钻井井架示意图:改变人类生活的十项技术

　 【美国《商业周刊》4月9日一期文章】题：将改变我们生活的十项技术 
1、变色龙芯片
    没人否认计算机是个手脚麻利的家伙。对于某些事情来说，速度越快越好。因此，科学家正在研究一种可以提高数字处理能力，同时又能降低成本的全新概念芯片。它叫做变色龙芯片。
现在的微处理器采用总体化用途设计，这既有优点也有缺点。优点是：一个芯片可以运行一系列程序。因此，你不必使用不同的计算机从事不同的工作，如制作表格或编辑数码照片。缺点是：对于任何一种用途来说，芯片的大部分电路都是不必要的，而这些“多余”电路的出现降低了运行速度。相反，设想一下，芯片的电路可以针对你手头的工作进行特定组合，比方说，计算机辅助设计。随后，当你再运行一个纳税申报程序时，它又能在机器运行的情况下改变电路。一套这样的芯片不比信用卡的体积大，几乎可以做任何事情，甚至可以变成无线电话。这种多用途神奇芯片可能具有巨大的市场，因此能给用户降低成本。
    变色龙芯片可能是现场可编程序门阵列( FPGA)现有用途的扩展。如今，欧洲、日本和美国的实验室正在开发对类似 FPGA的芯片随时改变电路的技术，以及可以绘制针对特别问题的最优化电路的软件。
2、定做的宝宝
    决定如何并何时干预基因可能会在第三个千年给人类带来最棘手的道德问题。如今，人类基因组已经被破译，不久之后，父母将不用对孕育孩子的过程进行猜想。几他科学家已经宣布致力于克隆人类的研究，精确复制任何提供DNA的人的遗传基因。其他科学家正在为完善“基因起源( germline)”工程学呕心沥血地工作。这个学科可以在胚胎中永久性地摘除、添加和改变基因，保证特定的基因特征会或者不会被以后的世世代代所复制。
    令人惊讶的是，克隆被看作人类治疗不育症的最后一招而得到了—些医生和伦理学家的支持。然而，基因起源工程学引发了更多的问题。患有致命遗传病的父母将胚胎中的致病基因摘除听起来还讲得通，但是这样下去又会怎么样呢?腰缠万贯的父母会利用同样的技术通过各种方法来完善他们的孩子，企图添力增强运动能力以及智力的基因，从而造成了基因富人和穷人的社会差别。
3、蛋白质国谱
    人类基因组的解码工作尚未结束，科学家却一头扎进了生物学的下一个挑战性研究：蛋白质组学( proteomics)，也就是对蛋白质的大规模研究。其目的是研究人体几百万种蛋白质的功能。研究人员说，运用这种知识，他们可以设计诊断和根绝许多种疾病的方法。
    绘制人类蛋白质组( proteome)图是一项艰巨的任务。它需要数亿美元的投资和无数次计算。分子对比能说明全部问题：人类基因组是由 DNA——这种简单的线性分子只含有4个基本成分——组成的。另一方面，蛋白质是由20种被称为氨基酸的不同成分组成的复杂结构。
    蛋白质分子将成千上万个原子连成精密结构，完成特定的细胞功能——比如，形成细胞结构，或者作为抵抗疾病的抗体进入血管。
    像因子 ⅤⅢ——血液中常见的凝聚因子——这样的大 蛋白质分子本身的结构是非常复杂 的，科学家即便在功能最强的超级计 算机的帮助下也无法估计其结构。但是，解开蛋白质折叠奥秘将使许多疾病的深入研究成为可能，其中包括帕金森病、阿耳茨海默氏症以及疯牛病。科学家们对蛋白质了解的越多，他们离制服乳腺癌和糖尿病这样的杀手就越接近。
4、分形模型
    天才的数学技巧是越来越实用的计算机模型和仿真的基础。如今，数学研究即将带来数学家所希望的双重好处：一方面，能帮助科学家揭开许多神秘现象的谜底，另一方面，创造使产品设计和生产发生变革的新型模拟系统。这些可能都得依靠分形，这种褶皱线条无论如何被放大，看上去都一样。“分形”是数学家用来描述在任何范围都不断重复的图案——例如，蕨类植物叶子上的刺可能是蕨本身的微型翻版——的术语。
    最新研究表明，这样不断重复的图案在自然界可能比从前人们想象得更为普遍。如果新的认识可以被分形算法证实，那么科学将得到无与伦比的新力量。这些相同的基本规则可以被“无限放大”，帮助科学家更好地理解大范围的体系，比如，经海面反射的阳光模式对气候的影响。他们将可以估计因特网或有形高速公路上的交通流。相反，对这些规则的“无限缩小”可以使其应用于微观世界，例如，摇述分子的行为。
5、地外生产
    在距离地球22O英里高空邀游的国际空间站不仅仅是一处蔚为壮观的景象，它也使科学家有机会在几乎没有重力的环境下进行研究。研究结果可能是从新植物品种到重要的新型合成材料的任何东西。重力原来是一种普遍存在的、作用很强的力，它掩盖了许多行趣的物理性质，其中包括一些与燃烧相关的件质。存国际空间站上，物体的重力是在地球上的百万分之一，热气不向上升，所以火焰是稳定的球形——因此就更容易研究。这种火焰可以用来生产新型“燃烧合成”树料。类似的一种材料是可以作为人选骨骼的陶瓷。制造这种材料要混合并燃烧粉末，而在微重力环境中制造的这种材料要比在地球上制造的更均匀。
