可能改变世界的七大创想

介绍:可充电飞机，小机器发电，无线喷雾机，沙漠发电厂，眼睛里的数字显示，对抗小行星的战斗，钻石建筑。《连线》杂志向你介绍了未来的七个想法。未来，我们的世界可能会因此而改变。创意1:制造充电飞机

特斯拉，普锐斯，福特。汽车工业中总是有许多全新的设计方案可以减少驾驶对环境的影响。几十年来，航空航天工业一直在努力提高燃油效率，但就目前的飞机设计而言，这种设计的潜力已被最大化。在不久的将来，航天工业需要提出一个类似于汽车工业的革命性反思。最好是尽快把这个反映出来。随着发展中国家的发展和繁荣，航空运输呈现爆炸式增长。到2031年，航运业将增长一倍以上。航运业的这一发展将吞噬通过改进汽车和改善能源网络所取得的进步。

有许多方法可以解决这个问题。美国宇航局正在重新考虑飞机的设计。他们赞助了一些令人瞠目的设计概念，比如麻省理工学院的D系列。该系列采用双气缸体，因此发动机可以后置，总体节省约50%的燃油。(这里也更安静。)更智能的导航系统可以让飞机飞得更短、更直。与此同时，小型短程飞机可能最终会变成电动飞机:斯洛文尼亚的皮皮斯特雷尔公司开发了一种电动四座飞机，其航程是同类型飞机的两倍。美国宇航局航空研究副主任大卫·辛顿说:“所有这些技术都在发展一种10年前无法想象的能力。”天空是航空工业的极限。

克莱夫·汤普森

想象2:用微机械驱动地球

照片:林语堂

哈里·格雷非常熟悉电子学。1982年，加州理工学院化学家发现电子可以跳过长链分子和“隧道”蛋白质。后来，人们发现这一特征是生命活力的源泉。它可以将能量转化为生物体可以使用的形式:例如，植物可以将阳光中的能量固定到它们的细胞中；例如，几乎所有的生命形式都可以通过燃烧葡萄糖和其他燃料获得能量。电子“隧穿”是通过称为金属蛋白的混合分子实现的。这种分子结合了蛋白质形状的灵活性和金属催化化学反应的能力。

当格雷发现电子的“隧道效应”时，他已经对太阳能发电感兴趣了。他意识到，如果你试图开发一种几乎无限可再生的能量发生器，你可以尝试将光合作用作为一种金蛋白驱动的系统。然而，系统本身是无用的。生物机器太脆弱，效率太低，必须每隔几分钟重组一次才能继续工作。

格雷说，如果你想要一台稳定高效的分子机器，你必须自己制造。他和他的同事设想了一种微型电池，一端是金属氧化物，另一端是硅。微型电池的排列就像植物细胞膜上的金属蛋白质阵列。金属氧化物吸收蓝色波段的阳光，并利用其能量将海水分解成氧气和质子，而硅吸收红光并结合质子和电子。这种设计非常聪明，因为与电子结合的质子实际上是氢原子，氢可以用作燃料。简而言之，氢是由阳光产生的。“我们工作的重点是找到特别稳定的部件或材料，”格雷说。"他们需要能够在太阳能发电厂长时间运行."

格雷，他们甚至成功了。人工分水器的效率比自然界的光合作用高出10倍以上。然而，大规模应用仍需几十年，因为研究人员正在寻找新的催化剂来驱动化学反应。(他们现在使用的奇怪金属既昂贵又有毒。然而，格雷很乐观。“大自然的系统需要创造一些有生命的东西，”他说。"我们所做的只是生产燃料。"哦，拯救地球。

-托马斯·海登

想象3:一切都“喷”在无线热点上

照片:林语堂

整个移动产业是建立在一个脆弱的前提之上的，也就是说，无论何时何地，我们都可以接入移动网络，并且网络的速度将继续提高。现实并不乐观:我们已经看到像AT&T和威瑞森这样的移动运营商不再提供无限制的数据包。与此同时，随着平板电脑和智能手机的数量继续飙升，对带宽的竞争将变得更加激烈。

限制准入不仅令人恼火，而且对创新构成致命威胁。据估计，到2020年，无线技术将产生4.5万亿美元的全球影响。但是这种影响的增长取决于我们扩大网络规模的能力。我们需要与设备需求相匹配的联网能力。

按需无线网络可以帮助我们解决这个问题。互联网和电话公司已经开始在人口密集的地区部署小型基站——基本上是可以提供无线网络和4G服务的蜂窝塔。然而，这些公司没有动力建造大型基础设施，而这是与世界其他地区连接所必需的。

一家公司想出了一个独特而大胆的解决方案——一个可以放在喷雾罐里的无线网络天线。Chamtech开发了一种液体，里面装有数百万个“纳米电子容器”。将这种液体喷洒在物体表面可以接收无线电信号，这比标准金属棒要好。通过路由器，Chamtec的天线可以连接到光纤网络，接收目标卫星的信号，并与附近的节点形成串联。).这使得形成具有低成本宽带无线热点的网状网络成为可能。由于天线可以喷洒在任何表面，它不会像新的手机信号塔一样收到邻避主义的“问候”。(译者:邻避主义，不要在我的后院)如果它不是太梦幻，试试看:停止诅咒美国电话电报公司

