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独家|近未来:到2030年人类能实现哪些“黑科技”

原标题:独家|近未来:到2030年人类能实现哪些“黑科技”

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今天,当我们走进一个房间时,我们会机械似的找电灯的开关,因为我们认为墙壁是电气化的。将来,我们进房间要做的第一件事是找因特网的入口,因为我们认为房间是智能的。加来道雄可能是当今世界上最好的科普作家。在《物理学的未来》一书中,他预测了近未来——2030年前,人们会投入使用的各种“黑科技”。

摩尔定律也让我们能够预测最近的未来计算机的演变。在未来的10年,芯片将与超级敏感的传感器结合,使我们能够检测疾病、事故和紧急事件,在失去控制之前提醒我们。在一定程度上,它们能识别人的声音、面孔和用通常的语言谈话。它们将能够创建我们今天只能梦想的整个虚拟世界。大约在2020年,芯片的价格将跌落到大约一分钱一片,相当于废纸的价格。那时将有几百万芯片分布在我们的周围,默默地执行我们的命令。

最终,“计算机”(computer)这个单词本身将从英语语言中消失。

为了讨论科学和技术将来的进步,我把每一章分成三个时期:近期(今天—2030年),中期(2030—2070)和远期(2070—2100)。这个时间期限仅仅是大致的。

以下主要谈近期会出现的科技(今天—2030年)

因特网眼镜和隐形镜片

今天我们可以通过计算机和手机与因特网通信。但是在将来,因特网将无处不在——在墙壁的屏幕上、在家具里、在广告牌上,甚至在我们的眼镜上和隐形镜片里。我们眨一下眼就上线了。

有几种方法可以把因特网放在镜片上。图像可以通过我们眼镜的透镜直接从我们的眼镜反射进入我们的视网膜。也可以像小的珠宝商的透镜那样贴在眼睛的眉框上。在凝视眼镜时就看到了因特网,就好像看电影屏幕一样。可以通过无线连接用握在手里的控制计算机的设备管理它。也可以简单地在空中移动手指控制图像,因为当我们挥舞手指时,计算机能够识别手指的位置。

在2010年,我主持科学频道专题栏目,我旅行去佐治亚州的本宁堡(FortBenning),核实美军最近的“作战用的因特网”,叫做“陆地勇士”。我戴上特殊的盔甲,在它的侧面贴有小的屏幕。我用手指轻轻碰一下我眼睛上的屏幕,突然我看到了令人吃惊的图像:整个战场都标上了友军和敌军的位置。引人注目的是,“战争的烟雾”散开了,全球定位系统(GPS)传感器清楚地确定了所有军队、坦克和建筑物的位置。按一下按钮,图像就很快改变了,我可以用因特网来处置战场,还有有关天气、友军和敌军部署、战略和战术的信息为我所用。

更加高级的是,将芯片和液晶显示(LCD)插入塑料,就可能直接通过隐形眼镜看到因特网。巴巴克·A.帕维兹(BabakA.Parviz)和他在西雅图华盛顿大学的团队已为因特网隐形眼镜奠定了基础,设计了原型,也许最终将改变我们连接因特网的方式。

因特网隐形透镜的一个优点是使用的能源很小,仅有百万分之几瓦,在能量要求上很有效,不会耗尽电池。另一个优点是眼睛和眼神经在某种意义上是人脑的直接延伸,因此我们能够直接进入大脑,而无须植入电极。眼睛和眼神经传送信息的速度超过高速因特网连接。因此,因特网隐形透镜也许是最有效的、最迅速的连接大脑的方式。

无人驾驶汽车

在最近的将来,有可能在开着汽车的同时,靠隐形透镜在环球网上安全地冲浪。上下班再也不会是一件痛苦的家务杂事了,因为汽车自己会开。无驾驶员的汽车已经能够使用GPS将它们的位置定位在几英尺的范围内,驾驶距离可以超过几百英里。五角大楼国防部高级研究规划局(DARPA)发起一个竞赛,叫做DARPA大挑战,邀请实验室提交无人驾驶汽车参加跨越莫哈韦(Mojave)沙漠的比赛,奖金为100万美元。五角大楼国防部高级研究规划局继续它的长期的传统,资助危险的,但是具有远见性的技术。

有一次,为了主持电视“发现频道”专题节目,我有机会亲自驾驶一辆这种汽车。它是一辆北卡罗来纳州立大学工程师修改的流线型的跑车,让它能完全自治。它的计算机有8台个人电脑的功率。钻进汽车对我来说有些困难,因为里面空间很窄。汽车内部到处都是完善的电气构件,堆在座位上和仪表盘上。当我握住方向盘时,我注意到它有一个特殊的橡胶电缆连接到一个小马达上。一台计算机通过控制这个马达可以转动方向盘。

