編者語：令環境更清潔、令人類更健康
、令生活更智能……

　　居民免費享用太陽能電池板

，人們能夠實時了解世界的一切——並非在網絡世界，而是在供人類生存的物質世界；醫生可以提前數年預測某種疾病的侵襲。如果這些 都成為現實
，世界會發生怎樣的變化
？那些改變世界的計劃將為我們揭開謎底。一係列構想組成了簡單
而又雄心勃勃的圖景，以至於我們現在不可能預言全部影響。 《科學美國人》雜誌的顧問及編輯委員團挑選出來自能源、運輸
、環境、電子和機器人以及醫學健康這五大領域的多項計劃，凸顯了科技改變生活的無窮力量。其中 一些計劃正在實施，其他的尚在科研轉化階段，毋庸置疑的是，這些創新計劃當屬最有希望為人類排憂解難的錦囊妙計。

　　能源

　　免費太陽能計劃

　　一批新興企業打算免費為你家安裝太陽能電池板。

　　taiyangnengdezuidalanluhujiushizijin。zaimeiguo，jishiyouzhengfuchutaidegulizhengce，juminzaiwudinganzhuangyitaonenggoutigongfangwuquanbunenghaodetaiyangnengdianchibanrenghaozijuda
，suoxufeiyongzugouzhifuwei 來7~10年的電費。好在一項財政創新為那些期望節能減排並且縮減電費開支的房主另辟蹊徑：先免費安裝太陽能電池板
，然後一邊使用，一邊付款。

　　gaizhengcedeshishiliuchengleisizhufangdiyadaikuan。yinxinghuoshizhengzhaiquanchiyourenweizuzhihuogerenfufeianzhuangtaiyangnengdianchiban，houzhezedingqichanghaiqianzhedetouzi。zheyangyilai
，fangzhubiankezhijiehuojianjiegou 買mai自zi家jia屋wu頂ding上shang的de太tai陽yang能neng電dian池chi板ban產chan生sheng的de電dian能neng
，每mei度du電dian的de成cheng本ben低di於yu電dian網wang供gong電dian的de價jia格ge。由you於yu新xin一yi代dai太tai陽yang能neng電dian池chi板ban運yun行xing穩wen定ding，使shi用yong壽shou命ming長chang
，因yin此ci對dui於yu投tou資zi者zhe來lai說shuo
，這zhe是shi一yi項xiang安an 全投資，同時房主也縮減了開支，更不用說體會減少碳排放帶來的滿足感了。對此，美國日光城公司（SolarCity）的創辦人之一彼得·賴夫（Peter Rive）說：“此舉不僅使人們無須為獲得太陽能節衣縮食，還能讓使用者從第一天起便減少開支。這僅是個開始。”

　　日光城是參與此政策最大的家用太陽能電池板裝卸公司。該公司於2006年由一對企業家兄弟投資創立，他們還在矽穀創立了多家企業。日光城將太陽能電池板租 用給房主並提供免費的電力。房主實際上需要支付大幅減少的電費（陰天的時候用戶仍然需要公用電網供電）外加使用電池板的月租金。這兩項費用之和低於使用太 陽能之前的電費數額。舊金山的SunRun公司也為用戶提供類似服務
，不同之處是該公司直接向用戶收取電費，而非太陽能電池板的租金。

　　meiguobokeliheboerdedengchengshilvxianshishileweigerentigongtaiyangnengdianchibangoumaiheanzhuangquanedaikuandecaizhengjihua。zhebifeiyongyoushizhengzhaiquanxianxingzhifu，ranhouzuoweicaichanshuideyibufenyoufangzhuzai 20年內還清。實際結果是，用戶以稅務、租金或長期電力合同的方式支付使用太陽能的費用
，而這筆費用低於目前的電費開銷。

　　美國加利福尼亞大學伯克利分校可再生及替代能源實驗室負責人丹尼爾·M·卡門（Daniel M. Kammen）評論說：“真正值得稱道的是
，我們轉變了用戶購買能源產品及服務的思維方式。”卡門初步分析了伯克利貸款計劃，他相信該計劃讓用戶能夠借助 財政力量，克服使用可再生能源相對於使用當前能源的固有劣勢：現存輸電網的基礎設施已搭建完善，居民已經為此埋單數十年

