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1、工业新技术与新产品专题研究P.S.加颜色的为关键字一、来自科学世界杂志的12个新技术产品案例1、可发电的电动自行车翻译/周 楠电动自行车可根据在斜坡等的行驶状况辅以合适的动力（使用电力辅助行驶）。而要实现这种恰当的辅助必须具备两个条件：其一是可产生动力的功能；其二则是对动力的强弱进行恰当控制的功能。首先，要从产生动力的系统说起。与很多以电驱动的设备一样，新型电动自行车的动力是由电池和电动机产生的。系统本身很简单，通过电力使电动机运转，然后再将这种运转通过齿轮传递到车轮。但是，要延长每次充电后的行驶距离，就需要加入各式各样的设计。其中，使行驶距离成功实现大幅度提高的是，在下坡等情况下进行充电的模
2、式，在这些不需要助行的场合，将电动机作为发电机使用，对蓄电池进行充电。接下来就要说到对动力的强弱进行控制的系统。助行的动力，取决于踩脚蹬的力度和行驶速度。踩脚蹬的力度，可通过安装在连接左右脚蹬的中轴里的“扭矩传感器”测量得到。速度，则可根据前轮“驱动组件”中的传感器检测出的车轮转数测得。这些信息被传送到脚蹬附近的“控制组件”后，“控制组件”便可根据这些信息决定动力的强弱。在上坡时，由于速度变缓，踩脚蹬的力度增加，可由此确定需要提供助行动力的大小。而在不需要助行的下坡或平地，行驶速度很快时，电动机就会转换成发电机模式。在最新的车型中，通过将发电功能与大容量蓄电池结合使用，一次充电后的行驶距离可高
3、达160公里。 2、裸眼3D显示器翻译/周 楠3D显示器通过使左右眼分别接收投向左眼和右眼的影像从而产生进深感。以前的3D显示器为防止左眼影像进入右眼（或者相反情况）必须要佩戴专用眼镜。裸眼3D显示器使不佩戴眼镜也能产生立体视觉感成为现实。实现裸眼3D有各种方法。目前比较主流的方法有“视差屏障技术”和“柱状透镜光栅技术”。在视差屏障技术（见下图）中，位于液晶显示器前面的“视差屏障”作为一种屏障，可防止投射到左眼的画面进入右眼（相反亦然）。另一方面，在柱状透镜光栅技术（见右图）中，液晶显示器的前面放置的不是视差屏障，而是一种叫做光栅的特殊透镜。这种透镜可使光线发生折射，使左右眼接收到不同的图像。
4、由于光栅不会阻挡光线，因此画面明亮就成了这种技术的优点。无论使用哪种方法，裸眼3D显示器都有一个共通的弱点，即以斜视角观看的人很难产生立体视觉感。因此，一直以来裸眼3D技术更容易被应用于便携式游戏机和手机，而不适合多人同时观看的家用电视机。为改善这一问题，只要在“适用于正面观看”的影像之外，也准备“适用于以斜视角进行观看”的影像，并以合适的角度区分开就可以了。然而，区分的区域越多，每个影像就会越暗，解像度也会随之降低。现在，通过液晶的高精细化等方法来弥补这些缺点的家用裸眼3D电视机（使用柱状透镜光栅技术）已经开始发售。3、未来五大客机新技术北京时间11月16日消息，据美国国家地理网站报道，英国
5、机械工程师协会(以下简称IMechE)对未来5种热门航空技术进行了分析，包括编队飞行、空中加油、波音试验性飞机X-48B以及超音速冲压喷气发动机，其中的编队飞行可以大幅减少燃料。IMechE的报告指出，未来的跨洋飞行或者长途飞行的客机将组成V形编队，这种编队飞行最高可节省12%的燃料。1 波音X-48B波音试验性飞机X-48B，采用独特设计，将机身和机翼完美融合在一起。英国机械工程师协会在一份名为“2075年航空业：飞向光明的未来？”的报告中指出，由于可以节省燃料，X-48B的“翼身融合”设计将在未来几十年成为商业客机的一个模板。这份报告对能够颠覆游戏规则和改变航空业面貌的一系列想法进行了分析
6、。报告主执笔人、IMechE交通运输部门负责人菲利帕-奥尔德哈姆表示，X-48B采用“翼身融合”设计，将机身、机翼和发动机整合在一个表面。“这也就意味着你只需要提升一个表面，进而提高了飞机的空气动力学性能。当前的机身采用雪茄形设计，表面积更大，提高了阻力，因此空气动力学性能更低。”2 超音速绿色飞机洛克希德-马丁公司设计的超音速绿色飞机，外形好似一个巨大的标枪，其巡航速度超过1.6马赫，接近于音速的两倍。如果投入制造，超音速绿色飞机将成为协和式飞机的继任者。协和式飞机是世界上第一款同时也是唯一一款曾投入运营的超音速客机，但由于高昂的维护成本以及高达数千美元的票价，这款客机在商业上遭遇惨败。IM
