多维视角
聚变动态
作者：刘霞 来源：科技日报
类人机器人
世界上最成功的机器人公司iRobot公司专注于实用机器人的研究，创造了PackBot等机器人，协助人们高效率地完成任务。其中，该公司设计制造的各型军用机器人轻巧实用，可以扫雷，也可以侦测敌军，再以卫星导航将数据传回美军战地指挥所，在人员攻击前，先用飞弹空袭，命中率奇高。
iRobot公司最著名的产品是Roomba清洁机器人，目前，其全球销售量已经超过200万台。尽管如此，iRobot的首席执行官科林•安格尔可能会告诉你一些不好的消息：不要期待《星球大战》中妙语连珠的机器人C-3PO很快会来到你的身边。机器人助手这个市场还没有开发出很成功的商业模式，问题在于：我们能够制造出这些机器人，但是其昂贵的售价让人望而却步。
确实如此，日本本田公司研制的类人机器人ASIMO是目前最先进的类人行走机器人。今年5月份，日本Kokoro机器人制造公司制作的机器人I-Fairy成为了婚礼司仪，见证了一对夫妻的甜蜜时刻。
另外，表情丰富的Nexi是一款由美国麻省理工学院媒体实验室牵头开发的新一代类人机器人。与以往类人机器人单纯模仿人类躯体动作不同，这款定位于MDS——Mobile/Dexterous/Social（移动/灵活/社交）的新颖机器人还增加了表情功能，能够利用面部表情的变化来表达高兴、兴奋、难过等常见的表情。它还内置有三维摄像机，能够以立体的方式对周围环境进行识别，更增强了其互动性。该机器人甫一出现，便成为YouTube网站上点击率最高的视频。
尽管这些机器人非常先进，但是，它们和其还在实验室的“兄弟们”一样，都身价不菲，每台的售价大约为100万美元，而且耗能巨大，也并非我们所期望的那么聪明。
即使更简单的机器人——宠物机器人，其成本和能力之间也存在巨大的鸿沟。索尼公司的爱宝（AIBO）机器狗尽管有很多“山寨版”，但是，这款售价2500美元机器人的表现却并不尽如人意，因此，其销量也并不可观，不过这并不能抵挡人们对机器人的热情，市场上出现了各式各样的宠物机器人。
实际上，人或者任何其他智能设备都能够完成一些简单的任务，这就是为什么我们使用机器人来组装汽车、拆掉炸弹、清洁卫生的原因。但是，还没有人制造出一款能够与人交谈并且吃饭的机器人。
美国南加州大学机器人实验室的玛佳•玛塔瑞克表示：“人们需要的并非一款类人机器人，而是能够完成各种任务的机器。”好消息是，既然其售价仅为200美元，当你的清洁机器人Roomba具有自我意识，并且试图开始奴役你时，你就买一部新的清洁机器人吧。
桶里“种”出人造肉
想象一下，一大块昂贵的动物肉，比如西班牙黑香猪肉，悬浮在一大堆营养物质中，而且可以永远生长下去，这种大桶中种植出来的肉，可以吃吗？可能某一天可以。到目前为止，新兴的组织工程学技术主要专注于像变戏法似一般培育出人造肉用于医学移植，科学家已经成功地制造出了人的皮肤和血管等。
如果要想制造出更加精细的身体组织和器官，这可是一件不可能完成的任务。科学家已经证明，很难制造出心脏等复杂的人体器官。这种复杂性使得人们很难复制肉的主要部分，比如肉的组织、滋味以及肌肉和脂肪之间的完美平衡等。
但是，我们仍然在不断尝试。比如，国际非营利组织人道对待动物协会就悬赏100万美元，鼓励人们于2012年6月30日之前能够大规模制造出最好的鸡肉，使鸡免于被残杀的厄运。还有一群法官已经迫不及待地想要品尝这些鸡肉，以确定其品质是否过关，然后再裁决是否将其放入蜂蜜芥末鲑鱼沙拉中。
清洁煤
非常吊诡的是，清洁煤是一场“丹纳聚会”：对某些人来说，它是一次淘金之旅；而对另外一些人来说，它是一场“死亡之旅”。即使我们不介意有毒的灰尘，相比于用其他燃料发电的电厂，煤电厂会产生更多令地球变暖的二氧化碳。
好消息是，我们已经掌握了相关技术可以很好地使用这些煤，不需要融化极地的冰帽，这就是碳捕获和存储技术——吸收化石燃料产生的二氧化碳，然后将其紧缩成液体，重新埋入地下。
那么，我们面临的难题是什么呢？首先，运输和存储液态二氧化碳是一件非常麻烦的事。如果美国1500个煤电厂都被整修，燃烧清洁煤，以便于我们更好地捕捉二氧化碳，我们每天仍然需要处置约600万吨二氧化碳。
