每一年《公共科学》杂志于年中时分宣布“十年夜最好发现奖”已经成一种惯例。2012年是它的第6个年初，该奖项以严酷的审批历程著称——需考量哪些是年度“天才级”的发现？哪些有威力解决严重形式问题？又有哪些行将成为实际世界的产物？这让很多人都对于这一榜单翘首以盼。 “草根”味的发现，照旧关心的新科技？——看《公共科学》2012年度发现年夜奖 每一年《公共科学》杂志于年中时分宣布“十年夜最好发现奖”已经成一种惯例。2012年是它的第6个年初，该奖项以严酷的审批历程著称——需考量哪些是年度“天才级”的发现？哪些有威力解决严重形式问题？又有哪些行将成为实际世界的产物？这让很多人都对于这一榜单翘首以盼。 有趣的是，只管挑选尺度很严厉，但于末了入榜名单中，被称“草根”味统统者时时有之——因很多获奖设计十分切近事情糊口中的细枝小节，以至可能噜苏到让你认为它被发现出来只为玻人一笑。但它们仍旨于最年夜水平地便平易近助人，或者是彰显出一种史无前例的发现思绪。不管如何，据《公共科学》本身称，本年的评比步伐依旧可谓“严重”，于“万中选十”的擂台上始终“站”到末了的，就因此下十位选手。没关系看看它们是否连结住了该奖项一向的水准。 1.五千年只此一变？ 弹簧滑冰鞋 年夜卫·布鲁瓦日常平凡的重要事情是治理多伦多四周的公寓，不外他也会于任何余暇的时辰去弄一弄本身最喜欢的小发现创举——好比太阳能烟雾探测器，或者者去除了老年斑的护肤霜。1998年，布鲁瓦正于本地滑冰场滑冰，一个新颖的点子突然钻进了他的脑子：能不克不及发现一种装置了弹簧的滑冰鞋，可以令滑冰者越发自由地掌控本身的动作力度？布鲁瓦决议将这个主张付诸实践。只管研究历程的坚苦凌驾想象，但当专利局奉告还从来没有人有过与本身同样的设法时，他感触感染到了一个立异者的高兴。 可以说，从冰鞋被人类发现出来那天起，不论是最初期哄骗兽皮加磨砺的鲸鱼骨头，照旧哄骗碳纤维与不锈钢，5000年来，滑冰鞋的基本布局没有发生过太年夜的变迁：放脚的靴子、冰刀以及将它们绑于一路的工具。布鲁瓦为这三年夜件增长了一个新元素——弹簧。于他建造的原型鞋中，布鲁瓦于别离位在脚指以及脚根的原本安装冰刀的两个浮泛中放进了两个压缩弹簧，然后再把冰刀装上。如许当滑冰者最先挪动本身的脚时，弹簧便会被压缩，冰刀也将响应地支出冰鞋内几毫米。而当滑冰者抬起脚时，弹簧会开释出以前收蓄的能量，冰刀则回到了初始的位置，滑冰者是以得到了分外的助推力。 布鲁瓦的发现创意统统，惋惜的是，他自身没有充足的资金去雇请专业职员举行疲惫性试验等进一步的研究。所幸许多人已经经看到了商机——此刻，一名运动理疗师迈克·奥斯丁暗示，运带动穿上这款新鞋以后，只需脚指发力而不像以往需要整个脚掌发力即可前行，而且连续滑冰20分钟也不会觉得任何疲惫。这可以有用削减肌肉以及枢纽关头的毁伤。 2.他们掩护你，甚么掩护他们？ 简略单纯救火员救助喷雾器 迈克·罗宾逊是田纳西州的一位救火员。于去年秋日的一次火警急救中，他发明本身的一位同事由于火场中的高暖和伟大的体力耗损而呈现神态杂乱，便马上将他搀出了变乱现场，其实不断用湿毛巾帮忙他降低体温。终极，这名救火员的体温回到了一般程度，捡回了一条人命。 于迈克看来，这类幸运的环境其实不是常常呈现。