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《技術評論》雜志評出2012年十大新興技術（上） 

     新視野

   最新一期美國《技術評論》雜志精選了過去12個月最重要的技術進展，這些技術據信將對未來幾年的創新形式產生巨大的影響。此種影響將會具有非常不同的形式，如為移動設備和電動車找到更好電池材料的方法，及企業家對新興技術商業化進行投資的新方式等，這些技術都具有改變世界的巨大潛能。

  1.卵子干細胞

   此項最新發現將增加女性“老年得子”的幾率。

   美國哈佛大學生殖生物學家喬納森•蒂利發現了一種可減緩女性生物鐘周期的方法。其在今年3月發表論文稱，女性可將其卵巢中的卵子干細胞帶入成年期，這或許是女性延長生育年齡的關鍵。

   現今，女性的生育能力受限于其卵子的總供給量，及其40歲后不斷下降的卵子質量。蒂利所使用的干細胞（能分化或發育成其他細胞）或可使女性遇到的上述兩個問題迎刃而解。這些新發現的細胞有可能會被誘導發育成新卵子，或使老年女性的卵子恢復活力。

   蒂利于2004年在小鼠身上首次發現了卵子干細胞。他在成年女性的卵巢組織中鑒別出了卵子干細胞，然后將其分離并注入到人類卵巢組織，再將卵巢組織移植到小鼠體內。這些細胞分化成人類卵母細胞（在排卵期一次只能成熟一個的未成熟卵子細胞）。蒂利沒有對這些卵母細胞采取進一步措施，但他表示，從小鼠身上得到的卵子干細胞已可生成功能性卵子，受精后即可展現出早期胚胎發育的癥狀。

   該技術的另一誘人影響是，可用以使老年女性的卵子恢復“青春”。蒂利稱，將線粒體從干細胞誘導細胞轉移到現有卵子即可達成。上世紀90年代，在一名年輕捐助者的幫助下，研究人員曾做過類似的研究，結果發現來自捐助者卵子細胞的線粒體可改善老年女性卵子的活力。但是，這項工作“造就”的近30名孩子，由于其DNA（脫氧核糖核酸）來源于兩個“母親”及共同父親，造成了倫理上的糾紛，且尚不清楚孩子是否會遭受健康方面的潛在后果，項目目前已被叫停。蒂利稱，如果線粒體來源于自身年輕時采集的卵細胞，女性就可避免潛在的DNA混雜危險。

   此項研究成果雖然離創建一個人類新生兒還為時尚遠，但已改變了人們對生育的理解。雖然蒂利的少數同事尚對女性卵巢組織中發現的這些細胞是否為真正的干細胞，及是否能成為功能性卵子細胞仍半信半疑，但大部分人認為此項研究是一次“非常令人著迷的飛躍”。

   總部位于美國波士頓的“卵子科學”公司正在對蒂利的研究成果進行商業化，該公司目前已籌得4300萬美元的資金，尋求不孕療法及干細胞的其他應用。

   2.超效太陽能

   在正常環境下，Semprius公司太陽能電池的發電成本要低于化石燃料。

   去年冬天，一家名為Semprius的新創公司創下了太陽能發電的一個重要記錄：其太陽能電池板可將近34％的入射光能轉換成電力。Semprius公司表示，一旦規模化運行，在某些地方，其發電成本之低將足以與那些以煤和天然氣為燃料的電廠相抗衡。

   太陽能設施有許多固定成本，如用于面板陣列的不動產等，因此最大限度地發揮每塊面板的效率以降低太陽能的價格是非常重要的。很多企業都在嘗試各種方法來做到這一點，包括使用除了硅之外的其他材料等。比如，阿爾塔設備公司使用高效砷化鎵材料制成了柔性太陽能板；Semprius公司采用的也是砷化鎵，因為這種材料能比硅更好地把光轉化為電能（硅太陽能電池板的效率記錄是23%左右）。但砷化鎵也昂貴得多，因此Semprius公司正在通過不同途徑進行成本補償。