7、echE的奥尔德哈姆表示，随着相关工程学技术的进步，超音速飞机的性能将不断提高，同时降低制造成本。她说：“协和式飞机在发动机设计和材料使用方面领先当时所处的时代。我认为我们可以研制出更具有经济可承受性的超音速客机。”加拿大不列颠哥伦比亚省大学的交通政策专家大卫-吉伦说：“全球经济的发展将让研制超音速的想法再度流行起来。随着印度、中国和巴西等国的经济快速发展，他们需要促进彼此间的联系，缩短飞行时间显然能够让他们获益。”吉伦并没有参与撰写IMechE的报告。3 超音速冲压喷气发动机2008年，SJX61-2超音速冲压喷气发动机在美国宇航局位于弗吉尼亚州兰利研究中心的风洞(模拟飞行环境)内接受测试，
8、速度达到5马赫，相当于音速的5倍。超音速冲压喷气发动机没有运动机件，通过吸收空气中的氧燃烧氢燃料工作。为了收集气体并进行压缩和达到可燃温度，超音速冲压喷气发动机的速度必须达到5马赫以上。吉伦指出，由于一系列巨大的技术挑战仍未克服，他并不认为采用超音速冲压喷气发动机的商业客机能够在近期内成为现实。他说：“甚至连军方也没有研制出这种飞机，至少没有对外公布。”奥尔德哈姆表示研制极超音速飞机可能仍有很长的一段路要走，但她认为采用超音速冲压喷气发动机的商业客机可能在未来的某一天成为可能，生产这种飞机的梦想最早将在15年后成真。4 编队飞行一幅未标注日期的照片，展现了美国新泽西州上空4架编队飞行的喷气式飞
9、机。IMechE的报告指出，未来跨洋或者长途飞行的客机将组成V形编队，这种编队飞行最高可节省12%的燃料。大雁和其他鸟类采用这种策略，在长途飞行时节省能量。飞行过程中，空气会沿着鸟的翅膀向下流动，形成旋涡，对单独飞行的鸟形成阻力。如果编队飞行，下方的鸟可以利用在其前方产生的旋涡，进而减少整个编队的阻力。工程师长久以来便希望飞机采用编队飞行的方式，但测量飞机间的横向距离存在难度，如果距离过近，便会出现安全问题。吉伦表示：“我们已经研发出性能出色的仪器，用于测量编队飞行飞机之间的垂直距离，或者飞机与地面间的垂直距离。在测量横向距离方面，我们虽然取得很大进步，但仍存在一定的易变性。”IMechE的奥
10、尔德哈姆认为，当前的技术几乎已经能够让编队飞行成为一种可能。她说：“由于航空电子技术的不断发展进步，飞机可以借助遥感红外摄像头锁定前方的飞机。采用编队飞行的最大受益者将是进行长途飞行的飞机。如果几架飞机从伦敦起飞，它们可以在大西洋上空加入一个编队，进而在飞越大西洋过程中节省燃料。在此之后，它们飞往各自的目的地，比如纽约和波士顿。”5 空中加油技术2006年7月，澳大利亚上空，美国空军的KC-10“补充者”空中加油机正给B-2“幽灵”隐形轰炸机加油。军用飞机进行空中加油已经非常普遍，但这项技术尚没有扩展到商业航空领域，部分原因在于：客机进行空中加油需要建造规模巨大的设施加以支持。奥尔德哈姆说：“
11、需要打造一个全球性加油飞机网络，充当国际航班的加油站。”一种观点认为，由于无需在加满油情况下起飞，空中加油能够提高客机的能效。吉伦对这种观点持怀疑态度。他说：“我认为这种方式并不一定会节省资金，因为燃料最终都会在飞行中消耗掉。乘客乘坐的客机消耗燃料，负责加油的飞机同样消耗燃料，乘客都要付出成本，因此实际效果为零。”奥尔德哈姆表示，即使攻克相关技术难题，乘客是否愿意在飞行途中加油仍旧是一个未知数。她说：“多年来，我们曾多次在航空展上看到过空中加油演示，但商业客机进行空中加油是另一回事，看到前方出现一架加油机，乘客可能感到很不舒服。虽然相关技术已经具备，但我们是否已经做好心理准备了呢？”4、氢能源
12、推动未来汽车白玉林大家一定还记得，在中学的化学课上，经常进行的“制取氢气”实验的情景。当我们把一些金属碎片（如锌的颗粒）浸没在盐酸溶液里时，就会产生一些气体，用试管收集这些气体后，划着火柴靠近试管口时，就会“砰”地一声把试管内的气体点燃。这些可燃气体就是“氢气（H2）”。它燃烧时产生的热量，就可以当作能源使用。在上述实验中，当氢气燃烧以后，仔细观察就会发现，试管口的边缘有些湿漉漉的东西，那正是一些水滴，是氢气燃烧时，与空气中的氧气（O2）相结合所产生的化合物水（H2O）。与汽油等碳氢化合物不同，由于氢气中不包含任何碳（C）成分，氢气燃烧时就不会产生任何二氧化碳，而只会产生水。正因为如此，氢气才
