《大众科学》公布2009年度发明

美国《大众科学》杂志据此评选出2009年度十大发明，包括使用整形技术不会污染水质的鱼饵、隔热防火的蘑菇墙板、世界上速度最快的坦克、利用汽车颠簸发电的减震器、帮助截瘫患者重新行走的“机器腿”、让护士不再为寻找静脉苦恼的新式导管……

年年月月，都有无数发明狂人在忙碌。他们可能无法治愈白血病或者送宇航员上火星，但其作品对现实的影响一样深远。美国《大众科学》杂志据此评选出2009年度十大发明，包括使用整形技术不会污染水质的鱼饵、隔热防火的蘑菇墙板、世界上速度最快的坦克、利用汽车颠簸发电的减震器、帮助截瘫患者重新行走的“机器腿”、让护士不再为寻找静脉苦恼的新式导管……

01 摩天大楼逃生轮

名称：RescueReel

研发成本：33.5万美元

耗时：6年

“9·11”发生后，凯文·斯通(KevinStone)一直追看电视直播，看着那些悲惨的画面，一个念头萦绕在他脑际，挥之不去：为何困在世贸中心里的人无法安然返回地面？“我告诉自己，这太荒唐了，”斯通回忆说。他是圣弗朗西斯科一名整形医生，也是成果累累的发明狂人。“应该有种更好的方法，帮助人们在灾难时刻成功逃离摩天大楼。”

斯通发现，已有的高楼逃生设备不是有缺陷，就是不实用，于是他受渔线轮启发，设计了一种简单的新装置，依靠足够坚固的长绳，将人们从高楼平稳送至地面。使用者只需打开一个抽屉大小的盒子，将一条杜邦凯夫拉尔(KEVLAR)纤维制成的绳索钩在某个安全牢靠的物体或连接点上，然后将类似外衣的安全吊带套在身上，打开窗即可一溜而下，距地最高可达100层楼。使用者无须接受专门培训，完成全部准备动作不用一分钟。

斯通的发明亮点是一套离心式制动系统，可自动控制下降的速度和频率。逃生轮的绳索自一个线轴内伸出来，然后缠在一个与制动装置相连的轴上。随着线轴转动，一组制动块会对制动盒内缘施加压力，平稳、缓慢地将使用者放下。如果这套自动制动系统失灵，逃生轮上还配有手动的备用制动杆。从100层高的大楼下到地面，耗时不到四分钟，平均一秒钟下一层。

2007年，斯通试用了样品；随后专门制造攀登绳索的Skala公司在加州某消防局对它进行了全方位测试。消防安全顾问斯科特·杜格拉斯说，与消防员们过去使用的高层救援绳索相比，这套装置改进颇多，“它自动化程度高多了，使用起来也更加容易和直接。”

所有测试完成后，斯通准备将逃生轮推向市场，预计商业化版本会在明年面世，售价约为1500美元。他打算实现大规模生产后尽量降低产品价格，这样大楼业主就可以大批采购，将之作为租客们逃生的标准装备。

02 最快的坦克

名称：Ripsaw

研发成本：未知

耗时：5年

打开YouYube上关于Ripsaw的热门链接，你可以看到这辆无人驾驶的坦克以每小时60英里的速度在泥泞的野地里披荆斩棘，从50英尺的高处跃下，将一排排的白桦树碾倒。

就像他们的创造物一样，Ripsaw的发明者、34岁的双胞胎兄弟吉奥夫·霍维和迈克·霍维一看就不是乖乖仔。7岁时他们就合建了一栋小木屋，10年后又把一辆校巴改造成移动舞台；2000年他们出现了分歧：吉奥夫想造一辆喷射式涡轮增压越野卡车，而迈克的目标是制造全球最快的履带车。“那个周末，迈克把我叫到他的车库，”吉奥夫说：“他已经为Ripsaw弄好了悬架，我只好接着干下去了。”

他们咨询了很多工程师，每个人都说他们不可能超越M1AAbrams，它号称“全球最强大的坦克”，时速42英里。普通坦克为了保护乘员，车架以厚厚的装甲钢制成，而Ripsaw的设计目标是在崎岖难行的地带执行无人任务，主要追求速度，因此兄弟俩开始考虑如何减重。他们用焊接钢管做了车架，就像Nascar(美国全国汽车比赛协会)的赛车一样，这使得车身强度增加了50%，自重减少了50%。

