盤點：那些正在改變世界的驚人發明

據Grunge報道，英國科幻作家亞瑟·克拉克（Arthur C. Clarke）曾說過一句名言:「任何足夠先進的技術，看起來都與魔法無異。」讓人感到興奮的是，當今科技領域正發生著天翻地覆的變化，同時以更為簡潔和新穎的方式改變著世界。下面就讓我們看看這樣的驚人發明。（小小） 1.可碰觸3D全息圖在2015年之前，全息圖取得的最大成就就是讓已故說唱巨星圖派克(Tupac Shakur)在科切拉音樂會上「復活」，以數字化身的方式現身。然而令人感到遺憾的是，它並不是真正的全息圖，只是計算機合成圖像（CGI）的投影。日本科學家目睹了這種巨大失望，並開始採取行動。東京大學和名古屋理工大學的「科技巫師」們聯合起來製造你可以碰觸到的等離子體全息圖。如果忽略了其背後所有複雜的物理知識，他們的方法聽起來很簡單。圖像專家使用常人難以理解的快速光束（被稱為飛秒激光)以使物質獲得超級能量。這會產生一系列被稱為「voxels」的亮點，它們可以在各種三維形態中排列，形成星星、幸運符等。與圖派克的投影不同，這些才是真正有吸引力的全息圖，創造者們稱之為「精靈之光」。當你試著觸碰它們時，等離子體voxels能發出你能感覺得到的脈衝。這個項目的首席研究人員Yoichi Ochiai將其比作砂紙。簡而言之，不要把你的臉與它們摩擦。很明顯，這項技術擁有巨大潛力。如果大規模投入使用，它就能徹底改變遊戲、電影以及電信產業，更不用說色情產業了。

2.防彈凝膠目前的防彈材料很多，但幾乎都存在致命缺陷，比如易碎、防護力不足等。為此，英國國防部2009年就開始採取行動，希望能找到更理想的防彈材料。《每日電訊報》報道稱，名為D30的凝膠狀物質堪稱完美選擇。這種凝膠採用尖端納米技術研製而成，表面看上去非常像是果凍，可以被隨意擠壓成各種形狀。在靜止或者緩慢移動的狀態下，這種凝膠的分子之間互相分離，而一旦受到高速衝擊，分子將互相交錯並鎖在一起，變得格外堅固。外力作用消失後，凝膠能再次自動恢復柔軟。鑒於這種凝膠擁有多種出色性能，英國軍方投資10萬英鎊資助進一步研究D30凝膠。2014年，美國空軍學院接受了這種概念，並對其加強研發。如今，這種膠狀物已經開始被應用於製造滑雪手套、芭蕾舞鞋、護腕等體育用品。英軍計劃利用這種凝膠來提升士兵頭盔的防彈性能，以保護士兵們免於受到子彈的危害。

3.透明木頭如果說石頭、剪刀教會了我們什麼，那就是金屬打敗了木製品。如果你懷疑這種觀點，只需看看橡樹與電鋸之間的搏鬥就可得出結論。然而，美國馬里蘭大學的學生決定扭轉這種觀念，給我們的樹木朋友以化學上的優勢。他們依靠科學魔法和部分鍊金術，生產出了在硬度上超過鋼鐵的透明木材。根據CNN的報道，這些學生通過去除木質素完成了植物學研究。然後，他們用環氧樹脂注入植物纖維中，以增加強度和耐久性。這種木頭不再僅僅是造紙或生產火柴的材料，它的色澤純正，透明度堪比玻璃，而硬度比鋼鐵更高。可預見的好處是多方面的。作為一種天然的絕緣體，透明木材與玻璃相比，它會成為更好的窗口，因為玻璃在冬天會受到熱失禁的影響，並且會在夏天泄漏出冷空氣。此外，金屬開採後很難再生，但木材你卻可以繼續種植。這屬於可持續發展策略，可為環境帶來更多好處。最重要的是，你可以住在乾淨的木頭房子里，扔出所有石頭。人類最終會達到偽善的頂點，而石頭剪刀紙的關係將會永遠改變。

4.噴塗皮膚被火燒著覺不好玩，不僅疼得很厲害，還經常會讓人失去皮膚，留下嚴重的疤痕。賓夕法尼亞州的州警馬特·烏拉姆（Matt Uram）當然知道這一點。據《新聞周刊》報道，2009年烏拉姆被火嚴重燒傷。幸運的是，匹茲堡的Mercy Burn Center始終在進行一種新型的燒傷治療研究，即噴塗皮膚。它由Jorg Gerlach博士開發的，這項技術依賴於從小塊健康皮膚中提取的幹細胞，並懸浮在液體中。此後，這些細胞被噴到皮膚受損的區域，就像古龍水一樣。醫生將這種方法應用於烏拉姆右臂的三級燒傷治療中。幾天後，他有了全新的、沒有傷疤的皮膚，他只需要恢復手臂上的所有肌肉即可。與置換皮膚相比，顯然這是更好的選擇。目前，植皮是最常見的燒傷治療方法，但整個過程讓人十分痛苦。植皮手術需要外科醫生切除大片未受損的皮膚，並將其附著在受傷的部位，希望病人的身體不會排斥它們。實際上，這是通過傷害身體的一部分來治療另一部分。幸運的是，烏拉姆不必面臨這種艱難的抉擇。如果FDA的臨床試驗(計劃於2017年)進行得順利，也許燒傷受害者不需要再像蘋果那樣被削皮，以此作為治療的一部分。