13、会被称为是“终极清洁能源”。此外，在中学时也经常进行“电解水”实验。当把两根电极插入水中，通过电流时，在两根电极处，就会分别有气泡产生。这是利用电能使水分解得到氢气和氧气的原理。通过上面的两个实验能够证明，利用氢分子与氧分子可以合成出水分子；反之，利用水分子也可以分解出氢分子与氧分子来。同时也说明，氢气燃烧时会释放出能量，反之如果投入能量就可以制造出氢气来。如此一来，氢气就可以作为能源循环利用。目前市场使用的主要能源是从石油、煤炭等矿物质中提炼出来的燃料，虽然它们也可以循环使用，但循环周期很长。比如，矿物质燃料燃烧后，会释放出二氧化碳，森林中植物在成长过程中，会吸收这些二氧化碳，最终植物也会变
14、回为泥土类矿物质，例如树木埋入地下变成石油、煤炭等，只是需要经过数亿年的漫长岁月。正如日本东京都市大学氢能源研究中心的山根公高副教授所说：“地球上的水资源几乎无限，利用水大量制造出氢气，作为能源循环使用是绝好的办法。而且与矿物质燃料相比较，氢气循环利用的周期是非常短的。”（氢能源详情见新能源专题）5、清洁柴油车白玉林提到“环保汽车”（eco-car），许多读者立刻就会想到电动汽车和混合动力汽车，它们曾经一度是环保汽车的代名词。实际上，在全球汽车保有量中，纯电动汽车所占的比例是很少的。目前绝大部分客车仍然是汽油或柴油车。对卡车等大型汽车而言，虽然在采用电力或混合动力技术方面有所进展，但因为它们需
15、要更加强大的动力，仍不能完全实现电动化。即使是经济持续强劲发展、新车销售总量屡创新高的中国，绝大多数也是价格便宜的汽油车。当前的主流汽车仍然需要靠发动机燃烧燃料才能行走。汽油和柴油是从石油中提炼出来的目前汽车使用的燃料，以汽油和柴油最为常见，它们都是汽车使用的主要燃料。柴油主要用于卡车等大型车辆。那么，汽油和柴油都是从哪里提炼出来的呢？无论汽油或柴油，它们的主要成分都是“碳氢化合物”，是由许多碳原子（C）和氢原子（H）所组成的化合物，简称为“烃”。碳氢化合物主要是根据其中所包含的碳原子数量及其链接方式进行分类的。简单说，某种碳氢化合物，所含碳原子数越少、分子链越短，它的比重就越轻、沸点也越低，
16、更容易气化。反之，若其所含碳原子数越多、分子链越长，它的比重就越重、沸点也越高，不容易气化。正是由于汽油、柴油等烃类化合物具有不同沸点的特性，才能够利用蒸馏塔等炼油设备将其从原油中分离、提炼出来，成为可以使用的成品燃油。汽油主要由碳原子数较少的烃类分子组成，柴油的烃类分子所含的碳原子数则比较多。此外，在汽油和柴油的成分中，还包含有环状结构的“芳香烃”类碳氢化合物，以及原油中的硫等杂质。由这些不同成分组成的燃油，在发动机中的燃烧方法也完全不同，可以分为“点燃式”和“压燃式”两类。其中点燃式发动机采用汽油作为燃料，它需要预先把空气和汽油混合起来，送入气缸压缩以后，由火花塞发出的火花进行点火做功。而
17、压燃式发动机采用柴油作为燃料，气缸先把空气进行压缩升温，然后由高压油嘴把柴油燃料喷射进入气缸，自动着火做功。对汽车进行环保改造已成大势所趋只要把汽油、柴油作为燃料使用，就会产生二氧化碳等温室效应气体，以及包括碳和硫等成分在内的颗粒物、氮氧化物（NOX）等污染地球大气层的物质。要减少这些污染物的排放量，需要全世界付出很大努力才行。减少燃料污染物排放的主要技术手段，大致可分为两种：其一是改进现有的汽车发动机，其二就是要开发环保燃料。目前，无论汽油车还是柴油车发动机的改进，总是围绕着如何节省燃油来进行的。比如马自达公司研发的高效汽油发动机油耗为每升大约30公里左右，所需的燃油与混合动力车相同。而且利
18、用“起步/停车”技术，使得汽车在临时停车时，让发动机自动休止并且能够自动再启动。就节省燃油和减少温室气体排放量方面而言，与汽油车相比，柴油车具有一定优势，而如何减少柴油车排放的颗粒物，就成为环保的主要问题。近年来，用于控制新车尾气排放的行业标准日趋严格。欧洲计划于2014年开始执行欧六（Euro 6）尾气排放标准。为了适应此尾气排放标准所开发的环保汽车，称为“清洁柴油车”。清洁柴油车采用了哪些环保技术?清洁柴油车采用的环保技术，大致分为3种。首先是对柴油发动机本身进行改进，然后是用高压燃油喷射技术，第三招就是采用电控的方法对喷油定时进行精确的控制。但是，即使在这些方面下足功夫，使NOX(氮氧化