在我发动、脚踏加速器、将车开到高速公路之后,我将开关拨到计算机控制位置。我的手离开方向盘,车就自动驾驶了。我对这部车有充分的信心,车的计算机通过方向盘上的橡胶电缆不断进行小的调整,开始的时候,看到方向盘和加速器的踏板自己在动,感到有些奇怪。就好像有一个看不见的魔鬼似的驾驶员在操作,但过了一会我就习惯了。事实上,在车上能放松,车自己能以超人的精确和技能行驶,后来成为了一种快乐。我可以坐在后面,欣赏车的驾驶。

无人驾驶汽车的核心是GPS系统,它允许计算机确定它的位置,精度在几英尺的范围内。(有时,工程师告诉我,GPS可以确定车的位置在几英寸范围内。)环绕地球轨道的32个GPS卫星发射特殊的无线电波,被汽车中的GPS接收器接收。每一个卫星的信号有些扭曲,因为它们环绕的轨道略有不同。这个扭曲叫做多普勒(Doppler)偏移。(例如,卫星向你移动时无线电波被压缩,离开你移动时无线电波伸展。)分析3个或4个卫星发出的无线电信号频率的偏离,车上的计算机就能精确地确定我的位置。

在车的挡泥板上还有雷达,因此可以感知障碍。这在将来是至关紧要的,因为每辆车在它检测到即将发生事故时都要自动采取紧急措施。今天,在美国每年有4万人死于汽车事故。在将来,“汽车事故”(caraccident)这个单词也许会渐渐从英语语言中消失。

交通堵塞也会成为过去的事情。中央计算机通过与每一辆无人驾驶汽车的通信能够追踪道路上每一辆的移动。然后,它可以容易发现高速路上的交通堵塞和瓶颈。在圣迭戈(SanDiego)北部州际15号公路进行的一项试验,芯片放在道路上,因此中央计算机能够控制道路上的汽车。在交通堵塞的情况下,中央计算机将强制驾驶员让交通自由通行。

将来的汽车也能感知其他的危险。成千上万的人,由于驾驶员犯困,特别是在夜间或在漫长单调的旅行中,而在汽车事故中死亡或受伤。今天计算机能够聚焦在你的眼睛上,识别你变得昏昏欲睡的迹象。然后计算机的程序使它发出一个声音,把你叫醒。如果这样做失败了,计算机将接管汽车。计算机也能识别汽车上过量酒精的存在,减少每年发生的成千上万与喝酒有关的灾祸。

四壁墙幕

计算机不仅能够减轻上下班来回路上的紧张和减少车祸,它们也能够帮助我们与朋友和熟人联系。在过去,曾有人抱怨计算机革命使人失去人性,使我们孤独。实际上,它允许我们按指数幂扩大我们朋友和熟人的圈子。当我们孤独或需要陪伴时,你只需要在你的墙幕(wallscreen)上布置一场桥牌游戏,和世界上其他孤独的人一起玩。当你需要帮助计划一个假期、组织一次旅行、发现一次约会,你也可以通过墙幕来完成它。

在将来,一个友好的面孔可能会首先出现在你墙上的屏幕上(你可以改变这个面孔使它适合你的口味)。你可以要它为你计划一次休假。它已经知道你的喜好,并将查看因特网,给你一份最可能选择的清单,价格还最好。

家庭聚会也可以通过墙幕举行。卧室的4个墙壁都有屏幕,这样你就被你远方的亲戚的图像所环绕。在将来,也许一位亲戚不能出席一次重要的集会。代替的办法是,一家人聚集在墙幕周围,庆祝重新团聚,一部分是真实的,一部分是虚拟的。或者,通过你的隐形透镜你可以看到所有你心爱的人的图像,就好像他们真的在这里,尽管他们是在几千英里之外。(一些评论员曾评论说,因特网原来被五角大楼构思为是“男性的”,也就是说,它是与在战时控制敌人有关的。但是现在,因特网主要是“女性的”,是为了扩大人际范围和与别人接触的。)

电信会议将会被远程显示所代替,完全的三维图像和人的声音将出现在你的眼镜或隐形透镜里。比如,在开会时每个人将坐在桌子周围,而有些参加者将仅出现在你的透镜中。没有透镜,你会看到桌子周围的座位有一些是空的。有了透镜,你将看到坐在他们座位上的每个人的图像,就好像他们就在这里。(这意味着所有的参会者被类似的桌子周围的特殊相机录像,然后通过因特网发送过来。)

