即将改变世界的10大科技创新

Writer： admin Time：2023-06-18 Browse：103

　　电子游戏设计师、美国卡内基·梅 隆大学研究人员杰西· 谢尔（Jesse Schell）教授说，在未来，几乎生活的 各个方面都会具有游戏一般的体验，这 是不可避免的。他和许多游戏设计师坚 信，将游戏带入生活，是使公民更健康、 提高工作效率的关键。“我们通常忽略 了游戏的重要性，但实际上它们是一种 能快速提高解决问题能力的方式，”谢 尔说，“如果游戏设计得足够好，任何 问题都可以变成游戏”，从改变饮食结 构，到学习一种新的语言，再到理解中 东冲突，或是减少碳足迹。“这些都是 很多人不能或者从未考虑过的问题，但 是游戏可以改变这些，因为从理论上讲，任何成功的交互系统都会使人们愿意参 与其中”。

　　这种动态收费方案不但能缓解交通 拥堵，还对环境有益。在德国，重型货 车的收费标准不仅和里程有关，还与车 辆尾气相关（排放的污染物越多，费用 越高）。在实行新方案后，低污染货车 的比例，从2005 年的不足1%，上升 至如今的55%。

　　然而，2010 年年初荷兰执政联盟 垮台，为动态交通收费标准的前景添加 了许多不确定因素。人们希望看到的，往往是建造更多的公路，而不是更多的 收费亭。该方案在英国试行时，诺威治 联合保险公司［norwich union，就是现 在的英杰华集团（Aviva）］使用车辆内 置的监测设施来记录司机驾车的时间、 地点和速度等信息。对于那些开车比较 “奔放”的司机，保险公司会相应地制 订更高的保险费率。尽管在试行期间， 意外事故索赔数量下降了30%，但是考 虑到基础硬件设施方面的巨大投入（每 辆车一部监测设备），这种方法注定无 法持续施行。

　　然而，谢尔教授也承认，理论上 有效的游戏很快就会变得令人沮丧并会 起到反作用。他甚至还专门将这种反作 用普遍存在的未来命名为“游戏末日” （gamepocalypses）。在他看来，为了 防止这一现象发生，最好的办法是搭建 一座桥梁，把有才华的游戏设计师和 娱乐界外的技术精英联系起来。心理 学家兼游戏专家拜伦·里夫斯（Byron Reeves）对此表示赞同：“所有在游戏 中有效的心理机制都适用于现实生活。 我们只有一个大脑。就像精心设计的游 戏能够激发大脑中的奖赏中枢（reward center）一样，构思巧妙的交互系统同 样可以做到这一点。这样，游戏将变得 如同家常便饭，无须额外强调。”

　　其他实验室已经试验过类似的纳米 孔测序法，但研究人员发现，DNA 链 通过纳米孔的速度很难控制。IBM 的 研究小组突然想到，可以利用DNA 天 然带有负电荷的性质来控制它们穿过纳 米孔的速度。参与该项目的科学家古斯塔沃·A·斯托洛维茨基（Gustavo A. Stolovitzky）说：“我们是这样想的，如 果测序仪的纳米孔本身就带有电极—— 层与层之间被绝缘材料隔开的金属薄 层，那么电场就会与DNA 发生相互作 用。”电场会“抓住”DNA，使它在纳 米孔中保持不动。当电场关闭，DNA 会继续通过纳米孔，但当下一个碱基到 达测序位置时，电场又会自动出现。这 个过程会不断重复，直到整个DNA 链 穿过纳米孔。

　　将现实系统“游戏化”需要的不仅 仅是提升虚拟人物形象和分数，还需要 快速且拟人化的反馈。临床心理医生理查德·瑞恩（Richard Ryan）指出，有 效的游戏“能以一种优雅的方式驾驭基 本的人类动机倾向”。实时反馈比分数 更能激发人们能力的提高。“人类是一 种充满好奇心的动物，玩弄和掌控周围 的环境是与生俱来的本性，”瑞恩评论 说，“游戏可以很好地深入了解进化中 人类的内在动机。”根据心理学家所说， 了解那些内在动机让我们感觉好像一切 尽在掌握，我们的行为会带来可理解的 结果。

　　“一切事物的游戏化，不会因为某 个系统的出现而突然发生——这一过程 将由数百个方向上出现的上百万项创新 构成，每次都有某种新的传感器被发明 出来，”谢尔说。每一项创新都会让我 们进步一点点。