   其一是縮減太陽能電池的尺寸，將每塊太陽能板上的單個光吸收器縮減至僅600微米寬、600微米長、10微米厚。這種制造工藝得益于公司共同創始人、伊利諾伊大學化學和工程系教授約翰•羅杰斯的研究成果，其找到了一個辦法，將細小的電池生長在砷化鎵晶圓上，然后將其快速剝離，再用晶圓制作更多的電池。一旦這些電池鋪設完成，并將其置于匯聚日光的玻璃透鏡下，Semprius公司可將其電力產量最大提升約1100倍。

    將日光匯聚到太陽能電池板并不是什么新辦法，但對于較大的硅電池來說，通常必須使用冷卻系統以帶走由此產生的熱量。而Semprius的小型電池單元產生的熱量可少到無需冷卻，從而進一步降低了成本。Semprius公司技術副總裁斯科特•伯勒斯稱，未來幾年，使用該系統產生的電力成本可達到每千瓦時8美分，這要低于美國2011年每千瓦時10美分的平均零售價格。

    但是，利用透鏡聚光的局限性中和了Semprius技術的部分優勢：電池在晴朗的天氣下，接收日光直射時，系統能達到最佳效果；在任何其他情況下，能源產量就會顯著下降。

    目前，Semprius公司已開始大規模生產這種面板。該公司已經從風險投資公司和西門子公司籌集了約440萬美元，今年計劃在北卡羅萊納州開設一個小型工廠，其每年生產的太陽能電池板足夠提供6兆瓦的電力。該公司希望到2013年底可擴大到30兆瓦，但這樣就必須籌集更多的錢，然而在當前資本密集型能源先創企業不受青睞的氣氛下，能籌到多少錢尚是未知數。

   同時，Semprius也將不得不以足夠快的速度降低其生產成本，以與傳統的硅板一較高下，因為硅的價格僅在2011年就已跌去半數以上。

    3.光場攝影術

   Lytro公司徹底改變了普通相機的面貌，照相從此不對焦。

   自廉價數碼攝影誕生以來，今年3月終于有了相機設計的第一次重大技術升級，那就是照相時不用再對焦了，新設計將允許你在照完相后再調整圖像的焦點。硅谷先創公司Lytro的這款產品售價為399美元，該公司計劃利用該技術開發出除了“再聚焦”之外的更多特技應用，如在家中制作3D圖像等。

   消費級數碼相機一般都使用平板（無論是化學膠片還是數字傳感器）來記錄位置、顏色、透過鏡頭的光強度等信息，從而創建出圖像。Lytro相機記錄的則是光線到達的角度，其生成的文件并不是圖像，而是在某一特定時刻捕捉到的光線的立體圖案的迷你數據庫，亦稱為光場。軟件可對數據庫進行挖掘，產生自按下快門起的各種不同可能的照片和視覺效果。

   光場相機之前僅在工業上具有有限的用途，而且由于采用多鏡頭，因此價格昂貴，從未應用于普通消費品。Lytro公司創始人、美國斯坦福大學光場技術博士吳仁，通過簡化設計使光場相機成為了一款普通消費者可負擔得起的產品。其設計思路是，在普通數字傳感器上放置一層飾有微型顯微鏡頭的低成本塑料薄膜，使其能探測到入射光線的方向。

   拍攝后進行再聚焦，只是Lytro相機強大功能的第一步。一個可供下載的升級軟件很快就能使相機捕捉到一張銳聚焦相片中的一切信息，而不用管其離鏡頭的距離，這對普通相機來說幾乎是不可能的。公司今年的另一個升級計劃是，使用Lytro快照數據創建3D圖像。吳博士目前還在研發可在拍攝后進行聚焦的攝像機，一旦成功將會極大地提升家庭電影業的產值。

   Lytro相機拍攝的圖像可在網站上進行共享，其他人可通過“變焦”來體驗和探索攝影師拍下的景象。吳博士表示，這種靈活性是相當吸引人的，未來所有的相機都將以光場為基礎。

   4.太陽能微電網

   村級規模的直流電網可為照明和手機供電。

   在印度，生活在農村地區的大約4億人，至今還過著黑燈瞎火的日子。對他們中的大多數人來說，只是簡單地給手機充個電就需要長途跋涉到市鎮上，而他們家里的照明還得依靠煤油燈發出的微弱光亮。

