《科學(xué)美國人》雜志點(diǎn)評2006

 編者按2006年即將過去，這一年中有什么值得注意的大事？有哪些激動(dòng)人心的科技進(jìn)展？有多少具有劃時(shí)代意義的重大突破？《科學(xué)美國人》雜志撰文總結(jié)了本年度重要的事件、發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。    



　　最佳研究人員    



　　《科學(xué)美國人》評選的年度最佳研究人員是麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)家安杰拉·貝爾徹。她采用病毒來制成了納米線和半導(dǎo)體器件。目前，納米技術(shù)的難點(diǎn)是要解決自裝配問題，讓互不相關(guān)的原子利用其自身力量精確地連接在一起，并排列成行。有人認(rèn)為，要解決這一問題可以從活的生命中尋找答案。分子在轉(zhuǎn)變成復(fù)雜的生物機(jī)械后才使生命得以延續(xù)。麻省理工學(xué)院貝爾徹的研究方向就轉(zhuǎn)向自然界，解決了原子的裝配問題。在合成納米導(dǎo)線和組件過程中，貝爾徹率先使用一種定向進(jìn)化病毒，將不同的領(lǐng)域的技術(shù)融合形成她自己獨(dú)有的東西。    



　　貝爾徹的目標(biāo)是利用活的生物作為工廠，對各種材料進(jìn)行配置。這些材料可以是由元素周期表中任何一種元素制成。她的最大成功是使用了M13細(xì)菌病毒，這是一種6納米寬的長管狀病毒。她對這種病毒進(jìn)行遺傳改造，可形成多個(gè)量子阱。通過懸浮病毒粒子，就能讓它們排列起來，這是一種產(chǎn)生精確間距的多層量子阱的有效方法。    



　　最近，她又改造了M13病毒，使其同諸如氧化鈷和金分子等金屬粒子相連，制作出能形成高能量密度電極的金屬納米線。用這種納米線能制成重量輕的薄膜電池。貝爾徹已與一家高技術(shù)公司合作，將其研究成果轉(zhuǎn)變成靈巧、觸摸敏感的熒光屏和發(fā)光二極管等商業(yè)器件。    



　　汽車業(yè)的環(huán)保之路    



　　最近幾年乙醇燃料成為汽車業(yè)相關(guān)人士談?wù)摰慕裹c(diǎn)，用乙醇作為汽車燃料有很多優(yōu)點(diǎn)。乙醇是一種清潔能源，燃燒后排放的二氧化碳很少，另外乙醇可以從可再生的生物質(zhì)中提取。今年Iogen公司將乙醇生產(chǎn)技術(shù)又向前推進(jìn)了一步，該公司開發(fā)出一類專用酶，這些酶可以將成本很低的秸稈等農(nóng)用廢料中的纖維素轉(zhuǎn)化成乙醇。    



　　科學(xué)家研究的另一個(gè)可再生燃料是生物柴油。生物柴油污染少，主要從植物油中提取。東京技術(shù)研究所的科學(xué)家研究證明，糖、淀粉或纖維素等炭化后的混合物經(jīng)過處理，可以生成一種固態(tài)酸催化劑，這種催化劑用于生物柴油的生產(chǎn)過程后，生產(chǎn)出的生物柴油不僅具有不溶性，易于循環(huán)使用，而且生產(chǎn)成本大大降低。    



　　工程技術(shù)人員也在想方設(shè)法讓柴油在燃燒過程中排放的一氧化氮更少，減少對大氣的污染。在這方面表現(xiàn)突出的是德國汽車制造商戴姆勒—克萊斯勒公司，該公司最近引入了一種叫做模塊化廢氣處理系統(tǒng)的技術(shù)，這種技術(shù)能夠大大減少一氧化氮和煤煙的排放量，使汽車能夠滿足美國規(guī)定的世界上最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。    