柔软的电子纸

纯平电视的价格曾经超过10000美元,仅仅在10年当中就降低了50倍。在将来,覆盖整个墙壁的纯平屏幕的价格也会显著下降。这些墙幕将是柔软的和超薄的,使用有机发光二极管(OLED)。这些有机发光二极管类似普通的发光二极管,不同的是它们是基于有机构件,可以布置在聚合物中,使它们成为柔软的。柔软屏幕上的每个像素连接到控制光的颜色和强度的晶体管上。

今天,我们可以把潦草书写的纸揉碎,然后扔掉。在将来,也许会有“揉碎的计算机”,它们没有自己的特殊身份。我们把它们揉碎,扔掉它们。今天,我们围绕计算机布置桌子和家具,它支配我们的办公室。在将来,台式计算机也许会消失,当我们从一个地方到另一个地方,从一间屋子到另一间屋子,从办公室到家,文件会随我们而走。这将给我们无缝连接的信息,任何时间、任何地点。今天,我们在飞机上可以看到几百位旅行者带着手提电脑,一旦到了旅馆,他们不得不和因特网相连;一旦回到家,不得不下载文件到台式电脑上。在将来,你决不需要到处拖着计算机,因为无论你在什么地方,墙、图画、家具都能连接到因特网上,甚至在火车或汽车里。

近期的医疗

去医院看病完全改变了。为了做定期检查,当你和“医生”讲话时,这个医生很可能是一个机器人软件程序出现在你的墙幕上,它可以正确地诊断多至95%的疾病。这个“医生”可以看上去像一个人,但它实际上是一个活生生的计算机编制的图像,问一些简单的问题。这个“医生”有你的基因完整记录,将推荐一个药物治疗方案,将你所有的基因危险因素考虑在内。

要诊断问题,“医生”将要对你进行整个身体的探察。在原始的《星际迷航》电视系列中,大家吃惊地看到一个叫做“三录仪”(thetricorder,又称三线磁带回线自动记录器)的设备,能够瞬间诊断任何疾病和看透你的身体。但是你不需要等到23世纪才有这个未来的设备了。重几吨和整个房间那样大的磁共振成像(MRI)机器已经小型化到1英尺(30.5厘米),最终将会小到手机那样大。在你身上走一遍就能看到内部的器官。计算机将处理这些三维图像,然后给出诊断。这个包含基因芯片的探测器也能够在几分钟内确定各种类型基因疾病(DNA损伤)的存在,甚至在肿瘤形成前几年发现癌细胞。

当然,很多人不愿意去医院。但是在将来,你的健康将默默地毫不费力地一天被监测好几次,而你自己却不知道。厕所、洗澡间和衣服里将有DNA芯片默默确定在你的身体里的仅仅几百个细胞里是否有癌细胞群体在生长。有更多的传感器藏在洗澡间和衣服里,比今天现代医院或大学里还要多。例如,只要在一个镜子上吹一下,就能检测叫做人体抑癌基因(p53)的变异蛋白质的DNA,它与50%的所有通常的癌细胞有关。这意味着,“肿瘤”(tumor)这

生活在神话故事中

因为智能计算机将非常便宜并广泛散布在环境中,有些未来学家认为将来的世界看上去会像神话故事一样。如果我们有上帝的能力,我们所居住的天堂就会像幻想世界一样。例如,因特网的将来将变成《白雪公主》中的魔镜。我们将说“镜子,墙上的镜子”,一个友好的面孔就出现了,使我们能够获取这个行星的智慧。将芯片放在玩具里,如童话故事中的主角,想变成真孩子的皮诺奇,就能使它们有智能。像皮诺奇一样,我们对风和树说话,它们将会回答。我们会认为这些物体是智能的,我们能够和它们讲话。

因为计算机能够找出让人们衰老的很多基因,我们可能像希腊神彼特·潘(PeterPan)那样永远年轻。我们将能够减缓或逆转衰老的过程,像梦幻岛(Neverland)不想长大的孩子那样。扩展的现实将给我们幻想,像灰姑娘那样,能够骑在皇家马车的幻想球上,幽雅地与漂亮的王子跳舞。(但是,在半夜,扩展现实的眼镜关闭了,我们回到真实世界。)因为计算机揭示控制我们身体的基因,我们将能够重新设计我们的身体、替换器官、改变外表,甚至在遗传水平上实现这些改变,像《美女与怪兽》(BeautyandtheBeast)中的怪兽那样。

有些未来学家甚至害怕,这也许会让我们回到中世纪的神秘中,那时的很多人相信,有很多看不见的幽灵栖息在他们的周围的每件东西上。

本文摘自加来道雄《物理学的未来:科学决定2100年的世界蓝图》一书,重庆出版社。

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