，政府也給予過無數補貼。

　　上述三種方式正風靡美國。除了已實施將近兩年的伯克利財政計劃
，美國還有其他10個州也訂立法案允許開展伯克利式的基金投資貸款項目。在《韋克斯曼—馬基 氣候議案》（Waxman-Markey climate bill，又名《美國清潔能源及安全條例》）的促動下，或許聯邦法律將強製此能源項目在城市裏實行。總部設在馬裏蘭州的愛迪生太陽能公司 （SunEdison）目前正在美國9個州開展業務。日光城公司已擁有遍及加利福尼亞州、亞利桑那州以及俄勒岡州的4,000多位用戶

，並將在2010年 把業務推向美國更多的州。

　　當dang前qian的de技ji術shu水shui平ping還hai不bu足zu以yi使shi屋wu頂ding太tai陽yang能neng的de總zong成cheng本ben降jiang低di到dao與yu傳chuan統tong電dian網wang等deng價jia的de程cheng度du。也ye就jiu是shi說shuo，如ru果guo沒mei有you類lei似si投tou資zi稅shui減jian免mian這zhe樣yang的de政zheng策ce優you惠hui，太tai陽yang能neng轉zhuan化hua項xiang目mu的de花hua費fei仍reng舊jiu高gao 於地區公用設施供電。太陽能電池板安裝費用的30%來自財政補貼，這種補貼至少還將維持8年。日光城公司及競爭對手堅信，到那時它們將不再需要這些補貼。

　　考慮到資本成本、電池板成本
、安裝費用以及地區日照強度等諸多因素，愛迪生太陽能公司分管市場的副總裁阿蒂拉·托特（Attila Toth）認為：“實現與傳統電網等價取決於多方麵因素
，不同的州完成這一目標所需的時間不盡相同。在未來的3~5年內
，加利福尼亞州有望成為首批達到太 陽能與電網等價的州。”

　　在過去10年裏，化石燃料成本以每年3%~5%的速度上漲
，相比之下，如果太陽能電池板的使用數量再翻一番，成本就會下降約20%。不斷增加的化石燃料成 benyuzhubujiangdidetaiyangnengzhuanhuachengbenjiaohuizhijijiushishixiantaiyangnengyudianwangdengjiazhishi，erhoutaiyangnengjiangzaigengduodifangpaishangyongchang。nanguaizhutuidiandongqichedemeiguotesilaqichegongsi （Tesla）高管埃隆·馬斯克（Elon Musk），居然會成為日光城公司的董事會成員。

   汽油花園

　　科(ke)學(xue)家(jia)試(shi)圖(tu)利(li)用(yong)基(ji)因(yin)工(gong)程(cheng)種(zhong)植(zhi)以(yi)烴(ting)類(lei)化(hua)合(he)物(wu)為(wei)正(zheng)常(chang)代(dai)謝(xie)副(fu)產(chan)物(wu)的(de)植(zhi)物(wu)
，以(yi)期(qi)獲(huo)得(de)新(xin)一(yi)代(dai)生(sheng)物(wu)燃(ran)料(liao)。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)，僅(jin)靠(kao)陽(yang)光(guang)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)便(bian)可(ke)獲(huo)得(de)以(yi)汽(qi)油(you)為(wei)主(zhu)的(de)燃(ran)料(liao)。埃(ai)克(ke) 森美孚（Exxon Mobil）公司於2009年7月份宣布投資6億美元

，目標是培育出可以實現這一
轉化功能的藻類。此外
，朱爾生物技術公司（Joule Biotechnologies）宣稱已經取得成功，盡管它們尚未透露任何專利細節。

　　熱核發電

　　核反應堆的燃料不僅限於鈾和鈈。經過傳統裂變原料“激活”後，釷能夠建立起一種自我維持的增殖反應，形成適用於核能發電的鈾233。此外，這種反應還有另一個好處——防止核擴散，因為最終產物釋放的伽馬射線會使燃料處理變得異常危險，並且易於追蹤。

　　信息節能

　　研究表明
，僅須讓用戶了解他們的能耗狀態便可節省5%~15%的用電量。智能電表可以讓用戶隨時了解每台電器的耗電量（見左圖）。出售智能電表的公司如雨後春筍般興起，穀歌和微軟也各自聯合地區公用事業
，以方便用戶利用網絡監控電力使用狀況。

