五大未來科技，各具特色

王莊林

身處于科技日益精進的時代，我們需要一張科技地圖以布局未來，無法認清科技的走向，就抓不住未來的方向。

哪些科技會改變未來生活及產業生態，甚至開啟龐大商機?下面就向大家介紹將為我們帶來全新視野的五項前瞻科技!

醫療科技：用紙做診斷檢驗

生產起來便宜、用起來簡單，而且在鄉下地區耐用的診斷工具，可以拯救世界貧窮地方成千上萬條生命。哈佛大學教授懷塞茲將先進的微流體和紙結合起來，生產出一種多用途、用后即丟的檢驗工具。可用于檢查微量的尿液或血液，看看有沒有罹患傳染病或者慢性病。

做好的成品是一張方形紙，大小和郵票差不多。方形紙的邊可以浸入尿液樣本，或者壓住一滴血，液體接著流經信道，進入試井。視井里面的化學藥劑的類型而產生不同的反應，使試紙變成藍、紅、黃或綠色，附著的參考表可用來解讀結果。

這張方形紙利用了紙快速吸收液體的同有特性。制造這種裝置的第一步，是做一些很小的信道，大概只有一毫米寬，引導液體樣本流向試井。懷塞茲和同事讓試紙吸收感光光阻劑；紫外線會使光阻劑中的聚合物互連和硬化，每當光打在上面，就會形成防水的長壁。研究人員甚至只要用黑色馬克筆畫在紙上，放在陽光底下曬，就能做出想要的信道和試井。每一口試井裝滿不同的溶液，和血液或者尿液中特定的分子起反應，導致顏色發生變化。

試紙容易燃燒，要安全處理用過的檢驗很簡單。雖然試紙診斷已經存在，但懷塞茲的裝置卻有一大優點：一張方形紙就能執行許多反應，能夠診斷多種狀況。還有。這種東西小，驗血只需要非常少量的樣本。使用者刺一下手指頭就夠了。

懷塞茲正在開發一種檢驗方法，用以診斷肝功能失常——這可由血液中若干酶含量升高的指針看得出來。為了推廣這種技術，2007年，懷塞茲與人在麻薩諸塞州的布魯克萊恩成立非營利組織，為大家義診。這個組織計劃今年年底左右，在非洲某個國家展開肝功能檢驗。整支團隊希望，即使是沒有受過醫療訓練的人也能執行檢驗，再用行動電話把結果拍下來。懷塞茲想要設立一座中心，派駐技術人員和醫生。由他們評估傳來的照片，然后把醫療建議傳回去。

最近，哈佛大學的研究人員在兩張試紙之間加上一層穿孔防水膠帶，把這些試紙做成三維的診斷裝置。一滴液體經南信道進入第一張試紙的試井，然后向下擴散，通過膠帶的孔，在第二層試紙的試井中反應。由于能夠執行更多的檢驗。甚至單一的樣本也可以進行兩步驟的反應，本來需要更復雜的化驗，例如使用抗體的方法，才能檢測的一些疾病，如瘧疾和人類免疫缺乏病毒(HIV)，利用這種裝置也能檢測出來。不論你要做什么檢驗，五分鐘到半個小時之后，結果就會出來。

研究人員希望這種檢驗能有更進步的版本，最后可以像印報紙那樣，用相同的印刷方法，大量生產試紙。材料成本應該只有三到五美分。霍爾奇說，這種價格“將對運輸和能源難以到達地方的醫療水準，產生巨大的沖擊”。

硬盤科技：跑道記憶體

2002年4月，IBM把硬盤業務賣給日立時，研究員帕金正在思考接下來要做什么。他這一生，研究的是磁性材料的基本物理特性，有了一連串的發現，促使硬盤機的儲存容量增加了數千倍之多。帕金決定著手發展全新的信息儲存方式：一種記憶芯片，兼具磁性硬盤的龐大儲存容量和電子閃存的耐用性。速度更優于這兩者。他把這種新技術叫做“跑道內存”。

帕金說，磁盤驅動器和目前的同態內存技術，基本上是二維的東西，依賴單層的磁位或者晶體管。“這兩種技術都是過去50年間發展出來，但他們是把裝置愈做愈小，或者發展新的位存取方法而做到這一點，”他說。帕金認為，未來數十年，兩種技術都會遭遇它們的規模極限，“我們的構想，和曾經生產出來的任何內存完全不同。”他說，“因為它是三維的。”