但是，真正的“魔鬼”是经济。清洁煤发电的成本比传统煤电厂的成本至少高30%，其结果是：尽管政府为此补贴了几十亿美元，但私人投资却少得可怜。如果我们想要阻止气候变暖，多出30%的预算并非大问题，风力发电的成本要多50%，但是，在我们找到方法使清洁煤成为一个富有吸引力的投资之前，我们还无法摆脱不干净的煤。
隐身术
如果想要让某个物品不被红外线接收器“看见”，那么，你可以将这个物体包裹在一个塑料盒子中，然后在上面覆盖极其细小的铜或者铁线组成的方布即可。这块方布就是我们所说的超材料（metamaterial），其表面就像成千上万个细小的天线。当红外线光束或者无线电波遇到一个天线时，信号会传递给下一个天线，接着再传给下一个天线，以此类推，最后，信号就消失了，红外线接收器根本无法探测到物品存在的痕迹。
除了红外线之外，电磁波谱上从红外线到可见光之间的每种光线都会出现这种情况。不过，也存在问题。超材料中最细微的瑕疵都会让隐藏在其下的物体无所遁形，只是，物体看起来会有些失真，就像坏掉的立体相片。于是，我们必须等待，直到某些人发明一种方式来完成统一的超材料。那可能需要20年甚至200年的时间，但是，至少我们看见它正朝我们走来。
核聚变
将等离子加热到1.5亿摄氏度，并且控制它，这难道不是一个很伟大的想法吗？既然星星能够做到这一点，为什么我们不能呢？对核聚变抱着美好想象的人如是认为。他们相信，人类使用熔融的原子核，能够制造出几乎用之不竭的能源。
核聚变是两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，这种反应在太阳上已经持续了150亿年。氘在地球的海洋中藏量丰富，多达40万亿吨，如果全部用于聚变反应，释放出的能量足够人类使用几百亿年，而且反应产物是无放射性污染的氦。
热核炸弹也依靠核聚变。将核聚变用于和平目的的技巧在于很好地控制它；另外，也需要确保反应产生的能量多于它消耗的能量。
人类需要受控的核聚变，以解决能源危机。聚变的第一步是要使燃料（氘和氚的混合物)处于等离子体态(这是物质除了以固态、液态和气态存在之外的第四种存在形式)，然后再用电与磁的方法束缚、控制它们。当等离子体的温度达到几千万摄氏度甚至几亿摄氏度时，原子核就可以克服斥力聚合在一起，如果同时还有足够的密度和足够长的热能约束时间，这种聚变反应就可以稳定地持续进行。
自从上世纪50年代开始，物理学家已经数次宣布，核聚变时代即将到来，他们使用激光器和声波这些“瓶子”来盛装离子化气体（等离子体）。但是，最有前景的方法已经令人失望。美国达特茅斯学院核裂变专家巴瑞特•罗杰斯表示：“问题在于，等离子体的行为是如此的复杂善变，以至于很难发明一个真正有效的‘瓶子’来装载它们。”
不过，瓶子越大，其捕捉和围住等离子体的能力就越强，至少，总投入为120亿美元的国际热核聚变实验堆（ITER）就是基于这种理念在进行。ITER是为验证全尺寸可控核聚变技术的可行性而设计的，其原理类似太阳发光发热，即在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚的聚变反应释放出巨大能量，从而为人类提供可持续发展的洁净能源。
计划中的ITER实验堆是一个全超导托卡马克装置，高24米，直径30米，建成之后总重量将达23000吨，比三座法国巴黎埃菲尔铁塔(7300吨)还要重。ITER实验堆计划产生等离子体的体积为840立方米，维持时间为400秒，聚变能500兆瓦，输出与输入能量比最低为10∶1，最高可达到30∶1。
它产生热核聚变的一个重要条件就是制造温度达1.5亿摄氏度的高温等离子区，在这种环境下，带正电的氘核和氚核得以克服静电斥力互相碰撞。
ITER面临的问题包括使用什么方法及如何加热气体，使得等离子体温度能上升到1.5亿摄氏度。在这样的高温条件下，怎么防止高温等离子体逃逸或飞散，让这些原子核能够充分地产生聚变反应，也是一个难点。另外，要使高温等离子体中核聚变反应能持续进行，上亿摄氏度的高温必须能长时间维持，等离子体的能量损失率必须比较小，这个问题就更突出。烦恼的科学家或许可以看看《蜘蛛侠2》获得些许灵感。
虽然很多科学家对此深表乐观，但是也有研究人员表示，即使是ITER按照原计划建成，于2026年开始氘氚核反应，但是，可能还要经过一二十年的实验，而商用堆的出现至少是50年以后的事，人类利用聚变能还需要付出相当长远的努力。
