美國《大眾科學(xué)》雜志網(wǎng)站近日為我們遴選出2015年十大最值得關(guān)注的科技動(dòng)態(tài)，這些進(jìn)步讓我們對新的一年充滿(mǎn)更美好的期待。

    從研制出埃博拉疫苗和藥物到揭示矮行星的奧秘，對于科技界甚至整個(gè)世界來(lái)說(shuō)，2015年注定又是不平凡的一年。

    2015年，我們的期待與愿景

    ——美《大眾科學(xué)》雜志評選出十大最值得關(guān)注的科技動(dòng)態(tài)

    美國能源部的影子光纖網(wǎng)絡(luò )“ESnet”

    NASA的“機器人宇航員2號”

    “新地平線(xiàn)”探測器模擬圖

    Ocu1us Rift虛擬現實(shí)頭盔

    “麗莎探路者”探測器模擬圖

    可擴展活動(dòng)艙

    生物制劑

    2015年，科學(xué)、技術(shù)和工程學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的巨大進(jìn)步將再次以深刻的方式影響和改變世界，從埃博拉藥物到虛擬現實(shí)；從開(kāi)墾商業(yè)太空棲息地到機器人開(kāi)源革命，美國《大眾科學(xué)》雜志網(wǎng)站近日為我們遴選出2015年十大最值得關(guān)注的科技動(dòng)態(tài)，這些進(jìn)步讓我們對新的一年充滿(mǎn)更美好的期待。

    一、離岸風(fēng)力發(fā)電時(shí)代到來(lái)

    2014年，當員工開(kāi)始在美國馬薩諸塞州的港灣城市科德角（Cape Cod）安裝高壓電纜時(shí)，他們其實(shí)也在為一個(gè)可再生能源的新時(shí)代奠定基礎。這些電纜會(huì )將電力源源不斷地從美國的第一個(gè)離岸風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)——科佩風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)（Cape Wind）輸送到其他地方。

    從2016年年底開(kāi)始，這個(gè)發(fā)電廠(chǎng)的130個(gè)龐大渦輪機將為新英格蘭地區（包括緬因州、新罕布什爾州、佛蒙特州、馬薩諸塞州，羅得島州、康涅狄格州共6個(gè)州）的25萬(wàn)居民提供其總用電量的75%；而且，在接下來(lái)的25年內，有望為他們節約72億美元。

    目前，美國風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)的總發(fā)電量約為610億瓦，但大多數風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)都位于這個(gè)國家的中部地區，遠離人口密集的沿海地區。能源咨詢(xún)師布魯斯?漢密爾頓說(shuō)，到2020年，從緬因州到德州，目前已經(jīng)提出的這些離岸風(fēng)力發(fā)電計劃，有望再提供30億瓦的電力，足以為200萬(wàn)戶(hù)家庭供電。

    在發(fā)展離岸風(fēng)力方面，美國落后英國和丹麥等國家整整10年，但這種情況可能會(huì )發(fā)生變化，漢密爾頓說(shuō)：“科佩風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)的成功是一個(gè)明顯的標志：在美國，離岸風(fēng)力發(fā)電的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。”

    二、埃博拉藥物到達西非

    2013年12月，一名2歲的幾內亞男童開(kāi)始發(fā)燒，排出黑色糞便并且嘔吐，發(fā)病4天后，這名男童于2013年12月6日死亡。男童死后，她的母親出現出血癥狀，在12月13日死亡。然后，男童的3歲姐姐也在12月29日死亡。男童的祖母后來(lái)也有同樣癥狀，于2014年1月1日死亡。兩名參加祖母葬禮者把病毒帶回村落（西非部落傳統葬禮有清洗、觸摸和親吻遺體等習俗）。一名衛生人員將病毒帶到另一村落且死亡，醫治衛生人員的醫生也喪生。這名衛生人員與這名醫生把病毒傳染給來(lái)自其他鄉鎮的親戚。蓋凱杜是蓋凱杜省首府，跟另外兩個(gè)西非國家接壤，令埃博拉疫情蔓延。