5.3D列印建築科學家們已經將3D列印應用到各種各樣的物品上，包括假肢、商業巧克力，還有巧克力的附屬品等。但即便如此，也沒有發揮出3D列印技術的全部潛力。例如，將來你可能發現自己住在3D列印的房子里，啃著3D列印的美食，儘管這會讓你產生不寒而慄的感覺。2017年，麻省理工學院的研究人員宣布，他們使用滾動機械臂在不到14個小時的時間裡列印出一個巨大的泡沫穹頂。它有3.6米高，直徑超過15米，這種無屋頂的結構可以容納相當多的成年人或大量的肥胖嬰兒。更有甚者，印表機還可以調整各種建築材料的厚度和建築的尺寸。從理論上講，你可以列印出巨大的薑餅屋，就像《糖果屋的故事》（Hansel and Gretel）中描述的那樣。但是即使你不去挖掘關於兒童飲食的故事，印表機器人還有很多價值。正如《洛杉磯時報》指出的那樣，建築公司可以通過在現場列印大樓所需的建築模塊來節省大量的時間和金錢，它們不必再從其他地方訂購。那在災難肆虐的地區，3D列印設備也能方便使用。它可以在任何時候將你的家變成臨時避難所，甚至可以幫助那些無處可住的房屋火災受害者。簡而言之,人類不應該局限於列印巧克力。

6.疾病檢測分析儀呼吸測醉器可以提供令人信服的化學證據，以此查出醉駕司機。但是很快，一種更有醫學依據的呼吸嗅探器將會投入應用。2016年12月，美國癌症學會雜誌《NANO》發表一項研究結果顯示，新型的呼吸測醉器可幫助專家們檢測出十幾種不同的疾病，包括卵巢癌和腎臟疾病。就像生活科學網報道的那樣，這款設備中包含碳和金納米粒子，它分為兩個不同的層。這些層會相互作用，以檢測人類呼吸中包含的揮發性有機化合物（VOC）。為了將VOC的讀數與潛在疾病聯繫起來，研究人員只需要有可供諮詢的疾病資料庫即可，因為這些疾病都有獨特的VOC檔案。為了測試呼吸測醉器，調查人員從不同國家招募了1400名受試者。研究人員對17種不同的疾病進行了診斷，準確率達到86%。或許更值得注意的是，在數百種VOC中，呼吸測醉器僅需要13個就能得出正確的結論。英國《每日電訊報》發現，這些設備在英國的售價僅為24英鎊。在此類醫療測試中，可以為醫院節省大量的資金。此外，它們還提供了一種令人愉快的替代方法，可以替代更具侵入性的VOC測定方法，比如糞便分析。最有趣的是，這種突破性的發現再次證實了一句俗語：你可以在某個人的呼吸中聞出疾病的味道。在牙膏出現之前的日子裡，這種做法可能會引起許多疾病。

7.自動機器人外科醫生人們害怕機器會搶走大多數工作，甚至會有「終結者」出現毀滅人類。然而你會發現，機器人還能執行許多複雜的任務，包括進行手術。當然，機器人可以輔助醫生，但是它們缺乏對身體恢復健康所需要的判斷力。因此，你需要與人進行微妙的接觸。至少現在是這樣，但這種情況很快就會改變。在2016年，Popular Mechanics報告稱，Smart Tissue Autonomous Robot（簡稱STAR）成功地在豬身上獨立完成了手術。它由巨大的液壓臂、帶有近紅外視覺的眼睛以及電線或其他東西組成，STAR依賴於複雜的演算法和指令來識別受損的器官，並根據指示進行操作。在這個特殊的例子中，它將豬腸成功縫合起來。當然，人類協助它完成了其他較小的任務，比如保持縫合線不被纏住，但你可以訓練聰明的猴子或者幾隻鴿子來完成這樣的工作。STAR不僅出色地完成了縫合工作，而且比所有競爭對手都要出色。無論是人類本身還機器人輔助的人類，都無法在一致性或精確度上與機器匹敵，可以說STAR是地球上最好的豬腸外科醫生。而這僅僅是個開始。幫助創造STAR的生物化學家彼得·金（Peter Kim）認為，像這樣的機器人可將來可能會取代人類的軟組織手術，如腫瘤切除。

