楓下客
苦心人,天不負，臥薪嚐膽，三千越甲可吞吳。要不是我自己為自己建立紀念碑，這紀念碑，它從何而來？
文章來源: 南方都市報 於 2009-06-11 22:07:12
美國《大眾科學》雜誌據此評選出2009年度十大發明，包括使用整形技術不會汙染水質的魚餌、隔熱防火的蘑菇牆板、世界上速度最快的坦克、利用汽車顛簸發電的減震器、幫助截癱患者重新行走的“機器腿”、讓護士不再為尋找靜脈苦惱的新式導管……
年年月月，都有無數發明狂人在忙碌。他們可能無法治愈白血病或者送宇航員上火星，但其作品對現實的影響一樣深遠。美國《大眾科學》雜誌據此評選出2009年度十大發明，包括使用整形技術不會汙染水質的魚餌、隔熱防火的蘑菇牆板、世界上速度最快的坦克、利用汽車顛簸發電的減震器、幫助截癱患者重新行走的“機器腿”、讓護士不再為尋找靜脈苦惱的新式導管……
01 摩天大樓逃生輪
名稱：RescueReel
研發成本：33.5萬美元
耗時：6年
“9·11”發生後，凱文·斯通(KevinStone)一直追看電視直播，看著那些悲慘的畫麵，一個念頭縈繞在他腦際，揮之不去：為何困在世貿中心裏的人無法安然返回地麵？“我告訴自己，這太荒唐了，”斯通回憶說。他是聖弗朗西斯科一名整形醫生，也是成果累累的發明狂人。“應該有種更好的方法，幫助人們在災難時刻成功逃離摩天大樓。”
斯通發現，已有的高樓逃生設備不是有缺陷，就是不實用，於是他受漁線輪啟發，設計了一種簡單的新裝置，依靠足夠堅固的長繩，將人們從高樓平穩送至地麵。使用者隻需打開一個抽屜大小的盒子，將一條杜邦凱夫拉爾(KEVLAR)纖維製成的繩索鉤在某個安全牢靠的物體或連接點上，然後將類似外衣的安全吊帶套在身上，打開窗即可一溜而下，距地最高可達100層樓。使用者無須接受專門培訓，完成全部準備動作不用一分鍾。
斯通的發明亮點是一套離心式製動係統，可自動控製下降的速度和頻率。逃生輪的繩索自一個線軸內伸出來，然後纏在一個與製動裝置相連的軸上。隨著線軸轉動，一組製動塊會對製動盒內緣施加壓力，平穩、緩慢地將使用者放下。如果這套自動製動係統失靈，逃生輪上還配有手動的備用製動杆。從100層高的大樓下到地麵，耗時不到四分鍾，平均一秒鍾下一層。
2007年，斯通試用了樣品；隨後專門製造攀登繩索的Skala公司在加州某消防局對它進行了全方位測試。消防安全顧問斯科特·杜格拉斯說，與消防員們過去使用的高層救援繩索相比，這套裝置改進頗多，“它自動化程度高多了，使用起來也更加容易和直接。”
所有測試完成後，斯通準備將逃生輪推向市場，預計商業化版本會在明年麵世，售價約為1500美元。他打算實現大規模生產後盡量降低產品價格，這樣大樓業主就可以大批采購，將之作為租客們逃生的標準裝備。
02 最快的坦克
名稱：Ripsaw
研發成本：未知
耗時：5年
打開YouYube上關於Ripsaw的熱門鏈接，你可以看到這輛無人駕駛的坦克以每小時60英裏的速度在泥濘的野地裏披荊斬棘，從50英尺的高處躍下，將一排排的白樺樹碾倒。
就像他們的創造物一樣，Ripsaw的發明者、34歲的雙胞胎兄弟吉奧夫·霍維和邁克·霍維一看就不是乖乖仔。7歲時他們就合建了一棟小木屋，10年後又把一輛校巴改造成移動舞台；2000年他們出現了分歧：吉奧夫想造一輛噴射式渦輪增壓越野卡車，而邁克的目標是製造全球最快的履帶車。“那個周末，邁克把我叫到他的車庫，”吉奧夫說：“他已經為Ripsaw弄好了懸架，我隻好接著幹下去了。”