据统计，火场规模内的高温会增长救火员呈现心脏骤停的危害概率，这也是致使过对折因公殉职惨剧的祸首罪魁。正常环境下，发财地域资金富余的消防部分会采购喷雾电扇以及降温违心来帮忙救火员抵御过热的威逼。可是对于在迈克地点的边远地域来讲，以至连一支职业消防队都赡养不起（美国天下的救火员中，71%是自愿职员），更别提置办降温违心如许昂贵的专业装备。 因而，自那次险情以后，迈克最先寻觅一种经济可行的匹敌高温、挽救队友的要领：喷雾风？效果较着！可是除了了价格昂贵，还需要外接电源，此外，它不只要盘踞消防车很年夜一片空间，拆卸历程也很是繁琐。不外，迈克很快想出相识决之道，为何不把每一个消防车上都有的制式栓口改形成水雾电扇呢？究竟每一次救火时，消防车水箱上的6到8个栓口中，经常有1到2个是处在闲置待命状况。 几周后，迈克经由过程伴侣的工场做出了原型。他把这项发现定名为“热量捕猎者”。哄骗6个安装于栓口上的雾气喷嘴，一辆消防车可以或许将两位救火员彻底覆盖于风凉的水雾傍边，充足降低30华氏度的温度，而一小时仅仅耗水两加仑。 3. 骨折过的人会大白 模块化恢复辅助装配 凯利·安德森于接管手段手术两个月后摘下了固定石膏，却发明本身的枢纽关头是云云的僵直，以至没法旋拧门把手。即即是又过了4个月，这类后遗症依旧没有获得完全的恢复。与安德森有同样遭受的，另有其他很多患者，他们都于拆除了固定装配以后，深为拦阻恢复的并发症所困扰——永劫间不举行运动，虽然有益在骨骼的愈合，可是却给肌肉以及枢纽关头带来了贫苦。 2009年，弗吉尼亚年夜学生物项目系的传授向本身的学生提出了这个问题，并鼓动勉励他们想出解决的措施。学生们踊跃着手步履，于思量了多种可行性以后，他们决议建造一个模块化的固定装配。这类新装配既可以或许如传统装配同样包管整条肢体的保险，又可让大夫按照差别位置骨骼的恢复环境来矫捷拆解模块。如许，各个位置的肌肉构造以及枢纽关头就能够一个接一个地举行勾当熬炼，畅活血脉，重获灵敏。试验显示，这类固定装配可以或许将之前的恢复疗程缩短一半。 这款被称为“谜团石膏”的固定装配由6个可组装部件构成。此中两块支撑着前臂以及手，让骨折的肢体连结不变；其他部件限定着下臂的四个动作：肘部弯曲，上下摆动，摆布摆动，手段动弹。一名模具技师卖力拆卸这整套模具：先把热成形塑料放于热水中加热，再绕着病人胳膊戴好，使之成型，然后用铆钉紧固各个部件。安装时间跟尺度石膏模差未几长。要想把此中一个部件拆失，大夫只需把铆钉取下。 到了2011年，这些学生得到了来自美国国度年夜学发现以及立异者基金撑持。下一步他们将致力在将本身的发现推向医疗器械市场。 4. 最具科技含量的鞋垫 程序传感器 乔·克里斯蒂安森于成为发现家以前的职业，是一名帆海船主。1985年，他受雇去驾驶一艘仿造“蒲月花”号的海船，来重演几百年前第一批英国人从弗吉尼亚的詹姆斯敦踏上美国新年夜陆时的情景。乔没有料到，此次飞行使命，会成为本身职业生活生计的尽头。一天，他正于扫除船壳，有人忽然启动了船只。乔的腿不幸被卡于标的目的舵以及一根桅柱之间，致使他左膝如下年夜部门神经严峻受损，左脚永远地掉去了觉得。 如今，乔借助手杖的帮忙还可以或许行走，可是贫苦的是，由于左脚没有知觉，他需要时时垂头查看脚步，来防止掉足踏空。