隐身斗篷、零能耗住房、纳米电池、个人气象站、数字记忆、复合动力车……

　　住在零能耗的房中，做事有数字记忆提醒，开着复合动力车，用着纳米电池，偶尔在亲朋间开点“隐身”的小玩笑……

　　这样的生活会在30年后成为我们的一种现实吗？《环球科学》杂志近期连续就未来30年人类科技生活的话题展开讨论。目前，科学界的研究已经露出了未来生活的火苗。在现实需求的催生下，也许，若干年后我们就是这样生活的———至少科学家们已经给出了这样一个时间表。不过，科学的无国度说在新技术面前却要站不住脚。国内专家在接受采访时表示，同步于世界先进国家的科研项目我们也有，但是真正能走进我们的生活却还需要研究人员持续、艰苦的努力。

　　复合动力车加速跑

　　晚上，将120伏插头直接插入家里的电源插座上，给电池充电，这样就能减少加油次数，减少温室气体的排放。这正是复合动力车给我们承诺的良好“品行”。复合动力车，利用先进的动力电子装置和计算机控制装置，与传统和电力传动系统结合起来。需要加速或爬坡时，电池和电动机系统可提供更大的动力。

　　现在，复合动力型车分为几种类型。“全面型”复合型动力车利用多种技术节省汽油：“适度型”复合动力车采用的节油技术较少，避免增加额外成本；而“低端”复合动力车仅在停车时关闭发动机，适度改善燃油效率。

　　全面型复合动力车的最大燃油节省来自于再生制动———能将摩擦损失掉的大部分能量作为电能加以回收。

　　内燃机动力装置与所有发动机一样，也能在一种有限的转矩和转速范围内最有效地运行。因为复合动力车的电池和电动机能提供加速行驶或上坡行驶所需的助推力，工程师们既能缩小发动机尺寸，又能使燃油效率最佳化。它仅仅在一些耗费汽油更少的高效运行点上运行。在需要时，复合动力车又能以电子方式启动电动机，输出更多动力。

　　另外，常规汽车的空调、动力转向、油泵、风扇等装置，一般由汽油机直接供给动力，而大型复合动力车将电池与低成本的新型电子装置结合起来，运行这些全电气高效率部件。在夏天，比起发动机驱动的空调装置，由电动机供电的空调消耗的能量要少20%.目前，研究人员还在进行插入式复合动力车的研究，这种动力车融合了最佳电力与复合动力驱动技术，能够以电动方式或复合动力方式发挥作用，大大减少废气排放量，节省更多燃油。与传统的复合动力车一样，插入式复合动力车也能燃烧液体燃料，以快速加油的方式来保证长途行驶，而且不会比现有复合动力车更复杂、更重或更贵。

　　此外，插入式复合动力车还能运用一种由15%汽油和85%生物燃料组成的混合燃料运行，例如纤维素乙醇就是一种生物燃料。用4升汽油混合20升乙醇，车辆便能行驶超过800千米，并因此构成一种长期战略，以应对全球油价的上涨。

　　插入式复合动力车还有一些优点。因为它们能接入电网，所以可使用非峰值电力，电价远远低于居民用电。插入式复合动力车能在夜间充电，并在白天的峰值功率时间为电网提供电压调节服务，将电功率反馈给电网。

英特尔公司最新推出的处理器，使用了新的硅激光技术。资料图片

　　千核处理器在硅基光学中运行

　　芯片制造商梦想着在电脑内安置成百上千个处理器。

　　但是作为连接介质的铜线，却是这一梦想变为现实的最大障碍。多处理器同时工作时，需要大量的电信号交流，而铜线根本无法满足这一要求。

　　不过，光连接却可改变这一局面。光连接所能承载的信息量，远远超过铜线的承载量。今天，光学硅基调制器已经作为远程信息输送设备而得到了广泛的商业化应用，但是制造它的原料却异常昂贵，普通电脑用户根本承担不起。

　　常见的激光材料，处于激发态时能够高效发光；发出的光子又会“刺激”其他原子释放更多光子，最终放大成激光。硅的两个固有性质：自由载流子吸收和复合过程，是硅发出激光的绊脚石。前者降低了硅晶体发生受激辐射的效率，后者则会让高能电子将更多的能量转化为热量消耗掉。

　　不过，最近研究人员也找到了一些绕开绊脚石的方法。

　　利用一种被称为量子限域的现象，就能增强硅辐射光子的能力。如果，一个电子在各个方向上都受到约束，那么它就处于一个量子牢笼之中，牢笼的尺寸越小，电子就越加“躁动不安”。这种情况可以大大提高硅半导体的发光效率。

　　当然，为了给硅建造量子牢笼，研究人员还可以制作一片硅石玻璃薄膜，并将硅晶体的细微颗粒植入其中。

　　最近，美国布朗大学的一个科研小组观察到，在-230℃的低温下，一片纳米结构硅材料发出了激光。而英特尔公司的研究人员开发了一款迄今运行速度最快的硅基光学调制器，能将一束激光分割成一系列脉冲，产生光学数字信号1s和0s.如果将这款调制器放入电脑，主机内的数十块芯片就能实现光连接，大幅提升计算机的运算能力。

　　微型能源改变生活方式

　　因为有了纳米技术，电池使用范围也越来越广泛，甚至连嗜好汽油的汽车也成了“电池”的俘虏。中国科学院国家纳米科学中心唐智勇研究员表示，国内纳米电池技术正在各种科研机构内开展。