　　高空風力

　　美國斯坦福大學2009年7月份公布的一項研究結果顯示，海拔數萬英尺（1英尺約等於0.3米）之上的持續風能

，隻需1%便足夠提供全部人類文明所需的能 量。美國加利福尼亞州天空風力公司（Sky WindPower）提議
，通過建造係於地麵的大型空中風車機群（見下圖）來獲取這部分風能，意大利的凱特根公司（Kite Gen）更是計劃使用風箏來完成這一壯舉。

   運輸

   擺脫石油依賴症

   充電式混合動力車是解決 短途運輸的長久之計。

　　在美國，從地下開采的石油中有40%是被貨運卡車消耗掉的，而大部分消費者都在關注如何降低轎車的油耗。非營利性清潔運輸技術組織Calstart高級副 總裁、混合動力卡車用戶論壇主管比爾·範安布格（Bill Van Amburg）說：“民眾尚未察覺，即便是一輛小卡車
，它的油耗也遠遠超過了普通轎車。一輛混合動力多功能卡車的節油量是9輛豐田普銳斯環保汽車都無法媲 美的。”

　　目前美國大約有1,300輛liang商shang用yong混hun合he動dong力li車che已yi經jing上shang路lu
，它ta們men的de燃ran油you效xiao率lv是shi常chang規gui汽qi車che的de兩liang倍bei。但dan是shi這zhe些xie傳chuan統tong的de混hun合he動dong力li車che具ju有you先xian天tian缺que陷xian。通tong過guo回hui收shou刹sha車che過guo程cheng中zhong損sun失shi的de部bu分fen能neng量liang
，它ta們men利li用yong汽qi油you燃ran料liao的de效xiao率lv還hai能neng進jin一yi步bu提ti高gao。

　　lingyifangmian，chongdianshihunhedongliqicheyikaodianwanggongneng。chongdianhoutamenwuxurenhehuashiranliaojikekaidong，duoshuqingkuangxiazugouyizhengtiandexingshilicheng。xinjishushiqichenenghaoyouyikaoqiyouxiangyikaodianwangzhuanbian。（2008年全美30%的電力由零碳排放的可再生能源及核能提供。）

　　將充電式混合動力技術運用於卡車在諸多方麵都比運用在小轎車上更有意義。貨運卡車日行程較短
，再生製動係統（regenerative braking）可在多次停靠時發揮功效。例如，全美郵電行業共有20多萬輛郵政卡車，其中大部分日行程不足20英裏。此外
，這些汽車夜間可進入車庫，由 120或240伏特電源充電。

　　美國能源部最近斥資4,540萬美元，啟動了全國最大的商用充電式混合動力汽車項目
，計劃在2011年初使378輛中型卡車投入使用。這些卡車將組成50 個市政和公用車隊，最顯著的特點是裝配有伊頓（Eaton
，一家大型電器元件生產商）提供的動力係統及福特公司製造的F-550型底盤。（福特公司出於自 身考慮

，要等商用充電式混合動力卡車證實有市場潛力後再進行自主研發。）美國南加利福尼亞州電力汽車協會主席保羅·斯科特（Paul Scott）預測：“這些（充電式混合動力）汽車將在2011年重拳出擊。”

　　新興汽車公司布萊特動力（Bright Automotive）的計劃更為龐大。他們打算於2014年之前將至少5萬輛卡車替換為混合動力卡車。該公司的新型汽車艾迪亞（IDEA，見右上圖）能 夠依靠蓄電池行駛約65千米，電池耗盡後可換用百千米油耗約5.88升的四缸引擎驅動。利用鋁材料製成的流線型車身具有更強的空氣動力性能，使它的載重量 堪比郵政車，而自身重量卻僅相當於中型轎車。

　　布萊特動力的創始人約翰·E·沃特斯（John E. Waters）曾是通用公司創新型電力汽車EV1蓄電係統的開發者。他宣稱每輛艾迪亞汽車每年能夠比現有的多功能卡車節省5,700升汽油
，並減少16噸 二氧化碳排放。沃特斯稱
，隻待4.5億美元的政府貸款到位就可立刻動工裝配生產。

　　除chu了le減jian排pai效xiao果guo
，新xin型xing卡ka車che的de主zhu要yao用yong戶hu更geng多duo地di還hai是shi考kao慮lv切qie實shi利li益yi。艾ai迪di亞ya的de最zui終zhong報bao價jia尚shang無wu定ding論lun，布bu萊lai特te公gong司si的de執zhi行xing官guan對dui此ci閃shan爍shuo其qi辭ci。不bu過guo他ta們men說shuo，如ru果guo用yong戶hu擁yong有you 2,000輛新型卡車
，保證每周使用5天