　　使用汽油和電池的混合動(dòng)力汽車是另外一項(xiàng)熱門領(lǐng)域，這種動(dòng)力車比普通動(dòng)力車每小時(shí)能行駛更多的里程，每公里里程排放的二氧化碳也更少。但是以前的混合動(dòng)力車只是在汽車啟動(dòng)時(shí)和車速較低時(shí)省油，而在高速行使過程中沒有省油優(yōu)勢，現(xiàn)在通用等公司生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車在汽車高速和低速行駛時(shí)都能省油，同樣的油量這些混合動(dòng)力車比普通車能多走25%的路程。    



　　混合動(dòng)力汽車的另一個(gè)環(huán)境優(yōu)勢表現(xiàn)在，當(dāng)電池中儲(chǔ)存足夠的電能后，汽車有時(shí)能完全依靠電能行使，代替汽油燃料，減少二氧化碳的排放。EDrivesystems和Hymotion兩家公司分別開發(fā)出可充電的電池，使混合動(dòng)力汽車得到升級，在更環(huán)保、更持續(xù)能源利用的未來之路上邁出了一大步。    



　　解密阿爾茨海默病    



　　隨著全世界老年人口數(shù)量劇增，人類征服老年人所面臨的最嚴(yán)重疾病———阿爾茨海默病的愿望越來越迫切，科學(xué)家們在今年的表現(xiàn)沒有讓人們失望。    



　　華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家通過追蹤β-淀粉狀蛋白在神經(jīng)突觸連接處的含量發(fā)現(xiàn)，β-淀粉狀蛋白的含量增加，突觸神經(jīng)的活性就越強(qiáng)，β-淀粉狀蛋白是一種與阿爾茨海默病有關(guān)的破壞性極強(qiáng)的蛋白質(zhì)。這一認(rèn)識對阿爾茨海默病的研究是一大突破。    



　　防止病人遭受阿爾茨海默病痛苦的關(guān)鍵之一就是早診斷，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們在這一領(lǐng)域也取得了突破。他們設(shè)計(jì)了一種檢測技術(shù)，利用這種技術(shù)可以測出大腦中β-淀粉狀蛋白的生成量和排放量，這種技術(shù)可以用于阿爾茨海默病的早期診斷以及衡量藥物對病人的療效。    



　　在治療方面，路易斯安那州立大學(xué)的科學(xué)家漢默爾研發(fā)出的合成蛋白片斷將創(chuàng)造新的治療方案?？茖W(xué)家們認(rèn)為，當(dāng)β-淀粉狀蛋白中的多肽出現(xiàn)畸形結(jié)合時(shí)，大腦中就會(huì)形成纖維團(tuán)，這些團(tuán)狀纖維就是所謂的溶菌斑，溶菌斑能夠引起阿爾茨海默病病人的大量腦細(xì)胞死亡。而新合成的蛋白質(zhì)片斷能夠阻止這種溶菌斑的形成，漢默爾破壞了β-淀粉狀蛋白中的多肽，讓這些多肽分解成不會(huì)畸形結(jié)合的氨基酸，由這些氨基酸直接結(jié)合成β-淀粉狀蛋白。試驗(yàn)表明，將這種新方式合成的蛋白質(zhì)片斷放在試管中長達(dá)幾個(gè)月，也不會(huì)形成具有破壞性的溶菌斑。如果這種試驗(yàn)在人體大腦中能夠重復(fù)的話，數(shù)千萬的阿爾茨海默病患者將從致命的溶菌斑中解脫出來，不再受此病折磨。    



　　神秘的二維光學(xué)世界    



　　幾年來，美國馬里蘭大學(xué)的電子工程師IgorI·斯莫爾亞里莫夫根據(jù)時(shí)間機(jī)器物理學(xué)原理推導(dǎo)出電磁波的許多特性，他一直在材料科學(xué)領(lǐng)域從事研究，具體內(nèi)容為離子體光學(xué)，研究如何將光波由三維轉(zhuǎn)變成二維（通常三維的光波叫光子，二維的光波叫等離子）。等離子通常沿著金屬層表面形成波浪，金屬層表面的液滴能夠捕捉到等離子，就像黑洞能夠捕捉光子一樣。    