8.T恤呼吸監視器想像下這樣的場景：在過去的十年里，你花了很長時間和一個煙鬼約會，這就像在煙囪里接吻了十年。你可能會因此患上肺氣腫或支氣管炎。更糟糕的是，由於這些疾病的發展緩慢，你可能不會意識到自己的呼吸系統正在衰退，直到你總是被憋得氣喘吁吁的時候。太糟糕了，你沒有很好的工具警告自己多年前肺部健康就已經出現問題。2017年，法國的拉瓦爾大學提出了一個解決方案，即利用T恤實時檢查你的呼吸情況。正如《科學日報》所解釋的那樣，這種T恤依賴帶有銀色襯裡的光纖天線。纖維可以測量胸部的運動和吸入動作，所以襯衫不需要太緊。此外，天線有防雨塗層，所以你仍然可以在雨中行走，無需穿外套或打傘。最酷的部分是，它可以與你的智能手機無線連接。此外，這種T恤並不僅僅可被用於檢測香煙的味道，幫助你評估吸煙危害。如果你患有哮喘，在工作中接觸到危險的微粒，或者不是那麼相信你的肺，這種可穿戴式呼吸監視器都會帶來明顯的好處。除了警告你可能的呼吸系統問題，這種T恤還可以為你提供不經常換衣服的可信理由。

9.人豬胚胎美國情景動畫《南方公園》中曾出現變異怪獸人熊豬(ManBearPig)的身影。2017年，索爾克研究所的科學家們發現，他們已經創造出了這種神秘生物的2/3，只是不包括熊的因素。然而，拼接人類和「火腿」對器官捐贈有著巨大的影響。正如《國家地理》雜誌的報道，美國每天有22人在等待器 官移植中死亡，每隔10分鐘就有一個新人加入到器官接受者的名單中。希波克拉底誓言（Hippocratic oath）可能禁止隨機採集人體器官，為此醫生需要其他選擇。長期以來，他們始終致力於在其他動物身上培育人體器官。在這個方向上，索爾克研究所的科學家們成功地將成熟的人類幹細胞其植入了豬胚胎中，儘管此前進行的豬鼠試驗失敗。與老鼠細胞不同的是，人類細胞在豬胚胎中存活了下來，在研究人員停止之前，它生長到四個星期。需要澄清的是，這個瘋狂的科學項目距離在豬身上培育出人類可用心臟的目標還很遙遠，要想成功依然有許多挑戰需要克服。此外，混合物種讓很多人感到坐立不安，從而導致研究經費不足。令人感到驚訝的是，這些擔憂並沒有解決最關鍵的問題：如果豬人(或人豬)最終成為現實，會不會讓熏肉變成同類相食的產物？

10.大腸桿菌藝術品對大多數人來說，大腸桿菌只會讓人望而生畏，絕不會有人願意接觸它們。然而，麻省理工學院開啟了創新思維，利用這些被唾罵的微生物製作漂亮的圖片。早在2005年，麻省理工學院的研究人員就曾通過基因控制細菌暴露於光線之下產生黑白圖像。如果你喜歡枯燥無味的科學，這種技術會提供很大幫助。但是科學家們相信，他們可以通過產生彩色圖像的方式取得更大的成就。正如《自然》雜誌所解釋的那樣，這需要將插入到大腸桿菌的基因數量增加4倍以上(18個，而不是4個)。基因編碼為紅色、藍色和綠色光受體，以及相應的顏料生產者。通過改變大腸桿菌上閃爍的彩燈，科學家們製作出了水果、蜥蜴甚至是超級馬里奧在排水管上跳來跳去的圖片。這些發現發表於2017年，這讓水果愛好者和馬里奧粉絲興奮不已。科學家們有更興奮的理由。光敏細菌可能會產生各種各樣的分子和蛋白質，並且具有各種各樣的醫療和商業使用潛力。試想一下：如果基因操縱能產生光反應的細菌，那為什麼不能進行其他刺激呢？如果細菌能檢測出疾病(而不是引起疾病)或對危險的病原體作出反應，那會產生什麼樣的積極成果？

11.注射氧氣當你坐在外面愉快地喝著泡沫茶時，突然一隻小獵犬被一輛經過的汽車撞飛，並以極快的速度擊中你的胸部。這隻狗可能沒什麼事兒，但是你的肺臟可能完全被破壞，導致你可能完全無法呼吸空氣。護理人員趕到現場時，給你戴上氧氣面具。但你依然無法吸氧，因為茶泡已經完全堵塞了你的氣管，並且很難去除。如果有其他方法可以快速為你供氧就會顯得特別重要。心臟病學家約翰·凱爾（John Kheir）可能想出了新方法。2012年，波士頓兒童醫院宣布，凱爾及其同事設計出一種方法，可以向血液靜脈中添加氧氣。這個想法本身可以追溯到20世紀，但是當時人們使用氧氣的方式十分落後，不僅無法傳輸氧氣，甚至還可能導致事情變得更糟。醫生們不喜歡這些東西，所以凱爾想發明全新的方式。他和同事們發現，如果你把氧氣包裹在小脂肪團里，你就可以把它注射到窒息的動物體內，而不會殺死它們。事實上，它們可以在沒有呼吸的情況下存活15分鐘。在緊急情況下，比如空氣通道被堵塞或者功能太弱而無法正常工作，注射氧氣可以被證明是非常有效的。密歇根大學網站上寫道，2016年時這項研究仍在進行中。如果成功，它將創造在你的血管里注入脂肪以拯救生命的新方式。

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