    截至2014年11月9日，歷史上最嚴重的埃博拉疫情已經(jīng)造成14098人染??；5160人死亡，其中絕大多數在西非。

    但這一情況將在2015年出現轉機。澳大利亞昆士蘭大學(xué)的病毒學(xué)家伊恩?麥凱說(shuō)：“這一流行病的規模之大，驅使所有人以遠超以往的速度來(lái)研制疫苗或推出相關(guān)藥物。”在記者發(fā)稿前不久，研究人員剛剛在西非對兩種主要的抗病毒新藥：brincidofovir和Favipiravir（法匹拉韋）進(jìn)行了臨床試驗。

    Brincidofovir原本用于干擾病毒DNA復制，目前正進(jìn)行針對巨細胞病毒和腺病毒感染的三期試驗，約有1000人接受了該藥物治療。此前，生產(chǎn)商Chimerix公司針對埃博拉病毒開(kāi)展了兩次測試，發(fā)現該藥物的確能在試管研究中抑制病毒。不過(guò)，Brincidofovir無(wú)法在猴子身上測試，因為猴子體內的一種酶會(huì )讓藥物迅速失活。但Chimerix公司稱(chēng)，針對豚鼠和老鼠的研究正在進(jìn)行中。

    抗擊埃博拉病毒藥物法匹拉韋由日本科學(xué)家研制而成，研究表明，在老鼠接觸埃博拉病毒后連續6天接受法匹拉韋治療，可免于感染埃博拉。不過(guò)，和猴子不同，老鼠只有輕微癥狀，因此，試驗鼠經(jīng)過(guò)了基因改造，抵抗病毒的免疫防御完全缺失，這讓試驗結果變得很難詮釋?zhuān)孕枰M(jìn)行更進(jìn)一步的測試。

    世界衛生組織助理總干事瑪麗-保萊?基尼表示，兩種實(shí)驗性的埃博拉疫苗可能最快于2015年1月到達西非的醫療工作者手中。其中一種疫苗由制藥巨頭葛蘭素史克研發(fā)，其利用冷凍的黑猩猩感冒病毒作為載體，將兩株埃博拉病毒（蘇丹株和扎伊爾株）的遺傳物質(zhì)遞送至人體內，疫苗注入后，這兩種基因能產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)，激活人體的免疫系統，從而對抗病毒。而另一種疫苗則由位于愛(ài)荷華州埃姆斯的“紐琳基因（NewLink Genetics）”公司研制，這一疫苗包含有一種改造后的家畜病原體，其中包含有一個(gè)埃博拉病毒基因。
 
    因為有這么多生命危在旦夕，因此，一般要耗時(shí)數年的新藥和新疫苗的研制過(guò)程被壓縮到數月。盡管埃博拉疫情的發(fā)病率在有些地方已經(jīng)下降，但美國貝勒醫學(xué)院院長(cháng)皮特?霍特茲說(shuō)：“每周我們都會(huì )看到感染數量的快速增加。”沒(méi)有人能保證這些在動(dòng)物身上有效果的疫苗和藥物在人體上也有同樣好的表現，但聊勝于無(wú)，是目前所有病人的想法。不管怎樣，這些疫苗和藥物帶來(lái)的是希望。

    三、超快數據傳輸加快科學(xué)發(fā)展進(jìn)程

    當大型強子對撞機（LHC）于今年春季“重出江湖”時(shí)，它將產(chǎn)生有史以來(lái)最龐大的數據量——每年將產(chǎn)生40千兆兆字節的數據。這種洶涌而至的數據量的飆升反映了科學(xué)界的一個(gè)趨勢：日益精密的儀器將產(chǎn)生越來(lái)越龐大的數據。