　　斯莫爾亞里莫夫和他的同事現(xiàn)在已經(jīng)用液滴黑洞創(chuàng)造出一種顯微鏡，這種顯微鏡能夠看見比可見光波長更短的光，這是目前物理教材知識難以想象的突破。通常，二維的等離子比三維的光子波長小很多，比如，斯莫爾亞里莫夫用波長為500納米的激光產(chǎn)生的等離子波長只有70納米，一滴甘油可以將70納米的等離子聚焦，形成二維圖像。    



　　與等離子光學(xué)相似，光學(xué)領(lǐng)域的另外一種熱門超介質(zhì)也受到科學(xué)家們的重視。超介質(zhì)是由人造原子組成，這些人造原子具有普通原子所沒有的光學(xué)特性，超介質(zhì)為人類開啟了一扇神秘世界的大門。今年年初，倫敦皇家學(xué)院和美國杜克大學(xué)等學(xué)校的科學(xué)家分別推測認(rèn)為，超介質(zhì)能夠重新調(diào)節(jié)一個(gè)物體周圍的光線，讓原本可見的物體“隱藏”起來，無法被看見。杜克大學(xué)的研究人員還在10月份向人們展示了他們研究出來的“看不見的外衣”，讓傳說中的“皇帝的新衣”變成現(xiàn)實(shí)。    



　　賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家今年設(shè)計(jì)了一套標(biāo)準(zhǔn)化的等離子組件，這些組件類似于傳統(tǒng)的電阻器、電容器和電感器，科學(xué)家們從此可以利用光代替電子設(shè)計(jì)各種電路，用于各種電器，充滿神秘色彩的等離子體世界很快就會(huì)出現(xiàn)。    



　　最佳領(lǐng)袖企業(yè)斯韋斯·雷    



　　瑞士全球保險(xiǎn)公司斯韋斯·雷，曾對全球變暖可能產(chǎn)生的災(zāi)難性影響發(fā)出警告，并與他人共同撰寫了有關(guān)該影響的報(bào)告。報(bào)告注意到，保險(xiǎn)公司發(fā)現(xiàn)他們正處于這一變化引發(fā)的挑戰(zhàn)的前沿，因?yàn)楸ｋU(xiǎn)事業(yè)的成敗與對這一風(fēng)險(xiǎn)的適當(dāng)評價(jià)息息相關(guān)。    



　　氣候變化對這一行業(yè)提出了特殊的問題。極端天氣事件或許已經(jīng)到了直接對保險(xiǎn)公司生存產(chǎn)生影響的地步。報(bào)告描述了氣候和災(zāi)難天氣發(fā)展的最新趨勢，并跟蹤受溫室氣體排放影響的兩種不同氣候變化場景對熱浪、洪水、傳染病和慢性病的可能影響。聯(lián)合國發(fā)展計(jì)劃署參與了報(bào)告的撰寫。該報(bào)告由哈佛大學(xué)健康和全球環(huán)境中心協(xié)作出版。    



　　斯韋斯·雷長期關(guān)注氣候變化，公司在2003年曾宣布，建立一個(gè)10年計(jì)劃，使公司成為純二氧化碳排放量為零的溫室氣體“中性”公司。    



　　去年，該公司加入“芝加哥氣候交易所”，這是一家對溫室氣體排放進(jìn)行交易的志愿性市場。在其發(fā)布2005年報(bào)告時(shí)，斯韋斯·雷呼吁各國政府和全球工業(yè)界采取更強(qiáng)有力的行動(dòng)，以減輕氣候變化引發(fā)的災(zāi)難性后果。    



　　私人出資發(fā)起醫(yī)學(xué)研究成風(fēng)    



　　今年，很多企業(yè)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家紛紛出資發(fā)起各種醫(yī)學(xué)研究計(jì)劃。例如，為減輕發(fā)展中國家防治傳染病的負(fù)擔(dān)，哈佛大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)家科瑞莫曾鼓吹建立人造疫苗市場。在科瑞莫的計(jì)劃中，捐助人許諾為疫苗的研發(fā)，支付一定的經(jīng)費(fèi)，并以高價(jià)購買疫苗。然后，公司再以低價(jià)向發(fā)展中國家提供疫苗。    



