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  編者語(yǔ)：令環(huán)境更清潔、令人類(lèi)更健康、令生活更智能……

　　居民免費(fèi)享用太陽(yáng)能電池板，人們能夠?qū)崟r(shí)了解世界的一切——并非在網(wǎng)絡(luò)世界，而是在供人類(lèi)生存的物質(zhì)世界；醫(yī)生可以提前數(shù)年預(yù)測(cè)某種疾病的侵襲。如果這些 都成為現(xiàn)實(shí)，世界會(huì)發(fā)生怎樣的變化？那些改變世界的計(jì)劃將為我們揭開(kāi)謎底。一系列構(gòu)想組成了簡(jiǎn)單
而又雄心勃勃的圖景，以至于我們現(xiàn)在不可能預(yù)言全部影響。 《科學(xué)美國(guó)人》雜志的顧問(wèn)及編輯委員團(tuán)挑選出來(lái)自能源、運(yùn)輸、環(huán)境、電子和機(jī)器人以及醫(yī)學(xué)健康這五大領(lǐng)域的多項(xiàng)計(jì)劃，凸顯了科技改變生活的無(wú)窮力量。其中 一些計(jì)劃正在實(shí)施，其他的尚在科研轉(zhuǎn)化階段，毋庸置疑的是，這些創(chuàng)新計(jì)劃當(dāng)屬最有希望為人類(lèi)排憂(yōu)解難的錦囊妙計(jì)。

　　能源

　　免費(fèi)太陽(yáng)能計(jì)劃

　　一批新興企業(yè)打算免費(fèi)為你家安裝太陽(yáng)能電池板。

　　太陽(yáng)能的最大攔路虎就是資金。在美國(guó)，即使有政府出臺(tái)的鼓勵(lì)政策，居民在屋頂安裝一套能夠提供房屋全部能耗的太陽(yáng)能電池板仍耗資巨大，所需費(fèi)用足夠支付未 來(lái)7~10年的電費(fèi)。好在一項(xiàng)財(cái)政創(chuàng)新為那些期望節(jié)能減排并且縮減電費(fèi)開(kāi)支的房主另辟蹊徑：先免費(fèi)安裝太陽(yáng)能電池板，然后一邊使用，一邊付款。

　　該政策的實(shí)施流程類(lèi)似住房抵押貸款。銀行或市政債券持有人為組織或個(gè)人付費(fèi)安裝太陽(yáng)能電池板，后者則定期償還前者的投資。這樣一來(lái)，房主便可直接或間接購(gòu) 買(mǎi)自家屋頂上的太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能，每度電的成本低于電網(wǎng)供電的價(jià)格。由于新一代太陽(yáng)能電池板運(yùn)行穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，因此對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)安 全投資，同時(shí)房主也縮減了開(kāi)支，更不用說(shuō)體會(huì)減少碳排放帶來(lái)的滿(mǎn)足感了。對(duì)此，美國(guó)日光城公司（SolarCity）的創(chuàng)辦人之一彼得·賴(lài)夫（Peter Rive）說(shuō)：“此舉不僅使人們無(wú)須為獲得太陽(yáng)能節(jié)衣縮食，還能讓使用者從第一天起便減少開(kāi)支。這僅是個(gè)開(kāi)始。”

　　日光城是參與此政策最大的家用太陽(yáng)能電池板裝卸公司。該公司于2006年由一對(duì)企業(yè)家兄弟投資創(chuàng)立，他們還在硅谷創(chuàng)立了多家企業(yè)。日光城將太陽(yáng)能電池板租 用給房主并提供免費(fèi)的電力。房主實(shí)際上需要支付大幅減少的電費(fèi)（陰天的時(shí)候用戶(hù)仍然需要公用電網(wǎng)供電）外加使用電池板的月租金。這兩項(xiàng)費(fèi)用之和低于使用太 陽(yáng)能之前的電費(fèi)數(shù)額。舊金山的SunRun公司也為用戶(hù)提供類(lèi)似服務(wù)，不同之處是該公司直接向用戶(hù)收取電費(fèi)，而非太陽(yáng)能電池板的租金。

　　美國(guó)伯克利和博爾德等城市率先實(shí)施了為個(gè)人提供太陽(yáng)能電池板購(gòu)買(mǎi)和安裝全額貸款的財(cái)政計(jì)劃。這筆費(fèi)用由市政債券先行支付，然后作為財(cái)產(chǎn)稅的一部分由房主在 20年內(nèi)還清。實(shí)際結(jié)果是，用戶(hù)以稅務(wù)、租金或長(zhǎng)期電力合同的方式支付使用太陽(yáng)能的費(fèi)用，而這筆費(fèi)用低于目前的電費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)。