19、物)和颗粒物同时减少，毕竟还是有限的。于是还需要在排气管中设置能够吸附分解NOX的催化剂，以及颗粒物过滤器（DPF）等化学物理方法，在排气管道中对汽车尾气做进一步的清洁无害化处理。尾气中的NOX，可以变换成为无害的氮气（N2）。因此，需要把NOX中的氧强行分离出去。为此首先要让尾气中的NOX通过由钡（Ba）和铂（Pt）组成的活性催化剂网带进行吸附和暂时堆积，并且进行充分接触反应。当它们（NOX）堆积到一定程度后，如果发动机中再多喷入燃料，就会变成一氧化碳（CO）和氢气（H2）排放出来。在催化剂铂的帮助下，这些一氧化碳和氢气都具有夺取氧的能力，它们就会与尾气管中堆积着的NOX进行化学反应，并且把
20、它们变换成为清洁无害的氮气，排放到空气中去。以上这些尾气清洁技术，已经分别应用在三菱和日产公司生产的汽车中。而因生产高级轿车闻名的德国梅赛德斯-奔驰公司所研制的清洁环保柴油车，则采用“尿素”作为夺取氧原子的物质。尿素不必像燃料那样频繁添加，只需在必要时进行补充。此外，对于尾气中的颗粒物，则需要采用DPF的过滤网进行清除。DPF过滤网的网眼直径平均只有数十微米左右（1微米为百万分之一米），大约与普通细胞一般大小。DPF的结构使得颗粒物必须要经过网眼过滤。（参见上图）。与上述NOX无害化处理过程类似，当尾气中的颗粒物堆积到一定程度后，此时如果发动机中再多喷入燃料，排气管中尾气的温度就会上升，从而把
21、先前已经堆积在DPF过滤网中的颗粒物燃烧殆尽。按照三菱公司工业开发本部竹村纯副部长所言，即便将燃烧含碳颗粒物的影响计划在内，清洁柴油车的二氧化碳排放量也会比汽油车少20%。6、最前沿的电动汽车周 楠现在，环保汽车的广告频频出现在人们的视野里。许多国家也采取了一些补贴措施，因此，环保汽车很受人关注。而环保汽车之所以如此受到推崇，主要是因为我们现在所面临的两大问题。一是“能源问题”。现在，汽车的主要燃料是汽油或柴油。而作为其原料的石油等“化石燃料”终会枯竭，已成为不争的事实。尽管现在供给量仍在不断增加，但预计20202030年左右就会达到顶峰，其储量终将无法满足需求。此外还有一个问题，就是“环境问
22、题”。具体来说，就是全球规模的温室效应和大气污染。前者产生的原因是燃料燃烧后产生的二氧化碳（CO2）等，而后者产生的原因则是排出气体中所含的氮氧化物（NOX）以及烟尘（主要成分为碳的微粒）等。“而能为解决这些问题做出贡献的、有利于保护人类和地球的汽车就是环保汽车。其环保特性表现在低碳、减轻大气污染和摆脱石油燃料限制3个方面。”致力于电动汽车开发和实践研究的日本早稻田大学理工学术院教授纸屋雄史这样说道。环保汽车之间的“环保度”有多大差别?总体来说，环保汽车的种类很多。将来的汽车市场中哪种类型将会成为主流还未可知。目前，多种环保汽车竞相发展，竞争正不断深化。例如，将电动机添加到装有燃油发动机的汽车
23、上的“混合动力汽车（HV）”，以及只靠电能行驶的“纯电动汽车（EV）”等已由汽车制造商陆续发布。同时，装有靠氢发电的燃料电池（FC）的“燃料电池车（FCV）”，以及可由外部充电的“插电式混合动力汽车（PHV）”也出现了。这些就是使用电力的“电动汽车”。电动型环保汽车也被叫做“新一代汽车”。现在，在日本新一代汽车占新车出售数量的比重约为10%。根据日本环境省以及经济产业省所计划的目标和对未来的预测显示，2020年预计日本国内新车出售数量约500万辆，其中新一代汽车所占比重最大，约为50%。另一方面，也有不使用电能的环保汽车。在长距离行驶中，使用尽量少的汽油，能源消耗量就会减少，而排出的二氧化碳量
24、也会随之减少。这些环保汽车的环保性能到底有多大程度的差别呢？根据研究，纯电动汽车的环保性能是最高的，燃料电池车次之，而现在成为主流的混合动力汽车则排在第3位。与汽油车相比，“柴油车”也有着低碳性能。与汽油发动机相比，柴油发动机能将燃料高效地转化为动力，因此所消耗的燃料也就相对较少。只不过，它们的大气污染物排放量很高，甚至比汽油车的大气污染物排放量还要高很多。先是混合动力汽车，然后向插电式混合动力汽车发展最初作为环保汽车而成为主流的是混合动力汽车。“混合动力”指的是有“两种动力源的组合”。通过使用电机提供部分动力，就使得汽油的使用量得以轻松减少。电机获得电力的方法有好几种。最环保的方法是利用减速
