4 、替代外科手術(shù)的微型機(jī)器人

　　遠(yuǎn)程控制的微型機(jī)器人可以在人體內(nèi)治療疾病。

　　醫(yī)學(xué)干預(yù)手段越先進(jìn)，侵入性就越低。例如，減肥手術(shù)曾經(jīng)需要打開病人的腹腔，從肚臍一直開到隔膜；而今天，這類手術(shù)只需要利用腹腔鏡技術(shù)，開一個(gè)幾厘米的小口就行?，F(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)明了一個(gè)原型機(jī)器人，可以在胃里完成簡(jiǎn)單的手術(shù)，而且完全不需要切口或連接外部的纜線——病人只需從口中把機(jī)器人吞下去就行。

　　這種微型機(jī)器人包裹在用冰做成的口服含片里，被人服下后會(huì)通過(guò)食道進(jìn)到胃里。冰膠囊融化后，機(jī)器人會(huì)像折紙一樣打開。展開后的機(jī)器人看起來(lái)像一張有皺褶的紙，材料上的皺褶、縫隙和補(bǔ)丁的位置都是精心設(shè)計(jì)好的，它們遇熱或受磁場(chǎng)作用時(shí)會(huì)膨脹或收縮，進(jìn)而使機(jī)器人移動(dòng)。這種移動(dòng)方式與生物體關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動(dòng)方式非常類似。外科醫(yī)生通過(guò)外部電磁場(chǎng)影響機(jī)器人上的磁鐵，就可控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人也能通過(guò)屈伸自己的皺褶，沿著胃壁爬到指定的位置。這種移動(dòng)方式叫黏滑運(yùn)動(dòng)（stick-slip motion）。

　　機(jī)器人的主體由生物相容性材料制成——部分材料來(lái)自豬的小腸，也是香腸腸衣的材料。這些材料可以向體內(nèi)傷口給藥或是像創(chuàng)口貼那樣固定在傷口上。機(jī)器人還能用自帶的磁鐵“捕捉”并移除異物，比如誤吞的紐扣電池。

　　盡管這款機(jī)器人還沒(méi)在活體動(dòng)物或人體內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，但美國(guó)麻省理工學(xué)院的機(jī)器人工程師丹妮拉·魯斯（Daniela Rus，她的團(tuán)隊(duì)完成了這項(xiàng)研究）認(rèn)為，這樣的目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的：“性能更強(qiáng)的機(jī)器人”也許有一天可以通過(guò)自帶的傳感器診斷體內(nèi)出血點(diǎn)。而無(wú)需有創(chuàng)外科手術(shù)就能移除體內(nèi)異物，也將是一個(gè)巨大的進(jìn)步?！拔业母赣H在20世紀(jì)70年代得了腎結(jié)石，醫(yī)生們差不多切開了他的半個(gè)身體才取出結(jié)石，”魯斯說(shuō)，“（微型機(jī)器人）還需要很多年才能付諸使用，但一旦投入實(shí)用，可以想象它能對(duì)這些手術(shù)產(chǎn)生多大的影響?！?/p>

　　5 、發(fā)現(xiàn)貧窮地區(qū)的軟件

　　機(jī)器學(xué)習(xí)軟件可以分析衛(wèi)星圖片，找到需要幫助的偏遠(yuǎn)地區(qū)。

　　2015年，聯(lián)合國(guó)定下一個(gè)目標(biāo)，希望在2030年前在世界范圍內(nèi)消除極端貧困。這個(gè)目標(biāo)很大膽。要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，第一步就是找到最窮的人都在哪里，而這一步的難度就非常大。在貧窮和易發(fā)戰(zhàn)亂的國(guó)家進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)查既昂貴又危險(xiǎn)。因此，研究人員嘗試通過(guò)一種間接的辦法來(lái)解決這一難題：他們?cè)谝归g的人造衛(wèi)星照片中尋找特別暗的區(qū)域。“一般來(lái)說(shuō)，晚上亮起來(lái)的地方經(jīng)濟(jì)狀況更好，”美國(guó)斯坦福大學(xué)地球科學(xué)系統(tǒng)助理教授馬紹爾·博克（Marshall Burke）解釋說(shuō)。但這種方法有缺陷，尤其是在區(qū)分貧窮程度方面。在晚上，從太空中看下去，輕度貧困和極端貧困的地方是一樣的，都是漆黑一片。