他們谘詢了很多工程師，每個人都說他們不可能超越M1AAbrams，它號稱“全球最強大的坦克”，時速42英裏。普通坦克為了保護乘員，車架以厚厚的裝甲鋼製成，而Ripsaw的設計目標是在崎嶇難行的地帶執行無人任務，主要追求速度，因此兄弟倆開始考慮如何減重。他們用焊接鋼管做了車架，就像Nascar(美國全國汽車比賽協會)的賽車一樣，這使得車身強度增加了50%，自重減少了50%。
但是，如果你想徹底改造坦克，很難找到現成的配件，輕得能以每小時60英裏的速度旋轉、同時又堅固得不會飛掉的輪胎則根本不存在。於是豪威兄弟自己打造了鋼製防滑係統，並重新設計了將防滑裝置連接到履帶上的整個機械裝置。這種防滑係統僅重兩磅左右，比同級坦克類似裝置輕了90%。減重成功，再配上650匹的V8發動機，Ripsaw每磅動力輸出約為M1AAbrams的9倍。
在做好日常工作的同時--邁克是金融顧問，吉奧夫是一家工廠的小頭頭———這兩位自學成才的工程師還把Ripsaw樣車從緬因州的工場拖到華盛頓，參加了2005年華盛頓汽車展，吸引了軍方無人地麵車(UGV)開發人員的注意，並獲得緬因州參議員蘇珊·科林斯———幫他們從國防部爭得了125萬美元的資助。
2006年，兄弟倆成立了霍維和霍維技術公司，致力於製造不同版本的Ripsaw，包括一種差速驅動車。他們將該作品交給美國陸軍武器研究和開發中心，後者為它配備了M240遙控機關槍，然後進行長達數月的緊張測試。ARDEC項目主管巴凡約·辛格說，Ripsaw與其他UGV的最大區別就是速度。其他UGV最高時速隻有20英裏左右，Ripsaw卻能跟上悍馬。
在公司項目經理威爾·邁克馬斯特的遙控下，一輛Ripsaw徑直翻過一道三英尺高的水泥牆。霍維兄弟認為，在與同類競爭軍用合同時，價值76萬美元的Ripsaw極具優勢。“其他UGV尺寸都很小，並使用人工智能技術避開障礙，”邁克說：“Ripsaw無須躲避，它直接從上麵碾過。”
03 能發電的減震器
名稱：GenShock
研發成本：10萬美元
耗時：2年
兩年前，麻省理工學院最優秀的一群學生進行宿舍“臥談”時，有人建議設計一個節能減震器。他們不僅說了，還真的做了，結果就是GenShock。這套係統利用汽車顛簸時的上下運動產生電力，幫助減少汽車交流發電機的工作量，最終達到省油目的。
GenShock其實是一個簡單的液壓係統，減震器的活塞將液體泵入，驅動液壓馬達和一個微型電動發電機。研究小組做出的首個樣品利用四個減震器可以產生總計800瓦特的持續電力，若在坎坷不平的野地裏行進，則最高可產生5千瓦的電力，約為普通汽車交流發電機所產生電量的7倍。GenShock下一代版本發電能力會翻倍，將商用卡車在鋪裝路麵上的燃油公裏數提高2%至5%，軍車提高6%(軍車披掛整齊時，油耗驚人，每加侖隻能跑4到8英裏)，而混合動力車可將GenShock發的電儲存起來，最高可節能10%。
對於笨重的商用卡車來說，這套係統相當超值。“一年內省下的油錢即可值回票價，”安維德哈尼說。盡管瀝青路麵產生的震動相對較少，有規率的高頻振動仍可產生可觀的電力。錦上添花的是，如果車子配有檢測路況、調整減震水平的電腦感應係統，GenShock可讓它有更好的表現。
