【編者按】　每一次的科技進(jìn)步，都在推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)向前發(fā)展,，許多發(fā)明創(chuàng)造更是直接改變了人們的生活方式,。從前的馬車(chē)變成了汽車(chē)，油燈變成了電燈,，書(shū)信早已被各種各樣現(xiàn)代化的通信方式取代……創(chuàng)新使人們的生活更加方便,、快捷、舒適,。值此第17個(gè)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)日到來(lái)之際,，本版選取全球具有代表性的創(chuàng)新成果，予以介紹,，以饗讀者,。

霍金輪椅 量身定制 交流神器

對(duì)于霍金，也許你從沒(méi)聽(tīng)過(guò)他的真實(shí)聲音,，也從沒(méi)看見(jiàn)他執(zhí)筆寫(xiě)作,，但他在世人心中已經(jīng)活成了一部傳奇。這樣一個(gè)拿不起筆,、開(kāi)不了口,、連生活都不能自理的殘障人士，卻寫(xiě)了十余本暢銷(xiāo)書(shū),，發(fā)表了大量有影響力的論文,，還參演了多部影視劇作品，這背后靠的就是他身下那套科技感十足的輪椅,。

霍金早在21歲時(shí)就被診斷出患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥（又稱漸凍癥）,，他的肌肉會(huì)漸漸失去力量,、萎縮。起初,，輪椅只是霍金的代步工具,，但隨著病情逐漸惡化，霍金無(wú)法再寫(xiě)字,，說(shuō)話也變得含含糊糊,。1985年，他因患上嚴(yán)重肺炎而進(jìn)行了氣管切開(kāi)手術(shù),，徹底失去了發(fā)聲的能力,。

重新讓霍金“說(shuō)話”,，不僅是他自己的愿望,，也是學(xué)術(shù)界的需求。物理學(xué)家馬丁?金最先想到用一套輔助軟件與霍金交流,，于是,，他向美國(guó)Words+公司尋求幫助。為了方便地運(yùn)行相關(guān)軟件,，研發(fā)人員在霍金的輪椅上安裝了電腦及顯示器,。其實(shí)，這套系統(tǒng)的原理很簡(jiǎn)單,，光標(biāo)會(huì)一行一行地掃過(guò)屏幕上顯示的字母表,，霍金只需要在光標(biāo)經(jīng)過(guò)想要的字母時(shí)給電腦一個(gè)確認(rèn)指令便能實(shí)現(xiàn)字母輸入。當(dāng)時(shí),，霍金的雙手還有一定的運(yùn)動(dòng)能力,，可以自己操縱輪椅，對(duì)輔助軟件的使用也不成問(wèn)題,。

靠著高科技的輪椅,，霍金重新整理了之前的書(shū)稿，并在此期間出版了震驚世界的《時(shí)間簡(jiǎn)史》,。

1997年,，英特爾公司創(chuàng)始人戈登?摩爾在與霍金交流時(shí)，發(fā)現(xiàn)其輪椅上使用的電腦系統(tǒng)存在很多問(wèn)題,，隨后便重新對(duì)他的輪椅進(jìn)行了設(shè)計(jì),，將計(jì)算機(jī)集成在輪椅上，用輪椅的電池供電,，每隔兩年將硬件升級(jí)一次,。

2005年，霍金還能用一根手指操作整臺(tái)輪椅,，而3年后,，他僅剩下面部的部分肌肉可以活動(dòng),。于是，霍金的研究生助理為他設(shè)計(jì)了一個(gè)“cheek switch”裝置,，這個(gè)裝置可以安裝在眼鏡框上,，用紅外線檢測(cè)霍金右臉頰的一塊肌肉活動(dòng)，一次抽動(dòng)等于一次點(diǎn)擊,。盡管如此,，霍金“說(shuō)話”的速度還是降到了每分鐘五六個(gè)單詞。隨后,，英特爾團(tuán)隊(duì)嘗試使用眼球追蹤技術(shù)和頗為科幻的腦電波識(shí)別技術(shù),，但都因?yàn)榛艚鹕眢w的緣故無(wú)法奏效。