　　美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分?？稍偕疤娲茉磳?shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人丹尼爾·M·卡門(mén)（Daniel M. Kammen）評(píng)論說(shuō)：“真正值得稱(chēng)道的是，我們轉(zhuǎn)變了用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)能源產(chǎn)品及服務(wù)的思維方式。”卡門(mén)初步分析了伯克利貸款計(jì)劃，他相信該計(jì)劃讓用戶(hù)能夠借助 財(cái)政力量，克服使用可再生能源相對(duì)于使用當(dāng)前能源的固有劣勢(shì)：現(xiàn)存輸電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施已搭建完善，居民已經(jīng)為此埋單數(shù)十年，政府也給予過(guò)無(wú)數(shù)補(bǔ)貼。

　　上述三種方式正風(fēng)靡美國(guó)。除了已實(shí)施將近兩年的伯克利財(cái)政計(jì)劃，美國(guó)還有其他10個(gè)州也訂立法案允許開(kāi)展伯克利式的基金投資貸款項(xiàng)目。在《韋克斯曼—馬基 氣候議案》（Waxman-Markey climate bill，又名《美國(guó)清潔能源及安全條例》）的促動(dòng)下，或許聯(lián)邦法律將強(qiáng)制此能源項(xiàng)目在城市里實(shí)行?？偛吭O(shè)在馬里蘭州的愛(ài)迪生太陽(yáng)能公司 （SunEdison）目前正在美國(guó)9個(gè)州開(kāi)展業(yè)務(wù)。日光城公司已擁有遍及加利福尼亞州、亞利桑那州以及俄勒岡州的4,000多位用戶(hù)，并將在2010年 把業(yè)務(wù)推向美國(guó)更多的州。

　　當(dāng)前的技術(shù)水平還不足以使屋頂太陽(yáng)能的總成本降低到與傳統(tǒng)電網(wǎng)等價(jià)的程度。也就是說(shuō)，如果沒(méi)有類(lèi)似投資稅減免這樣的政策優(yōu)惠，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的花費(fèi)仍舊高 于地區(qū)公用設(shè)施供電。太陽(yáng)能電池板安裝費(fèi)用的30%來(lái)自財(cái)政補(bǔ)貼，這種補(bǔ)貼至少還將維持8年。日光城公司及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手堅(jiān)信，到那時(shí)它們將不再需要這些補(bǔ)貼。

　　考慮到資本成本、電池板成本、安裝費(fèi)用以及地區(qū)日照強(qiáng)度等諸多因素，愛(ài)迪生太陽(yáng)能公司分管市場(chǎng)的副總裁阿蒂拉·托特（Attila Toth）認(rèn)為：“實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)等價(jià)取決于多方面因素，不同的州完成這一目標(biāo)所需的時(shí)間不盡相同。在未來(lái)的3~5年內(nèi)，加利福尼亞州有望成為首批達(dá)到太 陽(yáng)能與電網(wǎng)等價(jià)的州。”

　　在過(guò)去10年里，化石燃料成本以每年3%~5%的速度上漲，相比之下，如果太陽(yáng)能電池板的使用數(shù)量再翻一番，成本就會(huì)下降約20%。不斷增加的化石燃料成 本與逐步降低的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成本交匯之際就是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與電網(wǎng)等價(jià)之時(shí)，而后太陽(yáng)能將在更多地方派上用場(chǎng)。難怪主推電動(dòng)汽車(chē)的美國(guó)特斯拉汽車(chē)公司 （Tesla）高管埃隆·馬斯克（Elon Musk），居然會(huì)成為日光城公司的董事會(huì)成員。

   汽油花園

　　科學(xué)家試圖利用基因工程種植以烴類(lèi)化合物為正常代謝副產(chǎn)物的植物，以期獲得新一代生物燃料。這樣一來(lái)，僅靠陽(yáng)光和二氧化碳便可獲得以汽油為主的燃料。?？?森美孚（Exxon Mobil）公司于2009年7月份宣布投資6億美元，目標(biāo)是培育出可以實(shí)現(xiàn)這一
轉(zhuǎn)化功能的藻類(lèi)。此外，朱爾生物技術(shù)公司（Joule Biotechnologies）宣稱(chēng)已經(jīng)取得成功，盡管它們尚未透露任何專(zhuān)利細(xì)節(jié)。