、每天行駛130千米，一年下來就能節省720萬美元。但現在不會有人會在毫無折扣的情況下大量購買，除非政府開 始征收二氧化碳排放稅。盡管生產成本會隨產量增加而下降
，但範安布格估算，目前每輛汽車升級為混合動力還是需要花費3萬~ 5萬美元。

　　蓄電池技術的改進也將助一臂之力。現在僅那套13千瓦時鋰電池組的費用便占據了艾迪亞汽車總成本的1/4。針對雪佛蘭Volt和其他充電式混合動力汽車的 電池組所做的大多數研究
，也都應該應用到商業化電池當中。布萊特公司分管產品開發的副總裁戴維·勞桑（David Lauzun）表示：“盡管我們都想做到盡善盡美，但隻有等到新動力汽車具備了經濟競爭力，人人都在說‘我必須去買一輛，因為它太省錢了’的時候
，它們才 能占領全球市場。”

　　快速公交係統

　　地鐵式公交線路撐起未來城市客運重擔。

[page_break]

　　隨(sui)著(zhe)生(sheng)產(chan)力(li)水(shui)平(ping)的(de)進(jin)步(bu)
，人(ren)們(men)不(bu)斷(duan)從(cong)農(nong)村(cun)湧(yong)入(ru)城(cheng)市(shi)。雖(sui)然(ran)這(zhe)開(kai)創(chuang)了(le)人(ren)類(lei)文(wen)明(ming)新(xin)篇(pian)章(zhang)
，隨(sui)之(zhi)而(er)來(lai)的(de)許(xu)多(duo)麻(ma)煩(fan)卻(que)又(you)使(shi)人(ren)左(zuo)右(you)為(wei)難(nan)。其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)不(bu)容(rong)忽(hu)視(shi)的(de)問(wen)題(ti)便(bian)是(shi)大(da)城(cheng)市(shi)中(zhong) dekeyun。shiyongjiaochehuizaochengjiaotongyongduhehuanjingwuran，qingguijianzaojinduhuanmanqiezaojiaanggui。huanjiejiaotongjinzhangdeyizhongjijiandanyoubianyidefangfajiushi，shiyongyouzhe“車輪上的地鐵”之稱的快 速公交（Bus Rapid Transit，BRT）。快(kuai)速(su)公(gong)交(jiao)係(xi)統(tong)利(li)用(yong)現(xian)有(you)公(gong)路(lu)劃(hua)分(fen)出(chu)專(zhuan)用(yong)通(tong)道(dao)來(lai)行(xing)駛(shi)大(da)載(zai)客(ke)量(liang)公(gong)交(jiao)車(che)。乘(cheng)客(ke)付(fu)款(kuan)後(hou)進(jin)入(ru)封(feng)閉(bi)的(de)車(che)站(zhan)內(nei)候(hou)車(che)。公(gong)交(jiao)車(che)進(jin)站(zhan)時(shi)
，隔(ge)離(li)門(men)會(hui)自(zi)動(dong) 打開，讓乘客從跟車廂底部齊平的站台上登車。暢通的道路、上下客的快捷以及舒適的現代化車站
，使快速公交係統更像是輕軌
，而不同於混亂的常規公交車。哥倫 比亞首都波哥大自2001年以來已開通了7條快速公交線路（見右圖）
，日客運量達到160萬人。快速公交係統的成功運營使該城停運了7,000輛私人巴 士，公交運輸的油耗和相關的環境汙染降低了至少59%。

　　環境

　　海洋大檢修

　　麵對海洋危機
，區域化管理是一個大膽的補救措施。

　　最zui近jin，甚shen至zhi連lian許xu多duo政zheng客ke都dou不bu再zai否fou認ren海hai洋yang出chu了le大da問wen題ti。許xu多duo國guo家jia現xian在zai都dou把ba保bao護hu近jin海hai水shui域yu水shui質zhi作zuo為wei一yi項xiang國guo家jia政zheng策ce。為wei此ci，世shi界jie各ge國guo的de領ling導dao人ren都dou開kai始shi提ti出chu一yi個ge所suo謂wei革ge命ming性xing的de解jie決jue方fang法fa：海洋區域規劃。其實在多年以前
，資源保護者就已經在主張這個方法了。