　　50歲的前企業(yè)家斯科特·約翰森，患有多發(fā)性硬化癥。他于2003年建立了一家“康復(fù)基金會(huì)”，讓該領(lǐng)域中的5位最有名的大學(xué)研究人員合并其實(shí)驗(yàn)室，為研發(fā)治療方法，建立了一個(gè)更像企業(yè)的組織。    



　　4家最有名的癌癥研究中心共同努力，來協(xié)調(diào)它們的臨床試驗(yàn)、分享資源，集中經(jīng)費(fèi)用于研究多發(fā)性骨髓瘤（一種血癌）。領(lǐng)導(dǎo)這一計(jì)劃的是卡蘇·吉尤斯蒂。她是一名藥物公司行政管理人員，但她患有多發(fā)性骨髓瘤，因此她建立了“多發(fā)性骨髓瘤研究基金”，目前，已籌集到6000萬美元的研究基金。    



　　克里斯蒂娜·沃勒哈德是1995年醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。她利用自己的存款以及從聯(lián)合國獲得的10萬美元獎(jiǎng)金，成立了“婦女科學(xué)計(jì)劃”，向年輕女科學(xué)家支付他們的保姆費(fèi)和家庭補(bǔ)助。    



　　巴菲特是世界上僅次于比爾·蓋茨的第二富人。他正將他85%的財(cái)富，捐助給“蓋茨基金會(huì)”。巴菲特和蓋茨的捐助，帶動(dòng)了其他的企業(yè)家的解囊捐助，成立各種基金會(huì)，進(jìn)行多種醫(yī)學(xué)研究活動(dòng)。（張孟軍）    



　　干細(xì)胞的前景    



　　胚胎干細(xì)胞的研究趨勢近年發(fā)生了改變，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可以在保持胚胎完整性的情況下提取干細(xì)胞，這一新趨勢有望改變美國總統(tǒng)布什和其他反對人士對干細(xì)胞研究的態(tài)度。    



　　哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所的凱文·埃根教授去年將胚胎干細(xì)胞與皮膚細(xì)胞融合起來。胚胎干細(xì)胞能夠重新編排皮膚細(xì)胞的細(xì)胞核，使得皮膚細(xì)胞具有干細(xì)胞的類似功能，像胚胎干細(xì)胞一樣發(fā)育成與皮膚細(xì)胞捐助者基因匹配的其他任何組織細(xì)胞，而且還免去了破壞胚胎的克隆程序。    



　　美國西北大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)的一種治療狼瘡的新療法再次證實(shí)了干細(xì)胞的治療前景。狼瘡病是一種自身免疫性疾病，該研究團(tuán)隊(duì)將病人骨髓中的干細(xì)胞全部抽出來，接著讓病人服用殺死白細(xì)胞的藥物，將體內(nèi)的白細(xì)胞完全清除掉，然后將抽出來的干細(xì)胞重新輸回體內(nèi)，形成新的不會(huì)產(chǎn)生破壞性抗體的白細(xì)胞。試驗(yàn)這種方法的48個(gè)病人中，一半狼瘡病患者在5年內(nèi)沒有復(fù)發(fā)。    



　　科學(xué)家們一旦認(rèn)識了胚胎干細(xì)胞分化成各種成熟細(xì)胞的機(jī)理，各種調(diào)節(jié)成體細(xì)胞的新方法就會(huì)產(chǎn)生。這些新方法可能還會(huì)將成體細(xì)胞重新調(diào)節(jié)回原來的未分化狀態(tài)，使得成體細(xì)胞“返老還童”，重新獲得分化成各種不同細(xì)胞類型的能力。白頭生物醫(yī)學(xué)研究所教授勞里·博耶已經(jīng)證明三種蛋白質(zhì)調(diào)控干細(xì)胞分化過程的機(jī)理。該研究所另一位科學(xué)家研究證實(shí)，畸變后能引起瘋牛病的朊蛋白在正常狀態(tài)下?lián)碛幸环N與干細(xì)胞有關(guān)的重要功能，該蛋白能夠幫助造血干細(xì)胞提供營養(yǎng)并維持養(yǎng)分。這些基礎(chǔ)性的理論認(rèn)識雖然不能立即產(chǎn)生醫(yī)療方法，但是有助于人類探秘干細(xì)胞生物學(xué)的復(fù)雜世界。    