　　熱核發(fā)電

　　核反應(yīng)堆的燃料不僅限于鈾和钚。經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)裂變?cè)?ldquo;激活”后，釷能夠建立起一種自我維持的增殖反應(yīng)，形成適用于核能發(fā)電的鈾233。此外，這種反應(yīng)還有另一個(gè)好處——防止核擴(kuò)散，因?yàn)樽罱K產(chǎn)物釋放的伽馬射線會(huì)使燃料處理變得異常危險(xiǎn)，并且易于追蹤。

　　信息節(jié)能

　　研究表明，僅須讓用戶(hù)了解他們的能耗狀態(tài)便可節(jié)省5%~15%的用電量。智能電表可以讓用戶(hù)隨時(shí)了解每臺(tái)電器的耗電量（見(jiàn)左圖）。出售智能電表的公司如雨后春筍般興起，谷歌和微軟也各自聯(lián)合地區(qū)公用事業(yè)，以方便用戶(hù)利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控電力使用狀況。

　　高空風(fēng)力

　　美國(guó)斯坦福大學(xué)2009年7月份公布的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，海拔數(shù)萬(wàn)英尺（1英尺約等于0.3米）之上的持續(xù)風(fēng)能，只需1%便足夠提供全部人類(lèi)文明所需的能 量。美國(guó)加利福尼亞州天空風(fēng)力公司（Sky WindPower）提議，通過(guò)建造系于地面的大型空中風(fēng)車(chē)機(jī)群（見(jiàn)下圖）來(lái)獲取這部分風(fēng)能，意大利的凱特根公司（Kite Gen）更是計(jì)劃使用風(fēng)箏來(lái)完成這一壯舉。

   運(yùn)輸

   擺脫石油依賴(lài)癥

   充電式混合動(dòng)力車(chē)是解決 短途運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)久之計(jì)。

　　在美國(guó)，從地下開(kāi)采的石油中有40%是被貨運(yùn)卡車(chē)消耗掉的，而大部分消費(fèi)者都在關(guān)注如何降低轎車(chē)的油耗。非營(yíng)利性清潔運(yùn)輸技術(shù)組織Calstart高級(jí)副 總裁、混合動(dòng)力卡車(chē)用戶(hù)論壇主管比爾·范安布格（Bill Van Amburg）說(shuō)：“民眾尚未察覺(jué)，即便是一輛小卡車(chē)，它的油耗也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了普通轎車(chē)。一輛混合動(dòng)力多功能卡車(chē)的節(jié)油量是9輛豐田普銳斯環(huán)保汽車(chē)都無(wú)法媲 美的。”

　　目前美國(guó)大約有1,300輛商用混合動(dòng)力車(chē)已經(jīng)上路，它們的燃油效率是常規(guī)汽車(chē)的兩倍。但是這些傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)具有先天缺陷。通過(guò)回收剎車(chē)過(guò)程中損失的部分能量，它們利用汽油燃料的效率還能進(jìn)一步提高。

　　另一方面，充電式混合動(dòng)力汽車(chē)依靠電網(wǎng)供能。充電后它們無(wú)需任何化石燃料即可開(kāi)動(dòng)，多數(shù)情況下足夠一整天的行駛里程。新技術(shù)使汽車(chē)能耗由依靠汽油向依靠電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。（2008年全美30%的電力由零碳排放的可再生能源及核能提供。）

　　將充電式混合動(dòng)力技術(shù)運(yùn)用于卡車(chē)在諸多方面都比運(yùn)用在小轎車(chē)上更有意義。貨運(yùn)卡車(chē)日行程較短，再生制動(dòng)系統(tǒng)（regenerative braking）可在多次?？繒r(shí)發(fā)揮功效。例如，全美郵電行業(yè)共有20多萬(wàn)輛郵政卡車(chē)，其中大部分日行程不足20英里。此外，這些汽車(chē)夜間可進(jìn)入車(chē)庫(kù)，由 120或240伏特電源充電。

　　美國(guó)能源部最近斥資4,540萬(wàn)美元，啟動(dòng)了全國(guó)最大的商用充電式混合動(dòng)力汽車(chē)項(xiàng)目，計(jì)劃在2011年初使378輛中型卡車(chē)投入使用。這些卡車(chē)將組成50 個(gè)市政和公用車(chē)隊(duì)，最顯著的特點(diǎn)是裝配有伊頓（Eaton，一家大型電器元件生產(chǎn)商）提供的動(dòng)力系統(tǒng)及福特公司制造的F-550型底盤(pán)。（福特公司出于自 身考慮，要等商用充電式混合動(dòng)力卡車(chē)證實(shí)有市場(chǎng)潛力后再進(jìn)行自主研發(fā)。）美國(guó)南加利福尼亞州電力汽車(chē)協(xié)會(huì)主席保羅·斯科特（Paul Scott）預(yù)測(cè)：“這些（充電式混合動(dòng)力）汽車(chē)將在2011年重拳出擊。”