　　动态交通收费标准还能帮助解决 城市交通中的另一个问题：停车难。 以加利福尼亚大学洛杉矶分校的唐纳 德·舒普（Donald Shoup）为代表的 研究者认为，停车位价格太低，往往 会导致交通拥堵。为避免这种情况， 旧金山正在试行“动态计费”。该方案 使用传感器记录车辆停放信息，将数 据汇总后可得到城市交通对停车位的 需求量。然后通过调整价格来调整车 位的占有率，使之维持在85% 左右。 价格可以根据一天中的不同时段、一 周中的不同日期来调整。虽然车位的 价格往往都处在一个较高水平，但这 也有助于司机作出明智的选择，而不 是把时间浪费在交通拥堵上。

　　不久的将来，当你站在浴室镜子前 刷牙时，也许会看到在新闻头条的旁边 有一个记分板，上面记录着你与邻居目 前的“家庭碳足迹”排名。你的电动牙 刷会发出声响并通知你，在过去的6 个 月中，保证一天刷两次牙，为你赚得足 够分数，可以在下一次健康检查中打9 折。你洗完澡（简单的淋浴，否则会影 响家庭令人羡慕的能耗分数以及它带来 的税捐减免），穿上件衣服，就可以在 家庭办公计算机上参加公司晨会，边参 与讨论边回复邮件，由于你和同事都以 个性化的虚拟形象出现在电脑屏幕上， 因此完全不必担心有失礼仪。另外，自 从随意指定的销售目标被个性化的“生 活测定计”所取代（屏幕上会实时显示 客户的积极反馈），你会感觉生活更有 目的性，更能掌控自己每天的任务，这 一天也将会变得很顺利。

　　如果我们可以制造出将垃圾变为燃料的机器人，世界将会怎么样？我们能否利用电子游戏（是的，电子游戏）的力量让人类做正确的事情？假使我们DNA 中的“垃圾”实际上比基因更重要，会如何？倘若昆虫掌握着拦截网络攻击的秘密将会怎样？

　　技术无处不在，它们使更多事情变为可能。但有时候，一些发明或见解有着极大的影响力， 它们创造着一个个“节点”，将历史划分为“前”与“后”。蒸汽机、晶体管、万维网—— 每一个想法似乎都从天而降，从根本上改变了这个世界。哪些关键技术将在如今的创新浪潮中 脱颖而出，颠覆未来的世界？

　　下面是10 个候选者——10 个可能会颠覆世界的新创意和新技术。如果我们可以制造出将 垃圾变为燃料的机器人，世界将会怎么样？我们能否利用电子游戏（是的，电子游戏）的力量 让人类做正确的事情？假使我们DNA 中的“垃圾”实际上比基因更重要，会如何？倘若昆虫 掌握着拦截网络攻击的秘密将会怎样？欢迎阅读——改变世界的创意之2010 版。

　　这就是研究者对把游戏作为一种从 根本上改造世界的方式持乐观态度的原 因。微软公司利用一款游戏性软件，使 一个部门的员工流失率降低了一半。一 个被称作“要事第一”的实验性数学课 程被应用于堪萨斯州和得克萨斯州的5 所学校，将高中代数和几何知识划分 为101 个等级，鼓励学生就像在电子 游戏中一样，首先根据自己的速度掌握 基本概念，而后再进行升级。在这一项 目实施的4 年里，在州数学考试中，所 有5 个学校的学生的成绩都有了两位 数的增长，其中一所学校的学生成绩提 高了将近40%。瑞恩正在与一个叫做 “Immersyve”的卫生保健游戏咨询公 司合作一个名为“虚拟临床医生”的项 目。此项目利用虚拟人物形象界面，减 少患者在问诊时的压力和恐惧。

　　一些地区的试行结果非常鼓舞人 心。荷兰政府计划于2016 年在全国实 施基于GPS 技术的动态收费方案，该 方案根据行驶里程总数，执行不同的单 价 （比如在100 英里以内，每英里收费 0.1 美元；行驶100 ～ 500 英里，每英里0.2 美元）。2009 年，在艾恩德霍芬试行了 6 个月的新定价方案，就改变了约70% 驾车者的习惯，他们出行时开始避开高 峰时段和拥堵路段。荷兰政府预计，一 旦该方案在全国其他地区实施，交通拥 堵将减少58%。