　　在美國，布什總統(tǒng)規(guī)定研究人員只能對已有的78個(gè)干細(xì)胞系進(jìn)行研究，由于許多干細(xì)胞系受到感染而無法再用，現(xiàn)在可供研究的干細(xì)胞系越來越少，這個(gè)規(guī)定限制了美國干細(xì)胞的發(fā)展。雖然有國會(huì)議員提案放寬對干細(xì)胞研究的限制，布什仍堅(jiān)持否定了這個(gè)提案，科學(xué)家們只有將希望寄托在干細(xì)胞基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大突破，讓這些成果來“說服”布什等干細(xì)胞反對派，讓干細(xì)胞最終從政治束縛中解脫出來。    



　　電子標(biāo)簽越來越聰明    



　　射頻識別技術(shù)（RFID）作為電子標(biāo)簽已經(jīng)風(fēng)行了幾十年了，最近這個(gè)電子標(biāo)簽將帶來革命性的變化，摒棄普遍使用的條形碼技術(shù)。但新電子標(biāo)簽由于成本太高并沒有獲得業(yè)界認(rèn)可，科學(xué)家們正在尋求用塑料這種更便宜的材料，幫助降低新電子標(biāo)簽的價(jià)格，最終實(shí)現(xiàn)上市。    



　　以前，擁有半導(dǎo)體性能的有機(jī)物裝置導(dǎo)電太慢無法為電子標(biāo)簽的芯片提供能量，但去年比利時(shí)科學(xué)家的新成果改變了這一局面，他們用有機(jī)材料并五苯構(gòu)造出一個(gè)二極管。今年初，荷蘭的科學(xué)家將有機(jī)材料半導(dǎo)體的研究又向前推進(jìn)了一步，他們完全利用塑料電子元件制造出了功能完好的電子標(biāo)簽，與傳統(tǒng)的硅芯片相比，這種塑料芯片更容易制造，直接利用塑料模版印刷即可。這種簡單的工藝大大降低了產(chǎn)品包裝上電子標(biāo)簽的價(jià)格，而且由于新電子標(biāo)簽識別器的識別范圍達(dá)到幾米，超市的工作人員可以一次性掃描出一筐商品的價(jià)格，大大提高了收款效率。    



　　惠普試驗(yàn)室也設(shè)計(jì)出一款微型無線芯片（如圖），可以在許多領(lǐng)域取代電子芯片。該芯片容量達(dá)到4兆，可以每秒10兆的速度將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶R別器上，能裝在護(hù)照、名片、醫(yī)學(xué)標(biāo)簽和住院服的袖口上。    



　　碳納米電子裝置    



　　自從1985年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)由60個(gè)碳原子組成的球狀結(jié)構(gòu)———巴基球后，科學(xué)家們已經(jīng)集中精力研究出許多不同的碳納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最近這個(gè)大家族又增加了一個(gè)新成員：由呈六邊形的石墨片組成的扁狀碳原子層———石墨片晶體。    



　　去年末，英國曼徹斯特大學(xué)和美國哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家分別通過試驗(yàn)證實(shí)，石墨片晶體具有一些獨(dú)特的電子學(xué)特性，包括有效電子質(zhì)量為零，石墨片晶體中的電子像基本粒子一樣遵循愛因斯坦相對論，而不像其他電子一樣遵循牛頓的動(dòng)量定理，這一試驗(yàn)結(jié)果開啟了相對論研究的嶄新領(lǐng)域。    