25、时所失去的动能来为电池充电的方法（制动能量回收），即让通常将电力转化为动能的电机做“逆运转”。这样就可对原本变为热能失去的能量进行有效利用。直到现在，市场上出现的环保车仍有80%以上是混合动力汽车。最先出售混合动力汽车的丰田公司广告部企划室主管中井久志说：“由于混合动力汽车的燃料利用率是汽油车的2倍左右，所以如果将所有的车混合动力化，就能将对环境的影响减小一半。”然而，混合动力汽车的主动力，也不过是内燃机。因此，纸屋教授认为，“即使能通过提高燃料利用率达到节能效果，但也无法摆脱石油”。所以，普遍认为，在不久的将来，科学家的主要任务之一是将使用外部电力、摆脱石油限制的“插电式混合动力汽车（PHV
26、）”实用化。可以说，这种车结合了混合动力汽车和纯电动汽车的优点。首先，与纯电动汽车相同，可以给电池充电，依靠电力驱动电机行驶。例如，丰田2009年12月推出的插电式混合动力汽车，只使用电力的话可行驶23.4公里。另一方面，与混合动力汽车相同的是，同时配备有发动机和电机。当距离超出23.4公里时，可同时使用发动机和电机行驶。因为发动机所需的汽油可像普通汽车一样进行补给，所以可完全放心。不必像使用纯电动汽车时那样担心电池里电力用尽。只使用电力时的行驶距离是23.4公里，听起来好像很短。但是，根据小汽车一天平均行驶距离的调查结果来看，行驶里程在20公里以内的天数占了五成左右。“至少在日常使用范围内，
27、已经足够了”。电池可通过家庭用的交流电插座进行充电也是其一大特征。由于安装的电池较小，因而充电时间与纯电动汽车相比较短。以丰田插电式混合动力汽车为例，用日本家庭使用的100伏电压的插座，3小时左右可将无电状态的电池充满。而纯电动汽车不但需要特殊的充电设备，还需要大约3倍多的时间才能充满电。这种汽车还具备经济节约的优势。在电费便宜的夜间充电，花费大约为汽油车的一半左右。另外，据纸屋教授介绍，如果使用插电式混合动力汽车，去加油站的次数大约只有汽油车的1/4。据中井介绍，现在世界范围内约有600辆插电式混合动力汽车。而在2012年，不考虑补贴金，预计会以300万日元（约24万元人民币）左右的市场价格
28、出售。7、Felica：非接触式IC卡技术白玉林非接触式IC卡已经作为电子车票或电子货币，广泛使用在火车、地铁以及连锁商店中。进行自动检票、电子支付时迅速、安全、准确，读写数据只需0.1秒。在检票或收费装置前面，顾客只要用IC卡遮挡一下相应的终端小窗口，就可以完成支付乘车费、货款的行为。这些非接触式IC卡中采用的基本技术，就是下面介绍的SONY公司的Felica IC卡。 在Felica卡中，有一个集成电路IC芯片，它也可以安装在手机等便携式设备中，使它们具有电子支付功能。用户只要用它们遮挡一下相应的收费终端小窗口，就可以迅速地与收费终端内部的数据读写装置进行无线通信，实现车费、货款的电子支付
29、。为了保证IC卡与收费终端间的通信安全，还采用了许多加密措施。 收费终端内的数据读写装置经常要向外部发送通信电波，当IC卡在读写窗口前面划过时，它们彼此之间就会通过无线通信的方式进行卡片检测、相互身份认证、读取卡内数据、把数据写入卡中等一系列的处理，大约只需要0.1秒的时间。 Felica是无源IC卡，其中没有电池。它通过接收收费终端内数据读写装置发出的无线电波所产生的磁场转换成电力，供给IC卡工作。因此不会出现电池没有电的问题，可以放心使用。 Felica IC卡除了能够用于支付交通系统的运费、连锁商店的货款、网络购物的结算等，也可以当作企业职员的工作证、大型活动的入场券以及无纸机票、会员制
30、商场的顾客积分卡等等。 （拓展阅读：蓝牙技术）8、会思考的智能假肢四肢健全的正常人很难想象到截肢患者的痛苦，为了使后者尽可能地恢复正常的生活，一种会思考的智能假肢应运而生。 “生活无局限”是我们每个人都渴望的生活状态，但截肢患者即便穿戴上传统的假肢，也难以扩大自己的生活半径，这使他们承受着生理和心理上的双重痛苦。 世界第二大假肢生产商奥索（Ossur，总部在冰岛首都雷克雅未克）公司研发出了会思考的假肢，这类假肢将电子、机械与人体生理学完美地融合起来，不仅解决了传统假肢笨重、穿戴不便的问题，而且因为使用了传感器、人工智能技术和驱动技术，使假肢的动作接近于人类自然运动的过程，实现了分散负荷、减震、