麻省理工的知識產權部門對這項專利頗感興趣，但研發小組2007年成立了自己的LevantPower公司。一位老師將他們的發明介紹給了悍馬製造商AMGeneral公司總裁保羅·J·科恩，這位退休四星上將給他們寄來一輛嶄新的悍馬H1，用作實驗。不久，雙方簽訂了商業合同，估計GenShock將很快出現在美軍的悍馬車隊上。
現在，小組成員在南波士頓租來的倉庫和簡陋辦公室之間奔波，在車上安裝GenShock和數據采集裝置。在500英裏的真實路測中，他們用定製的小型部件取代成品，以產生更多電力，並達到軍方的嚴苛標準，比如終生正常運行、浸水時也能高效工作、限製電噪(以免影響與其他設備的聯係)，等等。
美國海軍研究辦公室、陸軍戰車研究開發工程中心和Navistar、MackTrucks等卡車製造商都對GenShock很感興趣，隻要它們有一個下了訂單，這些已經畢業的年輕發明家就無須投簡曆求職了，GenShock就是他們的工作。
04“喉語”翻譯器
名稱：Audeo
研發成本：33萬美元
耗時：5年
邁克爾·卡拉漢17歲時，不小心把頭磕在滑板上，喪失了短時記憶。“神經通路全出毛病了，”他說。幾周後他恢複正常，但事故令他陷入深思：如何幫助那些永久失去了部分日常行為能力的人？五年後，他拿出了Audeo，這個小小的裝置可以探測並捕捉到大腦和聲帶之間交換的電子信號，並把它轉換成人們聽得懂的語言。
我們說話時涉及到三個最基本的步驟：肺部輸送空氣，聲帶震動，張嘴說話。Audeo意在幫助那些因為運動神經元疾病、創傷性腦損傷或其他問題出現言語障礙的人，他們大腦和聲帶完好，但肺部和嘴巴無法動作。
Audeo是這樣工作的：三個藥片大小的電極貼在喉部，捕捉大腦和聲帶之間發出的信號。電極內一個處理器可以過濾或者放大這些信號，然後將它們傳輸至附帶的電腦上，電腦軟件將這些信號解碼，轉換成單詞，通過揚聲器讀出來。使用者通過聲帶運動靜靜“說話”，以足夠的神經活動觸發這一係列過程。
早在伊利諾斯大學讀書時，卡拉漢就開始研製Audeo。他努力學習信號處理和神經學知識，整整花了四年功夫，才確定以何種方式過濾來自環境和身體中的不必要電噪(比如心跳)，並隻捕捉語言合成所需要的信號。
美國宇航局的艾姆斯研究中心也在研發類似裝置，以控製漫遊器，幫助宇航員在相距甚遠或很嘈雜的情況下交流。然而，他們使用的是模式識別技術，隻能辨出程序預設的詞語。Audeo卻允許使用所有英語音素，用戶想說什麽就說什麽，沒有限製。
當然，這種技術仍有改進空間。現在使用Audeo每分鍾最多隻能說30個單詞，大概是正常說話速度的五分之一。而且，要學會用音素“說話”還需要數日練習。但熟練掌握之後，Audeo可以達到非常優雅的效果，戴上它後，用戶可以自如地打電話。卡拉漢成立的Am-bient公司正在開發一種手機界麵，希望能讓Audeo完全擺脫電腦，並降低售價，“我們希望它能像藍牙耳機一樣價廉物美。”
05“第六感”界麵
名稱：SixthSense
研發成本：350美元
耗時：8個月
戴上由迷你投影機、攝像頭和筆記本電腦組合而成的“第六感”(SixthSense)，普拉納夫·米斯特僅做一個手勢，就能拍攝照片；他將手機鍵盤投影到掌心，點著這些虛擬號碼，就能撥出電話；他指指一本書，SixthSense就會到在線書店上把它的評論和報價表調出來，投影到書的封麵上。看著麻省理工研究生米斯特展示這套設備，就像在欣賞魔術表演。但他和顧問、麻省理工媒體實驗室的數字交互專家帕蒂·梅恩斯希望SixthSense能召喚來更多奇跡，讓人們以無縫方式操作智能數字設備，提供科幻作品中想像的交互體驗。