但是，如果你想彻底改造坦克，很难找到现成的配件，轻得能以每小时60英里的速度旋转、同时又坚固得不会飞掉的轮胎则根本不存在。于是豪威兄弟自己打造了钢制防滑系统，并重新设计了将防滑装置连接到履带上的整个机械装置。这种防滑系统仅重两磅左右，比同级坦克类似装置轻了90%。减重成功，再配上650匹的V8发动机，Ripsaw每磅动力输出约为M1AAbrams的9倍。

在做好日常工作的同时--迈克是金融顾问，吉奥夫是一家工厂的小头头———这两位自学成才的工程师还把Ripsaw样车从缅因州的工场拖到华盛顿，参加了年华盛顿汽车展，吸引了军方无人地面车(UGV)开发人员的注意，。

，兄弟俩成立了霍维和霍维技术公司，致力于制造不同版本的Ripsaw，包括一种差速驱动车。研究和开发中心，后者为它配备了M240遥控机关枪，然后进行长达数月的紧张测试。ARDEC项目主管巴凡约·辛格说，Ripsaw与其他UGV的最大区别就是速度。其他UGV最高时速只有20英里左右，Ripsaw却能跟上悍马。

在公司项目经理威尔·迈克马斯特的遥控下，一辆Ripsaw径直翻过一道三英尺高的水泥墙。霍维兄弟认为，在与同类竞争军用合同时，价值76万美元的Ripsaw极具优势。“其他UGV尺寸都很小，并使用人工智能技术避开障碍，”迈克说：“Ripsaw无须躲避，它直接从上面碾过。”

03 能发电的减震器

名称：GenShock

研发成本：10万美元

耗时：2年

两年前，麻省理工学院最优秀的一群学生进行宿舍“卧谈”时，有人建议设计一个节能减震器。他们不仅说了，还真的做了，结果就是GenShock。这套系统利用汽车颠簸时的上下运动产生电力，帮助减少汽车交流发电机的工作量，最终达到省油目的。

GenShock其实是一个简单的液压系统，减震器的活塞将液体泵入，驱动液压马达和一个微型电动发电机。研究小组做出的首个样品利用四个减震器可以产生总计800瓦特的持续电力，若在坎坷不平的野地里行进，则最高可产生5千瓦的电力，约为普通汽车交流发电机所产生电量的7倍。GenShock下一代版本发电能力会翻倍，将商用卡车在铺装路面上的燃油公里数提高2%至5%，军车提高6%(军车披挂整齐时，油耗惊人，每加仑只能跑4到8英里)，而混合动力车可将GenShock发的电储存起来，最高可节能10%。

对于笨重的商用卡车来说，这套系统相当超值。“一年内省下的油钱即可值回票价，”安维德哈尼说。尽管沥青路面产生的震动相对较少，有规率的高频振动仍可产生可观的电力。锦上添花的是，如果车子配有检测路况、调整减震水平的电脑感应系统，GenShock可让它有更好的表现。

麻省理工的知识产权部门对这项专利颇感兴趣，但研发小组2007年成立了自己的LevantPower公司。一位老师将他们的发明介绍给了悍马制造商AMGeneral公司总裁保罗·J·科恩，这位退休四星上将给他们寄来一辆崭新的悍马H1，用作实验。不久，双方签订了商业合同，估计GenShock将很快出现在美军的悍马车队上。

现在，小组成员在南波士顿租来的仓库和简陋办公室之间奔波，在车上安装GenShock和数据采集装置。在500英里的真实路测中，他们用定制的小型部件取代成品，以产生更多电力，并达到军方的严苛标准，比如终生正常运行、浸水时也能高效工作、限制电噪(以免影响与其他设备的联系)，等等。

美国海军研究办公室、、MackTrucks等卡车制造商都对GenShock很感兴趣，只要它们有一个下了订单，这些已经毕业的年轻发明家就无须投简历求职了，GenShock就是他们的工作。

