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  2004年度世界最佳科技创新大奖(下) 尹宏毅  
 

工程类大奖:台北市101大厦——欲穷千里目 更上一层楼。

在地震带上建起的世界最高大厦。

“世界第一高楼”这个头衔只能是昙花一现——在亚洲,几乎每年都会有一个国家首都或地区大都会宣布一项更加气吞山河的摩天大厦修建计划。但是,凭借其所取得的非凡技术成就,台北市101大厦注定会长久地留在人们的记忆中。台北并不是一个适合修建500多米高的建筑的城市——它不仅每年都会受到多场台风的肆虐,而且还位于世界上最活跃的地震带,即“环太平洋火山带”。

要想经受住大风,大楼需要足够坚固才行;而要想经得住地震,建筑物又必须适当地摇摆。面对这一两难处境,担任大厦结构顾问的美国宋腾—汤玛沙帝公司和中国台湾省永竣工程顾问公司的设计师们设计出一揽子创新成果,满足了这座耗资17亿美元的大厦多方面的需要。作为初步举措,工程师们在大厦的92层安装了一个重达730吨的钢制钟摆,称为“调谐大型阻尼器”,以抵消暴风和震动。与此同时,大厦的框架结构又使之获得充分的灵活性,以吸收地震的能量。大厦的主体框架分成了3个紧密关联的复杂结构,每个结构分别承载不同的负荷。在大厦的中央有16根柱子,在4个侧面还分别有两根大柱子,两者相连,从而进一步分散了结构内的负荷。而画龙点睛的技术特色则是:来访者乘坐世界上最快的电梯,其每秒钟的升降速度高达55英尺,只要39秒钟就能将乘客运送到位于89层的观景台。

运动休闲类大奖:阿迪达斯1型运动鞋——田径运动员们,请启动您的马达。

鞋跟里面的一个微处理器使您能够完美地行进。

如果跑上三英里,一般人的双脚会触地5400次,所承受的总压力为1200吨。但是,这一重量并非在每次迈步时均匀地分配。阿迪达斯公司智能产品小组负责人克里斯蒂安解释说:“跑步者疲倦时,就会更加用力地撞击地面。当他们从公路拐进小径时,鞋的缓冲机制就需要改变。”

2001年,克里斯蒂安和两位工程师开始进行技术攻关,以替换鞋的被动缓冲。他们梦想着一种能够适应穿用和不断变化的路面状况的鞋,因此考虑了一系列的奇异材料,从对形状有记忆力的合金到磁流变液都有,最终找到的是一种机械的解决方案——由马达驱动的一个电缆系统。

当阿迪达斯1型的后跟拍击地面时,一个磁性传感器对鞋底中部的压缩程度进行测量,一个微处理器判断鞋是太软,还是过于坚硬。然后,在鞋离开地面的几秒钟内,一个极小的马达拉长或缩短贴附在一个塑料缓冲件上面的电缆,使之变得更硬或更有弹性,从而对行走进行连续不断的修正。

航空航天类大奖:“火星探测漫游者”——探索火星的海洋。

2003年哥伦比亚号航天飞机失事以后,美国宇航局急需获得鼓舞,就是取得一场成功,使人们恢复对太空探索的信心。该局2004年取得了两项成功:双胞胎“火星探测漫游者”。它们分别叫做“精神”号和“机遇”号,大大超越了1997年发射的微型“旅行者”号,成为有史以来发射到太空中去的能力最强的机器人。它们把自己最初的预期寿命延长了两倍,搜集了空前丰富的科学数据。

“漫游者”是在太空旅行6个月后登陆火星的。它们降落时获得了降落伞和气囊的缓冲,因而安然无恙。从那时以来,已经行驶4英里以上,一路抓拍照片,切削岩石,利用光谱仪来发现无可争议的证据,表明这颗红色行星曾经是温暖湿润的。在这段过去的历史中,湖水曾拍打岩岸,温泉从土壤中潺潺流出。简言之,这是一段本能养活生命的历史。

家用技术类大奖:ENLUX公司的发光二极管FLOOD灯泡。

它能给家里提供足够的光亮,同时有着几乎无限的寿命。

我们并不想过分渲染,但还是要说:LED(发光二极管)灯泡即将取代白炽灯和荧光灯。与传统灯泡相比,发光二极管灯所消耗的能量很少,而且没有闪烁。最令人不可思议的是,它的寿命可达数十年之久。这是因为它们发光是凭借通过耐用的半导体传递电流,而不是像传统的灯泡那样,依靠脆弱、高热且很快就会寿终正寝的灯丝。