　　新興汽車(chē)公司布萊特動(dòng)力（Bright Automotive）的計(jì)劃更為龐大。他們打算于2014年之前將至少5萬(wàn)輛卡車(chē)替換為混合動(dòng)力卡車(chē)。該公司的新型汽車(chē)艾迪亞（IDEA，見(jiàn)右上圖）能 夠依靠蓄電池行駛約65千米，電池耗盡后可換用百千米油耗約5.88升的四缸引擎驅(qū)動(dòng)。利用鋁材料制成的流線型車(chē)身具有更強(qiáng)的空氣動(dòng)力性能，使它的載重量 堪比郵政車(chē)，而自身重量卻僅相當(dāng)于中型轎車(chē)。

　　布萊特動(dòng)力的創(chuàng)始人約翰·E·沃特斯（John E. Waters）曾是通用公司創(chuàng)新型電力汽車(chē)EV1蓄電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者。他宣稱(chēng)每輛艾迪亞汽車(chē)每年能夠比現(xiàn)有的多功能卡車(chē)節(jié)省5,700升汽油，并減少16噸 二氧化碳排放。沃特斯稱(chēng)，只待4.5億美元的政府貸款到位就可立刻動(dòng)工裝配生產(chǎn)。

　　除了減排效果，新型卡車(chē)的主要用戶(hù)更多地還是考慮切實(shí)利益。艾迪亞的最終報(bào)價(jià)尚無(wú)定論，布萊特公司的執(zhí)行官對(duì)此閃爍其辭。不過(guò)他們說(shuō)，如果用戶(hù)擁有 2,000輛新型卡車(chē)，保證每周使用5天、每天行駛130千米，一年下來(lái)就能節(jié)省720萬(wàn)美元。但現(xiàn)在不會(huì)有人會(huì)在毫無(wú)折扣的情況下大量購(gòu)買(mǎi)，除非政府開(kāi) 始征收二氧化碳排放稅。盡管生產(chǎn)成本會(huì)隨產(chǎn)量增加而下降，但范安布格估算，目前每輛汽車(chē)升級(jí)為混合動(dòng)力還是需要花費(fèi)3萬(wàn)~ 5萬(wàn)美元。

　　蓄電池技術(shù)的改進(jìn)也將助一臂之力?，F(xiàn)在僅那套13千瓦時(shí)鋰電池組的費(fèi)用便占據(jù)了艾迪亞汽車(chē)總成本的1/4。針對(duì)雪佛蘭Volt和其他充電式混合動(dòng)力汽車(chē)的 電池組所做的大多數(shù)研究，也都應(yīng)該應(yīng)用到商業(yè)化電池當(dāng)中。布萊特公司分管產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的副總裁戴維·勞桑（David Lauzun）表示：“盡管我們都想做到盡善盡美，但只有等到新動(dòng)力汽車(chē)具備了經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，人人都在說(shuō)‘我必須去買(mǎi)一輛，因?yàn)樗″X(qián)了’的時(shí)候，它們才 能占領(lǐng)全球市場(chǎng)。”

　　快速公交系統(tǒng)

　　地鐵式公交線路撐起未來(lái)城市客運(yùn)重?fù)?dān)。

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　　隨著生產(chǎn)力水平的進(jìn)步，人們不斷從農(nóng)村涌入城市。雖然這開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)文明新篇章，隨之而來(lái)的許多麻煩卻又使人左右為難。其中一個(gè)不容忽視的問(wèn)題便是大城市中 的客運(yùn)。使用轎車(chē)會(huì)造成交通擁堵和環(huán)境污染，輕軌建造進(jìn)度緩慢且造價(jià)昂貴。緩解交通緊張的一種既簡(jiǎn)單又便宜的方法就是，使用有著“車(chē)輪上的地鐵”之稱(chēng)的快 速公交（Bus Rapid Transit，BRT）。快速公交系統(tǒng)利用現(xiàn)有公路劃分出專(zhuān)用通道來(lái)行駛大載客量公交車(chē)。乘客付款后進(jìn)入封閉的車(chē)站內(nèi)候車(chē)。公交車(chē)進(jìn)站時(shí)，隔離門(mén)會(huì)自動(dòng) 打開(kāi)，讓乘客從跟車(chē)廂底部齊平的站臺(tái)上登車(chē)。暢通的道路、上下客的快捷以及舒適的現(xiàn)代化車(chē)站，使快速公交系統(tǒng)更像是輕軌，而不同于混亂的常規(guī)公交車(chē)。哥倫 比亞首都波哥大自2001年以來(lái)已開(kāi)通了7條快速公交線路（見(jiàn)右圖），日客運(yùn)量達(dá)到160萬(wàn)人。快速公交系統(tǒng)的成功運(yùn)營(yíng)使該城停運(yùn)了7,000輛私人巴 士，公交運(yùn)輸?shù)挠秃暮拖嚓P(guān)的環(huán)境污染降低了至少59%。