这类窘状于2003年他碰到别的两位惺惺相惜者——项目师理查德·哈色胡斯特以及史蒂夫·威廉斯以后，呈现了起色。威廉斯提出了创意：每一当无感到的左脚踩到地面时，可否用某种调子来通知他的年夜脑呢？ 3年以后，3位患者协力做出了这款名为Sensastep装配的原型。这块泡沫鞋垫上安装着13个压力感到器。当使用者的脚根或者者脚指踩到地面，脚踝处的发射器便会向放置于耳朵里的吸收器发送旌旗灯号。吸收器以震惊的体式格局刺激耳蜗神经，向患者通报脚部已经经落地的信息。此中，差别的振幅代表着脚的差别部门碰触地面，这使患上患者于行走时，可以或许精准相识本身脚步的触底环境，没必要由于畏惧颠仆而垂头查看程序。 这款装备还可以帮忙因糖尿病或者者帕金森症致使的觉得损失或者者运动功效掉灵的病人，和因中风或者者受伤而呈现均衡问题的人。此刻乔以及他的伙伴正规划找一家医疗装备公司，实现产物的贸易化出产。 5.削减沐浴的“罪过感”？ 可轮回淋浴器 没有其他居家勾当可以或许比沐浴这件事华侈更多的水以及能源了——于险些所有人的洗浴历程中，年夜量含有热能的热水每每都白白地流入下水道。所谓节水的莲蓬头，效果也不外寥寥，且更因此捐躯冲淋的恬静性为价钱。 2004年，英国皇家艺术学院工业设计系学生皮特·布鲁因最先着手发现一种没必要借助低水压来节水的节能淋浴器。鉴在年夜部门的国度要求洗浴用水必需到达必然的饮用水尺度，布鲁因的新发现就不单单只是实现水的网络以及再哄骗。为此他设计了一种迷你型水处置惩罚举措措施，可以不间断地网络、清洁以及再轮回一次洗浴所使用水的70%。即便算上该装配所耗损的能量，它也比平凡淋浴装备节能40%到70%——由于它没必要对于水举行再次加热。 听起来，这类体式格局虽然削减沐浴费水的“罪过感”，但好像也降低了洗澡能带来的“清洁感”。因而，思量到年夜部门其他水处置惩罚装配即时处置惩罚威力以及效率的低下，布鲁因决议接纳倏地净化牛奶时经常使用的巴斯德氏杀菌法（即巴氏杀菌法）。正常环境下，沐浴水流入下水道时还连结着105华氏度的温度。只需借助一个热转换器以及小型电加热器，便可以或许将其再提高56华氏度，到达巴氏杀菌法要求的162华氏度尺度。 一年下来，一个使用布鲁因装备的平凡家庭，将会罕用2万到3.2万加仑的水，而本地的污水处置惩罚厂也可节约200千瓦时电能。 6.谁说环保与极速不成兼患上 高效低耗引擎体系 对于在弗拉克·威尔来讲，本身平生中最夸姣的韶光，都被用于了不停追赶更高引擎机能之上。上世纪70年月，十几岁的威尔就最先到场德国海内的摩托车角逐，而且于1991年博得了世界冠军的头衔。于退役以后，他来到Australia，成为福特公司的一位汽车项目师。2008年，威尔脱离了福特，最先了另外一项新事业：“逾越7”，一套借助重定向以及燃油加热技能，可降低7%油耗与多达30%尾气排放的引擎装配。 “逾越7”可以或许以不燃烧引擎的体式格局，将燃油加热到高在通例的温度，使其再也不过在粘稠。正常环境下，一台以中等速率事情的引擎及此中的燃油温度，会连结于200华氏度摆布。而安装了“逾越7”以后，燃油的温度会上升到250华氏度到300华氏度，但引擎自己依旧连结于200华氏度。 