去年10月，與人討論科幻電影《交互報告》時，梅恩斯有了創造交互界麵的想法。她喜歡電影中用手勢控製數字內容的點子，但希望設備更便宜，能為大眾接受，並隨時隨地都能投射內容，實現交互。昵稱“僵屍”的米斯特聽完她的構想，三周之內就做出了樣品。
盡管這套設備後來改進很大，但基本思路沒變：一個便攜式投影機和攝像頭吊在米斯特胸前，兩者都與他背著的手提電腦相連，他的拇指和食指上纏著四種不同顏色的記號或膠帶。當係統接通，攝像頭就開始捕捉影像，傳送回電腦，後者的視覺運算模塊隨即開始工作。這套模塊是設計精髓，它會過濾背景影像，識別哪種顏色的記號往哪個方向移動，即時跟蹤各種手勢，最終啟動各種功能。比如米斯特想知道時間，就用食指在腕部畫個圈，電腦接收到這個手勢後，就會指令投影儀把一塊表的影像投射到他的手腕上。
今年夏天，米斯特將與韓國三星公司工程師合作，將整個係統縮小，裝到該公司生產的一款內置投影儀的智能手機上。隨著產品的改進，最後連手指上的記號和膠帶也可以不要，設備隻需追蹤手指活動，你走到哪裏都可以進行交互體驗。
06截癱人士助行器
名稱：ReWalk
研發成本：超過200萬美元
耗時：10年
1997年秋摔斷脖子後，以色列工程師阿米特·高弗知道他的餘生將在輪椅上度過。他很快開始研究ReWalk，一種可以幫助截癱患者站立、慢走、甚至爬樓的外骨骼結構。
現在56歲的高弗知道，他的設計不僅要安全，還要節能，能持續使用一天，“我不想讓人們帶上一卡車電池出門。”為此他選擇了一個自己永遠沒有機會使用的設計———他是從胸部以下癱瘓，但是如果使用者可以借助拐杖行走，那將節省能源、簡化平衡問題，不用純粹依靠設備把人豎起來。
高弗做出的樣品重44磅，隻消幾分鍾就能“穿”上，它有幾種模式，如行走、坐下和上下樓梯，用腕部一個控製器進行操縱。例如，在行走模式下，當用戶伸出拐杖、身體前傾時，置於ReWalk肩帶上的傳感器就會記錄下這個動作，背包中的電腦將解析相關數據，指導臀部和一條腿膝部上的電動馬達發動，帶動這條腿向前(其他外骨骼類產品是從用戶的實際腿部動作或其肌肉信號中獲得提示，不適合癱瘓者使用)，然後是另一根拐杖，另一次前傾，帶動另一條腿前邁。當用戶站直，設備就暫停運行，不再帶用戶往前走。
就像拐杖一樣，這套設備很多配件(包括電動機和電池組)都是成品，無須定製。高弗說，ReWalk與同類產品不同之處在於其控製算法和編碼。例如，他和同伴們發現在某些情況下，傳感器可能會被甩脫，於是他們寫了軟件，記住這些差異並進行修正。軟件也要過濾來自地麵的震動，隻在需要時啟動，以免電池過早耗完；用戶被障礙物絆到時，它還得飛快識別，及時複原設置，以免用戶倒下，等等。
高弗說，下一代ReWalk重量會降到30磅。幾位患者已經測試了樣品，包括41歲的拉迪·卡約夫，他說病友們都很滿意，“有了它，我可以麵對麵與人交談，而非仰視他人。”
07更好的靜脈導管
名稱：VascularPathways
研發成本：60萬美元
耗時：6年
1998年，阿米爾·拜爾森(AmirBelson)拿到斯坦福大學獎學金，從以色列飛到美國修讀兒科，身邊帶了一份清單，上麵列了64個醫學發明點子。其中很多是他在以色列空軍當外科醫生時想出來的，還有一些是他在一個新生兒重症看護中心工作時總結出來的。其中之一就是發明更好的靜脈導管，不會傷害血管和肌肉。2005年，他做出了第一個樣品。