幾番嘗試無(wú)果后,，工程師團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,，將重點(diǎn)放在了改善軟件輸入的效率上。在手機(jī)輸入法領(lǐng)域備受好評(píng)的SwiftKey公司采集了霍金的大量文檔,，分析詞頻以及上下文關(guān)聯(lián)度,，在霍金輸入時(shí)給出最合適的預(yù)測(cè)詞。同時(shí),，新軟件還添加了很多便捷操作,，包括一鍵靜音、全屏幕任意位置鼠標(biāo)點(diǎn)擊功能,、快速搜索等,。用上了新軟件，霍金的輸入效率提高了10倍,，還能方便地使用瀏覽器上網(wǎng),。

英特爾團(tuán)隊(duì)看到這套新軟件成功后，免費(fèi)提供給殘障人士使用,。此外,，他們還開(kāi)放了這套ACAT軟件的源代碼，將其托管在著名開(kāi)源社區(qū)GitHub上,，希望在更多開(kāi)發(fā)者的維護(hù)下,，相關(guān)功能能更加完善。

霍金曾表示：“醫(yī)藥沒(méi)有治愈我的疾病,，所以我更依賴于科技,。”目前,，雖然霍金仍在吃力地“用臉說(shuō)話”,，但他的團(tuán)隊(duì)從未放棄努力，堅(jiān)信霍金有著可以不斷被開(kāi)發(fā)的“交流潛力”,。

3D打印 維護(hù)健康 創(chuàng)造奇跡

美國(guó)俄亥俄州的一個(gè)男孩出生6個(gè)星期后出現(xiàn)呼吸困難狀況,，由于通往心臟及肺部的主要?jiǎng)用}錯(cuò)位,，氣管受到壓迫，幾乎每天都面臨停止呼吸的危險(xiǎn),，醫(yī)生曾判定其不能活著走出醫(yī)院,。然而，3D打印技術(shù)使這名患者成功擺脫了病痛,。

美國(guó)密歇根大學(xué)公共醫(yī)療中心在這個(gè)男孩的喉嚨里植入了一個(gè)3D打印機(jī)制作的人工氣管,，幫助其正常呼吸。這名男孩的手術(shù)非常成功,，目前已經(jīng)能正常呼吸,。在3D打印人體器官技術(shù)出現(xiàn)之前，患者只能通過(guò)器官捐贈(zèng)或者干細(xì)胞培育進(jìn)行治療,。

3D打印是以三維設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ),，通過(guò)軟件分離分層離散和數(shù)控成型的方法，用3D打印的方法成型生物材料,，特別是細(xì)胞等材料,。此項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)制造人工組織、器官,、假肢、手術(shù)導(dǎo)板等,。目前,，3D打印在臨床醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，一方面是通過(guò)患者病變部位掃描成像,，利用3D打印機(jī)將二維圖像打印成3D模型,，讓醫(yī)生和病人更為直觀地觀察與溝通，并根據(jù)模型反應(yīng)的實(shí)際情況量身定做手術(shù)方案,，保證手術(shù)精度,；另一方面，通過(guò)3D模型,，利用特殊的材料打印活體細(xì)胞,，在體外培育仿生器官及活體組織，再植入人體內(nèi),。

美國(guó)科研人員在《自然生物》上發(fā)布的報(bào)告顯示,，他們已成功用3D打印機(jī)制造出人耳、肌肉組織和骨骼,。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,，這些組織與血管連接，具有了原組織的功能,。最重要的是,，研究結(jié)果表明,，該結(jié)構(gòu)具有的尺寸、強(qiáng)度和功能可以應(yīng)用于人體,。

目前,，美國(guó)科研人員已經(jīng)將3D打印機(jī)制造的人耳成功移植到了小鼠體內(nèi)。在兩個(gè)月時(shí)間里,，移植的人耳形狀未發(fā)生變化,，器官內(nèi)的軟骨組織和血管已經(jīng)形成?？蒲腥藛T開(kāi)展的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是將3D打印的肌肉組織移植到小鼠體內(nèi),，兩周后，實(shí)驗(yàn)證明肌肉組織比較強(qiáng)健,，并足以維持其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),，支撐血管和神經(jīng)組織的形成。此外,，科研人員還進(jìn)行了顎骨碎片的移植和試驗(yàn),，根據(jù)患者面部手術(shù)所需的骨骼大小和形狀，用3D打印機(jī)打印出骨骼碎片,，并將其移植入大鼠體內(nèi),，5個(gè)月后，骨組織內(nèi)形成了血管,。