    盡管這是一件好事，但也是一個(gè)問(wèn)題，尤其對那些與LHC這樣的大型設備遠隔千里的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，如何快速獲取這些有價(jià)值的數據成了他們亟待解決的問(wèn)題。盡管海量數據能在超高速光纖網(wǎng)絡(luò )（比如美國能源部的影子光纖網(wǎng)絡(luò )“ESnet”，其數據傳輸率為1011/秒）中，以火箭般的速度傳輸，但一到緩慢的水下纜線(xiàn)，傳輸速度就直線(xiàn)下降。

    不過(guò)，到今年1月底，ESnet將能橫跨大西洋進(jìn)行數據傳輸，在美國和歐洲的實(shí)驗室之間，提供3.4×1011/秒的數據傳輸速度，這將改變全球合作的速度和格局。

    ESnet負責人格里格?貝爾說(shuō)：“不僅在物理學(xué)領(lǐng)域是如此，在氣候科學(xué)和基因組學(xué)領(lǐng)域也是如此，數據傳輸成為最棘手的問(wèn)題，全球各地有大量的團隊在工作，我們的使命是使距離變得無(wú)關(guān)緊要。”

    四、探測器將揭示矮行星的秘密

    史上第一次，人類(lèi)將于同一年內對兩顆新行星進(jìn)行探測。這里的“新”不僅指此前從未曾有探測器到達過(guò)，而且也指類(lèi)型之新。冥王星和谷神星都是矮行星，谷神星還是太陽(yáng)系中最小的、也是唯一一顆位于小行星帶的矮行星，這意味著(zhù)它們不僅體積大、體型圓（與地球類(lèi)似），而且與其他行星共享軌道（與地球不同）。研究表明，對這些處于中間地帶的行星的研究將是我們理解太陽(yáng)系的形成和演化歷程的關(guān)鍵。

    美國國家航空航天局（NASA）的宇宙飛船將于2015年3月份“拜訪(fǎng)”谷神星。谷神星是小行星帶的一個(gè)異類(lèi)，它的寬度約為590英里，重量為這一小行星帶內所有其他小行星總重量的三分之一，其大約誕生于46億年前太陽(yáng)系形成初期。研究表明，谷神星的表面擁有黏土礦物和霜凍，其大氣層很稀薄，或許還有一個(gè)地下海洋。

    冥王星是另一顆迄今還沒(méi)有太空飛行器訪(fǎng)問(wèn)過(guò)的矮行星，甚至連哈勃太空望遠鏡也只能觀(guān)察到它表面上的大致容貌。當NASA的“新地平線(xiàn)（New Horizons）”探測器于2015年7月份掠過(guò)冥王星時(shí)，可能會(huì )做出更重大的發(fā)現。冥王星的直徑約為1440英里，是“柯伊伯帶”中目前已知最大的天體。“柯伊伯帶”是太陽(yáng)系在海王星軌道外黃道面附近、天體密集的中空圓盤(pán)狀區域，其中滿(mǎn)是凍巖。多年的研究使人類(lèi)掌握了一些基本細節：冥王星擁有5個(gè)已知的衛星，其中一個(gè)衛星的體積超過(guò)冥王星的一半。冥王星的軌道非常特殊，氣候極端：夏季，表面的冰蒸發(fā)進(jìn)大氣中；在冬天又凝結到地面上，狂暴的溫度變化也可能導致冥王星的表面出現冰噴發(fā)。

    但大多數情況下，我們不知道會(huì )發(fā)現些什么，“新地平線(xiàn)號”探測器進(jìn)入柯伊伯帶是對未知領(lǐng)域的一次探險，用科學(xué)家阿蘭?斯特恩的話(huà)來(lái)說(shuō)就是：“數十年來(lái)未曾有之事件。”

    五、廣義相對論接受檢驗：可能催生“萬(wàn)物之理”