過去30年來，用於把藥物和液體滴入病人身體的靜脈導管設計一直沒有多大變化。拜爾森發現，40%的醫務人員第一次進行靜脈注射時都會遭遇失敗。將針刺入皮膚，盲目地向前推進，常會令靜脈阻塞，影響長達數周。病人淤傷，醫生精疲力竭，醫院每周還得耗費數千美元支付多餘的針頭和勞動。人們曾試圖將超聲技術或紅外線應用於靜脈導管，但兩者都十分昂貴，需要專門培訓。
相形之下，拜爾森發明的VascularPathways十分實用。不管采用什麽針頭，使用VascularPathways的醫務人員隻要一看到有血通過針管回流，就知道已經找到靜脈，然後就可以推動一個滑杆，將一條導引線從針內安全推出。在導管順著導引線接進來之前，導引線卷成一個圓圓的花形，以防導管尖端傷到靜脈壁。最後，針和導引線抽走，留下導管就位。“它將帶來巨大變化，再也不必反複尋找靜脈，”華盛頓門診外科中心醫務主任傑夫·斯圖亞特說。
拜爾森在兔子耳朵細小的靜脈上做了實驗，他試紮了100下，隻有一次失敗。獲得美國食品及藥物管理局的批準後，四月份拜爾森開始了為期兩月的病人實驗。如果成功，他打算與澳大利亞TelessoTechnologies公司合作，以與現有導管相仿的價格出售VascularPathways。
08 環保魚餌
名稱：IronClads
研發成本：未知
耗時：數月
本·霍賓斯沒有動手清潔他家附近的湖水，但他發明的“鐵甲”(IronClads)魚餌卻切切實實地做到了這一點。這位威斯康辛發明者的創意解決了一個鮮為人知但十分嚴肅的環境問題：柔軟而便宜的軟性塑料魚餌很受釣魚愛好者歡迎，但其最終歸宿幾乎都在水底，因為人們將釣線拋出或者魚兒咬鉤時，它們非常容易脫落。一項調查表明，光是在美國水下，每年就新增2500萬磅魚餌。
2006年，酷愛釣魚的霍賓斯決定親自打造一種更堅固的餌料，用於冰釣。“我最討厭在零下幾攝氏度的氣溫裏換魚餌，”他說。作為一名前生物科技戰略家，他想到植皮手術中一種常用方法也適宜於加固魚餌：用一種具擴張性的網膜來保證新移植的皮膚完好地保持在固定的位置。最後他發明了“鐵甲”，用聚酯管製成的骨架提升塑料強度，就好像加入鋼筋可以令水泥牆更堅固一樣。這種魚餌牢牢地掛在鉤子上，可經受93磅的拉伸強度，除了長尖利牙齒的超級大魚，想把它咬斷幾乎不可能。
最初霍賓斯把造出的“鐵甲”賣給當地商店，用戶紛紛讚揚這種魚餌也有環保功能，因為它輕易不會脫落並沉到水底。受此啟發，霍賓斯再接再厲，拋棄有毒的塑料，改用矽樹酯材料。如果被魚兒扯掉帶走，矽樹酯餌會逐漸生物降解，而不是像塑化聚氯乙烯製成的軟魚餌那樣釋放出有毒物質。在兩種版本的魚餌上，霍賓斯都不使用能增強彈性的可塑劑，那是用鄰苯二甲酸酯製成，美國國會明確禁止用於兒童玩具。現在環保型“鐵甲”正接受測試，預計今年可以出現在商店貨架上。
09 植物油發電站
詹姆斯·佩雷特很奇怪餐館為什麽要把炒菜後的廢油扔掉，而非用來發電，供自己使用。後來他發現，原來是因為市麵上沒有這樣的產品。
名稱：Vegawatt
研發成本：30萬美元
耗時：4年
馬薩諸塞州德漢姆市一家Finz連鎖餐廳後麵，有個高六英尺的箱子，看上去像個普通的工具箱，事實上卻是一個設備齊全、可獨立運作的廢油精煉廠兼功率五千瓦的發電站。工程師詹姆斯·佩雷特這個名為Vegawatt的發明是全球首個利用廢油為建築持續提供電力和熱水的裝置。