3D打印領(lǐng)域在開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí),，發(fā)明人還非常注重專(zhuān)利布局，記者在佰騰專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)以“3D打印”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn),，共有1萬(wàn)余件專(zhuān)利申請(qǐng),，其中，涉及3D打印器官的專(zhuān)利申請(qǐng)共有30余件,，技術(shù)內(nèi)容涉及人工器官的仿生構(gòu)建方法,、打印人類(lèi)頭部模型等。

3D打印人體器官雖然取得了一定成效,，但在業(yè)內(nèi)專(zhuān)家看來(lái),，該技術(shù)仍面臨諸多困難，一些復(fù)雜的器官,，如心臟,、肝臟等，由于血管,、細(xì)胞等組織分布密集,，在沒(méi)有完全獲得此類(lèi)臟器的信息情況下，打印出來(lái)的仿生品通常無(wú)法發(fā)揮功效。另外,，3D打印過(guò)程原則上會(huì)對(duì)生物細(xì)胞的活性造成一定損傷,，需要通過(guò)一些特殊的設(shè)計(jì)和處理，才能保存其較高的活性,，控制好細(xì)胞所處的微環(huán)境,，還需要足夠的細(xì)胞培養(yǎng)液予以供給。目前,，在實(shí)踐中,，若想解決上述問(wèn)題，還存在一定難度,。

此外,，有專(zhuān)家指出，我們雖然已經(jīng)能使仿生器官表面的細(xì)胞具有一定活性,，但其如何進(jìn)入具有一定厚度的器官內(nèi)部,，并將營(yíng)養(yǎng)輸送進(jìn)去，使其從死體變成活體,，則是科研人員需要攻克的方向,。目前，科研人員已經(jīng)嘗試將密密麻麻的毛細(xì)血管打印出來(lái),，并分布到器官的各個(gè)角落,。

太陽(yáng)能發(fā)電 用足陽(yáng)光 造福人類(lèi)

印度在一年中有300天能獲得充足的日照，這樣一個(gè)熱帶國(guó)家,，享有得天獨(dú)厚的太陽(yáng)能資源,。如果將印度每年約3000小時(shí)的太陽(yáng)能換算成電能，其相當(dāng)于5000萬(wàn)億千瓦時(shí),。在印度，由于電力短缺,，很多地區(qū)特別是農(nóng)村,，停電已是司空見(jiàn)慣的事，這對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為不利,，也嚴(yán)重影響了印度人民的生活質(zhì)量和水平,。

為確保向印度城市和農(nóng)村地區(qū)24小時(shí)不間斷供電，2015年,，印度政府啟動(dòng)了總支出超過(guò)4300億盧比（約460億元人民幣）的DDUGJY計(jì)劃和總支出3260億盧比（約349億元人民幣）的綜合電力發(fā)展計(jì)劃,，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)推動(dòng)清潔能源發(fā)展的必要性，計(jì)劃建立25個(gè)太陽(yáng)能園區(qū),，加快建設(shè)“綠色能源走廊”,，將印度可再生能源發(fā)電在總能源結(jié)構(gòu)中的比例從6%提高至15%。

據(jù)了解，目前,，印度最普遍的太陽(yáng)能熱應(yīng)用是離網(wǎng)熱利用,，主要包括太陽(yáng)能熱水器、空氣加熱和冷卻裝置,、太陽(yáng)灶以及用來(lái)加熱和冷卻建筑物的設(shè)備等,。在混合動(dòng)力系統(tǒng)、離網(wǎng)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng),、太陽(yáng)能建筑技術(shù),、工程過(guò)程系統(tǒng)、高溫太陽(yáng)能熱應(yīng)用等方面,，印度都在不斷加大研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新,。此外，印度太陽(yáng)能光伏應(yīng)用主要有社區(qū)照明系統(tǒng),、路燈,、家用照明系統(tǒng)和水泵等設(shè)施。其中,，薄膜技術(shù),、電網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)、能源儲(chǔ)存,、高密度模組等為該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù),。過(guò)去10年，雖然零部件生產(chǎn)成本的降低使得光伏發(fā)電的成本下降了近10倍,，但印度在光伏產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈上仍存在成本障礙,。