　　博克和他在斯坦福的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，可以用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來(lái)改進(jìn)人造衛(wèi)星成像研究。研究人員利用非洲五國(guó)的日間和夜間衛(wèi)星圖像來(lái)訓(xùn)練圖片分析軟件。在綜合了日間和夜間的圖片數(shù)據(jù)后，計(jì)算機(jī)“學(xué)會(huì)”把日間圖片的特征（道路、城市區(qū)域和農(nóng)業(yè)用地）與不同水平的夜間亮度關(guān)聯(lián)起來(lái)。“利用夜間的燈光，可以找出日間照片中有何重要特征，”博克說(shuō)。

　　當(dāng)訓(xùn)練結(jié)束后，博克的軟件可以僅僅根據(jù)白天的衛(wèi)星圖片發(fā)現(xiàn)貧困區(qū)域的位置。當(dāng)研究人員拿他們的結(jié)果和針對(duì)非洲這五個(gè)國(guó)家的調(diào)查進(jìn)行比較后，發(fā)現(xiàn)他們的方法比其他非傳統(tǒng)的貧困預(yù)測(cè)工具（包括夜間亮度模型）更好。政府和非盈利組織可以使用這個(gè)工具決定現(xiàn)金轉(zhuǎn)移支付項(xiàng)目（cash-transfer program）的扶助對(duì)象，也可以評(píng)估某個(gè)扶貧政策的效果。研究人員已經(jīng)開始與世界銀行和美國(guó)國(guó)際發(fā)展署（U.S. Agency for International Development）合作，計(jì)劃調(diào)查索馬里等地的貧困狀況。接下來(lái)，博克和他的團(tuán)隊(duì)希望可以用他們的新技術(shù)繪制一張全非洲的貧困狀況地圖。

　　6、會(huì)制冷的衣服

　　納米多孔纖維讓穿著者感到?jīng)隹欤@可以降低對(duì)空調(diào)的需求。

　　地球變得越熱，把空調(diào)溫度調(diào)得更低的人就越多。但是空調(diào)制冷需要能源，而獲取能源會(huì)排放溫室氣體。在美國(guó)，平均每年由于空調(diào)耗能向大氣中排放的二氧化碳高達(dá)100萬(wàn)噸。

　　崔屹（Cui Yi）是斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)教授，他想用衣服幫人們解暑降溫。即便是最輕薄的棉纖維衣物也會(huì)吸收身體發(fā)射出的紅外線，從而鎖住熱量。崔屹和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一種用于制造鋰離子電池的納米多孔聚乙烯材料（nanoPE），可以讓這些輻射散發(fā)出去。其他高科技運(yùn)動(dòng)服是靠汗液蒸發(fā)來(lái)讓穿著者感覺(jué)涼爽，而nanoPE不需要汗液。

　　nanoPE的價(jià)格與棉纖維基本相當(dāng)，呈薄片狀，充滿直徑約50~1000納米的孔隙。這么大的孔隙可以讓紅外輻射透過(guò)，同時(shí)也會(huì)散射可見光，讓材料變得不透光。（普通的聚乙烯則是透明的，這對(duì)服裝面料來(lái)說(shuō)是個(gè)明顯缺陷。）一張nanoPE看上去就像一片薄薄的塑料片，不適合做服裝面料。崔屹的研究團(tuán)隊(duì)在nanoPE表面涂了一層吸水的化學(xué)物質(zhì)，在兩層nanoPE之間加入一層棉質(zhì)網(wǎng)夾層，并用微針在材料上刺出多個(gè)小孔，使空氣更容易流通，這才讓nanoPE成了一種可用的面料。在做出這些調(diào)整之后，崔屹發(fā)現(xiàn)，與棉質(zhì)衣服相比，nanoPE可以讓模擬的人體皮膚多降溫2攝氏度。崔屹團(tuán)隊(duì)于2016年9月在《科學(xué)》（Science）雜志上報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。崔屹表示：“如果你穿上nanoPE的衣服，只要外部溫度比你的體溫稍低，你就會(huì)感到?jīng)隹臁！比绻谴鬅崽欤憧赡苓€是想開空調(diào)，但可以把溫度調(diào)高一些。有研究顯示，只要把空調(diào)溫度調(diào)高幾度，就能讓能耗降低近一半。

　　目前該團(tuán)隊(duì)仍然需要在真人皮膚上測(cè)試nanoPE的耐用性、舒適度和降溫效果，而且研究人員尚不知道染料會(huì)對(duì)降溫效果造成何種影響。崔屹相信，如果這種材料能夠通過(guò)這些測(cè)試，就可以用于制作制服和護(hù)士服，供工廠和醫(yī)院的工作人員使用。