年十大科技成就

又是一年将尽,到了盘点的时候,且看《科学美国人》评选出的年十大科技成就。眼控机器:运动受损人士的福音

今年早些时候,当艾瑞克?索拓用思维直接指挥机器手臂将一杯啤酒送入口中,媒体疯狂了。这是一个令人印象深刻的壮举,但背后的技术,是在他大脑中植入的一种电极芯片,这种芯片既昂贵又具有侵入性,而且还需要几个月时间来训练使用。更糟糕的是,只有极少数瘫痪人士能够适应这些心理和生理上的技术要求。

一种较好的办法随后诞生――创建大脑电波活动和机器之间的直接连接。英国伦敦帝国理工学院神经技术科学副教授阿尔多?法赛尔想要用眼球移动来控制轮椅、计算机和视频游戏。利用现成的视频游戏摄像机,法赛尔和他的同事建造了一种护目镜,能够记录用户的眼球移动过程,并传输数据给计算机,软件将数据翻译成机器指令。几乎所有运动受损人士都能应用这项技术,包括截肢者、四肢麻痹症患者、帕金森病患者、多发性硬化症和肌营养不良症患者。

这套系统的成本只需要50美元。在一个科技展览会上,志愿者不需要更多的指导,在15秒后就很好地掌握了玩游戏的技巧。

长期以来,科学家就知道眼睛可以透露人们的目的――他们要去哪里,想要做什么,以及想和谁交流。自从上世纪70年代开始研究眼球运动的神经科学,法赛尔和同事们就撰写了能够将“惊鸿一瞥”转化为指挥轮椅行动、敲击鼠标或者开展瞳孔游戏的算法。为了预测受试者的真实意图,算法的设计基于志愿者用操纵杆操纵轮椅或者机器手臂时眼球运动的真实数据。渐渐地,软件学会了区别不同的眼神,比如当人们看向一个杯子时,软件能够猜测出他们是在猜测里面的饮料为何物,还是想要端起来一饮而尽。

法赛尔在将这个技术商业化成医疗器械之前,必须为临床试验筹得资金。从欧盟获得的万欧元将继续支持他开发机器人的外骨骼,以便能够更好地让残障人士使用眼球追踪系统。

“我想看到我们的努力可以帮助人们再次行动自如,这就是我的目的。”法赛尔说。

微波火箭:低成本访问太空的范式

人类乘火箭遨游太空已50余年,在这么长的时间里,到达轨道的成本一直都是个天文数字――根据火箭种类不同,每公斤载重上天要花费美元到0美元不等。

问题是,没有哪个火箭是非常有效率的,火箭90%的重量都是燃料和推进剂,只为装载物资留下很小的空间。如果能甩掉一些重量,火箭不仅可以将更多的货物送往太空,亦能降低成本。

年,俄罗斯科学家康斯坦丁?特斯洛克夫斯基提出一种方案,建议由地基微波发射器提供火箭上升的动力。他建议,利用反射镜将“一束平行电磁短波射线激光束”瞄准火箭的腹部,加热推进剂产生推力,从而替代大量燃料的装载。

这一方法或许是获得宇宙速度的最有吸引力的方法。但直到最近,这个想法才被重新提起。微波激光虽然在上世纪50年代就发明了出来,但始终没有达到可以发射所要求的兆瓦级功率水平。电池和能源存储系统的最新进展让能源可以足够强大,以至于不需要固定电网来约束电能。

今天,来自世界各地的研究人员正在实践这个概念,包括在年美国加州技术研究所的凯文?帕金领导的一项工程研究。基于他们的工作,一家名为“逃脱动力学”的私人公司正在测试这种微波动力卫星发射系统,美国国家航空航天局(NASA)正在密切


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