    研究人员还发现，玫瑰就是玫瑰——除非它长在太空里。1998年，一朵由航天飞机送到空间站的玫瑰的香味与地球上生长的不一样。这种“天香”后来在地球上被合成厂，如今已经被用在香水商品中。
6、纳米技术 
    只需再过15或20年，传统的晶体管和电路体积将小到个能再小的地步，使目前计算领域的发展终止。但是，有一种革命性的技术蓄势待发：纳米技术。其思想是用单个原子或分子建造非常微小的装置，主要是利用引导微观粒子进行自我组合的高超技巧。在这个微观世界里，奇怪的量子力学定理引发了奇特的现象，比如，电子神奇地穿过绝缘屏蔽。类似怪现象会给传统的小型计算机带来灾难，但是，却可以用于全新的计算或其他工作。
    幻想家开始深入研究一些分子的特性，比如，巴基球，已是由互相连接的碳原子组成的。科学家正在研制用单个原子制成的电线和依靠一个个的电子运动来工作的装置，这是建造指甲大小的超级计算机，或者可以储存所有人类知识的衬衣纽扣大小的存储器的初步工作。
    在医学方面，纳米粒子正被用于探测细胞的运行机制。最终，纳米探测器可以发现甚至修理一个个分子上出现的小故障，通过开关基因来低御疾病。
7、虚感
    虚拟现实妙极了。即将到来的一切在今年1月的橄揽球超级杯比赛期间初露端倪，当时，30多台摄像机采用卡内基一梅隆大学研制的技术，制作了类似电影《黑客帝国》中的影像。哥伦比亚广播公司正在努力完善该系统，最终，观众可以在一个檄揽球从四分位飞到接球手的过程中骑在球上，而且可以在自己最喜爱的爵士乐钢琴家演奏时与他并肩而坐。
    接下去真的很有意思。技术将凭借蕴藏未来世界的计算机海洋制造可替换的现实。麻省理工学院计算机科学实验室的负责人迈克尔·德图佐斯预测，虚拟化现实可恢复我们因使用电视机和计算机而与世隔绝之前的那种共同社区感。只有这个时候，社区是无法用实际的临近感来定义的。地理概念将成为虚幻。比如，纳米量级的传感器和仿真器可以传输置身于加州谬尔树林国家保护区的所有感觉。几十个同你一样的观鸟者会与你共聚美洲杉林中，观测当地的物种。
8、抗艾滋病毒物质
    至今，人类使尽浑身解数也对付不了用蛋白质和糖包裹了区区10个基因的艾滋病病毒。全世界感染这种病毒的人超过了5500万。但是，药物将开始控制这种致命灾难——其影响已经超出艾滋病。例如，科学家已经发现艾滋病病毒将基因嵌入细胞所采用的狡猾的分子机理。这已使制药企业开始研制能够防止病毒入侵细胞的药品。前所未有的研究工作也大大地促进了我们对免疫系统的了解。在艾滋病研究方面，依据这些知识研制的巧妙的新疫苗有望使人体自身对这种病毒进行制约。艾滋病研究的重大突破还将促进其他疾病的疗法的发展。
    科学家提醒，根治艾滋病仍是人类的一个梦想。但是，新型的药品、疫苗以及国际社会进一步将艾滋病当做健康和经济问题来应对的承诺最终将铲除这种疾病——并且有助于将公众健康基础设施提高到足以消灭疟疾和其他恶性疾病的水平。
9、光学计算
    制造运行速度最快的超级计算机需要光信号。与光相比，芯片中的电信号就是在以蜗牛的速度运行。另外，使用光就不会出现短路，因此，光束经开关板上针尖大小的镜子改变方向后，可以畅通无阻。这种开关板是阿格尔系统公司(从前的朗讯微电子集团)为光线网络设计的。
    光学计算在80年代曾是研究热点。但是，材料局限似乎阻碍了光学芯片缩小体积和降低成本，无法超越实验室模型的阶段，所以这项工作逐渐停止了。如今，光学计算机卷土重来。研究人员利用新型传导聚合物制造类似晶体管的开关，其体积比硅晶体管小，运行速度却是它的1000倍。研究人员正在研究使比半导体电线细得多的导电有机分子进行自我组装的方法。这些优势都预示着超微型全光学芯片的到来。另外，全息存储装置的发展将使国会图书馆的体积缩小到方糖大小。再过10年，光学计算机可能会淘汰硅芯片计算机。
10、嵌入式智能
    即便是没有计算机的家庭实际上也充满了计算机。数码设备没有键盘和屏幕，因为它们嵌在立体声音响、吸尘器、微波炉，以及其他任何接通墙上的电源或由电池带动的设备中。今天，这些芯片是寂静的孤岛。明天，它们会喋喋不休，帮助我们人类更加轻松地生活。
无线通信技术用内部相联的网将地球一层层地包裹起来。而那些镶嵌在日常设备中的微型芯片的威力会不断变大，就像它们在计算机中更为出名的兄弟一样。由于集成传感器和无线电信系统，匿名的芯片不久将变得聪明——而且能够意识到它们的硅邻居。
    它们传输信号的范围不会很远，但是还可以。卧室里的闹钟只要接通电话就能查询交通状况以及航班
时刻表，然后再决定是否应该上闹铃。如果你的充电牙刷发现了龋齿，它就可以通过电路传送信号，让你的电子日记簿接通牙医的数码预约本，然后在浴室的镜子上列出几个选项。
    软件代理商将漫步无线网络，自发地管理大部分的例行公事和家务琐事。如果工作中出现了产品设计的问题，你的智能卡片同伴就会接到通知，它接着会启动最近的墙壁涂层中的显示器电路，因此，你就不必用你17英寸的折叠式显示器凑合了。这就是明天的嵌入式智能世界。