　　環(huán)境

　　海洋大檢修

　　面對(duì)海洋危機(jī)，區(qū)域化管理是一個(gè)大膽的補(bǔ)救措施。

　　最近，甚至連許多政客都不再否認(rèn)海洋出了大問(wèn)題。許多國(guó)家現(xiàn)在都把保護(hù)近海水域水質(zhì)作為一項(xiàng)國(guó)家政策。為此，世界各國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)人都開(kāi)始提出一個(gè)所謂革命性的解決方法：海洋區(qū)域規(guī)劃。其實(shí)在多年以前，資源保護(hù)者就已經(jīng)在主張這個(gè)方法了。

　　這個(gè)想法是近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)指導(dǎo)城市景觀發(fā)展的管理政策的自然延伸。眾所周知，幼兒園旁邊不能開(kāi)情趣商店，鉆井也不會(huì)被設(shè)置在國(guó)家公園里。同樣，海洋區(qū)域規(guī) 劃的擁護(hù)者也在設(shè)想，能不能把地球上所有的水域都根據(jù)特定的用途劃分成小塊。鉆探和開(kāi)采礦藏只能在特定的海區(qū)進(jìn)行，另一些海區(qū)只用于捕魚(yú)。受威脅最大的海 區(qū)則禁止一切捕撈和開(kāi)采活動(dòng)。

　　在陸地上，人們很容易就能找到地圖，告訴他們?cè)谀睦锬茏鍪裁词?，但是海洋領(lǐng)域的管理卻混雜了大量機(jī)構(gòu)制定的各種條例，每種條例只負(fù)責(zé)一個(gè)方面。以美國(guó)為 例，一個(gè)機(jī)構(gòu)管理商業(yè)捕魚(yú)，往往一次只負(fù)責(zé)一個(gè)魚(yú)種；另一個(gè)組織負(fù)責(zé)管理有毒物質(zhì)；海底采礦又歸另外一個(gè)機(jī)構(gòu)管理——諸如此類(lèi)的管理機(jī)構(gòu)有將近20個(gè)。美 國(guó)杜克大學(xué)海洋生態(tài)學(xué)家拉里·B·克勞德（Larry B. Crowder）解釋說(shuō)，這些機(jī)構(gòu)在作決策時(shí)都傾向于各行其是，而不去考慮其他機(jī)構(gòu)在做些什么。“想象一下，如果所有醫(yī)生在面對(duì)重癥病人時(shí)都只考慮自己的 專(zhuān)科，從來(lái)不跟其他同事交流，那會(huì)多么糟糕，”克勞德說(shuō)，“如果對(duì)海洋也采取這種管理方式，不變得更糟才怪呢。”

　　像克勞德這樣的海洋保護(hù)者急切地期待，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬負(fù)責(zé)的一個(gè)專(zhuān)責(zé)委員會(huì)就全面治理美國(guó)近海200海里的海域提出最終意見(jiàn)。這樣一個(gè)項(xiàng)目的涉及范圍非常 大：美國(guó)控制著約1,140萬(wàn)平方千米的海域——換句話(huà)說(shuō)，美國(guó)的領(lǐng)海面積比領(lǐng)土面積還大25%。2009年9月，這個(gè)委員會(huì)提出一個(gè)預(yù)案指出，把人類(lèi)對(duì) 海洋的有害影響降到最小的最好方法是區(qū)域化管理，而不是專(zhuān)項(xiàng)管理。

　　許多環(huán)保人士都希望，這些類(lèi)似市政區(qū)域規(guī)劃的計(jì)劃能在海洋上實(shí)施，這會(huì)讓他們擁有一定的影響力，在那些現(xiàn)在他們影響不到的區(qū)域。一旦一個(gè)海區(qū)被指定為資源 保護(hù)區(qū)，商業(yè)捕撈和采礦這樣的工業(yè)活動(dòng)都將受到限制。但在目前的法規(guī)條件下，保護(hù)組織想要阻止一個(gè)他們認(rèn)為有害的項(xiàng)目——比如在近海開(kāi)設(shè)一個(gè)新的鉆探點(diǎn) ——唯一的辦法就只能通過(guò)昂貴的訴訟。