31、变化姿势的目标，使行动顺畅自如。 奥索公司为了在最大程度上恢复截肢患者的生理功能，在材料和制造技术上一直保持世界领先地位，比如硅胶、碳纤维材料的使用，不仅消除了假肢与正常肢体摩擦的痛苦，而且使假肢的整体重量减轻（比如使用碳纤维材料制造的一款小腿假肢，重量仅为1250克左右）。PROPRIO FOOT（世界上第一款智能脚）、POWER KNEE（世界上第一款带动力的智能下肢）以及RHEO KNEE都是在世界假肢行业中处于领先地位的产品。 据中国假肢矫形器协会2007年的数据显示，目前，中国有近220万截肢患者，这一数字还在以每年新增患者10万名的速度增长。2006年，奥索开始在中国运作，目前，已
32、有1500名中国的截肢患者受益于奥索的假肢产品。 9、护理机器人RI-MAN翻译/白玉林近近来，日本理化研究所生命技术控制研究中心的三个科研组，正在共同开发一种称为RI-MAN的护理用机器人。它不但能理解人们的声音指示，甚至还能根据指示把被看护人抱起来，协助医生进行护理工作。护理机器人RI-MAN结构紧凑，高度只有158厘米，目前可以抱起40千克左右的重物。 为了保证平稳安全地把被看护人抱起来，RI-MAN的表面用柔软的硅胶材料包裹，而且采用了许多触觉传感器。 在RI-MAN机器人的躯体上，分散安装着许多称为C-Chip的感应处理芯片。这些C-Chip芯片，能够及时处理从各种传感器传过来的信息
33、，也能够向各个运动部位的电机发布驱动指令。如果某个触觉传感器一旦感受到有重物加载，这样的信息就会立即被附近的C-Chip芯片所处理。而且由于个别C-Chip芯片所处理的信息能够被负责识别的系统电脑、运动系统电脑，以及其他C-Chip芯片实时共享，RI-MAN机器人的体内各个驱动部件就可以协调动作。比如，当机器人的右腕承重时，其左腕也会同时动作，以便保持身体的平衡。 为了能够在抢救现场发挥护理作用，研究人员今后打算进一步提高RI-MAN机器人的能力。 10、高效白炽灯翻译/白玉林采用纳米技术，可以把发光效率很差的普通白炽灯泡，变成为经济型的节能灯。廉价的白炽灯，散发着温暖的各色光线，在许多场所仍
34、被广泛地使用着。但是，当我们接近点亮的白炽灯泡时，就会感到灯泡非常热，这是由于白炽灯发射出的红外线所致。大部分的电流通过灯丝时并没有转变为光能，而是转变成了人眼看不见的红外线消耗掉了。如果借助纳米微细加工技术，把灯丝的分子 组织结构进行一些改良，就能够化腐朽为神奇，制造出节约 能源的经济型灯泡。这方面的研究正在取得进展。 在家庭中，电能浪费最严重的是什么电器呢？也许一般认为是冰箱或空调等等。其实家用照明是电能浪费最多的，大约占到家庭电能浪费的16%。 用于照明的白炽灯泡把电能变换为可见光的效率是很低的，其中大约90的电能都变成红外线发出而转变成热能，白白浪费掉了。也就是说，绝大部分的电能并没有
35、转变成照明用的可见光，而是变成了人眼看不见的红外线，进而变成热能消耗掉了。所以，研制不会发出红外线的白炽灯泡，可以对节约能源作出很大的贡献。 11、智能化公交系统翻译/鲍淳彦发挥电车和公共汽车的优点，适应中距离、中量运输的需要 日本丰田汽车公司开发的智能多模式运输系统是兼备铁道等轨道交通系统与公共汽车优点的下一代新型公交系统。这种适合于中距离、中量运输的系统不久前在日本爱知世博会会场内运行。 智能多模式运输系统（IMTS，Intelligent Multimode Transit System）是将现正在有些国家普及的ETC（免停自动收费系统）和VICS（道路交通信息通信系统）等ITS（高级道
36、路交通系统）技术应用到公共交通的产物。 IMTS所要达到的目标是，在车辆流量大的地方，让公交车在专用道上自动驾驶、队列运行，以确保运输力、高速性和定时性；而在流量少的地方，则在一般道路上作为通常的公交车人工驾驶，以确保经济性和路径的机动灵活性。也就是说，它是一种兼备铁道等轨道交通系统与公交车优点的系统。 运行在专用道上的IMTS的各车辆遵循事先输入到车载计算机中的运行路线自动运行。在专用道上每隔1米设置的磁标，使车上的磁传感器能够探测到，从而使车辆能经修正和控制而总在磁标的正上方通过。 队列运行的各车辆的车间距离则是通过车辆间通信进行控制。 12、席卷传统电话行业的新旋风Skype电话软件翻译