　　這zhe個ge想xiang法fa是shi近jin一yi個ge世shi紀ji以yi來lai指zhi導dao城cheng市shi景jing觀guan發fa展zhan的de管guan理li政zheng策ce的de自zi然ran延yan伸shen。眾zhong所suo周zhou知zhi，幼you兒er園yuan旁pang邊bian不bu能neng開kai情qing趣qu商shang店dian，鑽zuan井jing也ye不bu會hui被bei設she置zhi在zai國guo家jia公gong園yuan裏li。同tong樣yang，海hai洋yang區qu域yu規gui 劃hua的de擁yong護hu者zhe也ye在zai設she想xiang，能neng不bu能neng把ba地di球qiu上shang所suo有you的de水shui域yu都dou根gen據ju特te定ding的de用yong途tu劃hua分fen成cheng小xiao塊kuai。鑽zuan探tan和he開kai采cai礦kuang藏zang隻zhi能neng在zai特te定ding的de海hai區qu進jin行xing，另ling一yi些xie海hai區qu隻zhi用yong於yu捕bu魚yu。受shou威wei脅xie最zui大da的de海hai 區則禁止一切捕撈和開采活動。

　　在(zai)陸(lu)地(di)上(shang)，人(ren)們(men)很(hen)容(rong)易(yi)就(jiu)能(neng)找(zhao)到(dao)地(di)圖(tu)，告(gao)訴(su)他(ta)們(men)在(zai)哪(na)裏(li)能(neng)做(zuo)什(shen)麼(me)事(shi)
，但(dan)是(shi)海(hai)洋(yang)領(ling)域(yu)的(de)管(guan)理(li)卻(que)混(hun)雜(za)了(le)大(da)量(liang)機(ji)構(gou)製(zhi)定(ding)的(de)各(ge)種(zhong)條(tiao)例(li)
，每(mei)種(zhong)條(tiao)例(li)隻(zhi)負(fu)責(ze)一(yi)個(ge)方(fang)麵(mian)。以(yi)美(mei)國(guo)為(wei) 例，一個機構管理商業捕魚

，往往一次隻負責一個魚種
；另一個組織負責管理有毒物質；海底采礦又歸另外一個機構管理——諸如此類的管理機構有將近20個。美 國杜克大學海洋生態學家拉裏·B·克勞德（Larry B. Crowder）解釋說，這些機構在作決策時都傾向於各行其是，而不去考慮其他機構在做些什麼。“想象一下，如果所有醫生在麵對重症病人時都隻考慮自己的 專科，從來不跟其他同事交流，那會多麼糟糕，”克勞德說，“如果對海洋也采取這種管理方式，不變得更糟才怪呢。”

　　像克勞德這樣的海洋保護者急切地期待，美國總統奧巴馬負責的一個專責委員會就全麵治理美國近海200海裏的海域提出最終意見。這樣一個項目的涉及範圍非常 大：美國控製著約1,140萬平方千米的海域——換句話說
，美國的領海麵積比領土麵積還大25%。2009年9月，這個委員會提出一個預案指出

，把人類對 海洋的有害影響降到最小的最好方法是區域化管理，而不是專項管理。

　　xuduohuanbaorenshidouxiwang，zhexieleisishizhengquyuguihuadejihuanengzaihaiyangshangshishi，zhehuirangtamenyongyouyidingdeyingxiangli，zainaxiexianzaitamenyingxiangbudaodequyu。yidanyigehaiqubeizhidingweiziyuan 保護區

，商業捕撈和采礦這樣的工業活動都將受到限製。但在目前的法規條件下

，保護組織想要阻止一個他們認為有害的項目——比如在近海開設一個新的鑽探點 ——唯一的辦法就隻能通過昂貴的訴訟。

　　不(bu)過(guo)到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)，專(zhuan)責(ze)委(wei)員(yuan)會(hui)還(hai)是(shi)很(hen)謹(jin)慎(shen)，並(bing)未(wei)暗(an)示(shi)海(hai)洋(yang)區(qu)劃(hua)管(guan)理(li)會(hui)是(shi)唯(wei)一(yi)的(de)方(fang)案(an)
，這(zhe)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)是(shi)因(yin)為(wei)任(ren)何(he)限(xian)製(zhi)商(shang)業(ye)利(li)益(yi)的(de)行(xing)動(dong)都(dou)會(hui)遭(zao)致(zhi)強(qiang)烈(lie)反(fan)對(dui)。“並非每個 人都喜歡搞區劃管理，”美國南佛羅裏達大學坦帕分校佛羅裏達海洋學研究所所長約翰·C·奧格登（John C. Ogden）提醒說
，“總有人的利益要受到損害。”最排斥這項改革的很可能就是海洋的那些“老主顧”——商業捕撈者和石油工業集團。奧格登說：“長期以來 他們都隻顧自身的利益。”