发光二极管最早得到应用是在1960年代,那时它们被用来指示收音机的开/关状态。近年来,工程师们将它们逐渐应用到了各种领域,交通指示灯、汽车尾灯、显示器屏幕,到处都能看到它们的身影。那么为什么迟迟没有将发光二极管应用于家庭照明呢?这是因为有一个巨大的障碍需要克服:要提供相当于白炽灯的灯光,必须将大量的发光二极管装进一个狭小的灯罩内,同时还不能过热。

美国的灯具制造商Enlux公司找到了解决这个问题的两条途径。首先,他们去掉了每个发光二极管单独的塑料外壳,将它们集中在一小块电路板——也就是所谓的光发动机——上面。这样散热效果要比一系列单独包装的发光二极管效果好得多。这就使得在一盏灯的空间内集中大量的发光二极管成为可能。其次,带有散热片的铝质灯罩极大地增加了散热面积。22瓦的FLOOD的照明效果和45—60瓦的白炽灯相当,而且使用寿命高达5万小时(如果每天有4个小时开灯,那么一只FLOOD能用35年)。由于全世界的很多公司都在步ENLUX公司的后尘开发发光二极管,所以我们获得更加明亮的灯泡的那天不会遥远了。

汽车类大奖:2005道奇Magnum。

它也许是世界上最酷的旅行车:底特律的这位后轮驱动钢制超级巨无霸,采用340马力的克莱斯勒Hemi发动机,用18英寸的超大轮毂、干净利落的车窗和气势汹汹的前脸来浓妆艳抹。

Magnum能提供高达71.6立方英尺的后备箱容积。凭借其5.7升8缸 Hemi 发动机的强劲动力,它只要6.3秒就能从静止加速到100千米/小时,足以和一些高档跑车媲美。

Magnum采用了在美国车上消失了几十年的后轮驱动方式,将驱动轮与转向轮分开的设计不仅实现了很好的平衡性,而且提供了极佳的操控性。你可能会认为后轮驱动方式不够稳定,而且在雪地行驶时会有危险。那么在这款车上不用担心,因为Magnum采用的电子稳定系统和牵引力控制系统能够很好地解决这些问题。在戴姆勒-克莱斯勒公司与“后驱大师”梅塞德斯-奔驰公司的合作下,整辆车的设计得到了全面的技术保证。

操控性固然重要,动力性能同样不能忽视。当你驾驶Magnum在高速公路上飞驰的时候,对Hemi发动机的“多排量控制系统(MDS)”带来的好处,您可以尽情地沾沾自喜——该系统能够在高速匀速行驶时自动关闭8缸发动机中的4只汽缸,从而在不牺牲性能情况下大大改善燃油经济性——道奇公司宣称,该车的省油效果高达20%,可谓取精用宏。

医疗保健类大奖:SONOPREP皮肤渗透装置——用声波注入药品的仪器。

它利用声波将药品注入患者体内,而不是用针头。

《星际迷航记》中的爱发出嘘声的“瘾君子”已经到来:这就是一种利用声学来消除病人皮肉之苦的手持装置。美国食品与药物管理局于2004年8月证实,毕业于美国麻省理工学院的化学工程师罗伯特·兰格发明了一种名为Sonoprep的皮肤穿透设备,这种设备能用一种非常新颖的方式帮助药品穿透皮肤的角质层。我们皮肤的角质层和脂肪细胞几乎将所有接触到的东西都挡在了身体的外面。“在显微镜下看,角质层就像砖块,而脂肪则是水泥。”1995年,人们发现低频超声波能够使脂肪融化,从而打开一个让大分子的药品通过的临时空隙。

通用创新类大奖:MOBION微型燃料电池。

——电池危机的终结便携式电子产品终于等到了期待已久的动力。

经常给手机和其他便携式电子产品充电的日子就要结束了。长期以来,燃料电池被认为是解决便携式产品电池危机的唯一希望。由于具有极高的能量/体积比,燃料电池的工作时间要比普通电池长得多,而且只要能找到补充的甲醇,它的工作时间几乎是无限的。既然燃料电池这么好,为什么到现在还没有普及呢?因为在这之前没有人能将燃料电池做得足够小,以供便携式电子产品使用。直到2004年6月,麻省理工学院的Micro实验室展示了一款以甲醇燃料电池为动力的PDA,这种燃料电池被他们命名为“Mobion”。

Intermec公司将在2005年早些时候大量生产使用Mobion燃料电池的无线电频率识别码(RFID)扫描仪。IP3-FC/750型无线电频率识别码扫描仪将是第一种使用燃料电池的、商业化的便携式电子产品。在这种扫描仪上,燃料电池将与锂电池一起使用,锂电池为扫描仪提供电能,而燃料电池则为锂电池充电——这样每30个小时需要补充一次甲醇。


 
   
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