    1915年11月，阿爾伯特?愛(ài)因斯坦公布了一組方程式，顛覆了我們對于時(shí)間和空間的觀(guān)念。整整一個(gè)世紀過(guò)去了，令人沮喪的是，他的偉大理論仍不完整。廣義相對論的確已成為我們理解宇宙大爆炸、黑洞以及重力本身的基礎，但整套理論的關(guān)鍵部分仍然未經(jīng)證實(shí)。

    一個(gè)未被證實(shí)的預測是，加速運動(dòng)的質(zhì)量會(huì )產(chǎn)生引力波，就像船只在湖面上航行會(huì )制造出漣漪一樣。2015年7月，隨著(zhù)名為“麗莎探路者（Lisa Pathfinder）”的探測器發(fā)射升空，搜尋引力波的工作將達到新高潮。

    “麗莎探路者”將測試一種技術(shù)，為一個(gè)新的引力波天文臺做準備。另外，從2015年開(kāi)始，兩項在地面上進(jìn)行的實(shí)驗：先進(jìn)激光干涉引力波天文臺（Advanced LIGO）和“先進(jìn)處女座（AdvancedVirgo）”引力波天文臺會(huì )上崗工作。

    這些實(shí)驗應該能夠捕捉到恒星爆炸產(chǎn)生的引力擾動(dòng)?？茖W(xué)家們還將對一個(gè)編號為PSR J0337﹢1715的“三體星系（類(lèi)似太陽(yáng)系這樣的恒星星系，不過(guò)其有三個(gè)太陽(yáng)）”的運動(dòng)進(jìn)行觀(guān)測。他們希望借此厘清引力對各種物質(zhì)的作用是否一致，就像愛(ài)因斯坦所認為的那樣。

    一些科學(xué)家懷疑，相對論的某些方面確實(shí)錯了。因為，多年來(lái)，宇宙學(xué)家們總是能觀(guān)察到劇烈的、無(wú)法解釋的星系運動(dòng)，他們一般將這種運動(dòng)歸因于理論中的暗物質(zhì)和暗能量，但在2014年的一系列會(huì )議上，物理學(xué)家們探討了另外一種可能性:萬(wàn)有引力或許并非簡(jiǎn)單地以愛(ài)因斯坦所認為的方式作用。那么，矛盾就來(lái)了：廣義相對論和量子力學(xué)之間發(fā)生了沖突?？茖W(xué)家們想了各種辦法來(lái)調和這種矛盾，但迄今為止一無(wú)所獲，除了數不勝數的且未有定論的與弦理論有關(guān)的論文。

    物理學(xué)家們對2015年最大的期望是，上述實(shí)驗中的某個(gè)實(shí)驗能揭示爰因斯坦在哪里偏離了軌道，以便其他人能跳回去并繼續探索爰因斯坦所努力尋求的“萬(wàn)物理論”。

    六、商業(yè)太空棲息地與空間站對接

    2014年，當NASA選擇太空探索技術(shù)公司（SpaceX）和波音公司這兩家公司將宇航員運送到國際空間站時(shí)，商業(yè)太空飛行就到達了一個(gè)重要的里程碑。2015年，NASA將把注意力轉向下一個(gè)合乎邏輯的步驟：商業(yè)太空棲息地。

    SpaceX公司計劃于2015年夏末或初秋將總部位于內華達州的私人航天服務(wù)公司畢格羅航空航天公司研制的“可擴展活動(dòng)艙”(Expandable Activity Modul)發(fā)送至國際空間站。一旦該棲息地與“寧靜”號節點(diǎn)對接，它將膨脹至13英尺長(cháng)，隨后，在接下來(lái)的兩年中，儀器將檢測其在太空如何運行，能支撐多久。畢格羅宇航公司將利用這些數據，打造一個(gè)可容納12人的太空站。