其中的關鍵是一個磁性納米線u形數組。垂直排列，就像森林中的樹木。磁性納米線中有磁極不同的區，各區之間的界限代表1或0，但到底是1或0，要看界外兩區的磁極而定。當自旋極化電流(電子的量子力學“旋轉”，往特定的方向走)通過納米線，整個磁像便會有效往前推，就像汽車在跑道上加速那樣。在u的底部，磁界會遇到一對小型的讀寫裝置。

這個簡單的設計，有可能結合其他內存技術的最佳特性，同時避開它們的缺點。南于跑道內存是以垂直的納米線儲存資料，相同區域的資料儲存量理論上是快閃芯片晶體管的一百倍之多，而且成本相同，還不必用到機械零件，所以比硬盤機還可靠。跑道內存的速度很快，就像DRAM可以用來儲存計算機中經常存取的資料。即使沒電，它也能儲存信息，這是因為沒有原子會在讀寫資料的過程中移動。可以消除納米線的耗損。

就像有了閃存，體積超小的裝置接著問世，用于存放數千首歌曲、照片和其他的資料。跑道內存也有望帶出全新一類的電子產品。“更密、更小的內存，可以制造出更密實和更省能源的計算機。”帕金說。此外，擁有龐大資料容量的芯片，可以縮小到一粒灰塵那么大，做成很小的感應器，灑在環境周遭，或者植入病患體內，記錄生命征象。

2003年，帕金首次提出跑道內存的概念時，人們認為那是行不通的出色構想。2008年四月之前，沒人能沿線移動磁域，卻不擾亂它們的方向。但是帕金的團隊在當月的《科學》期刊發表論文，指出自旋極化電流會保有原來的磁像。

發表在《科學》期刊上的論文，證明跑道內存的概念是站得住腳的，但那個時候，研究人員只在一條納米線上移動三位的資料。2008年12月，帕金的團隊成功地在納米線上移動六位，他希望很快就能達到十位，這么一來，跑道內存就和快閃儲存有得拼了。如果他的團隊能夠搬運一百位，跑道內存就可能取代硬盤機。

軟件科技：智能型軟件助理

許多人總是把一項任務化為一組關鍵詞，上網搜尋所需的工具和信息。但是硅谷新創企業犀利的共同創辦人亞當·齊爾想到一種新方法，要讓人和網際網絡上供應的服務互動：那是“干活的引擎”，不是搜尋引擎。犀利正在研發虛擬的個人助理軟件，希望幫助使用者完成任務，而不只是搜集信息。

齊爾是犀利公司負責工程的副總裁。他說，這種軟件考慮到使用者所處的情境，非常實用且彈性十足。“想獲得能夠行動和推理的系統，需要的是能和你互動及了解你心意的系統。”他說。

齊爾表示，近來計算機處理器的能力不斷改善，是將這種復雜水準帶到消費性產品不可或缺的一環。CALO的許多能力仍然不能塞進這種產品。但由于行動電話的功能愈來愈強。網絡的速度愈來愈快，犀利公司的總部可以處理一些事情。并將結果回送使用者，軟件因此能夠做到以前根本無法完成的任務。

“搜尋已經把它的事情做得非常

好，短期內不可能更上一層樓。”犀利的共同創辦人兼執行長戴格·吉特勞斯說，“但我們相信五年后，每個人都會有一位虛擬助理，可以把許多瑣碎的任務交給他去做。”

雖然個人助理軟件將兼具智能和實用性，該公司并沒有那種雄心壯志，想把它做得像人。“我們認為，可以創造一種不可思議的體驗，幫助你過生活、解決問題和做事情更有效率。”齊爾說。

但是，犀利永遠只是個工具，不想挑釁人類的智能。

能源科技：液態電池

我們還找不到儲存大量電力的好方法，所以沒辦法把太陽能留到晚上用。不過。一種用全液態活性材料做成的新型電池，在儲存電力的選擇方面，讓我們燃起新的希望。根據目前做出來的初型，這些液態電池的成本，不到今天最好電池的三分之一，壽命卻要長得多。

與其他的電池不同，這種電池的電極是金屬溶液，在電極之間導電的電解液則是溶鹽，這就做成了彈性難得一見的裝置，能夠很快吸收大量的電力。麻省理工學院材料化學教授、電池發明家多納德-沙多威指出，電極能在電流“十倍高于曾經量測過的任何(電池)情況下”運作。此外，其制作材料也很便宜，生產過程簡單。