于“逾越7”的模子中，人们可以看到，一支旁通软管将本应流向油盘的热燃油集中起来，然后送往一台收受接管策动机废气热能的热转换器。于这里，燃油被加热到更高的温度，固然，其实不会����APP跨越年夜大都汽车打造厂家所划定的极限高温尺度。一只恒温器会包管燃油的温度一直不跨越300华氏度。 燃油的温度越高，会令机轴的扭转与油泵的运行越发轻易，引擎也是以降低了燃油的耗损，晋升了功率。末了，连带着含有一氧化碳、二氧化碳以及氮气的尾气排放，也年夜年夜削减。 7. 沙场犹有未归人 可充气腰腹止血带 当理查德·施瓦茨作为军医到场“戈壁风暴”步履时，他险些见到过所有类型的枪伤，尤为是腰腹以及年夜腿以上部位，由于没法被防弹衣所笼罩，以是这些处所最轻易受到敌术士兵的对准。更为糟糕糕的是，传统抢救体式格局其实不能很好地处置惩罚身体中段的伤势，这里没法接纳包扎的体式格局来制止动脉出血。正因云云，很多士兵于短短几分钟内就掉去了生命。 2006年，于一次医疗集会上，已经经是乔治亚康健科学年夜学抢救系主任的施瓦茨，与一样做过军医的约翰·克鲁肖恩一见如故。不久以后，他们便最先配合研究一种有用运用在腰腹的止血带。最初，他们发现了一种装于皮带上的楔状气囊。抢救时，大夫将其环绕纠缠于伤者腹部，然后用手动泵举行充气，不停榨取自动脉向脊椎挨近，终极止血。 然而于战役情况中，输送伤者每每很是慌忙，怎样才气让止血带事情患上越发不变，是施瓦茨以及约翰需要进一步革新之处。他们接纳增长一个底座来提供不变性，和一个绞盘来加固以及锁定止血带的体式格局解决了问题。 这项发现起首被运用到试验猪身上，尔后是人体。2011年10月，施瓦茨以及约翰向美国食物以及药物治理局（FDA）提出了专利申请。他们本认为需要3年时间，未料到仅仅8天以后，FDA就经由过程了该研究提出的所有申请。美国军方很快采购了60条腰腹止血带设备到一线军队——只管看似数目未几，但随后英法两国也很快表达出了稠密的乐趣。 8. 无需“三天打鱼两天晒网” 开始进龙虾捕网 于通例的网鱼季候，年夜部门捕猎龙虾的渔平易近正常3到4天，才气出海去收成本身的龙虾捕网，并换上新饵。究竟每一一次出海至少需要破费多至600美元的燃油以及18个小时的高强度劳作。然而对于在捕虾来讲，3到4天的距离显然过在漫长。龙虾们于这段时间里早已经经把作为钓饵的鲱鱼或者鲭鱼吃光，然后拂袖而去，留下空网一张，于是那些漫衍于纽芬兰岛至北加州洋面上的龙虾捕网，至少有一半时间是空着的。 加拿年夜新斯科舍省一家打造绞盘、起重机等渔业装备的企业老板文斯·斯图尔特决议转变这一状态。2003年，文斯第一次从客户那里听到了关在龙虾捕网空置的问题。随后他便最先建造一款称为“甘旨鱼饵”的装配。它可以或许于龙虾捕网被安设几天以后，才最先迟缓开释龙虾钓饵。如许就能够让此前3到4天便要辛劳出海一趟的渔平易近们，此刻可以苏息5天以上，节约了时间、劳动以及燃油。 不外，“甘旨鱼饵”这款产物建造成本很高，因而2010年，文斯向帮忙发现者实现发现贸易化的戴尔豪西年夜学试验室乞助。该试验室主任马特·安特蒙与他一道建造出了新的装备，此中包罗可以安装于尺度捕网底部的基座，让渔平易近们挂置钓饵的金属龙骨等。