04“喉语”翻译器

名称：Audeo

研发成本：33万美元

耗时：5年

迈克尔·卡拉汉17岁时，不小心把头磕在滑板上，丧失了短时记忆。“神经通路全出毛病了，”他说。几周后他恢复正常，但事故令他陷入深思：如何帮助那些永久失去了部分日常行为能力的人？五年后，他拿出了Audeo，这个小小的装置可以探测并捕捉到大脑和声带之间交换的电子信号，并把它转换成人们听得懂的语言。

我们说话时涉及到三个最基本的步骤：肺部输送空气，声带震动，张嘴说话。Audeo意在帮助那些因为运动神经元疾病、创伤性脑损伤或其他问题出现言语障碍的人，他们大脑和声带完好，但肺部和嘴巴无法动作。

Audeo是这样工作的：三个药片大小的电极贴在喉部，捕捉大脑和声带之间发出的信号。电极内一个处理器可以过滤或者放大这些信号，然后将它们传输至附带的电脑上，电脑软件将这些信号解码，转换成单词，通过扬声器读出来。使用者通过声带运动静静“说话”，以足够的神经活动触发这一系列过程。

早在伊利诺斯大学读书时，卡拉汉就开始研制Audeo。他努力学习信号处理和神经学知识，整整花了四年功夫，才确定以何种方式过滤来自环境和身体中的不必要电噪(比如心跳)，并只捕捉语言合成所需要的信号。

美国宇航局的艾姆斯研究中心也在研发类似装置，以控制漫游器，帮助宇航员在相距甚远或很嘈杂的情况下交流。然而，他们使用的是模式识别技术，只能辨出程序预设的词语。Audeo却允许使用所有英语音素，用户想说什么就说什么，没有限制。

当然，这种技术仍有改进空间。现在使用Audeo每分钟最多只能说30个单词，大概是正常说话速度的五分之一。而且，要学会用音素“说话”还需要数日练习。但熟练掌握之后，Audeo可以达到非常优雅的效果，戴上它后，用户可以自如地打电话。卡拉汉成立的Am-bient公司正在开发一种手机界面，希望能让Audeo完全摆脱电脑，并降低售价，“我们希望它能像蓝牙耳机一样价廉物美。”

05“第六感”界面

名称：SixthSense

研发成本：350美元

耗时：8个月

戴上由迷你投影机、摄像头和笔记本电脑组合而成的“第六感”(SixthSense)，普拉纳夫·米斯特仅做一个手势，就能拍摄照片；他将手机键盘投影到掌心，点着这些虚拟号码，就能拨出电话；他指指一本书，SixthSense就会到在线书店上把它的评论和报价表调出来，投影到书的封面上。看着麻省理工研究生米斯特展示这套设备，就像在欣赏魔术表演。但他和顾问、麻省理工媒体实验室的数字交互专家帕蒂·梅恩斯希望SixthSense能召唤来更多奇迹，让人们以无缝方式操作智能数字设备，提供科幻作品中想像的交互体验。

去年10月，与人讨论科幻电影《交互报告》时，梅恩斯有了创造交互界面的想法。她喜欢电影中用手势控制数字内容的点子，但希望设备更便宜，能为大众接受，并随时随地都能投射内容，实现交互。昵称“僵尸”的米斯特听完她的构想，三周之内就做出了样品。

尽管这套设备后来改进很大，但基本思路没变：一个便携式投影机和摄像头吊在米斯特胸前，两者都与他背着的手提电脑相连，他的拇指和食指上缠着四种不同颜色的记号或胶带。当系统接通，摄像头就开始捕捉影像，传送回电脑，后者的视觉运算模块随即开始工作。这套模块是设计精髓，它会过滤背景影像，识别哪种颜色的记号往哪个方向移动，即时跟踪各种手势，最终启动各种功能。比如米斯特想知道时间，就用食指在腕部画个圈，电脑接收到这个手势后，就会指令投影仪把一块表的影像投射到他的手腕上。

今年夏天，米斯特将与韩国三星公司工程师合作，将整个系统缩小，装到该公司生产的一款内置投影仪的智能手机上。随着产品的改进，最后连手指上的记号和胶带也可以不要，设备只需追踪手指活动，你走到哪里都可以进行交互体验。

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