　　石墨片晶體電子元件的開發(fā)也取得了重大進(jìn)展。美國喬治亞州工學(xué)院的科學(xué)家瓦特和他的同事利用標(biāo)準(zhǔn)的微電子產(chǎn)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)出了石墨片晶體管和其他電路系統(tǒng)，石墨片晶體比硅晶片具有更大的優(yōu)勢，而且能夠很容易地設(shè)計(jì)成想要的不同形狀，其他的碳納米管卻很難設(shè)計(jì)成復(fù)雜的電子元件。    



　　美國加州大學(xué)的研究人員展示了他們用碳納米管研制的一種全新晶體管，這種晶體管呈Y字形，不再需要金屬電極來控制電流，從而大大減少了晶體管的體積，使得這種晶體管比以前的晶體管小很多。    



　　美國德克薩斯大學(xué)納米技術(shù)研究院的科學(xué)家和澳大利亞的科學(xué)家分別研發(fā)出制造碳納米薄層的新方法，碳納米薄層具有結(jié)實(shí)、輕便、柔韌性高和導(dǎo)電性好等特點(diǎn)，完全適用于顯示器、太陽能電池、有機(jī)發(fā)光二極管和人造肌肉等許多領(lǐng)域的電子組件。不管是扁平的石墨片晶體還是卷曲狀的碳納米管，碳納米結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用都會(huì)繼續(xù)得到加強(qiáng)。（聶翠蓉）    



　　人工培育替代組織    



　　利用生物可降解支架來培育種子細(xì)胞，生物工程師們制造出了多種可供移植的替代器官，這些器官已能很好地模仿身體軟組織的機(jī)械性能。    



　　美國匹茲堡大學(xué)的生物工程師威廉·瓦格納和邁克爾·薩克斯用聚酯型聚氨酯材料搭建的圓筒形可降解支架，可以像肺動(dòng)脈瓣一樣自動(dòng)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)來自不同方向的壓力。光滑的肌肉細(xì)胞“生長”在支架上就可形成“血管組織”。實(shí)驗(yàn)顯示，這種生物材料可以促進(jìn)心臟手術(shù)后的老鼠傷口的愈合，減少疤痕。    



　　加州的Cytograft生物工程公司開發(fā)的利用人體自身細(xì)胞培育血管的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，并已獲得專利認(rèn)證。在阿根廷進(jìn)行的可行性試驗(yàn)中，Cytograft公司將其培育的血管移植到兩位透析病人體內(nèi)，兩位患者在9個(gè)月的觀察期內(nèi)均未出現(xiàn)排異反應(yīng)。    



　　不過，人工培育組織移植最大的障礙在于，類似于肌肉這樣比較厚的組織在植入病人體內(nèi)后，會(huì)因沒有血管網(wǎng)，導(dǎo)致組織缺乏養(yǎng)分而死去。以色列理工學(xué)院的舒拉米特·萊文伯格及其研究小組將成肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和纖維原細(xì)胞在三維支架上混合培養(yǎng)，培育出了內(nèi)部帶血管網(wǎng)的肌肉組織。實(shí)驗(yàn)中，內(nèi)皮細(xì)胞生成最初的血管后，就開始誘導(dǎo)纖維原細(xì)胞分化成平滑肌細(xì)胞，而纖維原細(xì)胞又分泌出生長因子，刺激更多的血管生成，形成了良性循環(huán)。老鼠試驗(yàn)顯示，新培育的血管中有近一半的流動(dòng)起了實(shí)驗(yàn)鼠的血液。    



　　可移動(dòng)機(jī)器人    



　　2005年10月，在美國國防先進(jìn)研究計(jì)劃署發(fā)起的無人駕駛機(jī)器人車輛大賽中，斯坦福大學(xué)的“斯坦利”以平均38英里的時(shí)速成功穿越莫哈韋沙漠奪冠。借助車載激光和雷達(dá)系統(tǒng)對地形的掃描以及運(yùn)算軟件對圖像的分析，“斯坦利”能夠快速轉(zhuǎn)向以躲避障礙物。2004年，沒有一輛車能夠完成這段150英里路程的5%，時(shí)隔一年，有4輛車在10小時(shí)內(nèi)抵達(dá)終點(diǎn)。這一年度賽事正逐步把移動(dòng)機(jī)器人推向?qū)嵱谩?nbsp;   