    與此同時(shí)，NASA已經(jīng)開(kāi)始為商業(yè)太空站制定使用標準。NASA的商業(yè)航天部主任菲利普?阿里斯特說(shuō)，私營(yíng)企業(yè)將有助于維持人類(lèi)在近地軌道上活躍而持續的活動(dòng)。他說(shuō)：“美國航天事業(yè)不再只是我們的事情。”

    七、美國西部將遭遇水危機

    地質(zhì)學(xué)家們知道地下水的位置所在，但他們不知道每個(gè)含水層包含多少水，就像我們能夠從衛星圖像上看到一個(gè)游泳池，但卻不知道它有多深一樣。

    美國加州已經(jīng)連續3年遭遇嚴重干旱，水庫水位觸及歷史低點(diǎn)，干燥的森林導致野火頻發(fā)，一些城鎮面臨無(wú)水可用的窘境。加州農業(yè)生產(chǎn)重地“中央谷”的許多農民，甚至不得不絕望地從儲備水源（自己土地下的地下水）中抽取大量水來(lái)灌溉莊稼。但這最多只是剜肉補瘡，不僅如此，還造成了嚴重的后果：近年來(lái)，一些地區的地面已經(jīng)下陷了100多英尺。

    2014年9月16日，加州州長(cháng)杰里?布朗簽署了3個(gè)旨在加強地下水監管的法案。人們呼吁對地下水資源進(jìn)行更精確的測量和統計。加州大學(xué)歐文分校的水文專(zhuān)家杰伊?法姆吉列蒂說(shuō)：“現在我們甚至不知道銀行里有多少錢(qián)（地下有多少水），我們只知道水面越來(lái)越低。”

    新技術(shù)將對地面和地下水的總量進(jìn)行探測，豐富水文地質(zhì)圖的內容。比如，美國斯克里普斯海洋研究所的研究員觀(guān)測到的地殼上的小型洼陷，能揭示整個(gè)西部地下水的流失量；科羅拉多大學(xué)博爾德分校的團隊則研發(fā)出了一種方法，能使用GPS儀器來(lái)測量土壤的濕度和積雪的厚度。

    氣候變化會(huì )造成更多的干旱，這幾乎是不可避免的，但這些數據將喚醒人們意識到水危機的嚴重性，讓人們意識到水危機已然到來(lái)，并引導人們去緩解危機。

    八、機器人加入開(kāi)源革命

    有史以來(lái)最復雜的三大機器人——NASA的“機器人宇航員2號（Robo-naut2）”、Rethink Robotics公司的“百特（Baxter）”工業(yè)機器人和波士頓動(dòng)力公司的雙足人形機器人“阿特拉斯（At1as）”有一個(gè)共同點(diǎn):它們都運行“機器人操作系統（ROS）”，這個(gè)開(kāi)源的操作系統正迅速成為機器人行業(yè)的“安卓系統”。

    為什么這一點(diǎn)意義非凡？因為“機器人操作系統”是開(kāi)源運動(dòng)的理想典范:它強大、免費，與其他平臺采取合作而非競爭的姿態(tài)。它遍地開(kāi)花，出現在波音公司和福特公司的研發(fā)實(shí)驗室內。開(kāi)源機器人基金會(huì )首席執行官布萊恩?格爾奇說(shuō)：“在機器人領(lǐng)域，我們具有舉足輕重的作用。”

    過(guò)去一年，“機器人操作系統”的下載量增加了一倍，達到350萬(wàn)次，格爾奇預測，隨著(zhù)“機器人操作系統”2.0版在2015年夏天的發(fā)布，下載量有望再次飆升。升級版的系統能協(xié)調機器人群組、改進(jìn)機器人的行走能力、支持智能傳感器等，基本上可以把全世界的機器人召集起來(lái)。