-瑞秋·斯瓦比

想象4:沙漠变成发电厂

不要认为像撒哈拉沙漠这样广阔的旱地是荒凉和贫瘠的。把它们看作是几乎无限的清洁能源的来源。地球上的沙漠能在6天内吸收比人类一年使用的更多的能量。现在，来自地中海各地的政治家、科学家和经济学家组成了一个不可思议的团队。他们计划在沙漠中使用这些能量。Desertec将在世界沙漠地区建造数百平方英里的风力和太阳能发电站，这些发电站将与电网相连，为日照较少的地区提供稳定、廉价和可再生的电力。项目规划者希望首先把太阳能从北非带到欧洲。据估计，到2050年，1300平方英里的北非沙漠将满足欧洲20%的能源需求。基金会的联合主管谢默斯·格洛普说:“实现‘沙漠技术’概念所需的一切都已经存在了。”作为最大的基础设施项目，它最大的挑战是政治。北非*将“沙漠技术”视为创造就业的机会，但“阿拉伯之春”让投资者不确定该地区能否保持长期稳定。欧洲经济危机耗尽了公共工程的资金。整个欧洲大陆也陷入混乱，电网和法规不兼容。然而，“沙漠技术”的概念可以用在其他地方。世界上90%的人口生活在离沙漠1800英里以内。所有中国城市都可以从戈壁获取能源。南美洲可以从阿塔卡马沙漠拉能源线。只要有光，就有希望。

安德鲁·库里

想象5:将数字显示植入眼睛

智能手机使我们能够随时联系全球信息。但事实上，获得这些信息需要我们低下头，盯着我们的电子设备。这样，我们很容易有小的碰撞和颠簸，惹恼我们一起吃饭的朋友。要是我们能得到所有的信息而不担心我们的生活和友谊就好了？

自2002年以来，谷歌的联合创始人一直在讨论直接连接我们大脑的问题。到目前为止，最接近这个目标的是谷歌眼镜的原型。这种眼镜将信息投射到头部前面的显示器上，只有戴眼镜的人才能看到。然而，眼镜项目的创始人、华盛顿大学的副教授巴巴克·帕尔维兹希望该产品能走得更远。他提出了一个长期研究计划，放弃笨重的眼镜，在隐形眼镜上建立一个微型系统。他认为，由于天线比头发还细，隐形眼镜可以增强真实感，因此在手机、电脑和宽屏电视上安装显示器将逐渐变得没有必要。“这个显示只是你视网膜上的一个图案，”帕维兹说。“所以，如果你有这样的隐形眼镜，你不需要任何显示器。”还有一个额外的好处:这种眼镜可以使用微型生物传感器来分析你的眼睛细胞，并持续监测你的健康状况。

——科学图书馆

想法6:向飞向地球的小行星宣战

电影《世界末日》做对了两件事:第一，我们还远远没有为小行星飞行做好准备。第二个是什么？就是选择正确的工具，正确的策略。“布鲁斯·威利斯对行星防御做出了非常重要的贡献，”爱荷华州立大学小行星偏转研究中心主任冯伟说。这一贡献在于“世界末日”使地下爆炸理论广为人知。魏峰有一枚导弹——超高速小行星拦截器(haiv)——可以完成这项任务。导弹前面是“动能拦截器”，后面是核弹。前面的部分动能进入岩石，而后面的核弹将小行星炸成碎片。哈。对美国宇航局来说，这听起来是个好主意。他们给了冯伟10万美元的基金。这种设计解决了在太空放置核弹的最大缺点之一。如果炸弹击中小行星的表面，易碎的物质就会爆炸，导致炸弹无法引爆。如果在小行星外引爆，目标就无法摧毁。HAIV系统将炸弹射入岩石，在地面造成爆炸，爆炸威力增加20倍。冯伟计划在2020年左右在不携带核武器的情况下测试该系统。然而，他说，如果预计小行星撞击即将发生，他可能准备在一年内发射。冯伟说:“这个领域的许多人都知道，只要我们需要，我们就可以组装我所说的系统。”HAIV耗资5亿美元，但我们知道，与文明的终结相比，这只是九根牛一毛(这个数字比《世界末日》的全球票房少5000万美元)。

-本·佩因特

想象7:用钻石建造摩天大楼

照片:林语堂

钻石是宇宙中最坚硬的材料之一。它完全透明，几乎没有摩擦，化学性质稳定，是一种良好的导热体。此外，它由碳组成，碳是最常见的元素之一。从微电子学到水管理，钻石——事实上，碳晶体——确实非常有用。不幸的是，大钻石也非常罕见。但是想象一下如果钻石像钢铁一样无处不在会发生什么？

斯蒂芬·贝茨可能刚刚实现了这个梦想。除了为美国宇航局和普林斯顿工作，这位64岁的技术科学家还为通用汽车工作了几年。在通用汽车公司，他用蓝宝石制造了一个透明的活塞发动机，看到了前所未有的火焰和气体流动。这个蓝宝石引擎让贝茨想起了钻石。他说，“你用蓝宝石做什么，如果你买得起，最好把它换成钻石。”

在研究了如何用气相沉积法合成薄膜晶体后，贝茨申请了一项专利，他可以用同样的方法合成钻石。概念很简单:将廉价的工业钻石装入气化的碳60富勒烯——一个有60个碳原子的足球形状的笼子。然后用激光轰击整个富勒烯。富勒烯分解，碳原子沉积在钻石颗粒之间，有效地将它们融合成一个更坚固的整体。

即使这种方法在技术上和经济上是可行的，最终产品也会有许多气孔。没有人知道多孔钻石的性质。此外，贝茨必须首先得到一台价值10万美元的脉冲激光器。不管怎样，如果这一切都实现了，会发生什么？想象一下，你的家在钻石地基下，摩天大楼是钻石结构，你的腿是钻石骨头，飞机和宇宙飞船是钻石零件。只是不要考虑建造一个满是钻石的房子——如果墙壁是由世界上最好的导热材料制成的，房子会变得非常冷。

-泰德·格林沃尔德