印度是一個(gè)人口大國(guó)，其人口密度與日本不相上下,，位居全球第三,。隨著近年來(lái)印度經(jīng)濟(jì)的起飛，發(fā)展公共交通,、企業(yè)園區(qū)以及其他基礎(chǔ)設(shè)施,，都需占用大量土地。印度發(fā)展太陽(yáng)能計(jì)劃推出后,，其所需的巨大占地面積無(wú)疑讓印度的土地壓力又增加不少,。對(duì)此，印度科學(xué)家有針對(duì)性地研發(fā)了一種“太陽(yáng)能樹(shù)”,，能有效利用土地面積,，顯著提高太陽(yáng)能面板對(duì)太陽(yáng)光線的利用率。

據(jù)悉,，這種“太陽(yáng)能樹(shù)”由新德里科學(xué)與工業(yè)研究委員會(huì)研發(fā),，它并不是在樹(shù)上安裝太陽(yáng)能面板，而是由鋼鐵做成一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，再將太陽(yáng)能面板放置在這棵“樹(shù)”的不同高度,，并設(shè)置不同的太陽(yáng)朝向,，以充分利用太陽(yáng)光線?！皹?shù)”的最上面還會(huì)安裝灑水裝置,，用于清洗太陽(yáng)能面板。據(jù)新德里科學(xué)與工業(yè)研究委員會(huì)首席研究員介紹,，與屋頂太陽(yáng)能或太陽(yáng)能發(fā)電廠相比,，太陽(yáng)能樹(shù)能更充分地利用土地面積，且發(fā)電效率更高,。

實(shí)際上,，“太陽(yáng)能樹(shù)”的研究并不是印度首創(chuàng)。早在2007年,，奧地利維也納就出現(xiàn)了類(lèi)似的太陽(yáng)能路燈,。2011年，一位13歲的美國(guó)小孩根據(jù)樹(shù)葉在樹(shù)干的排列產(chǎn)生靈感,，發(fā)明了太陽(yáng)能電池樹(shù),，他還對(duì)相關(guān)技術(shù)提交了專(zhuān)利申請(qǐng)。而真正重視該創(chuàng)意并意欲大規(guī)模推廣的當(dāng)屬印度科學(xué)家,。

2016年底,，全球最大的太陽(yáng)能電站項(xiàng)目——印度Kamuthi太陽(yáng)能電站正式竣工。該電站裝機(jī)容量達(dá)648兆瓦,，占地總面積10.36平方千米,，總投資6.79億美元，安裝太陽(yáng)能電池板共計(jì)250萬(wàn)塊,。該電站相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,，電站的發(fā)電量能滿足印度15萬(wàn)戶家庭的用電需求。

當(dāng)然,，除了太陽(yáng)能,，印度政府也正在積極發(fā)展風(fēng)能、生物質(zhì)能和水能發(fā)電等,。發(fā)展可再生能源可以幫助印度有效提高能源安全水平，減少對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的負(fù)面影響,，促進(jìn)印度經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,。

神奇廣告牌 化云為水 澤被四方

沙漠里能直接喝到純凈水？這不是異想天開(kāi),，而是一個(gè)能“憑空造水”的廣告牌,。秘魯?shù)纳衿鎻V告牌能夠吸收空氣中的水分并轉(zhuǎn)化成可以直飲的純凈水，還能凈化空氣，當(dāng)?shù)厝松踔劣脧V告牌“造”出的水種起了生菜,！這樣的創(chuàng)新在令人大開(kāi)眼界的同時(shí),，還帶領(lǐng)人們迎接氣候挑戰(zhàn)、改善環(huán)境條件,，創(chuàng)造了更美好的生活,。