　　“斯坦利”有一個(gè)人性化的名字，相比之下，密歇根大學(xué)研發(fā)的輪式雙足機(jī)器人“兔子”（如圖）卻能夠像人類一樣走路。研究人員在設(shè)計(jì)行走程序時(shí)更全面地考慮了重力效應(yīng)，“兔子”在邁步前會(huì)先把重力換到支撐的腿上，然后再抬起另外一條腿，其行走的步態(tài)與人神似。    



　　低成本DNA測序    



　　2005年，人體基因組測序的成本大幅下降，大約只有原來的2000萬美元的1/10。專家表示，到2015年測序費(fèi)用有望降至1000美元。    



　　哈佛醫(yī)學(xué)院的喬治·丘奇與哈佛大學(xué)以及華盛頓大學(xué)的研究人員合作開發(fā)了一套由多臺(tái)顯微鏡與高速數(shù)碼相機(jī)組合在一起的新設(shè)備，只需將不同顏色的熒光標(biāo)簽粘到DNA的4種核苷酸上，在計(jì)算機(jī)對照相機(jī)拍攝的顏色數(shù)據(jù)加以處理后，就能得到測序結(jié)果。這種方法比傳統(tǒng)測序法快20倍，成本約為14萬美元/次。    



　　美國“454生命科學(xué)”公司同樣也采用照相機(jī)和顯微鏡來為基因排序，不同之處在于用能夠發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)來取代了熒光標(biāo)簽。該公司生產(chǎn)的基因測序機(jī)售價(jià)為50萬美元，速度是傳統(tǒng)方法的100倍。    



　　今年5月，IBM阿爾馬登研究中心的庫瑪·威克拉馬辛及其同事宣布了新的基因測序方法，將傳統(tǒng)的電泳分析技術(shù)與原子力顯微鏡結(jié)合，雖然只能排列40個(gè)核苷酸的基因片斷，但測序速度卻提高了10萬倍。    



　　材料科學(xué)進(jìn)展    



　　德國拜羅伊特大學(xué)的納塔莉亞·杜布羅文斯卡亞及其同事合成了一種比鉆石還硬的新物質(zhì)。這種被稱為鉆石納米棒聚合體的新材料是將碳60分子置于200倍大氣壓、2200攝氏度高溫下壓縮而成的，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景，可用于切割及打磨堅(jiān)硬的合金或者陶瓷，同時(shí)也很容易進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。    



　　美國倫斯勒理工學(xué)院的普利克爾·阿杰安利用碳納米管制作的超級彈簧，既有超強(qiáng)的硬度，也有良好的彈性，重復(fù)擠壓萬次也不會(huì)變形，是制造人工關(guān)節(jié)或者避震裝置的理想材料。    



　　有時(shí)候研究人員也從自然界獲取靈感，比如軟體動(dòng)物的外殼內(nèi)層由珠母層構(gòu)成，非常堅(jiān)硬。美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的安東尼·湯姆西亞將羥磷灰石（骨骼的礦物成分）粉末溶解于水中，然后將溶液凍結(jié)，由此得到類似貝殼的層狀微結(jié)構(gòu)。利用這種方式制成的復(fù)合材料比現(xiàn)有的陶瓷更不易碎裂，可望被用做牙齒材料或人工骨骼。    



　　海洋生物海綿體內(nèi)有一種名為“硅蛋白”的酶，既可以將海綿動(dòng)物的針狀骨胳粘合在一起，也可以通過自身纖維錯(cuò)綜交叉構(gòu)成網(wǎng)狀的骨胳。加州大學(xué)圣巴巴拉分校的丹尼爾·莫爾斯研制出類似“硅蛋白”的化合物，將其涂抹于金的表面可作為制作半導(dǎo)體薄膜的模板，起到增強(qiáng)電池性能和效率的功效。    