　　然ran而er奧ao格ge登deng和he其qi他ta人ren很hen快kuai就jiu指zhi出chu
，區qu劃hua管guan理li的de實shi踐jian不bu但dan可ke以yi起qi到dao保bao護hu資zi源yuan的de作zuo用yong
，也ye能neng帶dai來lai商shang業ye利li益yi。南nan加jia利li福fu尼ni亞ya大da學xue法fa學xue院yuan副fu教jiao授shou喬qiao希xi·伊格爾（Josh Eagle）解jie釋shi說shuo，工gong業ye集ji團tuan通tong過guo放fang棄qi進jin入ru某mou些xie海hai域yu
，反fan而er可ke以yi獲huo得de在zai另ling一yi些xie海hai域yu的de活huo動dong許xu可ke，而er那na些xie海hai域yu開kai采cai會hui更geng容rong易yi，成cheng本ben也ye更geng低di。石shi油you公gong司si現xian在zai雖sui然ran可ke以yi申shen qingzaijihurenhedifangjinxingzuantan，danmeicidouyaomianlinhendadeshangyefengxian。shiyougongsikenengweikaifayizuoxinyoujingtourulejibaiwanmeiyuan，daolezuihouyikequeyinweiyizhisusongerbudebufangqi。zai 區域化管理剛開始執行的時候，對立的各方都能對對方指手畫腳，而區域一旦劃分完成，各方就不太會阻礙彼此的行動。

　　專zhuan責ze委wei員yuan會hui的de最zui終zhong報bao告gao是shi否fou會hui明ming確que提ti出chu海hai洋yang區qu域yu化hua管guan理li，目mu前qian還hai是shi未wei知zhi數shu。不bu過guo他ta們men已yi經jing承cheng諾nuo要yao徹che底di改gai革ge海hai洋yang治zhi理li機ji構gou，方fang法fa就jiu是shi提ti議yi成cheng立li國guo家jia海hai洋yang委wei員yuan會hui，這zhe一yi機ji構gou的de任ren務wu就jiu是shi要yao協xie調tiao整zheng合he目mu前qian由you無wu數shu個ge聯lian邦bang機ji構gou負fu責ze的de海hai洋yang事shi務wu。

　　這項行動來得正是時候。正如社會開始意識到保護海洋健康需要付出巨大努力一樣，為了獲得更多能源
、更多食物，為了更靈活地發展沿岸經濟以及應對氣候的變 化hua，我wo們men還hai需xu要yao付fu出chu更geng多duo的de努nu力li。海hai洋yang危wei機ji的de根gen源yuan並bing不bu在zai於yu人ren們men向xiang海hai洋yang傾qing倒dao了le什shen麼me或huo掠lve奪duo了le什shen麼me
，而er在zai於yu各ge國guo政zheng府fu沒mei有you恰qia當dang地di管guan理li這zhe些xie行xing為wei。就jiu像xiang克ke勞lao德de所suo說shuo：“對 於海洋問題我們不得不全盤考慮，再不能頭痛醫頭腳痛醫腳了。”

　　垃圾的能量

　　人造電弧可以處理垃圾並產生電能。

　　垃圾蘊含的能量存在於它的化學鍵當中。等離子氣化技術（plasma gasification）已經發展了數十年，用這種技術可以把垃圾中的能量提取出來。這個過程在理論上很簡單。當電流穿過封閉容器內的氣體（通常是普通 空氣）時，會產生電弧和超高溫等離子體——也就是離子化的氣體，溫度可達7,000℃，甚至比太陽表麵還熱。這個過程如果發生在自然界中
，就被稱為閃電， yincicongzimianshangshuo，dengliziqihuaqishijiushifashengzairongqizhongderengongshandian。denglizitidejigaowendukeyipohuairongqizhongrenhelajidefenzijian，congerjiangyoujiwuzhuanhuaweihechengqi（一種一氧化 碳和氫氣的混合物）

