2016十大有潜力改变世界的黑科技

　　“改变世界”一词似乎已经在科学界被用烂了，每当一个新发现面世，都常被冠以“革新者”的封号，好像它们都是“横空出世”一般。《科学美国人》编辑部评出的“2016年十大创新技术”。虽然现在还无法确定评选出的包括量子卫星、碳呼吸电池等技术影响力如何，但真正的革新者总会走出不被看好的阴影，创造了一次又一次新的变革。
　　碳呼吸电池
　　理想的碳储存技术可以产生电能，而非消耗。今年七月，康奈尔大学的两位研究人员在《科学进展》上发表了论文，描绘了一种捕获二氧化碳的电化学电池设计。该设计中，电池的正极由金属铝制成，这种材料非常便宜、丰富而又易于处理。阴极由多孔碳构成，研究人员往里注入氧气和二氧化碳的混合物。铝、氧气和二氧化碳在电池内部反应，产生电能和草酸铝。
　　通过碳排放计算可以得出，电池每消耗1公斤铝可以吸收3。25公斤的二氧化碳。
　　超级分子
　　哥伦比亚大学化学系教授柯林纳科尔斯表示：“很多时候，你想要的是一种并不存在的原子。”而利用所谓“超级原子”组成的超级分子可以满足这个需要。
　　超级原子是行为如同单个原子的原子团，研究者可以设法使其具备特别的电磁特性，这是元素的自然组合很难或不可能获得的性质。虽然化学家早在几十年前就知道如何构建超级原子，但一直找不到一种可靠的方法将它们连接成更大型的结构。
　　廉价的诊断试纸
　　过去10年里，研究人员一直在寻找一种廉价又便捷的试纸诊断方法，类似验孕棒或验孕试纸，以便在这种场合拯救生命。
　　第一代诊断试纸一般只能发现入侵物产生的分子或致病微生物，从而检测疾病。但接下来有可能出现直接检测病原体DNA的诊断工具。这些工具叫核酸测试，可以让医生在疾病最早期就能准确地诊断出疾病。耶格尔和哈佛大学的化学教授乔治怀特赛兹等研究者正各自独立研究核酸试纸。
　　能视读的电脑
　　给你看一个陌生字母表里的字母，再要求你在纸上还原出来，你很有可能做到。但电脑却不行，就算它有最先进的深度学习算法也不行。这些机器学习系统需要通过大量数据学习，也只能区分出基本的图片。
　　目前，电脑借助贝叶斯规划机器学习框架，已离这一飞跃不远了。贝叶斯规划学习方法和深度学习有本质上的差别。贝叶斯规划学习的灵感来自人脑的另一种能力：推断出可以生成某种模式的一系列动作。这种机器学习方法既全能又高效。
　　终极抗病毒
　　病毒一直保有擅长躲避人造药物攻击的“形象”，但它们面对罕见基因突变“ISG15”时却变得力不从心。带有这个突变的人能更好地防御大多数祸害人类的病毒。但这一几率实在太小，每1000万人中只有不到1人携带这一突变。西奈山伊坎医学院的杜赞博古诺维奇认为，可以模拟这一突变用于研发药物。如果如他所言，他有可能找到一种可以临时对抗所有病毒的药物，从而让人避免感染病毒而生病。
　　博古诺维奇希望找到一种药物，可以通过相同方式把ISG15突变作为目标。“只要稍稍调整一下我们的系统，就可以压住感染的第一波爆发。”博古诺维奇的团队正从1600万种化合物中筛选有前景的抗病毒药物。当他们发现候选化合物以后，就需要精细地调整化合物的化学性质，完成毒理学和动物试验，并最终进行人体临床试验。
　　可制冷的衣服
　　空调制冷需要消耗能源，而获取能源又会增加温室气体的排放。仅在美国，每年空调“贡献”的二氧化碳排放量就达到了一亿吨。
　　崔屹是斯坦福大学材料科学与工程学教授，他想利用衣服本身帮助人们降温。但即便是最轻薄的棉纤维衣物也会吸收身体发射出的红外线，从而锁住热量。崔屹和他的团队发现，一种用于制造锂离子电池的纳米多孔聚乙烯材料，可以将辐射散发出去。
　　相比棉质衣服，这种材料可以让模拟的人体皮肤多降温2。崔屹团队于2016年9月在《科学》杂志上报告了这一发现。崔屹表示：“如果穿上这种衣服，只要外部温度略低于体温，你就会感到凉快。”如果是大热天，你可能忍不住开空调，但穿上这件衣服可以调高空调的温度。有研究显示，空调温度只需调高几度，能耗就能降低近一半。
　　贫困检测软件
　　去年，联合国设定了一个目标，旨在到2030年时消除全球范围内的极端贫困。想要实现，首先就要找到最贫困的人都住在哪里。实际上，在贫穷或易发冲突的国家进行经济调查不仅成本高，而且非常危险。研究人员选择在人造卫星拍摄的夜间照片中寻找特别暗的区域。“晚上亮起来的地方经济状况通常更好”，斯坦福大学地球科学系统助理教授马绍尔博克解释说。但这种间接调查方法也有它的缺陷，尤其在判断贫困程度时，从太空上俯览，轻度贫困和极端贫困地区一样漆黑。
　　可服用的微机器人
　　现在麻省理工学院的研究人员发明了一种机器人，可以在完全不需要切口的基础上，在胃中完成简单的手术。病人只需把它吞下去。这种卫星机器人被包裹在一用冰做的锭剂中，一旦被服下将直接进入到胃中。当冰溶化后，这个微型机器人将像一张折纸一样舒展开，它们会在遇热或受磁场作用时膨胀或收缩，并借此移动。外科医生通过电磁场影响机器人上的磁铁，并借此控制机器人的运动。
　　量子卫星
　　在现实的互联网环境中，或篡改却从未停止过。而量子密钥分发的问题在于，没人知道如何远距离传输纠缠光子。不过就在今年8月，中科院在解决这个问题上迈出了一大步，他们成功将世界第一颗量子卫星“墨子”送入了轨道。
　　如果中国研究人员创造了量子密钥传输距离的新纪录，未来的卫星就能为不可攻破的“量子互联网”提供一个轨道平台，在这个网络中，物理定律可以确保加密数据包的绝对安全。
　　新型抗生素
　　由英国政府委托的一项研究估计，到2050年，抗生素耐药性每年将导致全球范围内1000万人死亡。
　　研究人员试图修补抗生素的化学性质，使其更有效地对抗耐药菌株，但到目前为止几乎没有成功的例子。而最近，哈佛大学化学与生物化学教授安德鲁梅尔斯和他的团队找到了合成大环内酯的实用方法。他们把大环内酯分解成八个基本模块，已经合成了超过300种新型化合物。迈尔斯已经成立了一个公司，将制药过程商业化。