　　不過(guò)到目前為止，專(zhuān)責(zé)委員會(huì)還是很謹(jǐn)慎，并未暗示海洋區(qū)劃管理會(huì)是唯一的方案，這在很大程度上是因?yàn)槿魏蜗拗粕虡I(yè)利益的行動(dòng)都會(huì)遭致強(qiáng)烈反對(duì)。“并非每個(gè) 人都喜歡搞區(qū)劃管理，”美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)坦帕分校佛羅里達(dá)海洋學(xué)研究所所長(zhǎng)約翰·C·奧格登（John C. Ogden）提醒說(shuō)，“總有人的利益要受到損害。”最排斥這項(xiàng)改革的很可能就是海洋的那些“老主顧”——商業(yè)捕撈者和石油工業(yè)集團(tuán)。奧格登說(shuō)：“長(zhǎng)期以來(lái) 他們都只顧自身的利益。”

　　然而奧格登和其他人很快就指出，區(qū)劃管理的實(shí)踐不但可以起到保護(hù)資源的作用，也能帶來(lái)商業(yè)利益。南加利福尼亞大學(xué)法學(xué)院副教授喬希·伊格爾（Josh Eagle）解釋說(shuō)，工業(yè)集團(tuán)通過(guò)放棄進(jìn)入某些海域，反而可以獲得在另一些海域的活動(dòng)許可，而那些海域開(kāi)采會(huì)更容易，成本也更低。石油公司現(xiàn)在雖然可以申 請(qǐng)?jiān)趲缀跞魏蔚胤竭M(jìn)行鉆探，但每次都要面臨很大的商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。石油公司可能為開(kāi)發(fā)一座新油井投入了幾百萬(wàn)美元，到了最后一刻卻因?yàn)橐患堅(jiān)V訟而不得不放棄。在 區(qū)域化管理剛開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)候，對(duì)立的各方都能對(duì)對(duì)方指手畫(huà)腳，而區(qū)域一旦劃分完成，各方就不太會(huì)阻礙彼此的行動(dòng)。

　　專(zhuān)責(zé)委員會(huì)的最終報(bào)告是否會(huì)明確提出海洋區(qū)域化管理，目前還是未知數(shù)。不過(guò)他們已經(jīng)承諾要徹底改革海洋治理機(jī)構(gòu)，方法就是提議成立國(guó)家海洋委員會(huì)，這一機(jī)構(gòu)的任務(wù)就是要協(xié)調(diào)整合目前由無(wú)數(shù)個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)的海洋事務(wù)。

　　這項(xiàng)行動(dòng)來(lái)得正是時(shí)候。正如社會(huì)開(kāi)始意識(shí)到保護(hù)海洋健康需要付出巨大努力一樣，為了獲得更多能源、更多食物，為了更靈活地發(fā)展沿岸經(jīng)濟(jì)以及應(yīng)對(duì)氣候的變 化，我們還需要付出更多的努力。海洋危機(jī)的根源并不在于人們向海洋傾倒了什么或掠奪了什么，而在于各國(guó)政府沒(méi)有恰當(dāng)?shù)毓芾磉@些行為。就像克勞德所說(shuō)：“對(duì) 于海洋問(wèn)題我們不得不全盤(pán)考慮，再不能頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳了。”

　　垃圾的能量

　　人造電弧可以處理垃圾并產(chǎn)生電能。

　　垃圾蘊(yùn)含的能量存在于它的化學(xué)鍵當(dāng)中。等離子氣化技術(shù)（plasma gasification）已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，用這種技術(shù)可以把垃圾中的能量提取出來(lái)。這個(gè)過(guò)程在理論上很簡(jiǎn)單。當(dāng)電流穿過(guò)封閉容器內(nèi)的氣體（通常是普通 空氣）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧和超高溫等離子體——也就是離子化的氣體，溫度可達(dá)7,000℃，甚至比太陽(yáng)表面還熱。這個(gè)過(guò)程如果發(fā)生在自然界中，就被稱(chēng)為閃電， 因此從字面上說(shuō)，等離子氣化其實(shí)就是發(fā)生在容器中的人工閃電。等離子體的極高溫度可以破壞容器中任何垃圾的分子鍵，從而將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為合成氣（一種一氧化 碳和氫氣的混合物），其他物質(zhì)則變成類(lèi)似玻璃體的熔渣。合成氣可以用在渦輪機(jī)中作為燃料進(jìn)行發(fā)電，也可以用來(lái)生產(chǎn)乙醇、甲醇和生物柴油；熔渣則可以加工成 建筑材料。