    為改變這種狀況，尼基•賈辛哈尼和布賴恩•沙德共同創辦了美樂高（Mera Gao）電力公司。得益于太陽能電池板和LED價格的不斷下降，該公司致力于建設和運營低成本的由太陽能供電的微電網，以滿足家庭清潔照明及手機充電之需。微電網從一個相對較小的電源地將電力配送到有限的區域。同時，還可配以替代解決方案，如獨立的太陽能電燈。微電網的優勢是，安裝成本可由整個村子進行分攤。該系統還可使用更高效、更大規模的電力發生和存儲系統以降低運營成本。

   美樂高的首個商業化微電網于去年夏天開始部署，已有8個村莊加入進來；今年有望從美國國際開發署獲得30萬美元的撥款，推廣至另外40個村莊。該公司還鼓勵其他人進入印度的離網可再生能源市場。據總部設在華盛頓的世界資源研究所估計，這一市場每年將達20億美元。

   只需花上2500美元，一百戶人家（最多分成15組）就可通過電線連到兩個發電樞紐，每個樞紐都包含一套太陽能電池板和電池組。微電網全部使用24伏直流電，允許使用鋁線，而不是更昂貴的高低壓交流配電系統所用的銅線。在村里安裝前先進行精心規劃，以確保配電線路達到最優化。如果有偷電者試圖私自搭線，斷路器將會跳閘。這種規劃和設計是微電網的最大創新之處。

   每戶人家每晚可得到7小時0.2安培的電流，這足以為2個LED燈和1個手機充電點供電，用戶每月僅需為此預付100盧比（約合2美元）的費用，而之前煤油加上手機充電的一般花費每月也要100盧比至150盧比。

   賈辛哈尼表示，美樂高的微電網并不是電網的替代品，而是一種人們即刻就能得到并支付得起的網絡。目前該技術僅支持照明和手機充電，但該公司正在探索創建社區娛樂中心，在這里，電視、廣播、電風扇和信息服務的費用將由一組家庭共同負擔，而不是由單個用戶獨自承擔。

   5.3D晶體管

   英特爾將由此創建出更快和更節能的處理器。

   為了將更多的元件壓縮進硅芯片，英特爾已啟動基于3D晶體管的大規模生產工藝。此舉不僅可延長摩爾定律的生命，還有助于顯著提高處理器的能效和速度。

    在傳統芯片中，電流的開閉受控于“門”產生的電場，門位于嵌入硅襯中的寬淺導電通道的上方。在3D晶體管中，載流通道被翻轉直立，升離了芯片表面。通道材料就此接觸位于其兩側和頂部的門，幾乎不讓通道暴露在由下方襯底中雜散電荷造成的干擾中。在早期的晶體管中，這些電荷會干擾門的阻流能力，形成恒量的漏電流。

    由于幾乎沒有漏電流，3D晶體管可更加清晰和快速地開啟和關閉，設計師不必擔心漏電流被誤認為“開”的信號，所以其可在低功率下運行。

  英特爾宣稱，與以前的晶體管相比，3D晶體管的開關速度提升了37%，且能耗降低了一半，更快的開關速度意味著更快的芯片。此外，由于其封裝體積更小，晶體管的安排可更為緊密，信號在其間的運行時間也越短，從而進一步提高了芯片的運行速度。

  基于該技術的首個處理器將很快出現在筆記本電腦中。但是，電子行業對其在手持設備中的節能前景更感興趣。這意味著，設計師不再需要擴充電池尺寸即可完成性能升級，或是在不降低性能的情況下縮減電池的大小。“10年前，大家只關心更快的芯片速度，”英特爾的技術工藝負責人馬克•波爾表示，“今天，低功耗運行變得重要得多。”他補充說，節電和性能提升將使手持設備大放異彩，因為更小的晶體管使單芯片處理內存、寬帶通信、GPS（全球定位系統）等多項功能成為可能，而目前上述每項功能都必須有單獨的芯片來處理。使用更少的芯片和更小的電池，很多電子玩具將在更小的包裝下實現更多功能。