37、鲍淳彦采用P2P技术的高音质、高功能的免费IP电话 最近，人们纷纷将目光集中在一个称为Skype的免费电话软件上。这是采用P2P（Peer to Peer）技术的一种“IP电话”软件。只要都把Skype软件安装到各自的电脑中，就可以在世界任何地方进行免费通话，在宽带网络环境中，其通话的音质比传统的固定电话更清晰，连接更容易。目前IP电话的使用率，正在稳步扩大。几年后，现存的传统电话网就会完全变成像互联网那样的IP电话网。 日本总务省去年底宣布，2010年前，日本国内的固定电话网将完全转变为IP电话网。所谓IP（Internet Protocol），是指利用网络进行通信必须遵守的协议，2010年
38、以后，通过互联网打电话，即IP电话，将成为电话网的标准。 （qq语音聊天）现在许多电信公司均已提供IP电话服务。此外，也有的厂商利用个人电脑通过互联网传递声音、图像等，提供“即时信息”（IM，Instant Message）服务，这种广义的IP电话业务，也正在迅速普及。如果使用IP电话提供某种服务，在使用者之间的通话，几乎就是免费的了。而且国内通话费，并不依赖于通话距离的远近，所以国内通话费用也可以大幅度降低。 电话业者也关注Skype 近年来，这种称为Skype的IP电话软件来势迅猛，受到用户的广泛青睐。它是一种免费软件，功能和MSN、Yahoo、QQ等提供的IM服务软件相同，只要将其安装在
39、个人电脑中，就可以与互联网上的其他Skype用户进行免费通话。而且，在具备足够带宽（会影响通信速度）的互联网环境中，其话音的清晰度甚至超过了传统的固定电话，而且还具有多个用户可以同时对话的特色。 现在的IP电话（其中大多采用SIP协议进行通信）服务中，虽有提供免费电话的，但因协议等问题，往往不能与其他公司的IP电话相连。主要原因之一是由于其间存在着性能各异的SIP服务器，而采用以P2P技术为基础的Skype软件，服务器间存在的差异就不会构成障碍了。互联网上所有的计算机，均可以不通过服务器而直接相连，这是P2P技术的主要特点。 无论固定电话还是手机，均可以通过Skype软件相连（手机需付费），国
40、际长途电话费也比较便宜。2005年3月，手机的主要生产厂家摩托罗拉公司就宣布，推出搭载了Skype功能的手机产品，电话业者已经不能无视它的存在了。 P2P技术的负面效应 但是，Skype软件由于采用了P2P技术，也出现了某些问题。由于在利用互联网进行通信时，必须要明确数据发送方和接收方的地址（IP地址），并且这些数据还要经由电脑服务器等一系列设备进行传输，而P2P技术又可能把IP地址信息当做普通数据直接通信。因此在具有“任意地点都可连接”的特色的同时，也出现了负面效应，即电脑病毒容易侵入通信系统。而且采用P2P技术进行文件共享，还会引发不少法律诉讼和社会信息使用权等争议性问题。 不仅限于IP电
41、话，在超高速的文件传输以及网格计算（Grid Computing）等领域，P2P技术也许会发挥更大的作用，前途不可限量。将来不仅电脑，就是家用电器（比如冰箱、彩电、音响、手机、DC、DV）等，都会拥有各自的IP地址，并通过网络连接在一起。到那时，P2P更会成为不可或缺的基本技术了。 二、一些极具应用前景的物理学新技术现代数字信号处理技术现代数字信号处理技术把声学带到了更多的应用领域它大大地丰富了人们的日常生活，同时使微机、通讯、消费电子产品等行业互相联系声信号处理自身的发展和进步又反过来推动数字信号处理技术的发展，使DSP（数字信号处理）技术呈现出更加美好的前景其中特别引人注目的是人机对话、机
42、器翻译我们简略介绍这些应用领域1高级音响传统的模拟信号磁带式录音机，动态范围小（一般为40dB左右），频带窄（200Hz8000Hz左右），因而音质较差另外，这种磁带的节目搜索是非常麻烦的，而且也不易保存，复制的次数多了，质量就差了现代的数字式录音机的采样频率为44.1kHz，因此，对输入信号的频响可扩展到20kHz左右，量化比特数一般在212以上动态范围高达60dB以上目前市场上出售的CD唱机是一种光盘系统有5in（英寸）盘和3in盘两种节目的搜索很简单最新的一种3inCD唱机不仅可以放音也可以录音，完全可代替老式的模拟音响2多媒体计算机现代计算机已从单纯数值计算发展为多种用途近年来发展最快
