全球科研机构2016年排名
英国《自然》杂志网站20日发布年度指数排名,中国科学院在全球科研机构排名中继续位列第一
发布时间:2天前 属于:科学研究
据悉,这些有望很快实现的新“科学突破”包括用3D打印机打印DNA、能够自我修补损伤的智能建筑、用人工光合方法制造“超级燃料”、用量子工具来研究攻克癌症、解开大脑密码修补大脑损伤等,不过最让科学家们期待的科学突破,当数建造一种能够防止任何地震摧毁的建筑,科学家希望发明出一种超级地基材料,它能吸收或转移强大的地震冲击波,从而使地面上的建筑能在最剧烈的地震侵袭中仍然屹立不倒。
1,能够“自我疗伤” 的建筑
英国伦敦大学学院材料学教授马克·米奥多尼克预言,随着纳米技术的发展,能够自我修复“缺陷”损伤的建筑材料将在不久后问世。目前,人类所有的建筑都是静态的,如果建筑出现损坏,必须人为修补。如果我们足够幸运,将可以提前住上能够根据气候变化自动打开和关闭窗户的智能住宅。不过在未来,我们身边的整座建筑都将会对环境变化产生反应。米奥多尼克预测,在不久的将来,不仅手机屏幕可以触屏控制,整幢房子都可以通过触摸的方式进行控制。未来的建筑不但可以吸收太阳能发电,并且还能自我修复身上的“损伤”。
能够“自我疗伤”的建筑材料:英国牛津大学的亨利·史纳斯博士是这方面的研究先驱。
目前,英国牛津大学和剑桥大学的科学家们正在研制一种特殊的半导体,它的分子能够“自我组织”成最佳结构来吸收太阳能,并将其转化成电荷。这种半导体将亲水性分子和厌水性分子组合在了一起,这两种分子的特性意味着它们“水火不容”,总想分开,但它们之间的分子链接却阻止它们分离,所以它们会自发地组成一种3D结构,从而能很好地吸收太阳能并转化为电能。英国科学家相信,这种能够自发组成最佳结构的半导体不仅可以用于制造太阳能电池,并且还能用作整幢建筑的外部材料,如果将来每个家庭的住宅外墙都能涂上这种“太阳能电池”材料,那么全球的能源问题将得到很大的解决。不过,对这种纳米材料的使用不仅仅限于发电,它还能让建筑能够“感觉”气候的冷暖变化,就像我们的身体细胞能够探测到烫伤、疼痛和裂口一样,未来的建筑也将具有这种如同人体细胞般感知和修复“自身损伤”的能力。
能理解手势语言的手机:你朝他挥挥手,它就能理解你的意思。
美国麻省理工学院电子研究实验室首席科学家维维克·戈雅尔预测,随着3D动作计算机识别系统的快速发展,一种能够识别主人手势和“动作语言”的手机将会很快问世。
目前,微软公司与游戏配套的Kinect“体感周边外设”能够通过3D体感摄影机、影像辨识、语音辨识系统来让计算机游戏玩家实现“人机互动”,通过手势和身体动作就能在游戏中开车、踢球、和其他玩家互动等。然而,Kinect设备有一台电话机那么大,并且相当耗电,戈雅尔的研究小组目前正在研究如何将该设备“缩小化”,甚至整合到智能手机当中。一旦成功,手机将成为一个能够理解主人手势和动作语言的“机器人”,以后你通过手机上网浏览网页,可能再也不需要用手指触屏翻页,只需用手指在空中做一个翻页的动作,手机就会自动帮你翻页。
3,能制造氢气的 高效人造“光合”树叶
植物的光合作用相当低效,对于大多数植物来说,它们吸收的光能事实上只有大约1%转变成糖分。科学家希望能造出一种“人造树叶”,可以使吸收的太阳能有高达20%能转化为氢气。两年前,美国麻省理工学院的科学家丹尼尔·诺赛拉发明了一个“人造树叶”设备,它上面覆有硅光电管,当将它插入水中并暴露于阳光下,一侧就会产生氢气,另一侧则会产生氧气。可是,这个人造树叶的“光合”效率仍然太低。
英国伦敦大学学院的无机化学教授安德烈·赛拉相信,这个难题将在未来几年内得到解决。赛拉称,人类对能量和燃料的需要,远超过目前这种人造“光合树叶”所能产生的能量,所以如果科学家能够造出一种高效率的人造“光合”设备,将可以彻底改变地球能源的游戏规则,因为这意味着你可以用阳光和水来直接制造大量的燃料。
4,用3D生物打印机打印DNA
据美国生物学家克雷格·万特预测,在不久的将来,人类可以用3D打印机直接打印DNA和流感疫苗。美国科学家正在研究将DNA转化成计算机二进制编码信息,这一数字信息可以通过电子邮件在不到一秒钟内传到世界各地;科学家同时也正在研制一种被称做“数字生物学转换器”的设备,它可以将通过电子邮件收到的DNA数字编码信息重新转换成有效的生物DNA。
万特预测说:“你的计算机旁将摆着一个盒子——数字生物学转换器,你可以通过它来打印制造出胰岛素或流感疫苗。当H1N1流感病毒爆发时,全世界可能需要9个月时间才能获得疫苗,而在此期间,将有成千上万的人在等待注射疫苗时丧命。不过我相信将来,如果世界各地有许多这种盒子,那么流行病将会绝迹,因为有效的疫苗将会在几秒钟时间内传遍世界各地。”
万特称,他相信不久的将来,3D打印机就可以直接打印出DNA。
5,用量子工具研究和攻克癌症
英国萨里大学物理学教授杰姆·艾尔-哈利利预测,在接下来的一年中,科学家将有望利用量子工具来研究癌症病因,从而力求战胜癌病魔对人类的肆虐。科学家开始越来越相信,量子力学——也就是原子和分子层面的奇怪力学,可能在DNA的基因突变中扮演着某种重要的角色,所以许多科学家都希望能解开量子力学在癌症中扮演的角色。虽然科学家目前显然还无法通过量子力学来治愈癌症,但如果能理解它在癌症中扮演的角色,那么就可以发展出新的科技来帮助人们防止和战胜癌病魔。
哈利利说:“你现在可以设想,基因突变就是DNA中的一个氢键在某处分裂了,但又在另一处地方重新组合了起来。我们想知道DNA突变是否就是有一个质子量子从一个地方跳到了另一处地方,从而产生了一个相当大的影响。所以我们现在正在实验室通过量子工具来观测研究大肠杆菌的基因突变现象。”
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