   新的3D晶體管設計，給未來5年電子行業的進一步發展留下了足夠的空間。目前，英特爾的芯片可在每平方毫米的空間里容納487萬個晶體管，而新芯片可容納875萬個。到2017年，每平方毫米容納3000萬個晶體管也將不再是幻想。（記者 馮衛東 綜合外電）

 《技術評論》雜志評出2012年十大新興技術（下）

來源： 科技日報作者： 馮衛東

   “牛津納米孔”公司展示了可直接讀取DNA堿基的商業機器，提供了一種使基因組測序速度更快、更便宜的方法，可簡便到讓醫生將基因組測序作為像核磁共振成像或血液細胞計數那樣的常規測試手段

   新視野

   6. 更快的傅里葉變換

   一個數學方法的更新將帶來一個更快的數字世界。

   今年1月，4名麻省理工學院研究人員向人們展示了一種計算機科學中最重要算法的替代品。迪娜•凱塔比、海賽姆•哈桑尼、彼得•因迪克、埃里克•普賴斯創建出一種進行傅里葉變換的更快方法。傅里葉變換是一種處理數據流的數學技術，其已成為Wi-Fi路由器、數字醫療影像和4G蜂窩網絡的運行基礎。

    傅里葉變換的歷史可追溯到19世紀，其原理是，任何信號，如錄音信號，可表示為不同頻率和振幅的正弦和余弦波的集合總和。對波的集合處理起來相對容易，例如，可對錄音信號進行壓縮或對噪音進行抑制。在20世紀60年代中期，又發展出了一種被稱為快速傅里葉變換（FFT）的對計算機友好的算法。快速傅里葉變換的威力到底有多大，你只需比較一下MP3文件及其未壓縮格式的大小即可。

   麻省創建的新算法，稱為稀疏傅里葉變換（SFT），其對數據流的處理要比快速傅里葉變換快上10倍至100倍。這種加速的達成，是基于我們最為關注的是信息的有意義部分：音樂不是隨機噪聲。這些有意義的信號通常只是一個信號可采值的一小部分，用技術術語來說，這個信息是“稀疏”的。因為稀疏傅里葉變換算法無意處理所有可能的數據流，它采集的是某些“捷徑”（最有意義）部分，而非其他可用部分。從理論上講，一個僅處理稀疏信號的算法，要比快速傅里葉變換更具局限性。但是，新算法的共同發明人、電氣工程和計算機科學教授凱塔比指出，“稀疏無處不在，它存在于自然中，存在于視頻信號中，也存在于音頻信號中”。

   更快的變換意味著處理一定量的信息只需更少的電力，這對于對電力要求苛刻的智能手機等移動多媒體設備來說，不啻為一種福音。或者說，使用相同的電量，工程師們可考慮做更多快速傅里葉變換算法不可能達成的計算需求。例如，今天的互聯網骨干網和路由器實際上只能讀取或處理穿越其間的數字河流中的涓涓細流，而稀疏傅里葉變換可使研究人員以每秒數十億次的速度更為詳細地研究數據洪流。

   7. 納米孔測序

   簡單、直接的DNA分析將成為基因測試的常規程序。

   “牛津納米孔”公司已向公眾展示了可直接讀取DNA（脫氧核糖核酸）堿基的商業機器。該技術提供了一種使基因組測序速度更快、更便宜的方法，且可簡便到讓醫生將基因組測序作為像核磁共振成像或血液細胞計數那樣的常規測試手段，從而迎來了一個個性化醫療的新時代。

    該公司的設備，不必擴增DNA或使用昂貴試劑，其通過將單鏈DNA傳入創建于膜內的一個蛋白質孔來工作。當一個電流流過孔隙時，不同的DNA堿基會以不同方式阻斷電流，從而使機器讀出序列。

    該公司的競爭對手近年來在測序技術上也已變得更快、更便宜，但他們大多使用熒光試劑來鑒別堿基，或是將DNA分子切斷并擴增片段。納米孔技術要簡單得多，其可避免上述步驟中不知不覺混入的錯誤。