第一具初型是用絕緣材料包覆容器。研究人員加進溶化原料：底層是銻。中間一層是硫化鈉之類的電解液，最上一層是鎂。由于每一種材料的密度不同，自然層次分明，也就簡化了制造的過程。容器的另一個作用是兼作電流收集器，送出從太陽能板等動力源而來的電子，或者將電子送到電力網，供電給家庭和企業使用。

動力流進電池后。溶解在電解液中的銻化鎂會產生鎂和銻金屬。等到電池放電時，兩個電極的金屬會溶解，再次形成銻化鎂，溶人電解液，使得電解液變大，電極則縮小。

依沙多威的構想，把大型電池用電線連起來，可以形成巨大的電池組。如果要大到能夠滿足紐約市的尖峰電力需求(約13,000百萬瓦)，這些電池將占地約6萬平方米。充電所需的太陽能電廠，規模將大到前所未見的地步，不但能夠產生足夠的電力，滿足白天的電力需求，也有夠多的過剩動力把電池充飽，以滿足夜間的需求。第一座建立起來的系統，可能是將低電力需求期間的能源儲存起來，供尖峰需求時使用，因此我們不再需要興建那么多新電廠和傳輸電線。

做出最早的初型之后，研究人員改用不同的金屬和溶鹽。銻化鎂溶于電解液的濃度不可能很高，所以起初的一批初型，體積大得失去實用價值(沙多威沒透露使用什么新材料，但他說運作原理相同)。研究團隊希望五年后這種電池能夠商業化上市。

生物科技：生物機器

一只巨大的花金龜飛著，忽上忽下，忽左忽右。這只昆蟲身上被植入收訊器、微控制器、微電池，還有六個審慎安裝的電極—這些“裝備”比一角銀幣還小，重量低于一片口香糖，工程師們用無線控制這只昆蟲。他們從遠處送出一陣電流，竄進它的腦部和翅膀的肌肉，要這只機械化花金龜起飛、轉彎或者半空中停住。

花金龜的創造者馬哈畢茲表示，他希望這種小蟲有一天能夠攜帶感應器或其他的裝置，到人類或者從事搜救任務的陸地機器人不容易到達的地方。他使用的裝置很便宜：材料成本只花五美元，而且大多只要利用現成的電子組件，很容易做好。

馬哈畢茲的專長是沒計機器和生物系統(從個別細胞到整個生物都有)之間的接口。他希望創造嶄新的“生物機器”，利用活細胞耗用極低的能量，就有辦法十分精準地動作、通訊和運算。馬哈畢茲構想中的裝置，能夠搜集、操弄、儲存從環境而來的信息，并且據而行動；可以取代受損器官的組織，能夠自我修復或配合環境而調整形狀的桌子，也許是這方面的例子。馬哈畢茲甚至提出百年預言：“我敢說這種機器到處都有，它們從細胞衍生出來，卻完全用工程技術制成。”

這種遙控花金龜是初步取得的成果，它把視覺、機械和化學信息整合在一起，控制飛行。馬哈畢茲的團隊為了讓花金龜成為實用且復雜的搜救工具，必須研發投入和產出機制，好和這種昆蟲的神經系統高效率通訊，以及控制它的神經系統。

由于微制造技術的進步，有了更小的動力來源可用，微機電系統日益精密，馬哈畢茲要的接口才有可能做出來。微機電系統這種微小的機械裝置可加以組裝，做成無線電收發器和微控制器。

花金龜的背部固定一枚特制的電路板上有一具商業化無線收訊器。六個電極刺激器從電路板蛇行進人昆蟲的視葉、腦部、左右基部飛行肌。和專跑特制軟件的筆記型計算機連接的發訊器，發出訊息給收訊器，把小電脈沖傳到視葉，發動飛行，以及傳到左右飛行肌。觸發昆蟲轉彎。由于收訊器發出非常高階的指令給花金龜的神經系統，所以可以只送出飛行開始和結束的訊號，而不必持續發訊要花金龜飛個不停。

有人研發出一些接口，能夠遠距控制老鼠和其他動物的動作，但是昆蟲小得多，更具挑戰性。只有極少科學家像馬哈畢茲那樣充分且深入了解生物學和工程學，成功融合了動物的神經系統和MEMs技術。研究人員正在研制嶄新的微刺激器和MEMs無線收訊器，好做更精準的神經定向，甚至做出更小的系統。