)鋰電池組的費(fèi)用便占據(jù)了艾迪亞汽車(chē)總成本的1/4。針對(duì)雪佛蘭Volt和其他充電式混合動(dòng)力汽車(chē)的 電池組所做的大多數(shù)研究，也都應(yīng)該應(yīng)用到商業(yè)化電池當(dāng)中。布萊特公司分管產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的副總裁戴維·勞桑（David Lauzun）表示：“盡管我們都想做到盡善盡美，但只有等到新動(dòng)力汽車(chē)具備了經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，人人都在說(shuō)‘我必須去買(mǎi)一輛，因?yàn)樗″X(qián)了’的時(shí)候，它們才 能占領(lǐng)全球市場(chǎng)。”
快速公交系統(tǒng)
地鐵式公交線(xiàn)路撐起未來(lái)城市客運(yùn)重?fù)?dān)。
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