去年12月，在經曆了每周80小時的苦幹後，33歲的佩雷特在Finz安裝了第一台Vegawatt發電機。Finz的油炸海鮮頗為出名，每天餐館員工會往Vegawatt裏倒進10到12加侖的廢棄食油。這些摻雜著大量麵包屑的垃圾先是被送入一個儲存槽，進行沉澱，再經過濾、清潔和處理程序後，進入一個容器，供給一台15馬力的柴油發電機作燃料。佩雷特設法將排氣係統內的熱量引進來，與之結合進行燃燒。Vegawatt發動機冷卻液散發出來的熱量也被利用來為餐館提供熱水，進一步降低了能耗。
Vegawatt售價2.2萬美元，月租435美元，每周可以處理大約80加侖廢油(約為一個大型餐館的標準用量)，每小時生產5千瓦電力，每周節省1000美元，減少10%的能源成本。佩雷特剛剛建立了OwlPower公司進行推銷，將Vegawatt宣傳為環保省錢、又能幫助供應美味薯條和炸魚片的新奇機器。
10 蘑菇牆板
G reensulate的強度來自數十億條蘑菇菌絲，它們與穀殼等農業廢棄物糾纏在一起，每一立方英寸的材料裏含有八英裏長的菌絲纖維。
名稱：Greensulate
研發成本：1500美元
耗時：2年
艾本·巴耶爾和蓋文·邁金泰爾準備用蘑菇為你建房。這兩位年輕的企業家製造出一種成本很低但強度很高的生物材料，可以取代昂貴並有害於環境的聚苯乙烯泡沫材料和塑料，這兩者是廣泛使用的牆體隔熱防火和包裝材料，風力渦輪的葉片和汽車車體麵板上也常用到它們。
“我們稱之為低技術含量的生物技術，”巴耶爾說。在實驗室內，兩位發明者用水、過氧化氫、澱粉、再生紙和稻殼等農業廢棄品做成模具，然後注入菌絲，它是蘑菇的根體，看上去就像一束束白色的纖維。這些纖維消化養料，10到14天後就會發育成一張緊密的網絡，把模具變成結構堅固的生物複合板(一張一立方英寸的Greensulate板材內含有的菌絲連接起來長達八英裏)。然後再用高溫加以烘烤，阻止菌絲繼續生長。兩周之後，板材製作完成，可以用於你家牆體了。
巴耶爾和麥金泰爾同是倫斯勒理工學院機械工程係學生。決定製造生物板材後，他們用特百惠保鮮盒種過各種蘑菇，做了許多樣品，實驗證明這種複合板具有非同尋常的性質：製作過程中無須加入熱源或光照等能量，不需要昂貴的設備，在室溫和黑暗環境中就可以生長；菌絲體將稻殼包圍在緊密編織的網中，產生微小的絕緣氣囊，一英寸厚的Greensulate隔熱值高達3，與一英寸厚的玻璃纖維隔熱板相當，經得起600攝氏度的高溫；你可以根據需要設計其形狀、強度和彈性，任何規格的Greensulate隔熱板都隻需5～14天即可完成。與現有的化工產品相比，它減少了8至10倍的二氧化碳排放和4至5倍的能源需求，成本低但使用壽命長，廢棄後可直接埋入土中分解成堆肥。
2007年，兩人創立了EcovativeDesign公司，通過全國大學發明和創新者聯盟(NCIIA)獲得了16000美元的資金。一年後，現任首席運營官艾德·布盧卡和其他成員加入，大家共同合作，在阿姆斯特丹舉行的“荷蘭綠色創意挑戰杯”比賽中獲得50萬歐元獎金。
目前，這種蘑菇板材已經試用於佛蒙特州一家學校的體育館，兩位發明者希望年底能夠完成所有工業認證和測試，達到美國試驗與材料協會(ASTM)的標準。到那時，人們可能再也沒有理由使用常規的化工材料。