　　纳米电池微小、环保、未使用时不会丧失电能。它保持休眠状态至少15年之久，并随时被唤醒。有了纳米电池，电源最终能与其他电子元件一起微型化，添加到各种设备的芯片上。

　　电池实质上就是化学反应器。一次性电池的阳极和阴极浸泡于电解质溶液中。

　　组成这两个电极的化合物通过电解质相互发生反应，从而产生电子。不过，即使在电池未与设备连接时，这些电化学反应也会发生。因此，在未使用时，这种普通电池的电量损耗一年高达7%—10%. 2004年9月，科技人员在实验室里制造一些硅柱，进行发电试验。为了产生电能，研究人员还采用一些普通碱性电池中使用的化合物，将锌作为阳极材料，二氧化锰作为阴极材料。不久，这些研究人员研制出第一批重新设计的样品。研究人员预计在3年内将产品样本送到首批潜在使用者手中。

　　对于纳米电池的出现，唐智勇也是满怀着信心。在他看来，纳米电池的出现与目前节能的要求相吻合。在能源日益紧张的现代社会里，科研人员被赋予的重任便是尽早开发出节约能源、找到汽油等不可再生能源的替代产品。由此，纳米电池被科研人员视为救星。“不过，我们都知道，国外节能的口号提出的要比我们早得多，他们再此方面的研究也要早于我们开展。”唐智勇指出国内至少要在30年后才能在消费者手中见到这个目前只处于理论研究阶段的纳米电池。

　　数字记忆备份人生

　　通过上面的图片，我们可以看到在“数字记忆”技术的帮助下，一个家庭一天的生活。也许有人会认为这样的描述荒诞不经。

　　然而科学家们已经画出了这样的蓝图，并且颇有信心地认为，30年以后，这样的生活就会出现在人们的视野之中。科学技术的发展很快就将让这一切变成现实。

　　在人的记忆力有限的情况下，新一代数字技术将为我们解决记忆难题，留住人生的所有过往。近年来，微软研究部的开发团队着手用数字手段，按时间顺序逐一记录个人生活的方方面面。这项研究课题名为“My LifeBits”(我人生的每一刻)，它为打造终生数字档案提供了必要工具。在图像和声音的配合下，数字记忆能让往事浮现在人们的脑海中，加深人们对事件的感受。

　　更为方便的是，电脑还能分析数字记忆，帮助人们合理安排时间。如果我们为重要事项安排的时间不足，电脑就会无情地给予提醒。电脑还可以每隔一段时间就记下我们当时的位置，制作一幅记录行程的活动地图。

　　数字记忆的另一功能还是我们健康的卫士。其中，便携式传感器可以测量各种人体状况指标和环境参数，例如血氧浓度、大气二氧化碳含量等。电脑通过检视测量数据找出规律，比如确定什么样的环境状况会导致儿童的哮喘病恶化。

　　传感器还可以记下每一次心跳(普通人一辈子的心跳次数大约为30亿次)，电脑再结合其他生理指标，判断我们的心脏功能是否正常。这些信息为医生准备了一份详细的个人健康状况手册。

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隐身的冲动

具有异常光学性质的材料建造的壳能使电磁波转弯。这样，其中的太空船就隐形了。《环球科学》供图

　　

　　1897年，作家赫伯特·乔治·威尔斯(H.G.Wells)曾在小说《隐身人》中，描述了一种隐身的办法：让自己身体的折射率变得与空气相同。

　　2006年春，英国伦敦大学帝国学院的约翰·彭德里和美国杜克大学的戴维·舒里希、戴维·史密斯等人提出了“隐身斗篷”的构想，各国理论物理学家连同“哈利·波特迷”都为之雀跃。

　　一般来说，材料的折射率就是真空光速与这种材料中光速的比值，如果照射到等离激子结构上的辐射光频率接近该结构的共振频率，那么它的折射率就会与空气的折射率相等；换句话说，它既不能偏折光线，也无法反射光线。不过这种结构还是会吸收光线，人们会看到一团暗淡的阴影。如果将它层层包裹在某种光增益材料(即能够增加光的强度的材料)之中，就能补偿吸收造成的损耗。这样一来，至少对于特定频率范围内的辐射光来说，这种结构就完全隐形了。

　　同年10月，科学家们就展示了这种斗篷的雏形。杜克大学展示的这件隐身斗篷，由包裹在玻璃纤维内的金属和线缆组成，可使光线以古怪的方酱?ァＱ芯啃∽樯杓屏艘恢帧俺?牧稀?metamaterial)同心环部件，让微波辐射沿最内圈弯曲，就像水绕开石块继续流动一样。与通常情况相比，这种新型圆环吸收、反射的微波更少。

　　该雏形的缺陷在于，杜克大学研究组实现的“隐形斗篷”，只有一粒豌豆那么高，纳米厚度“超镜面”的隐形现象发生在镜面厚度一半的距离内。也就是说，哪怕是鼠标大小的隐形罩也还只是一种设想。史密斯估计：真正演示微波三维隐形还需要一两年的时间。

　　中国科学院理论物理研究所研究员张元仲却不那么乐观，在他看来，人类不可能真正实现隐身。他表示，物体被看见是由于物体发射或反射光线进入眼睛，刺激视感神经的结果，因此即使物体披有所谓的隐身衣，仍然阻挡不了周围光线的反射，这样造成的结果就是，我们会看见一团黑影的轮廓，只是看不清细节。“事实上，我们更常听说的是隐形飞机。但是隐形飞机只是相对于雷达来说的，而不是要避开人的眼睛。”

　　这个房子，零能耗

　　位于阿姆斯特丹的荷兰银行世界总部，安装了数字式微气候调节器和照明装置，它能根据光线和房间占用的变化情况，进行自动调节。