　　視力復(fù)明技術(shù)    



　　傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為，成人的大腦、脊椎和眼睛等中樞神經(jīng)系統(tǒng)所受的損傷是無法治愈的。雖然動(dòng)物試驗(yàn)顯示受傷的神經(jīng)纖維可以再生，但這些修復(fù)技術(shù)必須在受傷時(shí)或受傷前使用，因此很難用于對人的治療。美國波士頓兒童醫(yī)院的拉里·本諾維茨及其同事發(fā)現(xiàn)，一種被稱為癌調(diào)蛋白的分子能夠使受傷老鼠視神經(jīng)的再生能力增強(qiáng)5到7倍。本諾維茨相信，癌調(diào)蛋白分子將來可用于治療青光眼、腫瘤以及外傷造成的視神經(jīng)損傷，他還計(jì)劃研究癌調(diào)蛋白分子是否對中風(fēng)以及受傷的脊髓也有療效。    



　　麻省理工大學(xué)先進(jìn)視覺研究中心的高級研究員伊麗莎白·戈德林研發(fā)的視覺機(jī)器，利用發(fā)光二極管將圖片或文字直接投射至視網(wǎng)膜，可以讓失明者觀看錄像。今年2月公布的臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，10位受試的視障者中，有6人準(zhǔn)確無誤地解釋了全部10個(gè)測試項(xiàng)目中短語、黑白圖形和符號。    



　　終極計(jì)算機(jī)    



　　使用量子點(diǎn)作為存儲(chǔ)單元的量子計(jì)算機(jī)信息儲(chǔ)存技術(shù)由理論向現(xiàn)實(shí)又邁進(jìn)了一步。今年，美國密歇根大學(xué)和美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的研究人員分別制造出能夠存儲(chǔ)幾個(gè)原子的微芯片，并通過電子信號操縱這些原子的量子態(tài)，成為研制量子計(jì)算機(jī)的重要突破。    



　　網(wǎng)絡(luò)中立    



　　有關(guān)“網(wǎng)絡(luò)中立”的話題近半年來在美國鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。電話和有線網(wǎng)絡(luò)巨頭等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提議對谷歌、雅虎等互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商加收額外的寬帶接入費(fèi)用，而廣大消費(fèi)者則支持立法保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中立。所謂網(wǎng)絡(luò)中立就是維持互聯(lián)網(wǎng)的公平、自由和開放，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商不能對所傳輸數(shù)據(jù)加以區(qū)別對待。遺憾的是，美國眾院6月否決了《2006網(wǎng)絡(luò)中立法案》提案。這意味著，在美國即將進(jìn)行修訂的新《電信法》中，有關(guān)網(wǎng)絡(luò)中立性的條款有可能不會(huì)被采納。    



　　DNA分子組裝    



　　利用DNA分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)組裝是納米科技研究的分支領(lǐng)域之一。去年，英國牛津大學(xué)與荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)合作，用DNA建造了一個(gè)金字塔狀的四面體。這個(gè)只有10納米寬的金字塔可以用于組裝三維結(jié)構(gòu)的電子電路，只需要短短幾分鐘，就可以將數(shù)萬億個(gè)這樣的金字塔搭建成一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)。    



　　大腦圖譜    



　　3年前，微軟創(chuàng)始人之一保羅·艾倫投資1億美元建立艾倫腦科學(xué)研究所，其第一個(gè)研究項(xiàng)目就是繪制小鼠大腦圖譜。今年9月，這份名為“艾倫腦圖譜”的完整三維圖在網(wǎng)上公布，圖譜在單細(xì)胞水平上對小鼠大腦21000個(gè)基因的表達(dá)進(jìn)行了詳細(xì)繪制，明確了每個(gè)基因在何時(shí)以及何處處于活躍狀態(tài)。由于老鼠和人類有90%%的基因相同，研究人員希望這份圖譜能夠?yàn)檠芯咳祟惔竽X的發(fā)展、功能以及疾病提供更深入的視角。