，其他物質則變成類似玻璃體的熔渣。合成氣可以用在渦輪機中作為燃料進行發電，也可以用來生產乙醇、甲醇和生物柴油；熔渣則可以加工成 建築材料。

　　guoqu，qihuafazaichengbenshanghainanyigenchuantongdechengshilajichulifangfaxiangjingzheng。danzhujianchengshudejishushizhezhongfangfadechengbenbuduanjiangdi，tongshinengyuandejiageyezaibuduanpansheng。xianzai“兩條曲線已 經相交了——把垃圾送到等離子體處理廠處理變得比堆成垃圾山要便宜了”
，美國佐治亞理工學院等離子體研究所所長路易斯·齊爾切奧（Louis Circeo）說。2009夏初，垃圾處理業巨頭廢物管理公司（Waste Management）開始與InEnTec公司（總部設在俄勒岡）展開合作，將InEnTec公司的等離子體氣化設備投入商業使用。它們正在美國的佛羅 裏達、路易斯安那和加利福尼亞三個州建設大型試驗工廠，每個工廠日處理垃圾的能力超過1,000噸。

　　等離子體也並非完美無缺。雖然玻璃體熔渣裏隱含的有毒重金屬已經通過了美國環保局的可浸出標準（日本和法國在很多年前就已經使用這種東西作為建築材料）
， 但社區對於建造這樣一個工廠還是心存疑慮。合成氣發電的碳足跡小於燃煤發電。齊爾切奧介紹說：“用等離子體處理一噸垃圾
，相當於把排放到大氣中的二氧化碳 減少了兩噸。”但這個方法還是會增加溫室氣體的淨排放。

　　齊爾切奧承認：“shiqingbukenengjinshanjinmei。buguomeiguohuanbaojutongjiguo，ruguomeiguosuoyouchengshigutilajidouyongdenglizitichulibingfadiandehua

，jiunengtigongquanguoyongdianxuqiuzongliangde5%~8 %——相當於大約25座核電站或目前所有水電站的發電量。”預計到2020年
，美國的垃圾日產量將達100萬噸

，因此利用等離子體技術從垃圾中回收部分能 量的做法將變得越來越重要。

　　水泥像海綿一樣吸收二氧化碳

　　傳統水泥生產過程所產生的二氧化碳排放至少占全球總排放量的5％，不過使用新材料可以製造出“碳中性”水泥。英國倫敦大學帝國理工學院資助成立的 Novacem公司用二氧化鎂製造水泥，這種水泥在凝固過程中會自然吸收二氧化碳。美國加利福尼亞州的Calera公司則用海水把附近一家發電廠排放的碳 固定到水泥裏。

　　新型蜜蜂

　　自2006年以來
，蜂群崩潰衰竭症 （CCD）已經導致超過1/3的蜜蜂群消亡（參見《環球科學》2009年第5期《蜂群為何神秘消失》）。曾經依賴蜜蜂給杏樹
、桃樹

、蘋果樹等作物授粉的農 民，現在正指望一種藍色果園壁蜂挽回大局。一隻高效的果園壁蜂（右圖）授粉範圍相當於50隻普通蜜蜂的總和

，但這種蜂很難飼養，因為它們天性喜歡獨居。這 些小家夥不能完全取代蜜蜂的作用，但在科學家跟蜂群崩潰衰竭症作鬥爭的時候

，它們可以組成一道農業安全的防線。

　　鹹水作物

　　世shi界jie淡dan水shui供gong應ying日ri趨qu緊jin張zhang，食shi物wu需xu求qiu卻que不bu斷duan激ji增zeng
，耐nai鹽yan作zuo物wu無wu疑yi可ke以yi減jian輕qing這zhe一yi負fu擔dan。澳ao大da利li亞ya阿e德de萊lai德de大da學xue的de研yan究jiu者zhe，利li用yong基ji因yin工gong程cheng提ti高gao了le一yi種zhong作zuo物wu抵di抗kang鹽yan類lei在zai葉ye片pian內nei 蓄積的能力
，使這種植物能夠在本來會令它枯萎的環境下存活。假如同樣的基因改造運用在水稻（下圖）和小麥之類的穀類作物上，那些被幹旱或過度灌溉破壞的土 地就有可能再次成為人們的糧倉。科學家正在進行相關實驗。

　　電子和機器人

　　全能機器

　　通過使用小巧而又無處不在的傳感器，我們將能感知整個物理世界
，就像暢遊網絡空間一樣。

　　2009年年初，惠普公司對外公布了地球中樞神經係統（Central Nervous System for the Earth，CeNSE）項目，該項目計劃用10年時間在地球上部署1萬億個圖釘大小的傳感器。技術人員稱
，這種無處不在的傳感網絡收集的信息會極大地改 變我們對世界的認識
，就像互聯網給商業帶來的巨大變革一樣。“人們還沒有意識到這個即將到來的新浪潮

