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全球观察

  研究人员把“电子背包”固定在一些适应性极强的动物如蟑螂的背部,而这些背包由用来探测最微弱声音的微型扩音器构成。它们叫“半机器人”或生物机器人,可进入地震中坍塌的建筑物,帮助寻找幸存者。电子背包控制这些蟑螂的运动,因为它们和这种昆虫的尾须相连,而尾须是蟑螂通常用来察觉腹部碰到某物的感觉器官。尾须在电子的刺激下,使蟑螂可朝某个方向爬行。事实上,它们是在编程控制下寻找声音来源的。一类电子背包配有一个扩音器阵列,控制蟑螂向正确方向移动,而这个阵列由3个用来探测声音方向的定向扩音器组成。另一类电子背包只配有一个用于从任何方向捕捉声音的扩音器。它可无线传输声音信息,将来或许可成为急救人员的得力工具。

  荷兰近日启用全球第一条将太阳能转换成能源的自行车道。“太阳路”工程从2009年启动,灵感来自梵高的画作“繁星闪耀的夜晚”。荷兰应用科学研究组织(TNO)率领的一支道路建设和技术服务供应商小组研究了荷兰道路的太阳能利用潜力。该自行车道耗资约370万美元,而到2016年全长100米的车道完全建成时,它所产生的电力也将只够3个家庭使用。人们对太阳能自行车道寄予厚望的一个原因是,它们也许可以按比例放大,从而能够在未来提供大量电力。此外,该太阳能电池板自行车道目前还存在一些巨大障碍。例如,安装在公路和自行车道路面下的太阳能电池板会被尘土和冰雪覆盖,从而降低发电效率。而且这些太阳能电池板并不像屋顶的光伏电池板那样朝向太阳。

  3名在伦敦学习工业设计的学生,受分子美食的启发,制作出了水滴状的储水容器——Ooho。Ooho易于制作,而且制作成本很低,它强韧、环保、可生物降解,而且可食用。这种容器通过“spherification”技术将水盛在双层薄膜中,所谓的spherification技术就是将液体塑成球形的技术。Ooho是一种由褐藻和氯化钙制成的凝胶状化合物,可以包裹在水的外层。虽然储水容器被制成袋状,但是制作时会先将水冻成冰,这样热可以让Ooho体积更大些,同时也保证材料待在薄膜内,而薄膜包裹在水外。相比矿泉水瓶,设计者认为Ooho的生产消耗更低。而Ooho的生产成本只需两美分。与其他可食用包装袋一样,Ooho也面临了一些挑战——例如如何在饮用或是食用前保持袋子干净。不过现在可食用包装已经准备进入市场了。

  MIT计算机科学与人工智能实验室研究人员表示将开发一只能像蛇一样滑行的机器人手臂。这款手臂由3D打印模具组装而成,让机器人更灵活,更有弹性,更能适应各种环境。柔软型机器人的可变性关节,意味着它能够在各种环境下移动自如,比如钻进细管,变换方向等。此外,由于机器富有弹性,它还能应对轻微的冲撞,并能通过冲撞来获取环境信息。但设计出这样一个独特而强大的机器人并不是一件易事。此外,这款所谓的“柔软”机器人仍然需要一些坚硬的构造,诸如高压制动器等。要在口香糖一样柔软的机器人上安装这样的硬东西,需要攻克很多难关。科研人员表示其研发的初衷是改变大家对机器人的既定看法,而不是让柔软机器人占领未来的世界。

  欧盟开发出新的预警系统和决策系统,有助保护沿海居民人身安全和财产安全。其中一个早期预警系统,可模拟风暴中波浪冲击海岸带来的危害,帮助改善灾害预测和响应方式,从而保护公众安全。这个系统提供的波浪和潮汐信息已覆盖了欧洲大量沿海区域。另一个项目可帮助各个沿海社区做出适合当地的防灾决策。该项目考虑了洪灾的科学、社会、经济和环境因素,收集整理了相关指南和建议,开发出一个决策支持系统。建筑商和地方政府等决策制定者仅需要把他们面临的环境条件输入到系统中,即可判断短期、中期和长期影响。如果沿海社区能在设计和建造基础设施和房屋时考虑到洪水因素,并在恶劣天气和洪水灾害到来前通过预警做好准备,可减少洪灾带来的损失。