    能夠直接讀取DNA分子也意味著，一次就可讀取較長的基因組片段。這使得研究人員能夠更容易地看到像易位和拷貝數變異這樣的大型圖案，易位指的是DNA塊從基因組的一部分轉移到了另一部分，被認為是各種癌癥和其他疾病的基礎；拷貝數變異指的是DNA序列重復了許多次，被認為與各種神經系統發育障礙有關。

   該公司報告稱，他們一次就能讀取的一個DNA鏈大約有48000個堿基長。美國國家人類基因組研究所科技發展部主任杰弗里•施洛斯表示，這是迄今人們聲稱能一次讀取的最長DNA片段。

    “牛津納米孔”的新產品線將包括一個大約兩副牌大小的小型便攜式設備，其可直接插入計算機的USB端口，并能進行少量的DNA測序；一個較大的臺式機則能處理大量的測試序列。集中這樣的一批機器將可用于全基因組測序。雖然該公司尚未宣布臺式機的價格，但便攜機的價格可能會低于900美元。在遠程診所或食品加工廠，該裝置將使有限數量DNA的讀取變得很容易，這樣檢查人員就可監控危險菌株造成的污染。

    8. 公眾集資

   Kickstarter網站創新了新技術商業化集資方式。

   Kickstarter是一家基于紐約的網站，最初的成立目的是支持和激勵創新性、創造性、創意性新項目，目前已成為科技創業融資的一股重要力量。其通過網絡平臺面對公眾集資，讓有創造力的人可獲得他們所需要的資金，以使他們的夢想有可能實現。企業家們已利用該網站一次性籌集了數十萬美元，開發和生產出了包括家庭網絡傳感系統和三維物體打印工具在內的新產品。

   kickstarter平臺的運作方式相對來說比較簡單而有效：該平臺的用戶一方是有創新意愿、渴望進行創作和創造的人，另一方則是愿意為他們出資金的人，然后見證新發明、新創作、新產品的出現。kickstarter的創意性項目包括：音樂、網頁設計、平面設計、動畫以及所有有能力創造以及影響他人的項目。該種公眾集資模型為先創公司啟動時的傳統融資手段提供了一種補充。

   雖然大多數項目要求的融資額相對較少，但也有一部分項目的融資已超出100萬美元大關。最值得注意的是，《野性傳奇》的東家就籌得了逾300萬美元來開發這款視頻游戲。這也遠遠超出了一般最高融資不超出60萬美元的極限，實質上已進入典型的風險資本注入的領域。

   總體而言，Kickstarter的用戶在去年為各種項目承諾了近993萬美元的融資額，大約相當于美國所有種子投資（普華永道會計師事務所估計達9200萬美元）的10％。

   人們為一個項目尋求融資時，往往會設定一個集資目標并征求認捐。如果一個項目未能達到預期目標（2011年為54％左右），支持者就不會掏一分錢。如果項目最終達成了目標，捐資者將獲得各種獎勵，如感謝信、新產品甚至是邀請參觀創作者的工作場所等。Kickstarter從中收取5％的傭金。該網站自推出以來派發的資金已超過1500萬美元。

    隨著美國從今年4月開始解除私營公司不得向小投資者出售股份的禁令，Kickstarter所扮演的角色可能會開始改變。如果公眾集資網站開始提供權益股份，它定會使幾十個風險投資公司消失在人們的視野之外。

    9. 快速發掘新材料

   測試適合于大規模生產的電池材料的新方法將徹底革新能源存儲的面貌。

    電動車跑得更遠，智能手機擁有更強大的處理器和更好、更亮的屏幕，這一切都應歸功于美國圣迭戈野貓發明科技公司開發的新型電池材料。

   通過一次性測試數千種物質，野貓公司正在加速有價值儲能材料的發現過程。去年3月，該公司宣布，與目前的普通磷酸鋰陰極材料相比，磷酸鋰鈷陰極材料可將電池的能源密度提高近三分之一。該公司還推出了一種電解液添加劑，可使電池在更高電壓下更穩定地工作。