    九、人人都將擁有虛擬現實(shí)頭盔

    在上世紀90年代，虛擬現實(shí)的第一次大繁榮時(shí)期，沒(méi)有比杰弗里?特拉維斯更瘋狂的粉絲了。這位工程師兼電影導演一直希望有朝一日能背著(zhù)一款虛擬噴氣背包，前往虛擬世界探險。后來(lái)，他真的嘗試了虛擬現實(shí)。他說(shuō):“很差勁，圖像太差了，根本無(wú)法告訴你你正在看什么。”

    時(shí)間匆匆如流水，一晃就到了2015年，特拉維斯即將推出自己的虛擬現實(shí)產(chǎn)品了:一款名為“火箭王牌（Rocket Ace）”的超級真實(shí)的虛擬現實(shí)飛行噴氣背包。頭戴Ocu1us Rift虛擬現實(shí)頭盔的用戶(hù)扣著(zhù)一條尼龍安全帶，就能進(jìn)行超人式“飛行”了。

    2014年，“臉譜（Facebook）”公司收購了虛擬現實(shí)技術(shù)公司Oculus VR，使虛擬現實(shí)技術(shù)成為技術(shù)界的“香餑餑”，人類(lèi)逐漸邁入虛擬現實(shí)這個(gè)新時(shí)代。特拉維斯說(shuō)：“高清的小型顯示器、性能更優(yōu)異的運動(dòng)探測傳感器等都紛紛聚合在一起。”

    包括三星、索尼、谷歌、微軟等在內的技術(shù)巨擘們當然也不甘落后，紛紛在虛擬現實(shí)技術(shù)領(lǐng)域砸下重金。三星公司同Oculus VR攜手，為Galaxy Note 4手機研發(fā)了一個(gè)頭盔；索尼公司為PlayStation 4研發(fā)出了虛擬現實(shí)頭盔Project Morpheus。谷歌公司推出的Project Tango平板電腦也成為其在虛擬顯示技術(shù)領(lǐng)域的第二次嘗試，Project Tango搖身一變，成了“谷歌家的Oculus Rift”。而在虛擬現實(shí)技術(shù)方面，微軟并不只在虛擬現實(shí)眼鏡方面進(jìn)行了投資，最近，微軟總部透露出微軟正在研究的一項被成為“Roomalive”的新技術(shù)，這一技術(shù)通過(guò)使用多個(gè)投影儀和傳感器，可以將用戶(hù)的房間變成游戲空間，從而提高玩家游戲的“沉浸感”。

    科技巨頭們爭相涌入虛擬現實(shí)領(lǐng)域，對消費者來(lái)說(shuō)是個(gè)福音，最終將導致產(chǎn)品的成本大幅度降低。因此，即便2015年不會(huì )成為人人擁有虛擬現實(shí)頭盔的一年，也會(huì )成為人人開(kāi)始想要擁有的一年。

    十、生物仿制藥為患者帶來(lái)福音

    大多數藥物由化學(xué)家研制而成，但最有潛力的藥物中的一些，比如治療癌癥、關(guān)節炎和多發(fā)性硬化的藥物，由生物學(xué)家利用活細胞制成。這些藥物被稱(chēng)為生物制劑，其身價(jià)高昂，比如，一個(gè)療程的乳腺癌藥物赫賽?。℉erceptin）的售價(jià)為5萬(wàn)美元。生物技術(shù)公司無(wú)法百分百地復制生物制劑，但他們可以做到非常接近，這些相對便宜的仿制品，被稱(chēng)為生物仿制藥，此類(lèi)藥物“小荷已露尖尖角”。

    因為生物仿制藥與其所仿制的生物制劑在分子構成上略有不同，因此會(huì )受到更為嚴苛的監管。美國食品和藥物管理局（FDA）于2014年夏季批準了兩家公司提交的申請。湯森路透的分析師瑪麗?謝列布羅夫預計，2015年監管部門(mén)將開(kāi)綠燈，為更多的生物仿制藥的問(wèn)世和上市鋪平道路，從而為患者和保險公司省下大筆錢(qián)。

    摘自 中國科技網(wǎng)