，”科技預測者保羅·薩福（Paul Saffo）說，“現在我們正在進入感知世界的新時代
，令人震驚的變革即將到來。”

　　大量安裝傳感器，即“傳感微粒”
，采用計算機對采集到的信息進行分析處理，並自動發出提示，甚至直接進行響應，這不僅僅會增進我們對大自然的了解，而且會 帶來更具革命性的應用。例如：可管理自身能量使用的建築物
、出現問題時能自動向工程人員發出維修請求的大橋
、能跟蹤交通模式並檢測堵車情況的汽車、能分辨 進入宅院的是足球還是狗的家庭安全係統——這些隻是隨便列舉的幾個例子。

　　雖然到目前為止

，CeNSE是(shi)公(gong)開(kai)發(fa)布(bu)的(de)相(xiang)關(guan)項(xiang)目(mu)中(zhong)最(zui)引(yin)人(ren)注(zhu)目(mu)的(de)
，但(dan)事(shi)實(shi)上(shang)惠(hui)普(pu)並(bing)不(bu)是(shi)開(kai)發(fa)此(ci)項(xiang)感(gan)知(zhi)世(shi)界(jie)技(ji)術(shu)的(de)唯(wei)一(yi)機(ji)構(gou)。英(ying)特(te)爾(er)公(gong)司(si)正(zheng)在(zai)設(she)計(ji)新(xin)型(xing)傳(chuan)感(gan)套(tao)件(jian)，還(hai)有(you)很(hen)多(duo)高(gao)校(xiao)實(shi)驗(yan)室(shi)也(ye)在(zai)開(kai)展(zhan)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)。

　　從這個領域所有的發展情況來看，未來的世界無疑將是一個充滿傳感器的世界。這些傳感器設備要能產生豐富、可信的數據，還必須足夠可靠以適應惡劣環境。傳感 套tao件jian本ben身shen非fei常chang微wei小xiao，但dan它ta所suo需xu的de計ji算suan能neng力li很hen巨ju大da。它ta們men收shou集ji的de所suo有you信xin息xi必bi須xu發fa送song出chu去qu，保bao存cun到dao服fu務wu器qi集ji群qun中zhong進jin行xing分fen析xi處chu理li。最zui後hou必bi須xu有you人ren為wei此ci付fu費fei。“經濟性是個基 本問題，”美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的計算機科學家徳博拉·埃斯特林（Deborah Estrin）指出，“每個傳感器都是有使用成本的，因為傳感器需要維護、供電和校準。因此隨隨便便地把傳感器到處散播是不可行的。”

　　事實上，惠普公司高級研究員彼得·哈特韋爾（Peter Hartwell）認為：CeNSE項目要想達到預期目標，必須使傳感器的使用成本接近於零。這就是惠普公司要設計一種新型傳感器的原因，這種新型傳感套 件隻有圖釘大小
，卻集成了各種各樣的計量器，幾乎可以完成所有事情
，包括測量光強、溫度
、濕度
、振動、張力等
，而以前每一種數據都需要一個專門設備來采 集ji。哈ha特te韋wei爾er指zhi出chu，這zhe種zhong能neng同tong時shi完wan成cheng多duo種zhong功gong能neng的de傳chuan感gan器qi體ti積ji會hui比bi以yi前qian大da，但dan每mei個ge數shu據ju采cai集ji單dan元yuan的de成cheng本ben卻que降jiang低di了le。有you了le它ta，惠hui普pu公gong司si可ke以yi使shi用yong一yi個ge傳chuan感gan器qi同tong時shi為wei不bu同tong的de 客戶提供服務
，從而降低費用。

　　讓我們來看看傳感器在工程項目中的一個重要應用——超chao敏min感gan加jia速su計ji。集ji成cheng在zai芯xin片pian中zhong的de傳chuan感gan器qi能neng跟gen蹤zong內nei部bu可ke移yi動dong平ping台tai相xiang對dui於yu芯xin片pian其qi他ta部bu位wei的de細xi微wei移yi動dong情qing況kuang
，從cong而er測ce量liang加jia速su變bian化hua，準zhun確que性xing比bi任ren天tian堂tangWii所用同類技術高1,000多倍。