   選擇電池的最佳材料是一個特別棘手的問題。電池由3個主要部分組成：陽極、陰極和電解液。不僅每部分都幾乎由多種化合物混合而成，且三部分必須很好地協同工作。這使研究人員將要探究的最佳材料的組合可能達到百萬量級。

   為了窮究最佳組合，野貓公司采取了最初由藥物發明實驗室開發的一項戰略：高通量組合化學。取代一次只測試一種材料的舊方法，野貓公司的新戰略可系統性地對數以千計的材料進行并行測試，一周之內即可合成和測試約3000種新的材料組合。公司首席執行官馬克•戈里瑟稱，目前他們已獲得了一種3倍能源密度的新材料。

   測試數千種材料的最簡單方式是將每個樣本沉積在基底上的薄膜內。這種做法確實讓以前的研究人員發現了有前途的電池材料組分，但這些候選材料最終被證明不適于符合成本效益的大規模生產過程。

   為了避免再走這種浪費時間的彎路，野貓公司找到了一種利用微縮版大規模生產技術來制作樣品的新方法。他們在測試候選材料性能的同時，也測試材料是否易于制造。他們還對材料在各種潛在運行條件下是否能與實際電池相連進行了測試。最終，只有那種在野貓公司測試臺上表現良好的材料，才有可能進行實地測試。

   如果野貓公司的方法獲得成功，其付出的努力將會使電池變得更小、更省電，從而獲得智能手機和電動汽車生產商的格外青睞。

   10. “臉譜”時間軸

   社交網絡公司正在以史無前例的規模搜集和分析客戶數據。

   “臉譜”（Facebook）最近向其8.5億每月活躍用戶推出了時間軸（Timeline）接口。接口設計將使瀏覽社交網絡為每個客戶聚合的巨量信息變得更為容易，并促使他們以便于分析的方式添加和共享更多的東西。

   “臉譜”的動機當然是為了對廣告進行更好的定位，廣告業務已占據其85％的盈利。在某種程度上，成功的定位就是一個數字游戲。如果媒體報道的趨勢保持平穩，“臉譜”的數據庫自去年1月以來每日增加625000TB（兆兆字節）的壓縮數據。時間軸的新功能必將大大提高這一數字，用戶提供給“臉譜”的個人數據可能要比其他在線廣告銷售商所能訪問的數據多得多。

   在過去，用戶貢獻給“臉譜”的很多數據都是以松散狀態的形式進行更新，除了“喜歡”按鈕多少提供了些可能被用于廣告定位的較精細信息。而時間軸的作用要大得多，其可激勵用戶將大量的元數據添加到他們的更新中，這使得數據價值的挖掘更為容易。而且經過精心設計，其鼓勵用戶重新審視和添加更多信息至過去的更新中，或追溯添加全新的履歷資料。

   時間軸讓用戶增加“適銷對路”信息的一種方式是，要求他們對“生活事件”類下的更新進行分類，其中包括像買房、買車等標簽。一個通告買了車的用戶會被提示描述以下細節：車型、裝飾、車型年份、購買時間和地點及購置時的登記姓名等。“臉譜”對這些信息進行整合后，就可確定用戶的性別、收入階層、教育程度及職業。

   這種不斷增長的隱含數據是一個營銷富礦，但這對“臉譜”來說也是一大挑戰，其必須保證不被數據的洪流淹沒。“臉譜”將營收的約10％投入到研發中，包括極力提高速度、效率和基礎設施的可擴展性。如果維持這樣的開支模式，該公司2012年分配于服務器和存儲設備的資本開支將超過16億美元。

   時間軸以一種計算機輔助自傳（多媒體日記）的方式，使“永恒記錄”的概念成為了現實，從此人們可在“云”中搜索生活的過往片段。但是，時間軸接口無意中也可能會帶來反效應，那就是用戶已開始關注“臉譜”到底掌握了自己多少隱私。通常情況下，當人們分享關于自己的信息時，他們看到的只是某個片段；但當人們看到時間軸時，他們會意識到，所有這些點點滴滴所包含的信息要比各部分的簡單相加多得多，他們突然就會明白自己的數據事關重大。（記者 馮衛東 綜合外電）