43、的一个领域是多媒体技术即一台计算机除了保持原有的科学计算、文字处理等功能之外，还可以用于声信号、图像信号的处理例如可以放CD唱片，可以放光盘录像电视，可以作为Fax机接收或发送传真，又可以用于电话应答总之，是一台多种用途的多媒体计算机3语音识别，机器翻译由机器识别人类的语言，由机器在不同语种中进行翻译这是科学家梦寐以求的事情随着现代科学的发展，这一梦想正逐步变为现实首先取得突破的是机器翻译在理解的基础上，可实现不同语种之间的翻译目前，英日语科学论文的翻译系统的准确率已达到80%中、英文词组、短语之间的翻译准确率已可达90%在语言识别方面有限词汇、认人的单呼口令的识别已取得很大进展连呼口令的识别
44、也已有了突破专家们普遍认为，汉语是最有希望首先实现机器识别的语种因为汉语的发音是以单字音节为基础的同音字一共才1200多个（包括四声）所以只要加强基础研究，找出人类理解语言的机理，就有可能率先在汉语识别中作出重大突破到那时，人们可以一边讲话，另一边由计算机把所讲的话打印出来人工合成语言方面也在取得进展这一工作开始于本世纪30年代但是直到50年代才找到了较好的传输线模型来人工模拟人类发声机理，合成出具有一定质量的语言来目前人工合成语言的主要问题是可懂度及与自然语言的差别这一方面还有很长的一段路可走4、通讯电话信号的数字传输已被广泛采用，特别是由于光纤的使用，使数字传输以很快的速度取代老式的电话传
45、输线路数字采样用8kHz，8bit，电话信号的通频带为3.4kHz在传输时，一般以24路为一个群，一次群频率为1.544Mbits-1，一根光纤的传输率可高达1000M，也就是大约可容纳15000路电话目前我国已开通自武汉至北京，北京至哈尔滨等多条光纤传输线路超声在加工处理和医学治疗中的应用利用超声的能量以及超声与物质的相互作用，特别是前面提到的（参见541）超声空化作用，可以改变物质的一些物理、化学及生物性质或状态，或者加快这些改变过程，简称加工和处理超声的频率范围宽、产生大能量的设备比较小巧，又不伴生噪声，因此声波的加工和处理应用几乎都在超声范围（声哨除外）在工业上，超声大量用于乳化、清洗
46、、粉碎、搪锡、钻孔、雾化、焊接、金属成型等等近几年来，超声加速化学反应的作用受到关注，声化学逐渐发展为一门新兴的热门分支学科超声用于医学治疗已有多年的历史，应用面广泛，近来新报道了治疗偏瘫、面神经麻痹、小儿麻痹后遗症、乳腺炎、乳腺增生症、血肿等等，都有一定的疗效超导应用的巨大潜力超导态是物质的一种独特的状态，它的新奇特性，立刻使人想到要将它们应用到技术上开展应用问题的研究可以追溯到本世纪20年代人们对超导应用的热情总是比研究超导机理更高60年代由于第类超导体的发现和约瑟夫森效应的发现，出现了新的技术门类低温超导技术但由于液氦的限制，这方面的技术一直未能广泛应用超导体的零电阻效应显示其具有无损耗
47、输运电流的性质工业、国防、科研上用的大功率发电机、电动机如能实现超导化，将大大降低能耗并使其小型化如将超导体应用于潜艇的动力系统，可以大大提高它的隐蔽性和作战能力在交通运输方面，负载能力强速度快的超导悬浮列车和超导船的应用，都依赖于磁场强、体积小、重量轻的超导磁体此外，超导体在电工、交通、国防、地质探矿和科学研究（回旋加速器、受控热核反应装置）中的大工程上都有很多应用利用超导隧道效应，人们可以制造出世界上最灵敏的电磁信号的探测元件和用于高速运行的计算机元件用这种探测器制造的超导量子干涉磁强计可以测量地球磁场几十亿分之一的变化，也能测量人的脑磁图和心磁图人的脑磁图可以对人在计算简单数学题和复杂数
48、学题时大脑的不同状态作出反应用这种超导量子干涉磁强计，还可以探测深水下的潜水艇；放在飞机上可进行矿产资源普查可用以观测地球磁场的细微变化，为预报地震提供信息超导体用干微波器件可以大大改善卫星通讯的质量因此，超导体显示了巨大的应用潜力然而，超导体的广泛应用还要解决材料和技术方面的很多问题在材料方面主要是要求超导体应有较高的临界温度和临界电流为了提高超导材料在应用时的安全稳定性，超导体的使用温度应低于超导转变温度，超导体在大电流条件下的使用温度应为其转变温度的二分之一对于一些超导电子器件，因其使用功率很小，使用温度可以稍微低于其超导转变温度提高超导材料的超导转变温度是超导材料得以广泛应用的基本前提另一方面，提高超导体在磁场下的临界电流也是至关重要