　　過(guò)去，氣化法在成本上還難以跟傳統(tǒng)的城市垃圾處理方法相競(jìng)爭(zhēng)。但逐漸成熟的技術(shù)使這種方法的成本不斷降低，同時(shí)能源的價(jià)格也在不斷攀升。現(xiàn)在“兩條曲線已 經(jīng)相交了——把垃圾送到等離子體處理廠處理變得比堆成垃圾山要便宜了”，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院等離子體研究所所長(zhǎng)路易斯·齊爾切奧（Louis Circeo）說(shuō)。2009夏初，垃圾處理業(yè)巨頭廢物管理公司（Waste Management）開(kāi)始與InEnTec公司（總部設(shè)在俄勒岡）展開(kāi)合作，將InEnTec公司的等離子體氣化設(shè)備投入商業(yè)使用。它們正在美國(guó)的佛羅 里達(dá)、路易斯安那和加利福尼亞三個(gè)州建設(shè)大型試驗(yàn)工廠，每個(gè)工廠日處理垃圾的能力超過(guò)1,000噸。

　　等離子體也并非完美無(wú)缺。雖然玻璃體熔渣里隱含的有毒重金屬已經(jīng)通過(guò)了美國(guó)環(huán)保局的可浸出標(biāo)準(zhǔn)（日本和法國(guó)在很多年前就已經(jīng)使用這種東西作為建筑材料）， 但社區(qū)對(duì)于建造這樣一個(gè)工廠還是心存疑慮。合成氣發(fā)電的碳足跡小于燃煤發(fā)電。齊爾切奧介紹說(shuō)：“用等離子體處理一噸垃圾，相當(dāng)于把排放到大氣中的二氧化碳 減少了兩噸。”但這個(gè)方法還是會(huì)增加溫室氣體的凈排放。

　　齊爾切奧承認(rèn)：“事情不可能盡善盡美。不過(guò)美國(guó)環(huán)保局統(tǒng)計(jì)過(guò)，如果美國(guó)所有城市固體垃圾都用等離子體處理并發(fā)電的話(huà)，就能提供全國(guó)用電需求總量的5%~8 %——相當(dāng)于大約25座核電站或目前所有水電站的發(fā)電量。”預(yù)計(jì)到2020年，美國(guó)的垃圾日產(chǎn)量將達(dá)100萬(wàn)噸，因此利用等離子體技術(shù)從垃圾中回收部分能 量的做法將變得越來(lái)越重要。

　　水泥像海綿一樣吸收二氧化碳

　　傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的二氧化碳排放至少占全球總排放量的5％，不過(guò)使用新材料可以制造出“碳中性”水泥。英國(guó)倫敦大學(xué)帝國(guó)理工學(xué)院資助成立的 Novacem公司用二氧化鎂制造水泥，這種水泥在凝固過(guò)程中會(huì)自然吸收二氧化碳。美國(guó)加利福尼亞州的Calera公司則用海水把附近一家發(fā)電廠排放的碳 固定到水泥里。

　　新型蜜蜂

　　自2006年以來(lái)，蜂群崩潰衰竭癥 （CCD）已經(jīng)導(dǎo)致超過(guò)1/3的蜜蜂群消亡（參見(jiàn)《環(huán)球科學(xué)》2009年第5期《蜂群為何神秘消失》）。曾經(jīng)依賴(lài)蜜蜂給杏樹(shù)、桃樹(shù)、蘋(píng)果樹(shù)等作物授粉的農(nóng) 民，現(xiàn)在正指望一種藍(lán)色果園壁蜂挽回大局。一只高效的果園壁蜂（右圖）授粉范圍相當(dāng)于50只普通蜜蜂的總和，但這種蜂很難飼養(yǎng)，因?yàn)樗鼈兲煨韵矚g獨(dú)居。這 些小家伙不能完全取代蜜蜂的作用，但在科學(xué)家跟蜂群崩潰衰竭癥作斗爭(zhēng)的時(shí)候，它們可以組成一道農(nóng)業(yè)安全的防線。

　　咸水作物

　　世界淡水供應(yīng)日趨緊張，食物需求卻不斷激增，耐鹽作物無(wú)疑可以減輕這一負(fù)擔(dān)。澳大利亞阿德萊德大學(xué)的研究者，利用基因工程提高了一種作物抵抗鹽類(lèi)在葉片內(nèi) 蓄積的能力，使這種植物能夠在本來(lái)會(huì)令它枯萎的環(huán)境下存活。假如同樣的基因改造運(yùn)用在水稻（下圖）和小麥之類(lèi)的谷類(lèi)作物上，那些被干旱或過(guò)度灌溉破壞的土 地就有可能再次成為人們的糧倉(cāng)。科學(xué)家正在進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