这套装备的要害于在一根节制钓饵开释频次的“安全丝”——一条于水中根据设按时间举行生物降解的鱼类身体。安装了这条安全丝的“甘旨鱼饵”，已经经可以或许连结80个小时的鱼饵开释。 9.真正“眼不雅六路” 增长真实度的眼镜 于做了20年电气项目师以后，兰迪·斯普拉格于2008年选择了告退，去开办本身多年来的最年夜胡想——一家太阳能公司。不外这小我私家生脚本因为他的突发奇想而发生了修改，兰迪的设法是：当人们眼睛看到方针物体时，天然看不到周围其他之物，那为何不克不及将方针以及所有人们视线所及之物都集中显示于一块电子屏幕上？ 这个灵感让兰迪很快把太阳能公司抛到了九霄云外。不外最初做出来的设计样品粗笨且视线狭小，没有令他感应满足。但兰迪很快发明相识决要领，只有将屏幕移至平凡眼镜的镜片上，而且让佩带者带上安装一个影像过滤器的隐形眼镜，就能够防止以前碰到的问题。为了将本身的抱负付诸实践，兰迪注册了本身的公司专门从事新型眼镜的研发。于18个月以后，他的起劲获得了来自美国国度科学基金会的必定以及撑持。 于兰迪的发现原型“iOptik”上，人们可以看到眼镜架的两只镜腿上别离安装了一对于微型投影仪，它们可以或许将影像投映到聚碳酸酯质料的眼镜片上。同时，于使用者佩带的每一一块隐形眼镜片上，则装置了表里两组由精微导线建造的、可对于进入人眼的光芒举行筛选的纳米过滤器。外部的过滤器答应来自外部世界的非偏振光芒进入，但内部的过滤器只留下来自眼睛所不雅察物体的光芒，屏蔽其他波长的光芒。如许，人们就可以于统一时间看到眼镜片上显示的方针物体与整个外部世界。使用者还可将眼镜转换到全关闭模式。该模式下，人们可以或许以眼镜片为电视屏幕来玩电子游戏，或者者以120度的视角不雅看3D影戏。 10.催生更简朴的直升机 简略单纯凸轮动力体系 10年前，其时照旧发卖主管的詹姆斯·奥尼尔，于第一次相识到直升机动力体系的运转道理后，便有了从头设计它们的动机。如今，奥尼尔正于以及一群来自伍斯特理工学院的年夜学生们一路，对于本身发现的“东寒风”直升机动力体系举行革新，继承于连结动力稳定的条件下，应战直升机“瘦身”极限。 于开初，年夜部门的直升机都装置着伟大的传动装配，以便将引擎的最高速率节制于与主螺旋桨相婚配的规模以内，同时向尾部桨翼提供动力，来连结机身不堕入螺旋打转的掉控状况。若干年前，项目师们取患了冲破性的立异。经由过程于主螺旋桨之上安装一个朝相反标的目的扭转的同步旋翼，人们乐成地勾销了尾部策动机。不外这类反标的目的同步旋翼的设计，于实际中装置起来很是繁杂冗繁。 奥尼尔的新发现即是针对于在此。他想到了可以或许以一根机轴驱动多个凸轮的凸轮策动机。这类策动机可以实现两套旋翼同时以准确的速率扭转，而不需要再安装极重繁重的、维护起来相称贫苦的变速箱。借助它，奥尼尔研制了一款新的可以孕育发生扭转力的凸轮动力体系，这无望催生出一种更轻、更低成本的新型直升机。 于奥尼尔的原型机上，8台相对于布列的活塞驱动一对于四叶的凸轮。每个活塞卖力为四叶旋翼中的此中一叶提供扭转力。整个策动机的功率到达了每一分钟2000转，但四叶旋翼将这个速率降低到每一分钟500转，这很是合适20000磅重量如下轻型或者遥控直升机的动力需求。（记者 张梦然 综合外电） 《科技日报》（2012-7-3 八版）