秘魯首都利馬是坐落于沙漠之中的城市，當(dāng)?shù)啬杲涤炅恐挥?.51英寸（約1.3厘米）,，當(dāng)?shù)鼐用癯Ｔ谖蹪岬纳罹写蛩?，缺乏安全的飲用水。然而,，雖然降雨少,，但是當(dāng)?shù)乜諝庵械臐穸葏s高達(dá)98%。受此啟發(fā),，秘魯利馬工程技術(shù)大學(xué)的研究人員和當(dāng)?shù)匾患覐V告公司合作發(fā)明了一種能夠集水的戶外廣告牌,，通過(guò)對(duì)環(huán)境中水分的收集將其轉(zhuǎn)化為直飲水。這種神奇的廣告牌頂部有5個(gè)水槽,，每個(gè)能儲(chǔ)存大約20升水,，使用時(shí)空氣首先進(jìn)入濾氣器，濕氣附著后進(jìn)入連接的冷凝器中冷凝液化,，再?gòu)睦淠鬟M(jìn)入活性炭過(guò)濾器中殺菌凈化,。經(jīng)過(guò)以上工序處理后的水儲(chǔ)存入水罐，最后通過(guò)下方的水龍頭流出,。神奇的廣告牌既能給當(dāng)?shù)鼐用駧?lái)干凈的飲用水,，又能給廣告商帶來(lái)收益，創(chuàng)新性地提供了一種巧妙獲取飲用水的方式,。

“廣告牌誘捕空氣中的濕氣,，隨后變成水，就這么簡(jiǎn)單,?！崩R工程技術(shù)大學(xué)發(fā)言人杰西卡?魯阿斯在接受英國(guó)廣播公司（BBC）采訪時(shí)說(shuō)，產(chǎn)水廣告牌系統(tǒng)適用面廣,，或可成為飲用水的解決方案之一,，同時(shí)不一定要做成廣告牌的形狀，但創(chuàng)新是發(fā)展的關(guān)鍵,。

隨著秘魯經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,，隨之而來(lái)的污染及健康相關(guān)問(wèn)題也不斷增加。比如,，在利馬多數(shù)植物的葉片中都能找到重金屬,，許多蔬菜都受到了污染,，研究人員利用神奇廣告牌也解決了這一問(wèn)題。他們?cè)趶V告牌下面的地面上鋪設(shè)空心的管道,，把生菜種在管道開(kāi)口處,，利用水培法把廣告牌收集到的水引到管子里。利用這個(gè)方法,，研究人員種出了幾千顆無(wú)污染生菜,，開(kāi)車(chē)路過(guò)這里的人們都會(huì)獲贈(zèng)一顆生菜。

經(jīng)過(guò)改造,，神奇廣告牌還能凈化空氣,，它主動(dòng)將被污染的空氣與可循環(huán)的水結(jié)合，利用熱力學(xué)原理消除其中的細(xì)菌,、塵土,、微生物等污染物，并釋放出新鮮的空氣,。神奇廣告牌每天大約能夠凈化10萬(wàn)立方米的空氣,，相當(dāng)于1200棵樹(shù)的空氣凈化量。

秘魯建起了世界上第一塊“憑空造水”的廣告牌,，而空氣制水技術(shù)并不神秘,，事實(shí)上，我國(guó)也有相關(guān)發(fā)明創(chuàng)造,。以“空氣制水”為關(guān)鍵詞在“佰騰專(zhuān)利檢索系統(tǒng)”進(jìn)行檢索,，可以看到1999年國(guó)內(nèi)就有相關(guān)的方法及裝置專(zhuān)利申請(qǐng)，且近年來(lái)申請(qǐng)呈現(xiàn)日趨增長(zhǎng)的趨勢(shì),，2016年則已高達(dá)212件,，技術(shù)內(nèi)容涉及高效濾芯、太陽(yáng)能利用,、空氣檢測(cè),、灌溉技術(shù)等各個(gè)方面。創(chuàng)新正在改變?nèi)祟?lèi)的生活,，讓我們的天更藍(lán),、水更清、飲食更健康?。ㄖR(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)　記者　馮飛　陳婕　通訊員　婁寧）