　　電子和機(jī)器人

　　全能機(jī)器

　　通過(guò)使用小巧而又無(wú)處不在的傳感器，我們將能感知整個(gè)物理世界，就像暢游網(wǎng)絡(luò)空間一樣。

　　2009年年初，惠普公司對(duì)外公布了地球中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central Nervous System for the Earth，CeNSE）項(xiàng)目，該項(xiàng)目計(jì)劃用10年時(shí)間在地球上部署1萬(wàn)億個(gè)圖釘大小的傳感器。技術(shù)人員稱(chēng)，這種無(wú)處不在的傳感網(wǎng)絡(luò)收集的信息會(huì)極大地改 變我們對(duì)世界的認(rèn)識(shí)，就像互聯(lián)網(wǎng)給商業(yè)帶來(lái)的巨大變革一樣。“人們還沒(méi)有意識(shí)到這個(gè)即將到來(lái)的新浪潮，”科技預(yù)測(cè)者保羅·薩福（Paul Saffo）說(shuō)，“現(xiàn)在我們正在進(jìn)入感知世界的新時(shí)代，令人震驚的變革即將到來(lái)。”

　　大量安裝傳感器，即“傳感微粒”，采用計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析處理，并自動(dòng)發(fā)出提示，甚至直接進(jìn)行響應(yīng)，這不僅僅會(huì)增進(jìn)我們對(duì)大自然的了解，而且會(huì) 帶來(lái)更具革命性的應(yīng)用。例如：可管理自身能量使用的建筑物、出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能自動(dòng)向工程人員發(fā)出維修請(qǐng)求的大橋、能跟蹤交通模式并檢測(cè)堵車(chē)情況的汽車(chē)、能分辨 進(jìn)入宅院的是足球還是狗的家庭安全系統(tǒng)——這些只是隨便列舉的幾個(gè)例子。

　　雖然到目前為止，CeNSE是公開(kāi)發(fā)布的相關(guān)項(xiàng)目中最引人注目的，但事實(shí)上惠普并不是開(kāi)發(fā)此項(xiàng)感知世界技術(shù)的唯一機(jī)構(gòu)。英特爾公司正在設(shè)計(jì)新型傳感套件，還有很多高校實(shí)驗(yàn)室也在開(kāi)展研究工作。

　　從這個(gè)領(lǐng)域所有的發(fā)展情況來(lái)看，未來(lái)的世界無(wú)疑將是一個(gè)充滿(mǎn)傳感器的世界。這些傳感器設(shè)備要能產(chǎn)生豐富、可信的數(shù)據(jù)，還必須足夠可靠以適應(yīng)惡劣環(huán)境。傳感 套件本身非常微小，但它所需的計(jì)算能力很巨大。它們收集的所有信息必須發(fā)送出去，保存到服務(wù)器集群中進(jìn)行分析處理。最后必須有人為此付費(fèi)。“經(jīng)濟(jì)性是個(gè)基 本問(wèn)題，”美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)家徳博拉·埃斯特林（Deborah Estrin）指出，“每個(gè)傳感器都是有使用成本的，因?yàn)閭鞲衅餍枰S護(hù)、供電和校準(zhǔn)。因此隨隨便便地把傳感器到處散播是不可行的。”

　　事實(shí)上，惠普公司高級(jí)研究員彼得·哈特韋爾（Peter Hartwell）認(rèn)為：CeNSE項(xiàng)目要想達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，必須使傳感器的使用成本接近于零。這就是惠普公司要設(shè)計(jì)一種新型傳感器的原因，這種新型傳感套 件只有圖釘大小，卻集成了各種各樣的計(jì)量器，幾乎可以完成所有事情，包括測(cè)量光強(qiáng)、溫度、濕度、振動(dòng)、張力等，而以前每一種數(shù)據(jù)都需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)備來(lái)采 集。哈特韋爾指出，這種能同時(shí)完成多種功能的傳感器體積會(huì)比以前大，但每個(gè)數(shù)據(jù)采集單元的成本卻降低了。有了它，惠普公司可以使用一個(gè)傳感器同時(shí)為不同的 客戶(hù)提供服務(wù)，從而降低費(fèi)用。

　　讓我們來(lái)看看傳感器在工程項(xiàng)目中的一個(gè)重要應(yīng)用——超敏感加速計(jì)。集成在芯片中的傳感器能跟蹤內(nèi)部可移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于芯片其他部位的細(xì)微移動(dòng)情況，從而測(cè)量加速變化，準(zhǔn)確性比任天堂Wii所用同類(lèi)技術(shù)高1,000多倍。