  日本产业技术综合研究所和东北大学成功利用氨为原料,进行了燃气涡轮发电的验证实验。通过进一步改良,氨有望作为不排放二氧化碳的清洁燃料得到应用。在实验过程中,研究人员先制作出了微型燃气涡轮发电装置,将作为燃料的煤油中约30%替换为气态氨,然后进行混合燃烧,成功地使输出功率达到21千瓦,与单纯以煤油为燃料时的输出功率基本相同,而排放的氮氧化物则不到10ppm,完全符合环保标准。由于采用了难以失火的扩散燃烧方式,即着火后再将燃料喷入气缸的燃烧方式,从而使利用氨发电成为可能,这个实验明确显示氨拥有作为发电用燃料的潜力。氨燃烧的主要产物是水和氮,因此只要将石油等传统燃料的一部分置换为氨,就能大幅削减二氧化碳排放量。

  近日,巴西基因资源与生物技术研究所的科研人员成功在实验室内制作出人造蜘蛛丝,这是一项具有很高商业应用价值的科研成果。据该项目研究人员介绍,该实验所需的蛛丝蛋白是在实验室中借助大肠杆菌合成的。科研人员将大肠杆菌稀释于液体介质中以合成具有特定DNA序列的蛛丝蛋白,然后借助一个特殊注射器获取蛋白纤维。通过这种方法制成的人造蛛丝的直径约为40纳米,比天然蛛丝粗10到20倍。今后,科研人员还将测试这种人造蛛丝的延展性和韧性。主持这一实验项目的生物技术专家艾利比奥说,这种人造蛛丝不仅具有弹性好、韧性大等优点,还能够生物降解,未来有望在纺织材料、医疗和飞机船舶制造等领域得到应用。

  日本庆应义塾大学和东京大学科学家近日联合研制出号称世界最高速的照相机,该相机光敏元件帧间隔达每秒4.4万亿帧。该相机采用基于运动的飞秒成像摄影术,一次即可成像,不再需要反复测量。新相机通过对拍摄目标的空间轮廓进行光学映射。除了极高的帧频外,新相机的分辨率也高达450×450。研究人员将新技术命名为“连续定时全光学映射摄影”,简称为“STAMP”。利用该技术,相机可以对化学反应、等离子体动力学、热传导等现象进行拍摄。目前,新相机占地约1平方米。研究人员相信,这种相机用途将会非常广泛,大到汽车部件的生产,小到半导体元件的制造。此外利用这款相机,甚至都可以看到激光工作的过程。研究人员希望新相机还能够应用于医学领域。

  目前,美国麻省理工学院的科学家研制出一种“手指阅读器”,当手指佩戴一种类似大号戒指的装置时,只要将手指指向打印页面或者数字屏幕上的任何文字,就能通过人工合成的声音大声朗读出来。手指阅读器适用于视力减退人群,尤其是无法识别任何形式书面材料的盲人,设计者称,这种“戒指”识别阅读的文字范围较广,例如:公交车标志、药物说明、餐厅菜单等。同时,手指阅读器能够让用户阅读大量书籍,以及无法通过盲文识别的书面材料。据悉,手指阅读器装配着小型相机,能够扫描文字。当该装置指向文字时很容易阅读出相应的内容,特殊的软件系统可以跟踪手指动作,识别单词并处理信息。该装置包含一个振动器,当手指偏离文档时会提醒阅读者。

  为了让微小的机器人顺利抵达目的地,首先要解决的就是选用何种推进方式。最近,一个汇聚了以色列和德国科学家的小组,声称其研究出了一个极具诱惑力的解决方案——世界上最小的螺旋桨!实际上,它是一根由硅和镍制成的卷曲长丝,长度400纳米、宽度仅70纳米,其尺寸只是人类血细胞的1/100。与通过电机行进的方式不同,该“推进器”是通过外部施加弱旋转磁场行进的。如此一来,它就会携带着负载,一路旋转前进。为了测试其性能,科学家们把它放在了透明质酸凝胶中——其粘稠度与体液相一致,含有网状的聚合长链蛋白质。在此前的研究中,较大的微米级推进器总会举步维艰(速度缓慢或止步不前)。而这种新式的纳米级结构,则能够相对轻松地在网格空隙间穿过。

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