　　因此，这就需要一种低成本的测 序技术，花费最好能控制在1 000 美元 以内。目前，测定一个基因组序列需 要5 000 ～ 15 000 美元，虽然已远远 低于最初的27 亿美元，但离1 000 美 元还有不短的距离。IBM 和罗氏制药公 司的研究人员正在重新设计一种DNA 测序设备，试图达到这一目标。现有测 序仪大小与洗碗机相当，在测定基因组 序列时，不仅需要研究人员提前把基因 切成数千个小片段，还得使用昂贵的化 学试剂。而名为“DNA 晶体管”（DNA transistor）的全新测序设备，采用了一 种简单得近乎天真的测序方式：一个完 整的DNA 分子穿过硅芯片上一个直径 为3 纳米的小孔，与此同时，电子传感 器将一个一个地识别DNA 分子的组成 单元——碱基。

　　居民免费享用太阳能电池板，人们能够实时了解世界的一切并非在网络世界，而是在供人类生存的物质世界；医生可以提前数年预测某种疾病的侵袭。如果这些 都成为现实，世界会发生怎样的变化？

　　未来的公路同现在也许没有太大区 别，但它们很可能不再免费。“你可以拥 有私人车道，” Skymeter 公司创始人贝 恩·格鲁什（Bern Grush）说，“但如果 你想开车来拜访我，就必须交纳公路使 用费。”Skymeter 的总部设在加拿大的 多伦多，主要生产一种基于GPS 技术的 测量设备，用于监测公路的使用情况。 得益于GPS 等无线定位技术的发 展，估量公路的真实价值和驾驶的真正 成本现在已经可以做到了。这里涉及一 个概念性术语，叫做“动态交通收费标 准”（dynamic roaduse charging），它 是指司机按照行驶里程交纳费用，而 不是依靠注册费或者燃油税这些传统 方式。虽然目前这种方法只在少数地 区试行，但城市规划者认为，新方法 能够改善城市交通状况，让驾车者感 觉愉悦。2010 年早些时候，美国麻省 理工学院和通用汽车公司的研究人员 在《“未来车”世纪》（Reinventing the Automobile）一书中提到这种构想。该 研究认为，制定明确的道路收费标准， 能够优化道路使用情况，减少交通堵塞 和意外发生的几率。

　　人类基因组首次测序完成已有10 年了，但基因与单个疾病间的联系，并 未像预期的那样迅速而明显地出现在世 人面前（参见《环球科学》2010 年第 11 期《个性化医疗误入歧途》一文）。 现在，很多科学家相信，基因和疾病并 不是“X 导致Y”这种简单的因果关系， 只有对数百万个基因组序列进行统计分 析，基因组研究才可能真正突破——这 样的大量分析数据会揭示，我们的遗传 密码如何与环境发生相互作用，使我们 成为现在这个样子。

　　让实时数据的价值得到体现，是新 的游戏生活中必不可少的组成部分。这 些数据来自于支持全球卫星定位系统的 移动装置、便宜的网络传感器和其他技 术。“所有这些个性化数据使我们可以开 始测量一些在以前只能在游戏或者虚拟 世界中测量的行为”，美国麻省理工学院 行为经济学家丹·阿里利（Dan Ariely）说， “我们可以极其详细地看出是什么激发人 们参与到各类活动当中，并将这些认识 运用于人们不经常做的事中，例如按时 吃药或者记录能源消耗等。”

　　将真正的驾驶成本转移到司机身 上，应该能够彻底改善现有的交通状 况。如今，在拥挤的道路上行车和在空 旷的道路上行车费用相同；一月仅上路 一次的司机，同每天都用车的人交纳的 保险金相同；停车计时器在繁忙时段和 清闲时段的单价相同。卡托研究所的分 析师兰德尔·奥图尔（Randal O’Toole） 在他的著作《交通大拥堵的原因和解决 方法》（Gridlock: Why We’re Stuck in traffic and What to Do about It） 中也 写道，在过去100 年中为美国的公共交 通提供了充足资金支持的美国联邦政府 的燃气税，已经从最高时的每英里3.9 美分（以2007 年的美元价格计算），跌 至现在的每英里0.9 美分。结果，城市 和郊区的交通状况也每况愈下。哈佛大学的经济学家爱德华·格莱泽（Edward Glaeser）提到，对于城市交通这样的 稀缺资源，可以通过定价的方法实现配 给供应，否则只能用排队来解决（就是 现在常见的堵车现象）。事实上目前只 有排队这一种解决方法。